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報告番号!~一一工第25
工 修 Eコ τ7 目氏
録 名 ￨ 松 浦 洋 司 学位論文題目 ￨超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパートシステムの構築に関する研究 論文の目次 第1章 序 論 第2章 超音波探傷試験とエキスパートシステム 2・1 超音波探傷試験 2・2 エキスパートシステム 2・3 非破壊試験を対象としたエキスパートシステム 2・4 非破壊試験を対象としたエキスパートシステムの問題点、 第3
章 超音波探傷試験のためのファジィエキスパートシステム3
・1
ファジィエキスパートシステムの現状 3・2 プロットタイプの構築 第4章 ファジィ結合演算子の選定およびメンバシップ関数の改良 4・1 はじめに 4・2 検査技術者による経験的知識およびあいまいさの相違 4・3 欠陥発生部位推定用メンバシップ関数 4・4 本システムの構成と推論方法 4・5 ファジィ結合演算子 4・6 推論結果 4・7 おわりに 第5章 パソコン用システムの構築および妨害エコー判定用知識の補充 5・1 はじめに 5・2 概 要5
.3
推論時間の短縮 5・4 妨害エコーの判定5
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適用結果 5・6 おわりに 第6章 結 論 参考文献 付 録 超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパートシステムのプログラム 参考論文 主論文 ( 1 )超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパートシステム(ファジィプロダクション ルールの適用) .松浦洋司，芳村敏夫， ハl
人明美 平成 4年 7月発行 日本機械学会論文集 C編 ( 2 )超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパートシステム(ファジィ結合演算子の選定 およびメンバシップ関数の改良) .松浦洋司，芳村敏夫，川人明美 平成4年11月発行 日本機械学会論文集C編(3
)超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパー トシステム(パーソナルコンビュータ用 システムの構築および妨害エコー判定用知識の補充) 松浦洋司，芳村敏夫，森本和憲，川人明美 平成5年 10月発行 日本機械学会論文集C編 副論文 備 考 ( 1) A DIAGNOSTIC EXPERT SYSTEM FDR ULTRASONIC TESTING USING THE FUZZY REASDNING Hiroshi MATSUURA， Toshio YDSHIMURA， Akiyoshi KAWAHITD， Proceedings of the 2nd International Conference on Fuzzy Logic & Neural Networks，July 17-22，1992 1 論文題目は，用語が英語以外の外国語のときは日本語訳をつけて，外国語，日本語の順に 列記すること。 2 参考論文は，論文題目，著者名，公刊の方法及び時期を順に明記すること。3
参考論文は，博士論文の場合に記載するごと。.
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報 告 番 号IR
第 工 修 論 文 内 容 要 旨之
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号 氏 名 ￨ 松 浦 洋 司 学位論文題目 ￨超音波探傷試験評価のためのファジイエキスパートシステムの構築に関する研究 内容要旨 各 種 溶 接 構 造 物 の 溶 接 欠 陥 の 検 査 と し て 非 破 壊 検 査 が 行 わ れ て お り ， そ の 中 で 超 音 波 探 傷 試験は作業性の良さや装置の性能の向上などにより，最近広く用いられるようになってきて いる。超音被探傷試験は，資格を持った検査技術者によって行われており，試験結果から欠 陥の種類，欠陥寸法および欠陥等級を推定し，欠陥の合否を判定している。しかしながら， これらの推定にはかなりの熟練が必要とされるばかりでなく，推定規準にあいまいな点が多 く検査技術者の主観の違いによる推定結果の差異が問題となることが少なくない。また，近 年の労働力不足により検査技術者の育成が難しくなっている。 一方，各分野において専門家の知識や経験を知識ペース化し，初心者でも専門家と同じ様 に判定ができるエキスパートシステムの研究が行われ，一部実用化されている。最近では， 専門家の知識や測定データなどに含まれるあいまいさをファジイ理論を用いて扱うファジイ エキスパートシステムの研究も行われている。 以上のような観点から，本研究では超音波探傷試験評価のためのファジイエキスパートシ ステムの構築に関する研究を行った。 はじめに，上記のシステムのプロットタイプの構築を行った。システムはワークステーシ ヨン上に， Common Lisp 言語を用いて開発したもので，推論エンジン，知識ベースおよびワ ーキングメモリから構成されている。通常，知識やデータの量が多くなると推論に要する時 間が長くなるので，この問題を解消するために知識やデータをグループ化する黒板モデルを 採用した。その際に，知識はIF-THEN形式のプロダクションルールで表現し，フレームモデ ルによってグループ化した。知識は検査技術者から獲得し，その知識に含まれるあいまいさ をメンバシップ関数や確信度を用いて表現した。推論にはあいまいさを扱うことができるよ うにファジイ推論を用いた。開発したシステムの推論結果と検査技術者による推定結果との 比較から，本システムの推論精度の高さが確認された。しかし，本システムにおいて一部の データに不適切な結果が得られていることとメンバシップ関数が一人の検査技術者の経験的 知 識 に 基 づ い て い る こ と お よ び 妨 害 エ コ ー に つ い て の 判 定 が で き な い こ と か ら ， 改 良 の 余 地 が残されていることが指摘された。 次に，ファジイ推論の中で問題となる結合演算子の選定およびメンバシップ関数の改良を 行 っ た 。 結 合 演 算 子 は 多 数 提 案 さ れ て い る の で ， そ れ ら を 本 シ ス テ ム に 適 用 し 最 も 推 論 精 度 の良いものを選定した。メンバシップ関数については，複数の検査技術者によって差異があ ることから，それらの差異を調整しチューニングを行い作成したo これによって，プロット タイプでみられた不適切な推論結果は解消され，精度が向上したことが確認された。 さらに，これまでのシステムは，ワークステーション上に構築されているため持ち運びが 困難なことおよび妨害エコーについて考慮されていないことなどの問題があった。そこで， 持 ち 運 び が 可 能 な パ ソ コ ン 用 の シ ス テ ム の 構 築 お よ び 妨 害 エ コ ー に つ い て の 知 識 の 補 充 を 行 った。パソコン用のシステムの構築の際には推論時間の短縮についても検討した。妨害エコ ー判定用の知識に含まれるあいまいさについてはこれまでと同様にメンバシップ関数等を用 いて扱った。検査技術者の推定結果との比較より，妨害エコーについても精度良く推論でき ることが確認された。 本 研 究 に よ っ て 超 音 波 探 傷 試 験 の 結 果 か ら 欠 陥 の 状 況 を 精 度 良 く 推 論 で き る フ ァ ジ イ エ キ スパートシステムが構築できた。さらに，本研究で用いたファジイエキスパートシステムの 開発手法は，他のシステムの開発に十分適用できるものと思われる。超音波探傷試験評価のためのファジィ
エキスノ《ートシステムの構築に関する研究
1994
年
3
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超音波探傷試験評価のためのファジィ
エキスパートシステムの構築に関する研究
1994
年
3月
目 次 第 1章 序 論 - ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ .. . 1 第2章 超音波探傷試験とエキスパートシステム 2・1 超音波探傷試験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 4
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非 破 壊 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・4
2・1・2 超音波探傷試験の種類 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 8 2・1・3 超音波探傷試験の適用分野 ・・・・・・・・・・・・・ 1 3 2・1・4 欠 陥 の 評 価 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 6 2・2 エキスパートシステム ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2 0 2・2・1 人工知能とエキスパートシステム ・・・・・・・・・・ 2 0 2・2・2 知識工学とエキスパートシステム ・・・・・・・・・ ・ 2 1 2・2・3 知 識 表 現 モ デ ル ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2 3 2・2・4 開発されたエキスパートシステムの特徴 ・・・・・・・ 2 4 2・3 非破壊試験を対象としたエキスパートシステム ・・・・・・・ 2 6 2・3
・1 超音波探傷試験による溶接欠陥の 検出と評価のためのエキスパートシステム ・・・・・・ 2 6 2・3
・2 放射線透過写真の自動合否判定システムの開発 ・・・・ 2 7 2・3・3 超音波探傷試験結果評価支援エキスパートシステム ・・ 2 8 2・4 非破壊試験を対象としたエキスパートシステムの問題点 ・・ ・ 2 8 第3章 超 音 波 探 傷 試 験 評 価 の た め の フ ァ ジ ィ エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 3 . 1 ファジィエキスパートシステムの現状 3 . 1・1 ファジィ理論 3・1・2 ファジィエキスパートシステム 3・2 プロットタイプの構築 3・
2・
1 はじめに 3・
2・
2 超音波探傷試験評価とその問題点 3・
2・
