JP5376133B2 - Fault tree analysis generation method, fault tree analysis generation system, and program - Google Patents

Fault tree analysis generation method, fault tree analysis generation system, and program Download PDF

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Description

本発明は故障の木解析生成方法及び故障の木解析生成システムに関する。   The present invention relates to a fault tree analysis generation method and a fault tree analysis generation system.

従来のソフトウェア故障の木解析(Fault Tree Analysis, FTA)方法およびシステムの一例が、特許文献1、非特許文献1に記載されている。   An example of a conventional software fault tree analysis (FTA) method and system is described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.

特許文献1に記載されているソフトウェア故障木生成装置は、図10に示すように、ソフトウェアブロック図作成部と、ハードウェアブロック図作成部と、ソフトウェア振舞い記述作成部と、拡張アクティビティ図作成部と、デビエーション分析部と、ソフトウェア故障木生成部などとから構成されている。   As shown in FIG. 10, the software fault tree generation apparatus described in Patent Document 1 includes a software block diagram creation unit, a hardware block diagram creation unit, a software behavior description creation unit, an extended activity diagram creation unit, , A deviation analysis unit, a software fault tree generation unit, and the like.

このような構成を有するソフトウェア故障木生成装置は、次のように動作する。   The software fault tree generation apparatus having such a configuration operates as follows.

まず、ソフトウェアの製品仕様書をもとにソフトウェアブロックを作成し、これよりソフトウェアの振舞い記述、拡張アクティビティを生成し、この拡張アクティビティに対してデビエーション分析部によって異常な動作要因を抽出し、これを利用してソフトウェア故障木の生成を行う。   First, create a software block based on the software product specifications, generate a software behavior description and an extended activity from this, extract abnormal operating factors from the extended activity by the deviation analysis unit, and extract this. Use it to generate software fault trees.

しかしながら、この特許文献1に記載のソフトウェア故障木生成装置は、いくつかの通常状態に起因して発生する複合的な故障イベントについては考慮されていない。すなわち、この故障木生成装置は、状態遷移システムとしてモデル化される多くのソフトウェアシステムにおいて、複合的な故障イベントの解析には適していない。   However, the software fault tree generation device described in Patent Document 1 does not consider complex fault events that occur due to some normal states. In other words, this fault tree generation device is not suitable for analyzing complex fault events in many software systems modeled as a state transition system.

このような複合的な故障イベントを解決するものとして、形式仕様記述および検証を用いた非特許文献1の技術が提案されている。しかしながら、非特許文献1の技術は、形式仕様記述および形式的検証に限定されるものであった。   As a technique for solving such a complex failure event, the technique of Non-Patent Document 1 using formal specification description and verification has been proposed. However, the technique of Non-Patent Document 1 is limited to formal specification description and formal verification.

一方、状態機械図のモデル検査は、近年、よく研究されている。しかしながら、このモデル検査は、特定のシステム上の故障を解析するというよりも、設計から導出されたモデルが形式仕様を満足するかどうか検証することに力点が置かれている。すなわち、システムにある故障が与えられた場合、モデル検査は、いくつかの初期構成のもとで、システムが安全性を有したものであるかどうかは導くことはできる。しかし、故障がどのような原因で起こるのかは導くことはできない。そして、それは故障の木解析が適している。   On the other hand, model checking of state machine diagrams has been well studied in recent years. However, this model check focuses on verifying whether the model derived from the design meets the formal specification, rather than analyzing the failure on a particular system. That is, given a fault in the system, model checking can lead to whether the system is secure under some initial configuration. However, it is not possible to derive what causes the failure. And it is suitable for fault tree analysis.

特開2001−184232号公報(第6−7頁、図1)JP 2001-184232 A (page 6-7, FIG. 1)

向剣文、緒方和博、孔維強、二木厚吉著「フォルトツリー解析からOTS/CafeOBJ によるシステムの形式仕様記述および検証へ」コンピュータソフトウェア、Vol.23、 No.3(2006年7月)Mukoken Fumi, Ogata Kazuhiro, Kou Wei, Futaki Atsuyoshi, “From fault tree analysis to OTS / CafeOBJ system specification description and verification” Computer Software, Vol.23, No.3 (July 2006)

故障の木解析(FTA)は、一般的に、状態遷移システムの分析には適しておらず、状態遷移図と故障の木解析(FTA)とを統合するような試みは、ほとんどなかった。   Fault tree analysis (FTA) is generally not suitable for analysis of state transition systems, and there have been few attempts to integrate state transition diagrams with fault tree analysis (FTA).

