PFD（需要時平均故障確率：Average probability of...

PFD（需要時平均故障確率：Average probability of failure on demand）,PFH（1時間当たりの故障確率：Probability of failure per hour）の算出

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SILの計算の例題以下にSIL計算の例題を示します。以下にSIL計算の例題を示します。

SIL値の目標はSIL2でパフォーマンスレベルはPLdです。

進め方のポイント1．故障率計算のためのFMEAは、開放(断線)と短絡故障が中心で、SIL3に比べ簡易化し

て求めています。て求めてます。2．このシステムでは、診断をSIL4レベルで行っていますので、DC率が高く、その分SFF値

が大きくなり、SIL2達成が容易であるため、FMEAが簡易化できています。解析の量：部品点数：約900個、FMEA解析項目数：約2000 （詳細分析では、約5000になる）

部品１つずつ、λSD、λSU、λDD、λDU を算出。3．プルーフテストは、1,5,10,20年で求める。ただし、20年でSIL2が目標です。

（20年が目標なら20年だけでも良いが、不合格の場合どこまでOKか見るために計算する）

目標未達場合は λ 改善を図る4．目標未達の場合は、λDU の改善を図る。a. 診断率の向上（ソフト、ハードの修正）b. FMEAの故障解析の詳細分析（λDU の内、さらにλDDに分類できる故障はないか）c 部品の変更：危険側故障にならない部品に変更

日本認証株式会社

c. 部品の変更：危険側故障にならない部品に変更。

（Ex.短絡故障のない部品：λDU の改善のため）


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1．E/E/PES回路を機能ブロックに分ける。ブロック内に含まれる電子部品は100個以内を目安にする。

プリント基板単位a.プリント基板単位b.機能単位（冗長化された回路の場合、小さな単位になれば１つの機能単位でよい。普通は

別々のブロックに分ける）例：CPU部(マイコン,ROM,RAM,アドレスデコード/エンコード回路,タイミング回路)例部( イン, , ,アドデド/ ンド回路,タイミング回路)

I/O部、アナログ部、バス制御、通信制御、電源部など）

２．機能ブロック単位に異常発生時の期待状態を記述し、確認する。


2012/12/3 2


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3．電子部品リストを作成し、全電子部品の故障率（FIT-rate）を調査、記入する。

電子部品の故障率（FIT-rate） (Failures in time (故障率)：)部品メカより入手する定格温度最大許容温度情報も入手する


部品メーカより入手する。定格温度、最大許容温度の情報も入手する。最悪値を採用する。定格温度の最高値での故障率とか


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3-1 FIT値を規格やメーカから入手する Ex. Siemens standard SN 29500 , MIL-HDBK-217



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4．故障率の算出部品ごとの故障解析と安全/危険モードへの移行確率の計算全部品の故障モド(安全/危険)をFMEA手法で解析を行いその集計を行う全部品の故障モード(安全/危険)をFMEA手法で解析を行い、その集計を行う。

故障モード比は、JIS B 9961(IEC62061)の附属書Dの表D 1参照

故障モード安全（確認可）：部品が故障した時、診断でき、部品故障がわかり、安全状態になる。安全(不明) ：部品が故障した時、部品故障は不明だが、安全状態になる。危険故障(診断で判明)：部品が故障した時、システムが危険状態になるが、診断で、部品故障がわかっている危険故障(不明) 部品が故障した時システムが危険状態になるの附属書Dの表D.1参照危険故障(不明) ：部品が故障した時、システムが危険状態になる。無関係：故障にならず、動作に変化がない場合。

λSD ＝“故障モード”列が”安全”であれば、(λ（故障率:FIT値）)×(故障ﾓｰﾄﾞ比率（%）)×(診断率)

λSU ＝“故障モード”列が”安全”であれば、(λ（故障率:FIT値）)×(故障ﾓｰﾄﾞ比率（%）)×{1-(診断率)}

部品リストより

回路図、ブロック図より診断率は、部品故障が診断（HW.SW）で発見できる比率を記入する。IEC61508-6付属書C、表C.2参照


λDD ＝“故障モード”列が”危険”であれば、(λ（故障率:FIT値）)×(故障ﾓｰﾄﾞ比率（%）)×(診断率)

λDU ＝“故障モード”列が”危険”であれば、(λ（故障率:FIT値）)×(故障ﾓｰﾄﾞ比率（%）)×(診断率)

λNE ＝“故障モード”列が”無関係”であれば、(λ（故障率:FIT値）)×(故障ﾓｰﾄﾞ比率（%）)×{1-(診断率)}

故障率計算式


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4-1 診断率は、左記、IEC61508-6付属書C、

表C.2を参照しながら決める。



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4-2故障モード比率JIS B 9961(IEC62061)附属書D 電気･電子部品の故障モード表D.1を参照して決める。

この故障モードでードでFMEDAを行う行う



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5．ハードウェアフォールトトレランスのグループ(1oo1,1oo2、1oo2D、2oo3など）ごとにブロック単位の各故障率を集計した表を作成する。（演算補助と検算のため）

Type B: 故障モードと障害時の挙動に不明点がある構成要素を含んでいる参照：IEC61508-2 7.4.3.1.3

Type A：故障モードと障害時の挙動が明確に定義されている。参照 IEC61508 2 7 4 3 1 2参照：IEC61508-2 7.4.3.1.2

この部分を狙うこの部分を狙う。

計算しやすいように回路ブロックをハードウェアフォールトトレランス単


位で整理する。


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6．β値の決定共通原因故障係数を推定する。JIS 9961(IEC 62061)の附属書Fに従JIS 9961(IEC 62061)の附属書Fに従い、CCF(共通原因故障）の判定基準によりβ値を求める。ここで求めたβ値をPFHの算出に使ここで求めたβ値をPFHの算出に使用する。



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7. サブシステムごとの故障確率の算出

サブシステムの構成センサー及び入力I/F部（INPUT）

論理部(LOGIC)

出力I/F及び最終要素部（OUTPUT）

λ（故障率）が求まれば上記計算は市販ソフトがありそれを利用するとよい


λ（故障率）が求まれば、上記計算は、市販ソフトがあり、それを利用するとよい。例えば、BGIA： SISTEMA 株式会社機能安全ネットワーク：「FS Snavi 」


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8. 計算条件の設定

プルーフテスト間隔、MTTR,、β値を決めるβ値を決める



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IEC61508-1：SIL要求値

SIL値

9. 計算結果

PFD

値

S 2 PFH

JISB9961(IEC62061)：PL要求値

PFD,PFH⇒SIL2,PLd

PL要求値


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