3 メンバシップ関数および確信度 ( 1 ) 欠陥発生部位推定用のメンバシップ関数 ( 2 ) データ判定用のメンバシップ関数 ( 3 ) 確 信 度 3・2・4 システムの構成と手順 ( 1 ) 概 要 ( 2 ) 推 論 方 法 0 0 6 0 0 1 3 3 3 3 4 4 4 4 4 7 3・2・5 適 用 結 果 3・2・6 おわりに 5 1 5 8第4市 ファジィ私'
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下の選定およびメンバシップ関数の改良 4・1 はじめに 4・2 検査技術者による経験的知識およびあいまいさの相違 4 ・3 欠陥発生部位推定用のメンバシップ関数 4・4 推論方法 4・5 ファジィ結合演算子 4 .5・1 種々のファジィ結合演算子 4 .5・2 本システムで用いたファジィ結合演算子 4・6 推論結果 4・6・1 ファジィ結合演算子の選定 4 ・6 ・2 本システムと検査技術者による推定結果の比較9
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第 l章 序 論 溶 接 は 工 業 製 品 の 生 産 工 程 の 中 で 最 も 重 要 な 加 工 技 術 の 一 つ で あ り ， 溶 接 と こ れ に 関 係 す る 技 術 は ， 多 数 の 研 究者 や 技 術 者 の 努 力 に よ り 近 年 著 し い 発 展 を 遂 げ て い る 。 現 在 で は ， 特 殊 な 材 料 を 除 け ば 比 較 的 簡 便 に こ れ ら の 技 術 を 製 品 の 生 産 工 程 の 中 に 取 り 入 れ て 利 用 で き る よ う に な っ て い る 。 こ の た め ， 溶 接 技 術 は 各 種 構 造 物 ・ 船 舶 ・ 自 動 車 ・大 小 機 械 製 品 ・ 家 電 製 品 ・ 家 庭 用 品 な ど を 始 め ， ほ と ん ど あ ら ゆ る 金 属 4 ・7 おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 5 第5章 パソコン用システムの構築および妨害エコー判定用知識の補充 5 . 1 はじめに 5・2 概要 5 . 2・1 パソコン用システム 5・2・2 妨害エコー 5・3 般論1.1'
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問の 短縮 5 . 3・1 黒板モデルの改良 5・3・2 推論u
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エコーの判定 5・4 ・1 妨害エコー 5・4・2W
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許エコー判定川の知識 5・4・3 知 識ベース 5・5 適用結果 5・6 おわりに6
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門 i 門I 門i 門t 寸 t ヴ t ヴ i Q U Q U Q U Q U Q U Q d 製 品 の 製 作 に 広 く 利 用 さ れ ， 生 産 性 の 向 上 に 寄与 し ている。 し か し な が ら ， 溶 接 部 を 起 点 と す る 製 品 の 破 壊 や 破 損 事 例 が 大 小 を 問 わ ず し ば し ば 発 生 し て い る こ と も 事 実 で あ る 。 し た が っ て ， 溶 接 が 広 く 利 用 さ れ る に つ れ て ， 当 然 な が ら 溶 接 技 術 に 対 し て 高 い 信 頼 性 が 要 求 さ れ て く る と い え る 。 溶 接 が 健 全 で あ る か ど う か を 調 べ る 方 法 と し て 非 破 壊 試 験 が あ り ， そ の 信 頼 性 は ， 近 年 こ れ ま で の 試 験 デ ー タ の 蓄 積 な ど か ら 著 し く 向 上 し て い る 。 非 破 壊 試 験 の 種 類 と し て は 多 数 開 発 さ れ て い る が， 溶 接 内 部 の 欠 陥 の 検 出 に は 特 性 上 超 音 波 探 傷 試 験 お よ び 放 射 線 透 過 試 験 が 適 し て い る (1 )。 第 6章 結 論 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9 3 一 般 に ， 超 音 波 探 傷 試 験 よ り 放 射 線 透 過 試 験 の 方 が 欠 陥 の 判 定 は 容 易 で あ る と さ れ て い る が ， 大 型 構 造 物 の よ う に 放 射 線 に よ る 写 真 の 撮 影 が 困 難 な も の に 対 し て は ， 超 音 波 探 傷 試 験 が よ く 用 い ら れ る 。 特 に ， 現 場 で の 作 業 が 要 求 さ れ る 鋼 構 造 建 築 物 に つ い て は ， 溶 接 部 の 非 破 壊 検 査 は 日 本 建 築 学 会 「 鋼 構 造 建 築 溶 接 部 の 超 音 波 探 傷 検 査 基 準 ・ 同 解 参 考 文 献 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 95 謝 辞 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10 1 説J
( 2 ) に 基 づ く 超 音 波 探 傷 試 験 で あ る こ と が 規 定 さ れ て い る 。 し か 付録 超音波探傷試験評価のためのファジィエキスパートシステムのプログラム し な が ら ， 超 音 波 探 傷 試 験 の 結 果 か ら 溶 接 欠 陥 の 評 価 を す る に は か な り の 熟 練 が 必 要 と さ れ ， そ の 実 施 は 超 音 波 探 傷 検 査 技 術 者 の 資 格 を 持 っ た 者 に 限 ら れ て い る 。 また， ボ イ ラ ー お よ び 圧 力 容 器 な ど に つ い て 1 iは ， 溶 接 部 に お け る 非 破 壊 検 査 と し て 放 射 線 透 過 試 験 を 実 施 す る こ と が 規 格 に よ り 定 ま っ て い る 。 し か し ， 放 射 線 透 過 試 験 が 困 難 な 部 分 に つ い て は 超 音 波 探 傷 試 験 を 代 用 す る こ と が 一 部 で 認 め ら れ て い る 。 一 方， 各 分 野 に お い て 専 門 家 の 知 識 や 経 験 を 知 識 ベ ー ス 化 し ， 初 心 発 し た 超 音 波 探 傷 試 験 評 価 の た め の フ ァ ジ ィ エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の プ ロ ッ ト タ イ プ (I B ) に つ い て 説 明 す る 。 最 初 に ， あ い ま い さ や 不 確 実 が 盛 ん に 行 わ れ て お り ， 特 に 特 殊 な 専 門 的 知 識 が 必 要 と さ れ る 問 題 に さ を 表 現 す る た め の フ ァ ジ ィ 理 論 お よ び フ ァ ジ ィ 理 論 を 用 い た 推 論 方 法 に つ い て 説 明 し ， そ の 後 ， 開 発 し た プ ロ ッ ト タ イ プ に つ い て ， ま ず 超 音 波 探 傷 試 験 の 結 果 か ら の 欠 陥 の 評 価 方 法 お よ び 用 い た メ ン パ シ ッ プ 関 数 と 確 信 度 に つ い て ， 次 に シ ス テ ム の 構 成 お よ び フ ァ ジ ィ 推 論 の 手 順 を ， 最 後 に シ ス テ ム の 適 用 結 果 に つ い て 説 明 す る 。 第 4章 で は ， 第 3章 で 開 発 し た プ ロ ッ ト タ イ プ の 適 用 結 果 の 一 部 に 者 で も 問 題 が 解 決 で き る よ う な エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム に つ い て の 研 究 つ い て は 完 成 度 の 高 い シ ス テ ム が 開 発 さ れ ， 一 部 実 用 化 さ れ 始 め て い る (3 )。 こ の よ う な シ ス テ ム は ， 近 年 の 労 働 力 不 足 に よ り 専 門 家 の 育 成 が 困 難 と な っ て い る こ と と 相 ま っ て 今 後 ま す ま す 要 求 度 が 高 く な っ て い く も の と 考 え ら れ る 。 超 音 波 探 傷 試 験 に つ い て も ， そ の 結 果 を 評 価 す る に は か な り の 熟 練 が 必 要 な こ と と 近 年 の 労 働 力 不 足 に よ る 検 査 技 術 者 の 不 足 な ど か ら 試 験 結 果 を 評 価 す る シ ス テ ム の 開 発 が 望 ま れ て お い て 不 適 当 な 結 果 が 得 ら れ た こ と に 対 す る 改 良 結 果 (1 9 )を述べ る。 いる。 不 適 当 な 結 果 が 得 ら れ た 主 な 理 由 と し て は ， フ ァ ジ ィ 推 論 に 用 い た 結 合 演 算 子 お よ び メ ン パ シ ッ プ 関 数 の 形 状 が 適 切 で な か っ た こ と が 考 え ら れ る 。 シ ス テ ム に 最 適 な 結 合 演 算 子 は 対 象 と す る 問 題 に よ っ て 異 な るため， そ の 選 定 に は 十 分 な 検 討 が 必 要 で あ る 。 ま た ， プ ロ ッ ト タ イ そ こ で 本 論 文 で は ， 非 破 壊 試 験 と し て そ の 需 要 が 非 常 に 多 い 超 音 波 プ で は メ ン バ シ ッ プ 関 数 の 形 状 を 一 人 の 専 門 家 の 経 験 的 知 識 に よ っ て の み 決 め た が ， 経 験 的 知 識 や 主 観 が 片 寄 る 可 能 性 が あ る と 予 想 さ れ る。 探 傷 試 験 に つ い て ， そ の 結 果 を 評 価 す る た め の エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 構 築 を 目 的 と す る 。 そ の 際 に ， 検 査 技 術 者 の 持 つ 経 験 的 知 識 や 測 定 そこで， フ ァ ジ イ 結 合 演 算 子 お よ び メ ン バ シ ッ プ 関 数 を い ろ い ろ と 変 デ ー タ に 含 ま れ て い る あ い ま い さ お よ び 不 確 実 さ に つ い て フ ァ ジ ィ 理 更し， そ の と き の シ ス テ ム と 専 門 家 に よ る 推 定 結 果 と を 比 較 す る こ と に よ り 最 適 な フ ァ ジ ィ 結 合 演 算 子 お よ び メ ン バ シ ッ プ 関 数 の 形 状 を 決 定する。 