システム設計の段階において、故障の木解析図は、分析の正当性および完全性を保証するため、詳細で正確な設計明細書またはダイアグラムから作成されるのが一般的である。システム操作ダイアグラムが、ハードウェア故障の木解析の作成のために重要な役割を果たすことは、工業上認められている。   At the system design stage, fault tree analysis diagrams are typically created from detailed and accurate design specifications or diagrams to ensure the correctness and completeness of the analysis. It is recognized in the industry that system operation diagrams play an important role in creating a hardware failure tree analysis.

しかし、ソフトウェア状態遷移システムの場合、状態機械図は、故障の木を生成するためのひとつの有望な候補として考慮することができるが、この問題は今までに対処されていなかった。   However, in the case of software state transition systems, state machine diagrams can be considered as one promising candidate for generating fault trees, but this problem has not been addressed before.

そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、状態遷移モデルから故障の木解析を生成する故障の木解析生成方法及びそのシステムを提供することである。   Therefore, the present invention has been invented in view of the above problems, and an object thereof is to provide a fault tree analysis generation method and system for generating a fault tree analysis from a state transition model.

上記課題を解決する本発明は、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析図を生成する故障の木解析生成方法であって、状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈し、前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する故障の木解析生成方法である。   The present invention for solving the above problems is a fault tree analysis generation method for generating a fault tree analysis diagram from a state transition model represented by an event and a transition, wherein the state transition model is defined as at least one logical expression. A fault tree analysis generation method that generates a fault tree analysis by interpreting and using a given event as a top event based on the logical expression.

上記課題を解決する本発明は、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析を生成する故障の木解析生成システムであって、状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈する状態遷移解釈手段と、前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する故障の木解析生成手段とを有する故障の木解析生成システムである。   The present invention for solving the above problems is a fault tree analysis generation system that generates a fault tree analysis from a state transition model represented by events and transitions, and interprets the state transition model as at least one logical expression. And a fault tree analysis generation system that generates a fault tree analysis generation unit that generates a fault tree analysis with a given event as a top event based on the logical expression.

上記課題を解決する本発明は、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析を生成するプログラムであって、状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈する状態遷移解釈処理と、前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する故障の木解析生成処理とを情報処理装置に実行させるプログラムである。   The present invention for solving the above problems is a program for generating a fault tree analysis from a state transition model represented by events and transitions, and interprets the state transition model as at least one logical expression. And a failure tree analysis generation process for generating a failure tree analysis with a given event as a top event based on the logical expression.

本発明によれば、状態遷移モデルから故障の木解析を生成することができる。   According to the present invention, a fault tree analysis can be generated from a state transition model.

図1は実施の形態の故障の木解析生成システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a fault tree analysis generation system according to an embodiment. 図2は実施の形態のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of the embodiment. 図3は本実施の形態の論理式を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a logical expression of the present embodiment. 図4は本実施の形態の論理式を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a logical expression of the present embodiment. 図5は本実施の形態の論理式を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a logical expression of the present embodiment. 図6は実施例の状態機械図である。FIG. 6 is a state machine diagram of the embodiment. 図7は3つの関連遷移の論理式を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining logical expressions of three related transitions. 図8は図6の状態機械図を解釈した論理式を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a logical expression obtained by interpreting the state machine diagram of FIG. 図9は実施例の故障の木解析図である。FIG. 9 is a failure tree analysis diagram of the embodiment. 図10は関連する技術を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a related technique.

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の形態の故障の木解析生成システムのブロック図である。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a fault tree analysis generation system according to the present embodiment.

故障の木解析生成システムは、図1に示す如く、状態機械図入力部110と、分類部120と、状態遷移解釈部130と、格納部140と、ユーザ・インタフェース部150と故障の木解析生成部160と、出力部170とを備える。   As shown in FIG. 1, the fault tree analysis generation system includes a state machine diagram input unit 110, a classification unit 120, a state transition interpretation unit 130, a storage unit 140, a user interface unit 150, and a fault tree analysis generation. Unit 160 and output unit 170.

これらの部はそれぞれ概略つぎのように動作する。   Each of these units generally operates as follows.

