物理的相似則に基づいた統合モデルによる複合システムの安全設計支援

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680520
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 幸田 武久 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60205333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 紘一 京都大学, 工学研究科, 教授 (70026079)
• Keywords: ボンドグラフ / 情報流 / 物理的相似則 / 複合システム / システム安全設計 / 潜在性 / 多層防護 / システム故障発生条件

Research Abstract

本年度は、システム安全設計を検討する際に必須となるシステム事故の原因を導出する方法ならびに、想定される要素故障を検出するためのセンサ配置とその診断方法について検討を行った。
システム故障を生じる原因としては、システムを構成するハードウェア、ソフトウェアならびに人間行動を考慮する必要がある。基本的にはハードウェアの挙動は物理的法則に従うが、ソフトウェアや人間行動はこれらに拘束されることない。そこで、前者に対しては電気系、機械系、油圧系などをエネルギー流の観点から統一的に表現できるボンドグラフにより表現し、その各要素の特性を変化させる入出力関係の連鎖としてソフトウェアや人間の行動を表現して、統合システムモデル表現を構築し、それを基にしてシステム事故を生じうる因果系列を導出する。システムの防護系の効果を考慮して、システム事故の発生条件を導出する方法を提案し、簡単な化学プロセスの要素に応用し、その有効性を確認した。また、要素故障の時間順序を考慮したシステム故障発生確率の簡単な評価方法を提案し故障確率の評価手法であるマルコフ解析と比較してその有効性を検証した。
また、システム安全設計の一つとして、ボンドグラフで表現された複合システムにおいて検出すべき要素故障を同定するために必要な検出点の設定法、ならびに観測点の検査順序法を導出した。ボンドグラフから得られるシステム状態方程式を基にして、要素故障同定に必要な観測点の最小組み合わせを求め、その観測点の検査順序は診断過程における曖昧度を表す情報エントロピーを最小にする決定法を導出した。簡単な複合システムに適用してその有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] Takehisa Kohda: "Failure Diagnosis Procedure Based on System Behavior Model"Safety & Reliability (Ed. by E.Zio, M. Demichela, N. Piccinni). 1. 1-8 (2001)
• [Publications] Takehisa Kohda: "Design of Failure Diagnosis System Based on System Bond Graphs"Proc.ESS2001. K1-K3 (2001)
• [Publications] Takehisa Kohda: "Safety Design of Complex Systems Using Global System State Equations"Proc. Asia Pacific Symposium on Safety APSS2001. 1. 79-82 (2001)
• [Publications] Takehisa Kohda: "Probability Evaluation of System Failure Occurrence Based on Minimal Cut-Sets"2002 Proc. -Annual Reliability and Maintainability Symp.. 190-194 (2002)
• [Publications] Takehisa Kohda: "System Failure Occurrence Conditions Considering Protection and Latency"Proc. ESREL2002. K1-K5 (2002)