論 を 適 用 す る 。 ま た ， 構 築 し た シ ス テ ム を 実 際 の 試 験 デ ー タ に 適 用 し ， そ の 有 効 性 に つ い て 検 討 す る 。 第 2章 で は ， 非 破 壊 試 験 お よ び エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム に つ い て 説 明 第 5章 で は ， 第 3章 お よ び 第 4章 で 開 発 し た シ ス テ ム に お い て 考 慮 す る 。 非 破 壊 試 験 と し て は ， 溶 接 内 部 の 欠 陥 の 検 査 に 適 し て い る 超 音 波 探 傷 試 験 と 放 射 線 透 過 試 験 に つ い て そ の 特 徴 を 説 明 し ， さ ら に 超 音 波 探 傷 試 験 に つ い て 原 理 ， 適 用 分 野 お よ び 評 価 方 法 を 説 明 す る 。 エ キ さ れ て い な か っ た 妨 害 エ コ ー に つ い て も 推 定 で き る よ う に 知 識 を 補 充 す る と 共 に ， よ り 実 用 的 な も の に す る た め に シ ス テ ム を パ ソ コ ン 上 に 移 植 す る は 日 ) 。 パ ソ コ ン 上 の シ ス テ ム と す る 際 ， 推 論 時 間 が 長 く な る ス パ ー ト シ ス テ ム に つ い て は 過 去 の 研 究 内 容 ， 開 発 さ れ た エ キ ス パ ー こ と が 問 題 と な る こ と か ら ， 推 論 時 間 の 短 縮 方 法 に つ い て も 検 討 す る 。 ト シ ス テ ム (4 ) - ( 1 0 )の 特 徴 な ど に つ い て ， ま た 非 破 壊 試 験 を 対 象 と し 第
6章 で は ， 本 論 文 の ま と め と 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ る 。
た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 開 発 例 (1 1 ) ー (1 7 )お よ び そ れ ら の 問 題 点 に つ い て 説 明 す る 。 第3章では，
フ ァ ジ ィ 理 論 を 用 い た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム お よ び 開 内 ノ 臼 円 ぺυ第
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章 超 音 波 探 傷 試 験 と エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム ~ • 1 起 音 波 j菜似 試 験 表2・1 各 -種 非 破 壊 試 験 法 試験法の種類 試 験 法 の 摘 要 試 験 の 目 的 2 ・1 ・1 非 破 壊 試 験 材 料 ・ 機 器 ・ 惜 造 物 な ど の 内 部 に 欠 陥 が 含 ま れ て い る か ど う か を 調 べ る た め に は ， こ れ ら を 破 断 し て そ の 破 面 を 肉 眼 で 観 察 す る の が 最 も 確 実 な 方 法 で あ る 。 同 一 形 状 ・ 寸 法 で 同 一 の 加 工 条 件 で 施 工 し た 多 量 浸透探傷試験 ￨溶接部表面に特殊な浸透液を塗布して表面欠陥に浸￨表面欠陥の位置，大きさ， 透せしめ，微小欠陥も明らかに視認させる。I
形状の検出 の 製 品 が 生 産 さ れ る 場 合 に は ， そ の 一 群 の 製 品 の 中 か ら 一 部 を 抜 き 取 っ て 破 壊 試 験 を 行 う こ と に よ り ， 全 数 の 製 品 の 状 況 を 推 定 す る こ と が できる。 し か し な が ら ， 破 峻 試 験 を 行 う と そ の 材 料 ・ 機 器 ・ 構 造 物 は 実 際 に 使 用 不 可 能 と な る た め ， 注 文 生 産 の た め 同 じ 形 状 の 製 品 が 無 い 場 合 や 小 量 生 産 の 場 合 な ど に は 破 壊 試 験 を 適 用 す る こ と が 困 難 で あ る 。 し た が っ て ， そ の よ う な 場 合 に は 破 壊 試 験 の 代 わ り に 非 破 壊 試 験 が 用 磁粉探傷試験 !被検体を磁化し，ごれに磁性粉末を散布することに￨磁性体に対する表面欠陥 よって，欠陥部に現れる漏れ磁束を検知し欠陥の存￨および浅い内部欠陥の位 在を検出する。I
置，大きさの検出 渦流探傷試験 ￨交流のコイルを溶接部に当て，導体に誘導される渦￨表面欠陥および浅い内部 電流の変化を捉えて欠陥の検出を行う。I
欠陥の位置の検出 い ら れ る 。 超音波探傷試験￨超音波のインパルスを被検体の一面から入射させ， 内部欠陥からの反射波の状況をブラウン管上で観察 して欠陥の検出を行う。 内部欠陥の位置の検出 非 破 壊 試 験 と は 対 象 物 を 破 壊 し な い で ， そ れ ら の 性 質 ， 状 態 ， 内 部川
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I什 (tl~ 欠陥などを調べる方法である。その方法には，外観試験の 他 に 表 2 ・1(2 I )に 示 す よ う な 極 々 の 非 破 壊 試 験 が あ る 。 こ れ ら の 方 放射線透過試験￨被検体にX線またはγ線を透過させ，内部欠陥の状￨内部および表面欠陥の位 法 は ， 材 料 が 有 し て い る 性 質 ( 例 え ば 光 ， 放 射 能 ， 音 波 ， 超 音 波 ， 電 気 ， 磁 気 な ど に 対 す る 物 理 的 性 質 ) が ， 組 織 の 異 常 や 欠 陥 の 存 在 に よ っ て 変 化 す る こ と を 利 用 し て い る 。 また， こ れ ら の 非 破 壊 試 験 の 適 用 例 と し て ， 材 料 お よ び 溶 接 部 の 欠 陥 検 査 ， 内 部 構 造 ま た は 内 容 物 の 調 査 ， 材 料 や 機 器 の 計 測 検 査 ， 材 質 調 査 ， 表 面 処 理 層 の 厚 さ 測 定 ， ひ ず 況を写真フィルムに感光させて撮彫し検出する。 置，大きさ，形状の検出 A E (アコース￨内部欠陥の成長中に放出される弾性エネルギの音波￨内部欠陥の検知およひ被 ティック・エミ￨を連続的に受信し，欠陥の存在およびその成長の状￨壊の予知，安全性の確認 ッション)試験￨況を検知する。 み mlj定 な ど が あ る 。 特 に 欠 陥 検 査 と し て の 適 用 は 最 近 の3 0
年 ほ ど の 聞 に 急 速 に 普 及 し ， 製 造 時 だ け で な く ， 定 期 点 検 時 も し く は 稼 動 ! 時 に も 適 用 さ れ る よ う に な っ て い る 。 構 造 物 の 溶 接 部 は ， 欠 陥 検 査 と し て の 非 破 壊 試 験 が 最 も よ く 適 用 さ れ る 部 分 と 言 え る 。 溶 接 は 局 部 的 な 鋳 造 操 作 で あ る の で ， 急 、 熱 ・ 急 冷 -4- F h dに よ る 変 質 や 九 荷 の 欠 陥 な ど の 発 生 が 考 え ら れ る 。 決 服 部 に 発 生 す る 欠陥にはビード削れ，熱影轡 m~ 削れ，溶け込み不良，融合イ~
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ミ， ス ラ 表 2 ・2 放 射 線 透 過 試 験 と 超 音 波 探 傷 試 験 の 比 較 グ 巻 き 込 み ， プ ロ ー ホ ー ル ， ピ ッ ト あ る い は ア ン ダ ー カ ッ ト な ど が あ 試 験 方 法 趨音波探{聾法 放射線透過試験(直接指彫法) 原 理 的 方 法 パルス反射法 透過法 物 理 的 エ ネ ル ギ 粥性波 電 磁 渡 原 欠 陥 部 に お け る 現 象 僅全部では反射波が生じないが， 位全部と欠陥部とでは透過線盟が 欠陥部では反射波が生じる。その 異なる。その程度射 は値全部と欠陥 程度は健全部と欠陥部の材質に関 の材質および放 線の透過する方 係する。 向の欠陥寸法に関係する。 情 報 を 表 示 す る 機 材 ブラウン管 X線フィルム 表 刀て の 内 信年 句 欠陥部のエコー(反射波)が現れ 健全部と欠陥部とでは写真温度が る。 異なる。 理 検 出 し や す い 欠 陥 の 方 向 超音波の進行方向に垂直な方向 放射線の進行方向に平行な方向 検 出 し や す い 欠 陥 の 形 状 超音波の進行方向に垂直に広がり 放射線の進行方向に奥行きのある のあるもの もの カ 口 鋳 1、主旦主 材 。 。 工 賠 造 材 。 x 方 圧 延 材 。 × 法 j喜 接 部 。 。一
枚 智j れ 。 × 欠 ひ け 巣 。 @ パ イ プ (鋳 造 材 ) 。 。 陥 プ ロ一
ホ一
jレ ム @ の パ イ プ (溶 接 部 ) ム 。 T、~ す} 込 み 不 良 。 。 検 融 メEコL 不 良 。 ム 出 @J れ ム ム ス フ グ 巻 き 込 み 。 。 欠 陥 の 種 類 の 判 別 ム 。 欠 陥 の 形 状 の 判 別 ム 。 試 欠 陥 の 寸 法 の 判 別 ム 。 欠陥の深さ方向の位置の判別 。 ム 験 試 験 結 果 記 録 の 優 劣 ム 。 現場に判定者の立会いが不要 ム 。 法 片 面 か ら の み の 試 験 が 可 能 。 × 試 験 が で き る 肉 厚 の 上 限 。 。 の 試 験 が で き る 肉 厚 の 下 限 ム 。 装 置 の 小 型 軽 量 。 × 特 試 験 の 迅 速 性 。 × 消 耗 品 費 が 少 額 。 × 徴 総 合 費 用 が 少 額 。 × 安 全 管 理 。 ム る 。 こ れ ら の 欠 陥 の う ち 外 観 調 査 に よ っ て 発 見 で き る も の は ピ ッ ト お よ び ア ン ダ ー カ ッ ト も し く は 表 面 に 現 わ れ た 割 れ で . ほ と ん ど の 欠 陥 は 外 観 調 査 の み で は 発 見 す る こ と は 困 難 で あ る 。 そ こ で ， 非 破 壊 試 験 を 行 う こ と に よ り ， 溶 接 部 の 欠 陥 の 有 無 を 調 査 し 溶 接 の 良 否 の 確 認 が 行 わ れ て い る 。 溶 岐 部 の 欠 陥 に は 内 部 に 発 生 す る 欠 陥 の 方 が 多 い こ と から， 溶 接 部 の 非 破 壊 試 験 に は 内 部 の 欠 陥 の 検 出 に 適 し て い る 放 射 線 透 過 試 験 お よ び 超 音 波 傑 傷 試 験 が よ く 用 い ら れ る 。 両 者 の 試 験 の 特 徴 を 比 較 し た も の を 表 2・