状態機械図入力部110は、対象となるシステムの状態機械図(状態遷移モデル)を入力する。   The state machine diagram input unit 110 inputs a state machine diagram (state transition model) of the target system.

分類部120は、状態機械図のイベント及び遷移を分類する。具体的には、イベントは、内部イベントと外部イベントとに分類する。また、遷移は、独立遷移と関連遷移とに分類する。   The classification unit 120 classifies events and transitions in the state machine diagram. Specifically, events are classified into internal events and external events. Transitions are classified into independent transitions and related transitions.

状態遷移解釈部130は、状態機械図を一組の論理式として解釈する。   The state transition interpreter 130 interprets the state machine diagram as a set of logical expressions.

格納部140は、状態遷移解釈部130で生成された状態機械図の論理式が格納される。   The storage unit 140 stores a logical expression of the state machine diagram generated by the state transition interpretation unit 130.

ユーザ・インタフェース部によって、ユーザは、状態機械図の関連遷移の分類(同期遷移なのか非同期遷移)を入力する。また、ユーザ・インタフェース部によって、ユーザは、故障の木解析生成部160で生成される故障の木解析で解析するトップイベントとなるイベントも入力する。また、外部イベントを基本故障イベント又は基本正常イベントに分類する情報も入力する。   By the user interface unit, the user inputs a classification of a related transition in the state machine diagram (synchronous transition or asynchronous transition). The user interface unit also inputs an event that is a top event to be analyzed by the failure tree analysis generated by the failure tree analysis generation unit 160. In addition, information for classifying external events into basic failure events or basic normal events is also input.

故障の木解析生成部160は、格納部140に格納されている論理式とユーザ・インタフェース部によって入力された情報とに基づいて、ユーザ・インタフェース部によって入力されたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する。   The failure tree analysis generation unit 160, based on the logical expression stored in the storage unit 140 and the information input by the user interface unit, uses the event input by the user interface unit as a top event. Generate tree analysis.

出力部170は、生成された故障の木解析を出力する。   The output unit 170 outputs a tree analysis of the generated fault.

次に、図1及び図2のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。   Next, the overall operation of the present embodiment will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS.

まず、システムの状態機械図は、状態機械図入力部110によって読み取られる(ステップA1)。   First, the state machine diagram of the system is read by the state machine diagram input unit 110 (step A1).

次に、分類部120は、状態機械図の各イベントを、内部イベントと外部イベントとに分類する(ステップA2)。また、分類部120は、状態機械図の各遷移を独立遷移と関連遷移とに分類する(ステップA2)。   Next, the classification unit 120 classifies each event of the state machine diagram into an internal event and an external event (step A2). Further, the classification unit 120 classifies each transition of the state machine diagram into an independent transition and a related transition (step A2).

ここで、内部イベントとは、遷移の対応するアクションで発生するイベントをいう。一方、外部イベントとは、状態機械図において、イベントの発生が定められていないイベントをいう。但し、外部イベントは、いくつかの遷移の外部的なトリガとなるばかりでなく、状態機械図の中で定義されていない遷移のガード条件も含むものである。   Here, an internal event is an event that occurs in an action corresponding to a transition. On the other hand, an external event refers to an event for which no event has occurred in the state machine diagram. However, an external event not only triggers some transitions externally, but also includes transition guard conditions that are not defined in the state machine diagram.

また、独立遷移とは、トリガのない遷移、または、トリガによって遷移するが、その遷移によって他の遷移に対してトリガとなるようなメッセージを送信しない遷移をいう。   An independent transition refers to a transition without a trigger or a transition that is triggered by a trigger but does not transmit a message that triggers another transition by the transition.

また、関連遷移とは、2以上の遷移間でメッセージの送受信が行われる遷移をいい、例えば、ある遷移からのメッセージによって起動される遷移である。但し、いくつかの異なる遷移からのメッセージによって起動され遷移が、別の遷移に別のメッセージを送信するような場合、メッセージを送信する遷移とメッセージを受信する遷移との双方も関連遷移である。   The related transition refers to a transition in which a message is transmitted and received between two or more transitions. For example, the transition is activated by a message from a certain transition. However, if a transition is triggered by a message from several different transitions and the transition sends another message to another transition, both the transition that sends the message and the transition that receives the message are also relevant transitions.

