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ミッションクリティカル:GEの新デジタルセンターは発電所のデータでトラブルを検出し費用を節約

米国のアトランタにあるGEパワーの監視診断センターで働くジャスティン・エガートと同僚エンジニアは、数か月前の交代勤務の途中で奇妙なことに気付きました。このセンターは、この種類のものとしては世界最大で、米国航空宇宙局(NASA)のミッションコントロールセンターの小型版のようです。ここには大量のコンピューターがあり、壁全体にわたるカラーLED画面が75ヵ国で3億5,000万人にサービスを提供する950箇所以上の発電所で激しく回転する5,000台のタービン、発電機、その他の装置の状態をリアルタイムで表示しています。

機械に装着された100万個のセンサーが、クラウド、そして機械内に直接設置されたコンピューターに日々2,000億のデータポイントを送出します。エガートのチームは高性能ソフトウェアと「デジタル・ツイン」、つまり発電所の仮想版、を用いてデータを解析し、異常を探します。エガートは、「当センターのアルゴリズムは他者がノイズだと見なすデータでも解析することができます。このようなノイズから、予測を可能にするパターンが見えてきます」と話します。

その日の午後、当センターが追跡している発電所の一つで、通常通り運用しているように見えましたが、警報が鳴りました。「その発電所では異常を全く感じることも、聞くこともなく、何も気づきませんでした」と、GEの電力サービス部門の設備群管理技術担当本部長のエガートは話します。「しかし何かがあると当センターは確信していました」。

アトランタのGEエンジニアは発電所の運用者に電話しましたが、運用者側では何の問題も見つかっていなかったため、懐疑的なままでした。しかし、彼らは運用者に対して数週間後に実施する次の定期保守作業でタービンのベアリング(軸受)を念入りにチェックするよう伝えました。定期保守作業の時期になり、「運用者は『お伝えいただいたことは正しかったです』と返してきました」、とエガートは話します。「ベアリングへの潤滑油供給が順調ではなく、部品が故障が間近だったのです」。

早期に問題を見つけることができれば電力会社は多額の費用を節約できます。発電所は「遮断」が発生し突然電力網から切断されると50,000ドルの罰金を科せられる場合があります。この費用は、発電所停止時に売電できないことによる損失にさらに追加されるものです。このコストはベアリング破壊の場合には何百万ドルまで膨れ上がります。特に交換部品が手元になく、何日あるいは何週間も整備にかかる場合はこのようなことになります。

エガートのチームが使用している技術はすでに同様の問題を毎年数百件見つけ出している、優秀なものです。そんな中、2017年後半に産業インターネット向けにGEデジタルが開発したソフトウェア基盤Predixが動作する「頭脳」が導入されました。それはGEの新しいアセット・パフォーマンス・マネジメント(APM)ソフトウェアアプリケーションで、停電の引き金となるかもしれない問題の警告をさらに早く顧客に伝えることにより、センターの予測能力をさらに強化するものです。この「頭脳」はまた、GEエンジニアと当社顧客がリアルタイムで情報交換し、発生前に問題を見つけ易くします。このソフトウェアを活用し、顧客はGEのエキスパートと全く同じものを見ることができ、結果として停止時間の最小化、発電所の性能の最適化を達成することで電力会社の経費を節約します。「過去において当社は、発電所の運用者に電話するか、電子メールを送らなければなりませんでした」、とエガートは話します。「今では顧客と同じデータを見ることができます。これにより、スマートフォン、タブレット、PCでやり取りができるようになり、協業性がはるかに高まりました」。

最上部画像:「当センターのアルゴリズムは他者がノイズだと見なすデータでも解析することができます」、とGEのジャスティン・エガートは述べている。このようなノイズから、予測を可能にするパターンが見えてきます」。 上図:当M&Dセンターでは75ヵ国で3億5,000万人にサービスを提供する950箇所以上の発電所で激しく回転する5,000台のタービン、発電機、その他の装置の内部で動作状態をリアルタイムで監視している。画像クレジット:GEパワー

GEは発電所の遠隔監視を20年ほど前から導入しており、独自運用データの宝の山を集積してきました。GEが製造する機械も世界の電力の3分の1を発電し、これによりタービンと発電機がどのように構築され、動作するかということの詳細な知見を得ることができました。この関連知識によって、当センターのチームはアルストム、三菱、シーメンス、その他のメーカーが製造したタービンも監視することができます。「当社は他社よりも多くのデータを所持し、他のどの会社よりもデータを見ていると確信しています」、とエガートは話します。「当社はまた、多くの装置を設計し、どこを調べるかについての知識があります。われわれはその知識と沿うようにアルゴリズムを調整できます」。

最も強力なPredixアルゴリズムはクラウド内にあります。特定の機械のデジタル・ツインと実際の振動、圧力、温度、その他の要素に関する情報を使用することで、このソフトウェアは未来に何が起こるかを予測し、保守のための最良の時期あるいは発電所を運営するための最適な方法を推奨します。

しかし、それとは別のアルゴリズム一式とデジタル・ツインが、GEがエッジと呼ぶ、発電所内の機械に直接設置されたコンピューター上に存在します。「エッジは『今』を知るために役立ち、クラウドは未来を考えるためのものです」、とエガートは話します。「エッジは機械に指を置いて、そこにある振動と熱を直接感じるようなものです。クラウドはそれがいったい何を意味するのか、またそれに対して何をする必要があるのかの解明を支援する頭脳です」。

データから最終的に意味を見抜きどのように対応するかを決めるのは、依然として人間です。「顧客はエッジとクラウドの予測ソフトウェアを持っています」、とエガートは話しました。「しかしこれらはサービス提供者に通知をするだけです。関係性は協調型であり、競争型ではないため、AIが乗っ取るということはありません」。

PredixはMicrosoft AzureやAmazon Web Servicesなどの巨大クラウド環境内で動作可能です。エガートによれば、これにより必要に応じたシステムの「容易な」拡張が可能になります。「ボタンを押すだけで拡張できます」、とエガートは話します。

これはガスタービンの監視、診断するAPMソフトウェアなどのソリューションに対しても便利ですが、保守戦略の最適化、安全と環境へのコンプライアンス管理、信頼性の担保など、多くの機能を有しています。「これらのソフトウェアが相互に構成されているんです」、とエガートは話します。「顧客はライセンスを購入し、必要なレベルのエンゲージメントを選択することもできます」。

今現在、当M&Dセンターは火力発電所とバッテリー式エネルギー貯蔵システムのみを扱っていますが、GEはニューヨークを含む様々な施設では再生可能エネルギー向け監視センターを運用しています。将来的に、同様のセンターが「全エネルギー・バリュー・ネットワークを扱うでしょう」、とエガートは話します。「発電所と消費者の間にある変圧器、インバーター、電力線、その他の技術を当社が監視できない理由はありません。Predixとクラウドに関しては、限界が無いからです」。

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