2(22)に 示 す 。 表 に 示 す 記 号 は 絶 対 的 な も の で は な く ， 傾 向 と し て こ の よ う な 場 合 が 多 い こ と を 示 し て い る 。 以 ード に 両 者 の 特 徴 を 簡 単 に 説 明 す る 。 放 射 線 透 過 試 験 は X線， γ 線 の よ う な 電 磁 波 も し く は 電 子 線 ， 。線， 中 性 子 線 な ど の 粒 子線 を 川 い ， 物 休 を 透 過 撮 影 し 内 部 の 状 況 を 調 べ よ う と す る も の で あ る 。 こ の 試 験 で は 欠 陥 像 が フ ィ ル ム 上 に 二 次 元 的 に 得 ら れ る た め ， 欠 陥 の 有 無 や 欠 陥 形 状 が 比 較 的 簡 単 に 判 定 で き る こ と お よ び 試 験 結 果 の 保 存 が で き る と い っ た 利 点 が あ る 。 ま た ， 立 体 的 な 欠 陥 を 検 出 し や す い と い っ た 特 徴 が あ る 。 し か し ， そ の 反 面 ， 欠 陥 の 深 さ 方 向 の 位 置 の 推 定 や 開 口 幅 の 小 さ い 割 れ ， 放 射 線 の 方 向 と 角 度 を な す 脅JIれ も し く は 溶 け 込 み 不 良 の 検 出 が 困 難 な こ と ， 設 備 が 高 価 で あ る ， 試 験 に 時 間 が か か る ， 安 全 管 理 を 十 分 行 わ な け れ ば い け な い と い っ た 欠 点 が あ る 。 超 音 波 探 傷 試 験 は 音 波 を 材 料 の 一 端 か ら 送 り ， 欠 陥 ま た は 端 面 か ら の 反 射 波 を 捕 ら え ， そ の 様 子 か ら 欠 陥 に 関 す る 情 報 を 得 ょ う と す る も の で あ る 。 反 射 波 の 表 示 方 式 と し て は ， 装 置 が 簡 単 な Aス コ ープ と 呼 ば れ る ブ ラ ウ ン 管 (C R T ) 上 の 図 形 と し て 表 す 方 法 が 最 も よ く 用 い ら れ て い る 。 超 音 波 探 傷 試 験 は 割 れ ， 融 合 不 良 ， 溶 け 込 み 不 良 な ど の p h U 。非常によい Oよい ム条件付きでよい ×よくない-
7
-検 出 に 適 し て い る こ と や A ス コ ー プ を 用 い る 場 合 装 置 が 安 価 で あ る と い っ た 利 点 が あ る 。 し か し そ の 反 面 ， プ ロ ー ホ ー ル の よ う な 球 状 の 欠 陥 や 小 さ い 欠 陥 を 検 出 し に く い こ と や 探 傷 結 果 の 保 存 性 が 少 な い と い っ た 欠 点 が あ る 。 さ ら に ， 良 く 用 い ら れ る A ス コ ー プ で は 情 報 量 が 少 な く 欠 陥 の 判 定 が 難 し い た め 熟 練 が 要 求 さ れ る と い う 問 題 が あ る 。 以 上 の こ と か ら ， 放 射 線 透 過 試 験 は 小 規 模 の 溶 接 部 ( ボ イ ラ ー お よ び 圧 力 容 器 な ど の 溶 接 部 ) に つ い て よ く 用 い ら れ ， 規 模 の 大 き い 構 造 物 ( 原 子 力 発 電 用 圧 力 容 器 ， 建 築 榊 造 物 な ど ) な ど に は 写 真 版 影 が 困 難 な こ と お よ び 試 験 に 十 分 な 時 間 が か け ら れ な い こ と な ど か ら 超 音 波 探 傷 試 験 が よ く 用 い ら れ て い る 。 2 ・ 1 ・ 2 超 音 波 探 傷 試 験 の 種 類 (1 ) 人 間 の 耳 に 聞 こ え る 音 波 の 周 波 数 は 2 0 H z ~ 2 0 k H zであり， こ れ よ り も 高 い 周 波 数 の 音 波 を 超 音 波 と 呼 ん で い る 。 こ の う ち 探 傷 に 用 い ら れ る の は 2 0 0 k H
z
~ 2 5 M Hz
の 範 囲 の も の が 大 部 分 で あ り ， 特 に 1----5MHzの も の が よ く 用 い ら れ る 。 音 波 お よ び 超 音 波 の 本 質 は ， 空 気 ， 水 ， 鋼 な ど 音 の 媒 質 に お け る 分 子 あ る い は 原 子 の 機 械 的 な 振 動 で あ り ， そ の 機 械 的 振 動 の 伝 搬 が 音 波 お よ び 超 音 波 の 伝 搬 で あ る 。 固 体 内 を 伝 搬 す る 音 波 に は 縦 波 ， 横 波 お よ び 表 面 波 の 3 つ の 波 動 が 存 在 す る 。 こ の う ち 探 傷 に は 縦 波 が よ く 用 い ら れ る 。 音 波 の 伝 搬 す る 速 度 は 周 波 数 に は 関 係 な く ， 物 質 の 種 類 に よ っ て 定 ま っ た 値 を 持 超 音 波 に は 以 下 の 3 つ の 重 要 な 性 質 が あ る 。 ( a ) 指 向 性 を 持 っ て お り ， 特 定 の 方 向 に 集 中 し て 出 す こ と が で き る 。 こ れ は 周 波 数 が 高 い ( す な わ ち 波 長 が 短 い ) た め で あ り ， 周 波 数 が 高 い ほ ど 指 向 性 が 高 く な る 。 ( b ) 材 料 内 部 に 異 物 や 欠 陥 あ る い は 接 合 面 が あ る 場 合 に は そ の 境 界 面 に お い て 反 射 す る 。 こ の 性 質 を 利 用 し て 欠 陥 の 検 出 を 行 う わ け で あ る 。 ( c ) 材 料 内 部 の 欠 陥 な ど に よ っ て 超 音 波 が 反 射 散 乱 さ れ る 度 合 は， そ の 欠 陥 の 大 き さ と 超 音 波 の 波 長 の 関 係 に よ っ て 決 ま る 。 欠 陥 が 超 音 波 の 波 長 よ り 大 き い 場 合 に は 反 射 散 乱 が よ く 行 わ れ ， 逆 に 小 さ い 場 合 に は 反 射 散 乱 は ほ と ん ど 行 わ れ ず 欠 陥 の 存 在 に 関 係 な く 通 り 過 ぎ る 。 超 音 波 探 傷 法 は 表 2 ・ 3 に 示 す よ う に 分 類 さ れ る 。 超音 波 を 入 射 し ， 欠 陥 に よ っ て 音 波 が 反 射 す る こ と を 利 用 す る パ ル ス 反 射 法 ， 欠 陥 に よ っ て 透 過 す る 音 波 が 散 乱 減 少 す る こ と を 利 用 す る 透 過 法 ， 共 振 に よ る 定 常 波 の 変 化 を 利 用 す る 共 振 法 が あ る 。 現 在 最 も 広 く 使 用 さ れ て い る 方 法 は パ ル ス 反 射 法 で あ る 。 パ ル ス 反 射 法 に は ， 超 音 波 を 送 る 送 信 探 触 子 と 反 射 し て き た 超 音 波 を 受 け る 受 信 探 触 子 が あ り ， 両 者 を 一 つ で 共 有 す る 一 探 触 子 法 と 送 ・ 受 信 に 分 け て 行 う 二 探 触 子 法 が あ る 。 ま た ， 超 音 波 を 探 傷 面 に 垂 直 に 入 射 さ せ る 垂 直 探 傷 法 と 探 触 面 に 対 し て あ る 角 度 を 持 っ た 方 向 に 入 射 さ せ る 斜 角 探 傷 法 が あ る 。 垂 直 探 傷 法 に 用 い る 垂 直 探 触 子 お よ び 斜 角 探 傷 法 に 用 い る 斜 角 探 触 子 を 図 2 ・1に示す。 ど ち ら も 振 動 子 か ら は 縦 波 が 発 振 さ れ る 。 垂 直 探 触子 で は 発 振 さ れ た 縦 波 が そ の ま ま 被 検 査 物 に 伝 搬 さ れ る が ， 斜 角 探 触子 で は 振 動 子 で 発 振 さ れ た 縦 波 は 境 界 面 で 反 射 し 被 検 査 物 に は 横 波 の み が 伝 搬 す る こ と に な る 。 ど の 検 査 法 を 適 用 し 周 波 数 を い く ら に す る か は ， 検 査 対 象 に よ っ て 経 験 的 に 判 明 し て お り ， 溶 接 部 の 探 傷 で は 特 別 な 場 合 を 除 き 斜 角 一 探 触 子 法 が よ く 用 い ら れ る 。 図 2 ・2に パ ル ス 反 射 法 の 探 傷 方 法 を 示 す 。 こ れ は 探 触 子 と し て 垂 直 探 触 子 を 用 い た 場 合 の も の で あ る 。 探 触 子 か ら 発 信 さ れ た 超 音 波 は 内 部 の 欠 陥 や 材 料 の 底 面 か ら 反 射 す る 。 そ れ ら の 反 射 波 を 表 示 し た も の を 図 2 ・ 3 に示す。 こ の 表 示 方 式 は ， A ス コ ー プ と 呼 ば れ る 方 法 で ， 装 置 が 簡 単 な こ と か ら 最 も よ く 用 い ら れ て い る 。 縦 軸 は 受 信 音 圧 に 比 例 す る も の を 表 し ， 横 軸 は 時 間 軸 で あ り 超 音 波 が 反 射 し て く る ま で の 時 間 を 示 し て い る 。 超 音 波 が 反 射 し て く る ま で の 時 間 は 超 音 波 の 発 信 っている。 -8- n H Uパルス 反 射 法 透過法 共振法 表 2
・
3m
n
波探{ij訟のm
類とJ
:
な川途 -探触子法 垂直法・・・・・内部欠陥，材質，厚さ(最も一般 的に使用される，縦波使用) 斜角法・・・・・溶接部，管，ラミネーション，表面近傍のきず(横波使用)
表面波法・・・・表面欠陥(
i
Z
)
二探触子法 (直接法) Damper Contact plate 板波法・・・・・板，管，板の接着良否Spring Quartz transducer Metal
垂直法・・・・・表面近傍のきず
(
a
)
垂 直 探 触 子 斜角法・・・・・溶接部 板波法・・・・・板 パルス法・・・・・・・・・・・・鋳物の巣，核燃料棒，板 (水浸法) Transducer 普通の透過法・・板，溶接部，棒 連続波法(
f
Z
)
Damper 共振透過法・・・板 (水浸法) ブラウン管式・・・・-厚さ測定，腐食度測定，板のラミネーション"
"
_
，
ー，.〆F Longitudinal wave Wedge
，
-
Shear wave(
i
Z
)
( b ) 斜 角 探 触 子 音 響 式・・・・・厚さ測定，減衰によるきず，材質 (直接法) 図 2・
1 探 触 子 の 構 造-
1
0
-
' E i 句 t ム点 か ら 反 射 源 ま で の 距 離 ( ビ ー ム 路 程 ) に 比 例 す る の で ， 時 間 軸 は 距 離 軸 と も 呼 ば れ る 。 図 2
・