メッセージは、同期又は非同期で送受信される。そこで、関連遷移は、同期遷移又は非同期遷移として分類される。この分類は、ユーザ・インタフェース部150を介してユーザによって定義される(ステップA3)。   Messages are sent and received either synchronously or asynchronously. Therefore, the related transition is classified as a synchronous transition or an asynchronous transition. This classification is defined by the user via the user interface unit 150 (step A3).

解釈部130は、イベントおよび遷移の分類に基づいて、状態機械図を、論理式のセットとして解釈する(ステップA4)。   The interpreter 130 interprets the state machine diagram as a set of logical expressions based on the event and transition classification (step A4).

それらの論理式には、状態遷移図の複合状態に対応する等式と、遷移に対応する遷移ルール(ワンステップ論理解釈)との2種類がある。状態機械図の各状態および各イベントは、論理式の中で、状態の述部とイベントの述部とに解釈される。   There are two types of logical expressions: an equation corresponding to the composite state of the state transition diagram and a transition rule (one-step logic interpretation) corresponding to the transition. Each state and each event in the state machine diagram is interpreted in a logical expression as a state predicate and an event predicate.

ここで、複合状態とは、それを構成するサブ状態の論理和として定義されるものである。このような複合状態ではない状態は、兄弟関係にある状態(同じ対象に属する他の状態であって、同一レベルに位置する関係にあるもの)である。図3に複合状態の解釈パターンを示す。   Here, the composite state is defined as a logical sum of sub-states constituting the composite state. A state that is not such a composite state is a state that is in a sibling relationship (another state that belongs to the same object and is in a relationship that is located at the same level). FIG. 3 shows an interpretation pattern of the composite state.

一般的に、遷移ルールの左側は、ふたつの部分の結合から成っている。ひとつの部分は、元の状態を表している状態構成と他の対象の状態を参照するガード条件とである。そして、他の部分は、トリガとなるイベントと、対応する遷移の外部イベントを参照するガード条件とである。   In general, the left side of a transition rule consists of a combination of two parts. One part is a state configuration that represents the original state and a guard condition that refers to the state of another target. The other parts are a trigger event and a guard condition that refers to an external event of the corresponding transition.

同様に、遷移ルールの右側も、ふたつの部分から成る。ひとつの部分は、遷移先の状態を表す状態構成である。他の部分は、遷移先のアクションによって生成されるメッセージイベントである。   Similarly, the right side of the transition rule consists of two parts. One part is a state configuration representing a transition destination state. The other part is a message event generated by the transition destination action.

しかしながら、上述した遷移ルールは、遷移の相違によってわずかに相違する。   However, the above-described transition rule is slightly different depending on the difference in transition.

その相違を例示するために、対象Aと対象Bとからなるシステムにおける、独立遷移、非同期遷移及び同期遷移の遷移ルールの例を、図3に示す。   In order to illustrate the difference, FIG. 3 shows an example of transition rules of independent transition, asynchronous transition, and synchronous transition in a system including the target A and the target B.

複合状態が二以上の遷移領域を含む場合、閉じられた状態への遷移は、各領域内の内部状態への遷移を示す。領域内の最終状態への遷移は、その領域内での完了を示すものである。   When the composite state includes two or more transition regions, a transition to a closed state indicates a transition to an internal state in each region. A transition to a final state within an area indicates completion within that area.

例えば、オブジェクト状態機械図が3つの状態、S0、S1およびS2を含むと仮定し、S1は2つの領域を含む複合状態であると仮定する。S1の各々の領域には二つのサブ状態を持っており、第1の領域のサブ状態をS11およびS12とし、第2の領域のサブ状態をS13およびS14とする。そして、S11およびS13は初期状態であり、S12及びS14が最終状態であるとする。   For example, assume that the object state machine diagram includes three states, S0, S1, and S2, and that S1 is a composite state that includes two regions. Each region of S1 has two substates. The subregions of the first region are S11 and S12, and the subregions of the second region are S13 and S14. S11 and S13 are in an initial state, and S12 and S14 are in a final state.

ここで、e1によってトリガされた最初の遷移はS0からS1とする。すると、この遷移は、S0∧e1→S11∧S13と表現することができる。そして、S1からS2の遷移は、S12∧S14→S2と表現することができる。尚、第2の遷移は、トリガイベントのない完了遷移である。   Here, the first transition triggered by e1 is S0 to S1. Then, this transition can be expressed as S0∧e1 → S11∧S13. The transition from S1 to S2 can be expressed as S12∧S14 → S2. Note that the second transition is a completion transition without a trigger event.

