Article #296

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PMHF論文sae2020(7)

posted by sakurai on August 18, 2020 #296

PMHFと基本的な信頼性計算(続き)

論文sae2020$\dagger$のPMHFと基本的な信頼性計算(続き)です。

The assumption of a constant failure rate, though often debated by reliability professionals, provides simplified and expedient closed-form calculations which have been utilized to assess the ASIL safety goals throughout the ISO 26262. Table 1 provides the PMHF values expressed as failure rates in units of FIT (Failures In Time) defined as 10^9 times the number of failures divided by the product of the number of components and their operating hours before failure. A convenient metric is 1 FIT = 1 PPM per 1000 hours of operation corresponding to each ASIL safety goal.

一定の故障率の仮定は、信頼性の専門家によってしばしば議論されているが、簡略化された簡便なクローズドフォーム計算を提供し、ISO 26262 の ASIL 安全目標を評価するために利用されている。表1は故障率を、$10^9$倍した故障回数を部品点数と故障前の稼働時間の積で除した値のFIT (Failures In Time)の単位で表したPMHF値を示している。便利な指標は、各ASILの安全目標に対応する運転時間1000時間あたりの1FIT=1PPMである。

1000時間につき1PPM(=$10^{-6}$)とは、誤りではありませんが、中途半端な例示です。PPMを持ち出すなら1時間に1PPB(=$10^{-9}$)とするか、1回/$10^9$時間とするかいずれかでしょう。

Determining the probability of a fault causing a safety-critical failure ISO 26262 Part 5 requires that they are analyzed and classified into six different categories: (a) Safe, (b) Single point, (c) Residual, (d) Detected multi-point, (e) Perceived multi-point and (f) Latent multi-point. Residual is the portion of the fault which is not controlled by a safety mechanism. Latent faults are not detected by safety mechanisms or perceived by the driver. Perceived faults may be detected indirectly through deviating behavior on the vehicle level. Multiple- point faults result in several hardware faults whereas single-point fault requires just one. More detailed explanations of these fault categories and the guidance of calculating PMHF for these types of faults are provided by the ISO 26262 Parts 1 and 5. However, in this paper, we will focus on the two major types of failures: single-point and multi-point faults.

ISO 26262 Part 5では、安全上重要な故障の原因となる故障の確率を決定するために、故障を分析し、6つの異なるカテゴリーに分類することを要求している。(a) 安全、(b) 単一点、(c) 残留、(d) 検出された多点、(e) 知覚された多点、(f) 潜在的多点である。残留は,安全機構によって制御されていない故障の部分である。潜在的な欠陥は、安全機構によって検出されず、運転者によって感知されない。知覚されたフォルトは、車両レベルでの逸脱した動作によって間接的に検出されることがある。多点フォルトは複数のハードウェアフォルトを発生させるのに対し、シングルポイントフォルトは1つのハードウェアフォルトを必要とします。これらの故障カテゴリの詳細な説明や、これらのタイプの故障に対する PMHF の計算方法については、ISO 26262 第 1 部と第 5 部に記載されている。しかし、本稿では、単一点故障と多点故障という 2 つの主要なタイプの故障に焦点を当てる。

多点フォルトが複数のハードウェアフォルトを必要とするという事実と、レイテントフォルトの説明が別に書かれているため、著者は理解しているのかどうかが不明です。レイテントフォルトは1点フォルトであるにも関わらず、マルチポイントフォルトと名付けられているからです。上記の説明ではその説明が無いため、レイテントフォルトがが複数のハードウェアフォルトを発生するともとられかねません。

However, dealing with multi-points faults is more challenging. In reliability engineer’s terminology, this would be similar to modeling (although with some subtle differences) a parallel system. The failure rate of such a system would no longer be constant, but rather a function of time which makes it more difficult to express PMHF in terms of failure rates. For that purpose, the new version of the ISO 26262 standard introduces a new metric, Average Probability of Failure per Hour for the Lifetime. It is important to note that this metric is not commonly used by the reliability and design professionals and, therefore, will require some further explanation.

しかし、多点故障への対応はより困難です。信頼性エンジニアの用語で言えば、これは並列システムのモデリングに似ています(微妙な違いはありますが)。このようなシステムの故障率はもはや一定ではなく、むしろ時間の関数となり、PMHFを故障率で表現することはより困難になる。そのために、ISO 26262の新バージョンでは、新しいメトリック「Average Probability of Failure per Hour for the Lifetime」が導入されている。このメトリックは、信頼性や設計の専門家が一般的に使用しているものではないことに注意が必要であり、そのため、もう少し説明が必要である。

前稿でも説明したとおり、規格の新バージョンで「Average Probability of Failure per Hour for the Lifetime」が導入されたわけではありません。さらに、表現は違いますが、これは信頼性や設計の専門家が一般的に使用しているものです。規格に明確に書かれていないのが原因ですが、Part 10のPMHF式を検証すれば、PFHの定義式と同じことがわかります。

ちなみに、PFHの定義は、ISO 12489で定義されているとおり、不稼働密度を0から車両寿命まで積分して時間平均をとったものです。


$\dagger$: Kleyner, A. and Knoell, R., “Calculating Probability Metric for Random Hardware Failures (PMHF) in the New Version of ISO 26262 Functional Safety - Methodology and Case Studies,” SAE Technical Paper 2018-01-0793, 2018


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