3の T は 送 信 パ ル ス . Fは 欠 陥 エ コ ー . B は 底 面 エ コ ー で あ る 。 送 信 パ ル ス と は 探 触 子 と 被 検 査 物 と の 接 触 面 か ら の 反 射 で あ り ， 欠 陥 と は 関 係 な い も の で あ る が ， 距 離 軸 の ゼ ロ 点 調 整 を 行 う と き に 必 要 と な る 。 欠 陥 エ コ ー お よ び 底 面 エ コ ー は そ れ ぞ れ 欠 陥 お よ び 底 面 か ら の 反 射 波 を 表 し て い る 。 欠 陥 の 大 き さ や 形 状 に よ っ て エ コ ー の 高 さ や そ の 波 形 が 異 な る こ と から， エ コ ー の 位 置 や 高 さ ， 波 形 か ら 欠 陥 の 位 置 や 大 き さ お よ び 形 状 Bottomsurface を 推 定 す る こ と が 可 能 で あ る 。 し た が っ て ，Aス コ ー プ の エ コ ー 図 形
~2 ・ 2 パ ル ス 反 射 法 の 原 理 か ら 溶 接 欠 陥 の 有 無 を 調 べ ， 欠 陥 の 判 定 を 行 う こ と に よ り 溶 接 の 良 否 を 判 定 す る こ と が で き る が ， 情 報 量 が 少 な い の で そ れ ら の 推 定 に は 熟 練 が 必 要 と な る 。 欠 陥 な ど に よ る 反 射 波 の 表 示 方 法 に は A ス コ ー プ 以 外 に A ス コ ー プ を 重 ね 合 わ せ た M Aス コ ー プ ( 図 2 ・4) や B ス コ ー プ ( 図 2 ・5)，x
線 透 過 写 真 の よ う な 二 次 元 図 形 に 表 す Cス コ ー プ (図 2 ・6 ) お よ び 立 体 表 示 法 ( 図 2 ・7) な ど が あ る 。 B ス コ ー プ ， Cス コ ー プ お よ び 立 体 表 示 法 は 直 感 的 に 欠 陥 の 形 状 や 大 き さ が 判 断 で き る 反 面 ， 装 置 が 大 型 か っ 高 価 に な る と い う 問 題 が あ る 。 こ の よ う な 方 式 は ， 原 子 炉 容 器 な ど の 自 動 超 音 波 探 傷 試 験 装 置 の 開 発 に 利 用 さ れ 成 果 を 挙 げ て い る (2 3 )べ 25 。) 超 音 波 は 欠 陥 だ け で は な く ， 溶 接 の 裏 波 や 裏 当 金 の 角 な ど か ら も 反 射する。 こ れ ら に よ っ て 得 ら れ た エ コ ー は 妨 害 エ コ ー と 呼 ば れ ， こ の¥↑/
妨 害 エ コ ー と 欠 陥 に よ る エ コ ー を 正 確 に 判 別 す る こ と が 超 音 波 探 傷 を 行 う 場 合 重 要 と な る 。 超 音 波 探 傷 で は ブ ラ ウ ン 管 に 現 れ た 波 形 の み か ら 欠 陥 の 判 定 を 行 う と 同 時 に 妨 害 エ コ ー の 判 別 も 行 わ な け れ ば な ら な い た め ， 非 常 に 熟 練 が 要 求 さ れ る わ け で あ る 。 2・
1・3
超 音 波 探 傷 試 験 の 適 用 分 野 超 音 波 探 傷 試 験 は 各 種 鉄 鋼 製 品 ( 厚 鋼 板 ， 薄 鋼 板 ， ピレット， レ ー ル な ど ) を は じ め ， 航 空 機 ， 原 子 力 ， 自 動 車 ， 建 設 機 械 ， 鉄 道 ， 鉄 骨 T F 日 Delayedecho 図 2・
3 八 ス コ ー プ の 表 示 例 ー12- 円 屯 u t a ・ 4X-direction Scaning
7
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表 示 b 探 傷 方 法 ( a ) 表 示 ( b ) Cス コ ー プ の 表 示 例a
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6 探 傷 方 法 図 2(
a
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a
M Aス コ ー プ の 表 示 例Beam path distance Probe 4 図 2
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c
ニ ニ ご ご ごJ Defect Defect C 0 ・叶 +-l t勺一
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υ O F・4 Q.l iコ o 1-. a司 Bottom surfaceb
'
Beam path disLance
表 示 b 立 体 的 表 示 法 の 表 示 例 探 傷 方 法 図 2
(
a
)
表 示 h u ， ， ， ‘ 、 Bス コ ー プ の 表 示 例 探 傷 方 法 5 苅 2 ( a ) 7 ﹁ n u ' l ム-
1
4
-情造物， J
E
j J :符号3
.
石 油 パ イ プ ラ イ ン な ど の い ろ い ろ な 分 野 に お け る 非 似 壊 検 査 と し て 適m
さ れ て い る 。 また， ~I主性向上のため， 全数， 全 領 I或 保 障 を 行 う た め の 省 力 化 ， 高 速 処 理 化 ， 多 チ ャ ン ネ ル 化 し た 自 動 探 傷 大 型 シ ス テ ム の 要 求 と 製 品 の 出 荷 時 検 査 や 現 場 検 査 ， 自 動 探 傷 が 不 可 能 な 部 分 の 検 査 お よ び 経 済 的 な 面 な ど か ら の 小 型 探 傷 穏 の 要 求 がある。 自 動 探 傷 大 型 シ ス テ ム は 原 子 炉 な ど の 検 査 に 用 い ら れ る よ う に な っ て き て お り ， 最 近 で は 製 造 H与 の 材 料 欠 陥 や 溶 接 欠 陥 の 詳 細 だ け で は な く，i
史川 t1
1
の 附 造 物 の 材 料 の 劣 化 や1
0
i~ の進 JN 状況の担保ー のためにも 用 い ら れ る よ う に な っ て い る (2 6 ) リ 2 8 。) ま た ， 種 々 の 構 造 物 の 余 寿 命 の 診 断 な ど に も 利 用 さ れ る よ う に な っ て い る 。 小 型 探 傷 器 は 建 築 物 の 溶 接 検 査 に お い て 使 用 頻 度 が 高 く ， 小 型 ， 軽 !日，高性能， 八 C 電 源 不 用 な ど が 要 求 さ れ る 。 そ の た め ， 反 射 波 の 表 示 法 は Aス コ ー プ が 用 い ら れ る 。 し た が っ て ， ブ ラ ウ ン 管 上 の 波 形 の み か ら 欠 陥 の 判 定 を 行 わ な け れ ば い け な い た め ， 長 い 経 験 と 熟 練 が 必 要 と な る 。 」 れ ら の 検 査 は 対 象 物 毎 に そ れ ぞ れ 規 格 が 設 定 さ れ て お り ， 検 査 方 法 や 欠 陥 の 評 価 方 法 が 規 絡 に よ っ て 規 定 さ れ て い る 。 2 ・ 1・4 欠 陥 の 評 価 方 法m1
妥 欠 陥 を 評 価 す る こ と の 意 味 は 欠 陥 の 種 類 や 寸 法 を 推 定 し ， 最 終 的 に そ の 溶 接 を 補 修 し な け れ ば な ら な い か ど う か の 判 定 を 行 う こ と で ある。 し た が っ て ， 欠 陥 の 種 類 や 寸 法 が 正 確 に 推 定 で き る か ど う か が 重 要 と な る 。 欠 陥 の 種 類 を 推 定 す る 際 ， ま ず 初 め に 欠 陥 の 発 生 部 位 を 推 定 し な け れ ば な ら な い 。 こ れ は ， 欠 陥 の 発 生 部 位 が 欠 陥 種 類 に よ っ て ほ ぼ 決 ま っ て い る た め で あ る 。 例 え ば ， ル ー ト 溶 け 込 み 不 良 は ル ー ト 部 に ， 融 合 不 良 は 問 先 面 も し く は 的 段 金 属 部 に 発 生 す る 。 傑 触 子 か ら 欠 陥 ま で の 距 離 は ブ ラ ウ ン 管 上 の エ コ ー の 位 置 に 比 例 し て い る た め ， 探 触 子 の 位 置 が わ か れ ば 欠 陥 が 溶 接 の ど の 部 分 ( 溶 接 金 属 部 ， ル ー ト 部 . 開 先 面 ， 熱 影 響 部 も し く は 母 材 部 )に あ る か が 推 定 で きる。 した が っ て ， 探 触 子 の 位 置 を 求 め る た め の 基 準 線 が 必 要 で あ る 。 こ の 基 準 線 は V， X形 開 先 で は 中 心 線 ， レ， K形 開 先 で は 開 先 の 設 けて い な い 材 の 開 先 面 と す る こ と が 多 い 。 欠 陥 発 生 部 位 を 推 定 し た 後 ， そ の 推 定 結 果 と そ の 他 の デ ー タ を 用 い て 欠 陥 種 類 を 推 定 す る こ と に な る 。 欠 陥 種 類 を 推 定 す る 際 に 用 い る 欠 陥 発 生 部 位 以 外 の デ ー タ は 主 に エ コ ー の 高 さ と そ の 波 形 で あ る 。 エ コ ー の 高 さ は 反 射 さ れ た 超 音 波 の量 に 比 例 し ， そ の 量 は 欠 陥 の 形 状 に 関 係 し て い る 。 す な わ ち ， 球 状 の 欠 陥 ( プ ロ ー ホ ー ル な ど ) は 超 音 波 が い ろ い ろ な 角 度 に 散 乱 し や す い た め 面 状 の 欠 陥 ( 割 れ ， 融 合 不 良 ) に 比 べ て 探 触 子 で 受 信 さ れ る 超 音 波 の 量 が 少 な く な る 。 エ コ ー の 波 形 は ， 割 れ や 溶 け 込 み 不 良 で は シ ャ ー プ に 立 ち上がり， ス ラ グ 巻 き 込 み で は ギ ザ ギ ザ に な り ， 密 集 プ ロ ー ホ ー ル で は 色 々 な ビ ー ム 路 程 で エ コ ー が 立 ち 上 が る と い う 違 い が あ る 。 こ れ ら の 情 報 を 基 に 欠 陥 種 類 が 推 定 で き る 。 超 音 波 探 傷 試 験 に よ っ て 欠 陥 の 寸 法 を 推 定 す る 方 法 を 表 2 ・4 に 示 す 。 割 れ な ど の 水 平 方 向 の 長 さ に つ い て は 探 触 子 の 移 動 距 離 か ら 推 定 す る こ と が で き る 。 深 さ 方 向 の 寸 法 に つ い て も い ろ い ろ な 方 法 が 提 案 さ れ て い る が ， 精 度 良 く 推 定 で き る 方 法 は 少 な い 。 深 さ 方 向 の 寸 法 の 測 定 法 に は ，(1)
