本年1月にUSのパームスプリングスで開催された、第67回国際信頼性学会のRAMS 2020において、投稿論文に対するポスターセッションを行いました。

以下はそのポスターの図で、論文ではほとんど文字や数式でしたが、図や表を多用して解説したものです。これからそれを解説していきます。

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A paper by Atsushi Sakurai, President of FS Micro, Inc. (Nagoya, Japan), an ISO 26262 functional safety (Note 1) consulting firm, has been accepted for publication on December 3, 2020, at the 67th RAMS 2021, an international conference on reliability sponsored by the IEEE (Note 2). RAMS 2021 (Note 3) will be held January 25-28, 2021, in Orlando, Florida, USA. The author's paper was accepted by RAMS for the second consecutive time, following in January 2020. The author also received the best paper award at the 14th ISPCE 2017 (Note 4), an international conference on product safety, in 2017.

The title of the paper is "A Framework for Performing Quantitative Fault Tree Analyses for Subsystems with Periodic Repairs." This paper proposes a method to correctly evaluate "Random Hardware Failure Probabilistic Metrics" (PMHF, Note 5) of automotive electronics using quantitative "Fault Tree Analysis" (FTA, Note 6).

In 2018, the second edition of ISO 26262, the international standard for functional safety in automotive electronics, was published. In this second edition, the mathematical definition of the PMHF formula is not clearly stated. Furthermore, the method of quantitative FTA is not clear, and therefore there were no guidelines for calculating the PMHF value, as a design target.

This paper provides a concrete framework for calculating PMHF values using quantitative FTAs, based on the PMHF formula presented by the same author at RAMS 2020 in January 2020. It prevents underestimation of the PMHF value. This paper is expected to improve the safety of fault-tolerant systems (Note 7), such as automated driving systems, and to deter accidents due to failures.

Notes
Note 1: Functional safety is the concept of improving safety at the system level by implementing various safety measures. ISO 26262 is an international standard for functional safety for electrical and electronic equipment in vehicles.
Note 2: IEEE is an abbreviation for Institute of Electrical and Electronics Engineers. It is the world's largest conference on electrical and electronic engineering technology in terms of the number of participants and countries.
Note 3: RAMS 2021 means The 67th Annual Reliability & Maintainability Symposium, an annual international conference on reliability engineering sponsored by the IEEE Reliability Society. http://rams.org/
Note 4: ISPCE is an abbreviation for IEEE Symposium on Product Compliance Engineering. It is an annual international conference on product safety sponsored by the IEEE Product Safety Society. http://2017.psessymposium.org/
Note 5: PMHF is an abbreviation for Probabilistic Metric for Random Hardware Failures. In automotive electrical and electronic systems, it is a design target value for hardware, averaging the probability of system failure over the lifetime of the vehicle.
Note 6: FTA is an abbreviation for Fault Tree Analysis. A deductive safety analysis method that quantitatively demonstrates the likelihood of hazardous events by constructing a tree structure of failure events and calculating the safety goal violation probability.
Note 7: A fault-tolerant system is a safety system that can substitute its original function without immediate loss of function in the event of a failure.

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ISO 26262機能安全(注1)コンサルティングを提供するFSマイクロ株式会社(本社：名古屋市)代表取締役社長 桜井 厚の論文が、2020年12月3日、IEEE(注2)主催の信頼性に関する国際学会である第67回RAMS 2021(注3)に採択されました。RAMS 2021は、2021年1月25日から28日まで、米国フロリダ州オーランドにて開催される予定です。同著者の論文がRAMSで採択されるのは、2020年1月に続いて2年連続となります。また、同著者は2017年に製品安全に関する国際学会である第14回ISPCE 2017(注4)において、最優秀論文賞を受賞しています。

論文の題名は「A Framework for Performing Quantitative Fault Tree Analyses for Subsystems with Periodic Repairs」であり、邦題は「定期修理を伴うサブシステムにおける定量フォールトツリー解析のためのフレームワーク」です。本論文は、定量「フォールトツリー解析」(FTA, 注5)を用いて、車載電子機器の「ランダムハードウェア故障の確率的メトリクス」(PMHF, 注6)を正しく評価する手法を提案します。

2018年に、車載電子機器における機能安全の国際規格であるISO 26262の第2版が発行されました。この第2版にはPMHF式の数学的な定義は明確に記載されていません。さらに定量FTAの手法も明確ではないため、設計目標であるPMHF値を算出するためのガイドラインがありませんでした。

本論文は、2020年1月に開催されたRAMS 2020で同著者が発表したPMHF式に基づき、定量FTAを用いてPMHF値を算出するための具体的なフレームワークを提供します。それによりPMHF値の過小見積りを防止することが可能となります。本論文により、自動運転システムに代表される耐故障システム(注7)の安全性が向上し、故障による事故が抑止されることが期待されます。