状態機械図が解釈された論理式は、格納部140に記憶される。   The logical expression obtained by interpreting the state machine diagram is stored in the storage unit 140.

続いて、故障の木解析図の生成のために必要であるユーザ情報が、ユーザ・インタフェース部150を介して入力される(ステップA6)。このステップでは、3種類のユーザ情報が入力される。すなわち、故障の木解析のためのトップイベントと、状態機械図の外部イベントに関連かる基本故障イベントと基本正常イベントとの分類に関する情報である。   Subsequently, user information necessary for generating a failure tree analysis diagram is input via the user interface unit 150 (step A6). In this step, three types of user information are input. That is, it is information related to the classification of the top event for failure tree analysis and the basic failure event and the basic normal event related to the external event of the state machine diagram.

状態機械図の全ての外部イベントは、これ以上分解することができない状態である故障の木解析の基本イベント(故障の木解析図ではリーフに相当する)として扱われる。そして、基本正常イベントは条件イベントとして扱われ、故障の木解析図のInhibit-gateと接続される。   All external events in the state machine diagram are treated as basic events of failure tree analysis (corresponding to leaves in the failure tree analysis diagram) that cannot be further decomposed. The basic normal event is treated as a conditional event and is connected to the Inhibit-gate of the fault tree analysis diagram.

各基本故障イベントは故障の木解析図において円で定義され、各条件イベントは故障の木解析図において楕円で定義される。   Each basic failure event is defined by a circle in the failure tree analysis diagram, and each condition event is defined by an ellipse in the failure tree analysis diagram.

分解されたトップイベントは、最初に、基本イベントを含むかどうかを調べる。基本イベントを含む場合は、基本イベントの分類に従って、AND-gate又はINHIBIT-gateによって簡略化する(ステップA7)。   The decomposed top event is first checked to see if it contains a basic event. When a basic event is included, it is simplified by AND-gate or INHIBIT-gate according to the classification of the basic event (step A7).

3種類の基本的イベントには、ユーザによって定義された基本故障イベント及び基本正常イベントと、基本正常イベントのひとつである状態機械図の初期設定がある。これらの基本イベントに関する簡略化パターンを、図4に示す。   The three basic events include a basic failure event and a basic normal event defined by the user, and an initial setting of a state machine diagram which is one of the basic normal events. A simplified pattern for these basic events is shown in FIG.

簡略化の理由は、論理式によるパターンマッチングで考慮されず、故障の木解析図ではそれ以上分解できないイベント(リーフ)に相当するからである。   The reason for simplification is that it corresponds to an event (leaf) that is not considered in pattern matching by a logical expression and cannot be further decomposed in a fault tree analysis diagram.

簡略化した中間イベントに関しては、その中間イベント又はその一部が、論理式(遷移ルール)の右側部分にマッチするものがあるかどうかを調べる。マッチするものがある場合(YES)、マッチした論理式の左側部分を用いて、ひとつ以上の分岐のOR-gateで分解する(StepA8)。   As for the simplified intermediate event, it is checked whether or not the intermediate event or a part thereof matches the right part of the logical expression (transition rule). If there is a match (YES), the left part of the matched logical expression is used to decompose the OR-gate of one or more branches (Step A8).

パターンマッチングと分解とは、簡略化された中間イベントの構成に従い、3つに分類することができる。   Pattern matching and decomposition can be classified into three types according to a simplified structure of intermediate events.

第1は、イベントが複合状態の述部である場合、等式(論理式)の右側部分がその複合状態の述部にマッチする等式を見つける。そして、その等式の左側部分(いくつかのサブ状態の結合)を用いて、いくつかのサブ状態に分解し、OR-gateで接続する。これは、故障の木解析を見やすくするために有効な手法である。   First, if the event is a compound state predicate, find the equation whose right side of the equation (logical expression) matches the compound state predicate. Then, using the left part of the equation (combination of several substates), it is decomposed into several substates and connected by OR-gate. This is an effective technique for making it easier to see the fault tree analysis.