探 触 子 の 移 動 距 離 に よ る 方 法 と (2
) 既 知 の 欠 陥 寸 法 の エ コ ー 高 さ と 比 較 す る 方 法 と が あ る 。 ( 1 ) の 方 法 は 図 2 ・8 に 示 す よ う に 探 触 子 を 移 動 さ せ ， エ コ ー 高 さ が あ る レ ベ ル を 越 え る 範 囲 の 距 離 を 欠 陥 寸 法 と す る 方 法 で あ る 。 基 準 と な る レ ベ ル と し て ， 最 大 エ コ ー 高 さ よ り 何dB
か 低 い レ ベ ル を 用 い る 場 合 と 一 定 の エ コ ー 高 さ を 用 い る 場 合 と が あ り ， 一 般 に 前 者 の 方 法 が よ く 用 い ら れ る 。 通 常 超 音 波 探 傷 器 の ブ ラ ウ ン 管 は 6d B下 が っ た と き 1 / 2の 高 さ に な る よ う に 表 示 さ れ る た め ， 例 え ば 6 d B d 0 w n 法 を 用 い た 場 合 ， 最 大 エ コ ー 高 さ の 1 / 2の 高 さ ま で の 範 囲 の 長 さ が 欠 陥 寸 法 と な る 。 図 2 ・8は 6 d B d 0 W n 法 を 用 い た 場 合 の も の で ， 最 大 エ コ ー 高 さ -lG- 1i 円 ， t表2・4 超音波探傷による欠陥寸法の測定方法 係触子の移動距離に よる方法 エコー高さによる 方法 伝搬時間による方法
dB down
法 評価レベル法・消滅法 持ーム/一朝 有 効 ビ ー ム 帽 法(
a
)
水 平 方 向 の 寸 法 日正知の欠陥または一「八 V G法 理論値との比較 ￨ 」 断 層 法 散乱波法 表面波-横波モード変換法 端部ピークエコー法(
b )
深 さ 方 向 の 寸 法 モード変換回転表面波法 図 2・
86dB down
法 に よ る 欠 陥 寸 法 の 推 定 方 法 散乱波法 表面波法 を H mと す る と 欠 陥 寸 法 は エ コ ー が H m / 2以 上 の 高 さ に な っ て い る 表面波一横波(縦波)モード変換法 範 囲 の 長 さ と な る 。 (2 ) の 方 法 は あ ら か じ め 寸 法 の わ か っ て い る 欠 陥 と そ の エ コ ー 高 さ の 関 係 を 欠 陥 ま で の 距 離 の 関 数 と し て 求 め て お き ， 未 知 の 欠 陥 の エ コ ー 高 さ お よ び 欠 陥 ま で の 距 離 か ら 欠 陥 の 寸 法 を 推 定 す る 方 法 で あ る 。 エ コ ー の 高 さ は 欠 陥 の 寸 法 だ け で は な く ， 欠 陥 の 形 状 や 傾 き ， 表 面 粗 さ な ど に よ っ て 異 な る た め ， こ の 方 法 を 用 い て 欠 陥 寸 法 を 精 度 良 く 求 め る こ と は 難 し い と い え る 。 欠 陥 の 種 類 と 寸 法 が 推 定 で き れ ば ， そ れ ぞ れ の 規 格 に 基 づ き 等 級 を 調 べ 溶 接 の 合 否 の 判 定 を 行-うことになる。 周波数による方法 一 一 周 波 数 分 析 法 組合せによる方法 一一一セプストラム法 -18- n H U 司 t ム2 ・2 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム て い る こ と か ら 考 え 出 さ れ た も の で あ る 。 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム は ， こ の 知 識 工 学 の 考 え 方 を 取 り 入 れ た シ ス テ ム で あ り ， 計 算 機 の 記 憶 装 置 に 大 量 の 知 識 を 取 り 込 み ， こ れ ら を 推 論 機 構 に よ っ て 組 合 せ 最 終 的 に 結 論 を 導 く と い う も の で あ る 。 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 成 功 に よ っ て ， 人 工 知 能 の 研 究 が 再 び 盛 ん に 行 わ れ る よ う に な っ た が ， そ の 目的 が 単 純 で 汎 用 性 の 高 い 推 論 機 構 を も っ た 高 度 な 知 能 の 構 築 か ら 人 間 の 物 真 似 を す る 機 械 を 作 る こ と に レ ベ ル ダ ウ ン さ せ た と も 言 える。
7
0
年 代 以 降 に 開 発 さ れ た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム と し て ， H E A R S A Y 2 ・ 2 ・ 1 人工 知 能 と エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム (2 9 ) エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム と は ， 専 門 的 に 高 度 な 問 題 の 解 決 に 関 し て ， 専 門 家 と 同 等 な 能 力 を も っ コ ン ビ ュ ー タ シ ス テ ム を い う 。 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 分 野 で は ， そ の よ う な コ ン ビ ュ ー タ シ ス テ ム を 実 現 す る ために， マ ン マ シ ン ・ シ ス テ ム の 間 集 方 法 や そ の 技 術 に つ い て の l i J f ' 究 が な さ れ て お り ， 人 工知 能 (A 1
) の 研 究 分 野 の 一 つ の 大 き な 位 と な - I I (51， M Y C I N (SI， C A S N E T(7l， M A C S Y M A(Bl， っ て い る 。 C A D U C E U Sげ に (1 o )な ど が あ る 。 対 象 分 野 は 医 療 診 断 が 多 く ， 上 記 の シ ス テ ム の 中 で は M Y C 1 N ，C A S N E T，C A D U C E U S な ど が あ る 。 ま た ， エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム は 知 識 の 部 分 を 他 の 知 識 に 置 き 換 え る こ と に よ っ て 異 な る 分 野 の 問 題 を 対 象 と す る シ ス テ ム と な る 。 こ の こ と か ら ， エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 知 識 の 部 分 だ け が 除 か れ た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 構 築 用 ツ ー ル が 開 発 さ れ る よ う に な っ て い っ 人 工 知 能 と は 人 間 の よ う に 自 分 で 考 え 行 動 す る 高 度 な 知 能 を 持 っ た 人 工 的 な 機 械 と 見 な す こ と が で き る 。 機 械 に 思 考 さ せ ， 知 的 に 行 動 さ せ る と い う ア イ デ ィ ア は 2 0世 紀 に 入 っ て 計 算 機 が 登 場 す る 以 前 か ら あったが， 実 際 に 計 算 機 に よ っ て 思 考 の シ ュ ミ レ ー シ ョ ン を 行 い 始 め た の は 1 9 5 0 年 代 に 入 っ て か ら で あ る 。 人 工 知 能 の 研 究 は 1 9 5 6 年 に 本 格 的 に 始 ま り ， そ の 後 6 0 年 代 前 半 ま で は パ ズ ル や ボ ー ド ゲ ー ム な ど を 樹 木 探 索 法 に よ り 解 く 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ た 。 し か し ， 探 索 校 法 を 用 い た 場 合 ， あ る パ ズ ル に 対 し て う ま く 解 . く こ と の で き る プ ロ グ ラ ム は ， 他 の パ ズ ル を う ま く 解 く こ と が で き な い と い う 欠 陥 を 持 っ て い る こ と が わ か っ て き た 。 さ ら に ， こ の 探 索 技 法 は ， 人 聞 が 思 考 す る 方 法 で は な く ， 計 算 機 に 合 っ た 数 理 的 方 法 で 問 題 を 解 く も の で あ っ た こ と か ら ， 現 実 問 題 の 解 決 や 人 間 の 思 考 モ デ ル に 適 用 す る こ と が ほ と ん ど 不 可 能 で あ る こ と も わ か っ て き た (3 0 ) 。 そ の 結 果 ， 人 工 知 能 の 研 究 は 一 旦 下 火 に な っ た 。6 0
年 代 後 半 に な る と ， エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 第 一 号 と も い う べ き D E N D R八 L( 4 ) が 発 表 さ れ ， そ れ か ら 7 0年 代 に か け て は 知 識 工 学 の 発 展 と 共 に 多 数 の エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 研 究 が 行 わ れ た 。 こ の 知 識工 学 の 手 法 は 人 間 の 思 考 が 膨 大 な 経 験 的 な 知 識 を 利 用 し て 行 わ れ た。 8 0 年 代 に 入 る と 実 用 化 に 向 け て の 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ る よ う に な り ， 現 在 ま で に 様 々 な 分 野 に お け る エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム が 開 発 さ れ 一 部 実 用 化 さ れ て い る は}。 2 ・2 ・2 知 識 工 学 と エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム (3 1 1 初 期 の 人 工 知 能 の 研 究 者 の 汎 用 性 の 高 い 推 論 機 構 の 構 築 と い う 試 み が 不 成 功 に 終 わ っ た こ と か ら ， そ れ に 代 わ っ て 人 間 の 思 考 方 法 か ら 得 ら れ た 知 識 工 学 の 手 法 が 開 発 さ れ た 。 人 間 は 与 え ら れ た 問 題 に 対 し て 常 に 一 定 の ア ル ゴ リ ズ ム を 用 い て 解 決 し て い る わ け で は な く ， 自 分 の 知 識 を 利 用 し て そ の 中 か ら 最 も 適 当 と 思 わ れ る 方 法 を 見 つ け 出 し て い る の で あ る 。 し た が っ て ， 人 間 の 思 考 の 中 で 最 も 重 要 な も の は 思 考 過 程 で は な く 蓄 え ら れ て い る 知 識 で あ る と い え る 。 そ の た め に 知 識 そ の も の の 重 要 性 に 着 目 し ， 大 量 の 知 識 を 記 憶 さ せ た 知 識 ベ ー ス と そ の 知 -20- 守 l よ q J 臼識を手Ijmして