【お問い合わせ先】
商号　　　　　 FSマイクロ株式会社
代表者　　　　 桜井 厚
設立年月日　　 2013年8月21日
資本金　　　　 3,200万円
事業内容　　　 ISO 26262車載電子機器の機能安全のコンサルティング及びセミナー
本店所在地　　 〒460-0011
　　　　　　　 愛知県名古屋市中区大須4-1-57
電話　　　　　 052-263-3099
メールアドレス info@fs-micro.com
URL　　　　　 http://fs-micro.com/

【注釈】
注1：機能安全は、様々な安全方策を講じることにより、システムレベルでの安全性を高める考え方。ISO 26262は車載電気・電子機器を対象とする機能安全の国際規格
注2：IEEE(アイトリプルイー)は、Institute of Electrical and Electronics Engineersの略称。電気工学・電子工学技術に関する、参加人数、参加国とも世界最大規模の学会 https://www.ieee.org/
注3：RAMS(ラムズ)は、The 67th Annual Reliability & Maintainability Symposiumの略称。IEEE信頼性部会が毎年主催する、信頼性工学に関する国際学会 http://rams.org/
注4：ISPCE(アイスパイス)は、IEEE Symposium on Product Compliance Engineeringの略称。IEEE製品安全部会が毎年主催する、製品安全に関する国際学会 http://2017.psessymposium.org/
注5：FTA(エフティーエー)は、Fault Tree Analysisの略称。故障事象をツリー構造で構築し、安全目標侵害確率を算出することにより、危険事象の起きる可能性を定量的に論証する演繹的な安全分析手法
注6：PMHF(ピーエムエイチエフ)は、Probabilistic Metric for Random Hardware Failuresの略称。車載電気・電子システムにおいて、車両寿命間にシステムが不稼働となる確率を時間平均した、ハードウェアに関する設計目標値
注7：耐故障システムは、故障した場合に直ちに機能を失うことなく、本来の機能を代替することができる安全性向上のためのシステム

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本年1月にUSのパームスプリングスで開催された、第67回国際信頼性学会のRAMS 2020に採択された論文は、半年後にようやくIEEE Xploreに掲載されました。しかしながら、学会側で原論文の体裁を編集したときに、式に誤りが混入したようで、一部の式に誤りがありました。

具体的には、図336.1のように式(9)が編集されていましたが、図336.1の1行目がおかしい部分で、確率式の後のカッコの意味が取れません。

これに気づいたため、IEEE Xploreに連絡を取り、式(9)を原論文のものに戻してもらいました。IEEE Xploreに掲載されている論文に、以下のようにあまり見ない注が付けられているのは、このためのようです。

Notes: As originally published text, pages or figures in the document were missing or not clearly visible. A corrected replacement file was provided by the authors.

訳

注意: 元々公開されていたテキスト、文書内のページや図が欠落していたり、はっきりと見えなかったりしていたため、著者から訂正された差し替えファイルが提供された。

図336.2に原論文の式(9)を示します。黄色の部分が誤って削除されてしまった部分です。幸いこの他は原文どおりでした。

ちなみに、式の意味は各々以下のとおりです。

• 最初の等号: PMHFは車両寿命におけるアイテムのダウン確率の時間平均で定義されます(弊社の定義)。
• 次の等号: アイテムの時刻tにおけるダウン確率(PUA)を$Q(t)$とすると、車両寿命におけるアイテムのダウン確率は$Q(T_\text{lifetime})$で表されます。
• 次の等号: $Q(T_\text{lifetime})$はダウン確率密度(PUD)$q(t)$を0から車両寿命まで積分することで得られます。
• 次の等号: その時間平均とは平均ダウン確率密度(APUD)に他なりません。
• 次の等号: ダウン確率密度$q(t)$は、アイテムがtにおいて稼働(up)しており、かつその後の微小時間間隔$dt$中に不稼働(down)となる確率で表されます。

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表328.1はRAMS 2021正式採択までのマイルストーンです。論文執筆は完了しました。

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表322.1はRAMS 2021正式採択までのマイルストーンであり、今後適宜更新します。

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表321.1はRAMS 2021正式採択までのマイルストーンであり、今後適宜更新します。

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表320.1はRAMS 2021正式採択までのマイルストーンであり、今後適宜更新します。

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表286.1はRAMS 2021正式採択までのマイルストーンであり、今後適宜更新します。

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表記の論文について、本年2020年1月にU.S.カリフォルニア州パームスプリングスで開催された、RAMS 2020において発表した論文は以下のところで公開中です。
https://www.xcdsystem.com/rams/proceedings2020/

著者リンクです。 以下が論文(魚拓)のURLです。
https://www.xcdsystem.com/rams/proceedings2020/pdfs/13E1-006.pdf

しかしながら、正規の発行場所であるIEEE Xploreにおいて半年たっても公開されないため、問い合わせを行いました。RAMS 2020の論文は、RAMS事務局からIEEE Xploreに7/22に到着したため、公開まで3、4週間待ってほしいとのこと。従って、IEEE Xploreで公開されるのは8/12～8/19あたりになると予想されます。こちらは有料になりますが、公開された後にこの記事に追記します。

[8/3追記]
以下でようやく公開されました。
https://ieeexplore.ieee.org/document/9153704

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