第2は、イベントがいかなる非同期メッセージも含まない場合、そのイベントにマッチする全ての遷移ルール(論理式)を見つける。そして、そのマッチした遷移ルールの左側部分を用いて、そのイベントをいくつかのサブイベントに分解し、複数の遷移ルールが見つかった場合はOR-gateで接続し、ひとつの遷移ルールの場合は直接ラインで接続する。   Second, if the event does not contain any asynchronous messages, find all transition rules (logical expressions) that match the event. Then, using the left part of the matched transition rule, break the event into several sub-events. If multiple transition rules are found, connect them with an OR-gate. Connect with a line.

第3は、イベントが非同期メッセージを含む場合、それから少なくとも状態構成の一部にマッチする遷移ルール(論理式)を見つける。そして、そのマッチした遷移ルールの左側部分を用いて、そのイベントをいくつかのサブイベントに分解し、複数の遷移ルールが見つかった場合はOR-gateで接続し、ひとつの遷移ルールの場合は直接ラインで接続する。   Third, if the event includes an asynchronous message, then find a transition rule (logical expression) that matches at least a part of the state configuration. Then, using the left part of the matched transition rule, break the event into several sub-events. If multiple transition rules are found, connect them with an OR-gate. Connect with a line.

分解する故障イベントの3つのマッチングパターンを、図5に示す。   Three matching patterns of failure events to be decomposed are shown in FIG.

中間故障イベントにマッチする論理式がない場合、この故障イベントは与えられた状態機械図では解析できないものであり、論理ゲートからこの故障イベントに対してのパスを取り除く(ステップA9)。   If there is no logical expression that matches the intermediate failure event, this failure event cannot be analyzed in the given state machine diagram, and the path for this failure event is removed from the logic gate (step A9).

ステップA7−A9は、故障の木生成部160によってされる。   Steps A7-A9 are performed by the fault tree generator 160.

最後に、パターンマッチおよび分解の後、故障の木解析図の全てのリーフが基本イベントで表されているかを調べる。   Finally, after pattern matching and decomposition, it is checked whether all the leaves of the fault tree analysis diagram are represented by basic events.

故障の木解析図の全てのリーフが基本イベントで表されていれば、故障の木解析の生成を終了し、出力部170により故障の木解析図を提示する(ステップA10)。そうでなければ、ステップA7からA9を繰り返す。   If all the leaves of the fault tree analysis diagram are represented by basic events, the generation of the fault tree analysis is terminated, and the fault tree analysis diagram is presented by the output unit 170 (step A10). Otherwise, repeat steps A7 to A9.

本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described.

本実施例では、列車と道路とが交差する踏切を制御する踏切制御システムを例にして説明する。   In this embodiment, a crossing control system that controls a crossing where a train and a road intersect will be described as an example.

本実施例における踏切制御システムは、まず、列車が踏切に進入する前に、踏切の安全を確保するため、遮断要求信号を踏切制御装置に送信する。踏切制御装置が遮断要求信号を受信すると、踏切の信号が切り替わり、遮断機が閉じる。遮断機が閉じると、踏切は一定期間、安全が確保される。そして、列車の通過の許可を示す通過許可の信号が列車に送信される。列車が踏切を通り過ぎたあと、列車が踏切を通過したことを示す通過完了信号を踏切制御装置に送信する。そして、通過完了信号を受信した踏切制御装置は、遮断機を開放し、初期状態に遷移する。   The railroad crossing control system in the present embodiment first transmits a cutoff request signal to the railroad crossing control device in order to ensure the safety of the railroad crossing before the train enters the railroad crossing. When the level crossing control device receives the cutoff request signal, the level crossing signal is switched and the cutoff machine is closed. When the breaker closes, the railroad crossing is secured for a certain period of time. And the signal of the passage permission which shows permission of passage of a train is transmitted to a train. After the train passes the railroad crossing, a passing completion signal indicating that the train has passed the railroad crossing is transmitted to the railroad crossing control device. Then, the crossing control device that has received the passage completion signal opens the breaker and transitions to the initial state.

しかしながら、通過完了信号を受信できない場合、永遠に遮断機が開放されないと、車などが通行できなくなってしまうので、遮断機は数分間待って開放する。   However, when the passage completion signal cannot be received, a car or the like cannot pass unless the breaker is opened forever. Therefore, the breaker waits for several minutes to open.