H
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諭 を 行 う 推 論 エ ン ジ ン か ら な る 知 識 ベ ー ス シ ス テ ム が 2 ・2 ・3 知 識 表 現 モ デ ル (2 2 ) 考 え 出 さ れ た 。 こ の シ ス テ ム は 与 え ら れ た デ ー タ と シ ス テ ム に 帯 え ら こ れ ま で に 開 発 さ れ た 知 識 表 現 モ デ ル は ， ル ー ル モ デ ル ， ブ ラ ッ ク れ て い る 知 識 と を 照 合 す る こ と に よ り 結 論 を 導 く も の で あ る 。 シ ス テ ボ ー ド モ デ ル ， 因 果 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル ， 意 味 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル お ム に 蓄 え ら れ て い る 知 識 が 専 門 家 か ら 獲 得 し た も の で あ り ， か つ 専 門 家 と 同 等 の 解 決 能 力 を も っ 場 合 ， そ の シ ス テ ム は エ キ ス パ ー ト シ ス テ よ ぴ フ レ ー ム モ デ ル に 大 別 す る こ と が で き る 。 以 下 に ， そ れ ら の 知 識 ム と l呼 ば れ る 。 図 2 ・9 は エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 附 造 を 示 し た も の で ， 使 用 者 と シ ス テ ム と の や り 取 り を 行 う ユ ー ザ イ ン タ フ ェ ー ス ， 専 門 知 識 の デ ー タ ベ ー ス で あ る 知 識 ベ ー ス ， 推 論 を 行 う 推 論 エ ン ジ ン ， 入 力 デ ー タ や 推 論 結 果 を 記 録 す る ワ ー キ ン グ メ モ リ ， 推 論 結 果 が 導 か 表 現 モ デ ル に つ い て 簡 単 に 説 明 す る 。 ル ー ル モ デ ル は 知 識 を ル ー ル の 集 合 で 表 現 し た も の で . 代 表 的 な も の に 1 F - T H E N形 式 の プ ロ ダ ク シ ョ ン シ ス テ ム が あ る 。 例 え ば ， か を 十 分 検 討 す る 必 要 が あ る 。 「 鳥 は 飛 ぶ 」 と い う 知 識 を 考 え て み よ う 。 こ の 知 識 を 1F - T H E N 形 式 で 表 す とr
i f鳥 -t h e n飛 ぶ 」 と な る 。 こ こ で デ ー タ と し て 「 雀 は 鳥 で あ る 」 が 与 え ら れ た と す る 。 こ の デ ー タ と 上 記 の 知 識 と を 照 合 す る こ と に よ っ て 「 雀 は 飛 ぶ 」 と い う 結 論 が 得 ら れ る こ と に な る 。 こ の ル ー ル モ デ ル は 比 較 的 簡 単 に 知 識 を 表 現 す る こ と が で き ， プ ロ ッ ト タ イ プ を 構 築 す る 際 に は 有 用 で あ る 。 しかし， 全 て の ル ー ル に 対 し て 順 番 に 照 合 し て い く た め ， ル ー ル 数 が 多 く な る と 推 論 時 聞 が 長 く な る こ と や 知 識 の 全 体 構 造 が 分 か り に く い と い う 欠 点 が あ る 。 さ ら に ， 上 記 の よ う な 三 段 論 法 的 な 推 論 し か で き な い た め ， 推 論 に 柔 軟 性 が 無 れ た 過 程 を 説 明 す る 説 明 モ ジ ュ ー ル か ら 成 っ て い る 。 知 識 工 学 の 分 野 で は ， 得 ら れ た 知 識 の 表 現 方 法 や 知 識 の 獲 得 方 法 ， 知 識 を 利 用 し た 推 論 方 法 な ど に つ い て の 研 究 が な さ れ て い る 。 知 識 の 表 現 方 法 は 対 象 と す る 問 題 の 推 論 ア ル ゴ リ ズ ム に 大 き く 関 係 す る た め エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム を 構 築 す る 場 合 ， ど の 知 識 表 現 モ デ ル を 用 い る Knowledge-base い と い う 問 題 も あ る 。 上 記 の ル ー ル モ デ ル の 欠 点 を 解 消 す る た め に ， ル ー ル お よ び デ ー タ ベ ー ス を 構 造 化 し た ブ ラ ッ ク ボ ー ド モ デ ル が あ る 。 こ の モ デ ル は ， 推 Explanation facilities Working memory 論 を 階 層 化 し ， 各 階 層 毎 に グ ル ー プ 化 し た 知 識 を 結 び 付 け る こ と に よ り ， 個 々 の 推 論 に 必 要 な 知 識 の み を 利 用 し よ う と す る も の で あ る 。 そ れ に よ り ， 不 必 要 な 推 論 を 行 わ な く て よ い こ と か ら 推 論 時 間 が 短 縮 さ れ る と 共 に ， 知 識 の 全 体 構 造 が 理 解 し や す く な る 。 Data input Concluslon Explanation ル ー ル モ デ ル で は 個 々 の 知 識 は お 互 い に 独 立 し た ル ー ル と し て 表 さ れ る が ， 人 間 の も つ 知 識 は 独 立 で は な く お 互 い に 依 存 し 合 っ て い る 。 そ の よ う な 相 互 依 存 性 の 知 識 に 着 目 し た モ デ ル と し て 因 果 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル が あ る 。 こ の モ デ ル は ノ ー ド ( 節 点 ) が 状 態 や 概 念 を 表 し ， プ ラ ン チ ( 枝 ) が 因 果 関 係 に 対 応 し ， ネ ッ ト ワ ー ク 全 体 と し て ， あ る Userinter[ace 図 2・9
エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 構 造 円 ぺ J v n J '' -n J b 内 f b特定の彦、I床 を 持 つ 知 識 の 体 系 が 表 現 さ れ る 。 しかし， こ の モ デ ル は 各 状 態 間 の 因 果 関 係 が 明 確 な 問 題 に 対 し て は 有 用 で あ る が ， そ う で な い 場 合 に は 適 用 で き な い と い う 欠 点 が あ る 。 ま た ， ネ ッ ト ワ ー ク に 特 定 の 意 味 を 持 た せ る よ う に し た デ ー タ 構 造 を も っ 意 味 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル が あ る 。 因 果 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル は 意 味 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル の一 つ は そ の 後 の 知 識 表 現 の 研 究 に 大 き な 影 響 を 与 え た 。 ま た ， 個 々 の ル ー ル の 不 確 実 さ を 確 信 度 と 呼 ば れ る -1 ( 確 実 な 誤 り ) か ら 1 ( 確 実 な 真 実 ) ま で の 問 の 数 値 を 用 い て 表 現 し ， 不 確 実 性 を 取 り 扱 え る 推 論 方 法 を 開 発 し て い る 。 こ の 方 法 は MY C 1 N の 方 法 と し て ， そ の 後 の 多 く の シ ス テ ム に 用 い ら れ る と 共 に ， 不 確 実 性 を 取 り 扱 っ た シ ス テ ム の 研 究 に 大 き な 影 響 を 与 え た 。 こ の M Y C 1 N か ら エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 開 発 用 ツ ー ル と し て
EM Y
C
1
N
が 開 発 さ れ .P
U F
F
と い っ た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム が 開 発 さ れ て い る 。C A S N E T
は 緑 内 障 の 診 断 と 治 療 を 対 象 に し た シ ス テ ム で ， 因 果 ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル を 用 い る こ と に よ り 疾 患 の 因 果 関 係 を モ デ ル 化 し て い る 。 不 確 実 さ を 扱 う た め に ネ ッ ト ワ ー ク の 中 の リ ン ク に は 重 み が 与 え ら れ て い る 。 そ の 推 論 は 病 気 の 因 果 連 鎖 モ デ ル の 下 で の デ ー タ 駆 動 に よ る 解 釈 を 利 用 す る こ と に よ り 行 っ て い る 。 また， 医 学 の 参 考 情 報 を 数 多 く 含 ん で お り ， 推 論 の 説 明 機 能 が 充 実 し て い る 。CADUCEUS
は 内 科 の 分 野 で の 疾 患 の 診 断 を 試 み た シ ス テ ム で ， こ の 分 野 の 知 識 の 約8 5
% を 表 現 し て い る 意 味 ネ ッ ト ワ ー ク よ り 成 っ て い る 。 手 順 は 仮 説 に 基 づ い て デ ー タ を 集 め る た め の 質 問 を し て ， い く つ か の デ ー タ か ら 病 気 に 対 す る 可 能 な 診 断 仮 説 を 導 く と い う も の で ある。 こ の シ ス テ ム の 知 識 は ， 約5 0 0
の 病 名 ， 約3 5 0
の病状， 約 1 0万 の 徴 候 と の 連 鎖 か ら な っ て お り ， エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 知 識 ベ ー ス と し て は 最 大 で あ る と さ れ て い る 。HEARSAY-II
は 音 声 理 解 シ ス テ ム と し て 構 築 さ れ た も の で あ る 。 こ の シ ス テ ム で は 音 声 を 理 解 す る 作 業 を 階 層 化 し ， 知 識 は そ の 階 層 毎 に グ ル ー プ 化 し ， 独 立 し た 知 識 モ ジ ュ ー ル と し て 構 成 さ れ て い る 。 個 々 の 独 立 し た 知 識 は 黒 板 と 呼 ば れ る 大 域 的 な メ モ リ に 結 び 付 け ら れ て お り ， 黒 板 を 通 じ て 推 論 が 階 層 的 に 行 わ れ て い く と い う 新 し い 推 論 方 法 ( ブ ラ ッ ク ボ ー ド モ デ ル ) を 用 い た 。 こ れ に よ っ て ， 不 必 要 な 再 計 算 を 行 わ な く て も す む よ う に な り ， か つ 推 論 の 流 れ が 大 局 的 に 理 解 と い え る 。 人 間 の 知 識 構 造 に よ り 近 い 知 識 表 現 モ デ ル と し て フ レ ー ム モ デ ル が あ る 。 人 間 は 場 面 や 環 境 に よ っ て 川 い る 知 識 を 変 え て い る 。 WIJえば， 仕 事 に お い て 用 い る 知 識 と 遊 び の 時 に 用 い る 知 識 は 全 く 別 の も の で あ る と い え る 。 こ れ は ， 人 間 は 知 識 を あ る 枠 組 に よ っ て 整 理 し て い る と い え る 。 そ の よ う に 知 識 を あ る 枠 組 ( フ レ ー ム ) に よ っ て 表 現 す る 方 法 と し て フ レ ー ム モ デ ル が 考 え 出 さ れ た 。 こ の モ デ ル で は 知 識 は グ ル ー プ 化 さ れ ， そ れ ら の 個 々 の グ ル ー プ は フ レ ー ム と し て ま と め ら れ ， さ ら に 個 々 の フ レ ー ム は フ レ ー ム 問 の 関 係 か ら 抽 象 一 具 体 関 係 も し く は 全 体 一 部 分 関 係 に 階 層 化 さ れ て い る 。 こ の モ デ ル は 対 象 と す る 問 題 を 表 現 す る こ と に 対 し て 非 常 に 柔 軟 で あ り か っ 強 力 で あ る が ， 十 分 に 体 系 化 し 利 用 す る こ と は 決 し て 容 易 で は な い 。 記 の 知 識 表 現 モ デ ル の う ち ， ど れ が そ の シ ス テ ム に 適 し て い る か は ， 対 象 と す る 問 題 や シ ス テ ム の 楠 築 の 目 的 に よ っ て 異 な る 。 また， ブ ラ ッ ク ボ ー ド モ デ ル に お い て 知 識 の グ ル ー プ 化 に フ レ ー ム モ デ ル を 用 い る な ど ， い く つ か の モ デ ル を 統 合 し た シ ス テ ム 作 り も 考 え ら れ る 。 2 ・2 ・4 開 発 さ れ た エ キ ス パ ー トシ ス テ ム の 特 徴 こ こ で は7
0
年 代 以 降 に 開 発 さ れ た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 中 か らM Y C I N
，CASNET
，CADUCEUS. HEARSAY-ll
，M A C S Y M A
に つ い て 簡 単 に 説 明 す る 。M Y C 1 N
は 伝 染 性 血 液 疾 患 の 問 題 を 扱 っ て お り ， 知 識 は4 0 0
個 ほ ど の ル ー ル よ り 成 っ て い る 。M
Y C 1
N
は 単 純 な1F-TH
E N
形 式 の 何 々 に 独 立 し た 規 則 を 利 用 し た 最 初 の シ ス テ ム で あ り ， こ の 方 法-
2
4
-
戸h d n 〆 'Mし や す く な っ た と い う 利 点 が 得 ら れ た 。 こ の 新 し い 推 論 方 法 は そ の 後 の 知 識 工 学 の 研 究 や エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 開 発 に 大 き な 影 轡 を 与 え た。 H E A n S A Y - l l か ら エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 構 築 用 ツ ー ル と し て H E A R S八 Y -旧 が 開 発 さ れ て い る 。 M A C S Y M Aは 代 数 計 算 や 積 分 な ど の 数 学 的 な 問 題 を 解 く た め に 開 発 さ れ た シ ス テ ム で あ る 。 シ ス テ ム の 専 門 知 識 は 数 学 の 研 究 者 の 経 験 的 知 識 の 集 ま り で あ る 。 こ の シ ス テ ム に は 独 立 し た 知 識 ベ ー ス は な く ， 知 識 は プ ロ グ ラ ム の 一部 と し て 表 現 さ れ て い る 。 ま た ， 優 れ た ユ ー ザ イ ン タ フ ェ ー ス を 持 っ て い る 。 し か し ， 基 本 原 理 で は な く 専 門 家 の 経 験 的 知 識 の み を 利 用 し て い る こ と か ら 幅 広 い 問 題 を 扱 う こ と が で き な い こ と や 推 論 の 説 明 機 能 が な い ， 不 確 実 さ を 取 り 扱 う こ と が で き な い と い っ た 問 題 が あ る 。 評 価 の た め の エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム (1 1ト (1 3】 ロ ダ ク シ ョ ン ル ー ル に よ っ て 知 識 を 表 現 し て い る 。 こ の シ ス テ ム の 知 識 は W E S 2 0 2 1 を 基 に し て い る が ， こ の 知 識 が 必 ず し も 現 場 に お い て 最 適 と な ら な い 場 合 が あ る 。 そ の 場 合 に は ， 現 場 で 培 わ れ た 検 査 技 術 者 の 経 験 を 聞 き 取 り 調 査 に よ っ て 獲 得 し ， そ の 情 報 を 知 識 デ ー タ ベ ー ス に 組 み 込 ん で い る 。 ま た 推 論 方 法 と し て 後 向 き 推 論 を 探 用 す る こ と に よ り ， 推 論 時 間 の 短 縮 が 図 ら れ て い る 。 こ の シ ス テ ム に よ っ て 選 択 さ れ た 試 験 方 法 と 他 の 試 験 方 法 に よ る 結 果 を 比 較 す る こ と に よ っ て， こ の 試 験 方 法 を 用 い た 場 合 が 最 も 精 度 良 く 欠 陥 を 評 価 で き る こ と が 示 さ れ て い る 。 後 者 の 溶 接 欠 陥 評 価 の た め の エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム で は ， 市 販 の エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 構 築 用 ツ ー ル の 代 わ り に L i s p言 語 を 用 い 独 自 の プ ロ グ ラ ム を 開 発 し て い る 。 市 販 の ツ ー ル で は 特 定 の 知 識表 現 モ デ ル が 採 用 さ れ て い る こ と か ら ， 知 識 を 柔 軟 に 表 現 す る ご と が で き な い た め ， 超 音 波 探 傷 試 験 の 結 果 を 評 価 す る た め に 必 要 な 知 識 を 表 現 す る に は 十 分 で な か っ た も の と 考 え ら れ る 。 こ の シ ス テ ム で は プ ロ ダ ク シ ョ ン ル ー ル を 構 造 化 し た 黒 板 モ デ ル を 採 用 し ， プ ロ ダ ク シ ョ ン ル ー ル は フ レ ー ム に よ っ て グ ル ー プ 化 さ れ て い る 。 こ の シ ス テ ム が 推 論 し た 結 果 と 実 際 の 欠 陥 の 状 況 を 比 較 し 良 い 一 致 を 示 し て い る 。 2 ・3 ・2 放 射 線 透 過 写 真 の 自 動 合 否 判 定 シ ス テ ム (1 4 ) . ( 1 5 ) こ の シ ス テ ム は 放 射 線 透 過 試 験 に よ る 欠 陥 の 判 定 を 自動 的 に 行 うも の で あ る 。 放 射 線 透 過 試 験 と は 被 検 査 物 の 放 射 線 透 過 写 真 を 撮 影 し ， そ の 写 真 の 像 か ら 欠 陥 の 有 無 お よ び 欠 陥 状 況 を 推 定 し 溶 接 の 良 否 を 判 定 す る も の で あ る 。 こ の シ ス テ ム は . 欠 陥 の 判 定 に 必 要 な 情 報 を 写 真 か ら 抽 出 す る 画 像 処 理 部 と 画 像 処 理 に よ り 得 ら れ た 情 報 か ら 欠 陥 の 判 定 を 行 う エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 部 と か ら 成 っ て い る 。 画 像 処 理 部 で は 1 T V カ メ ラ に よ っ て 入 力 さ れ た 写 真 の 像 か ら 欠 陥 候 補 像 の 抽 出 を 行 い ， 欠 陥 候 補 像 の 形 状 や 濃 度 分 布 の 特 性 が 計 算 さ れ る 。 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 部 に は ， 画 像 処 理 部 で 得 ら れ た 情 報 か ら 欠 陥 の 評 価 を 行 う た 2 ・3 非 破 壊 試 験 を 対 象 と し た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム 溶 接 の 良 否 を 判 定 す る 非 破 壊 試 験 を 対 象 と し た エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 開 発 も 盛 ん に 行 わ れ て い る (1 1 ) -( 1 7 ) . ( 3 3 ) リ 38 )。 こ こ で は . こ れ ま で の 開 発 事 例 の い く つ か を 紹 介 す る 。 2 ・