このようなシステムでは、いくつかの予想外の故障イベントが起こりうる。例えば、列車の運転者が、違法行為的に又は誤動作により、列車の停止信号を無視したり、未知のハードウェアの故障に起因して踏切制御装置や踏切が故障したりして、電車を停止することができない場合などである。   In such a system, several unexpected failure events can occur. For example, a train driver may stop the train either illegally or due to a malfunction, ignoring the train stop signal, or causing a railroad crossing control device or railroad rail failure due to an unknown hardware failure. Such as when you can't.

このような列車や踏切制御装置、遮断機の状態機械図を図6に示す。尚、説明を簡単にするため、図6の遷移の全てのメッセージアクションが同期するものとする(同期遷移)。
また、状態A、状態B、状態Cの3つの同期遷移の論理式の一般的な解釈は、図3に示される2つの同期遷移に対して、図7に示す通りとなる。
A state machine diagram of such a train, railroad crossing control device, and breaker is shown in FIG. For simplicity of explanation, it is assumed that all message actions in the transition of FIG. 6 are synchronized (synchronous transition).
Further, the general interpretation of the logical expressions of the three synchronous transitions of state A, state B, and state C is as shown in FIG. 7 for the two synchronous transitions shown in FIG.

状態機械図は、図8に示すように上述した論理式の生成の規則に基づいた論理式のセットと解釈することができる。   The state machine diagram can be interpreted as a set of logical expressions based on the above-described rules for generating logical expressions as shown in FIG.

一例として、図6に示される状態A1と状態A2との間の遷移間(e1/B.i1の遷移)についての論理式への解釈について説明する。   As an example, an explanation will be given of interpretation into a logical expression between transitions (e1 / B.i1 transition) between the state A1 and the state A2 shown in FIG.

まず、状態機械図の中でイベントe1の発生は定義されていないので、イベントe1は外部イベントである。また、状態機械図の中でイベントi1は遷移の対応するアクションで発生するイベントであるので、イベントi1は内部イベントである。   First, since the occurrence of the event e1 is not defined in the state machine diagram, the event e1 is an external event. In the state machine diagram, since event i1 is an event that occurs in the action corresponding to the transition, event i1 is an internal event.

本実施例では、状態機械図における遷移の全メッセージアクションは同期するという前提であるので、状態A1と状態A2との間の遷移は同期遷移である。   In this embodiment, since all message actions of transition in the state machine diagram are assumed to be synchronized, the transition between the state A1 and the state A2 is a synchronous transition.

そこで、システムは、メッセージi1を受信する遷移を捜し、状態B1と状態B2との間のi1/C.a1の遷移を見つける。この状態B1と状態B2との間の遷移も同期遷移であり、この遷移は複合状態C(上述した状態A1と状態A2との間の遷移と同様の理由である)にメッセージa1を送っている。   The system then looks for a transition to receive message i1 and finds a transition of i1 / C.a1 between state B1 and state B2. This transition between the state B1 and the state B2 is also a synchronous transition, and this transition sends the message a1 to the composite state C (for the same reason as the transition between the state A1 and the state A2 described above). .

そこで、システムは、メッセージa1を受信する遷移を捜し、状態c1と状態c2との間でa1による遷移を見つける。その遷移がいかなるメッセージも送信しなければ、相関遷移の検索は終了する。   The system then looks for a transition that receives message a1 and finds a transition due to a1 between state c1 and state c2. If the transition does not send any message, the correlation transition search ends.

検索の後、3つの相関遷移は、下記で示される。

Figure 0005376133
そして、これらの遷移を、図7の同期遷移に関する解釈パターンに適用することにより、下記式に示されるように、図8の(1)、(2)、(3)式が得られる。
Figure 0005376133
このようにして、図6に示される状態機械図を図8に示す論理式のセットと解釈する。 After the search, the three correlation transitions are shown below.
Figure 0005376133
Then, by applying these transitions to the interpretation pattern relating to the synchronous transition of FIG. 7, the expressions (1), (2), and (3) of FIG. 8 are obtained as shown in the following expression.
Figure 0005376133
In this way, the state machine diagram shown in FIG. 6 is interpreted as a set of logical expressions shown in FIG.

次に、この踏切制御システムにおいて、最も危険なトップイベントがA3∧C0であると仮定する。すなわち、列車が踏切上(A3)にあり、遮断機が開放(C0)されており、電車と車や人とが衝突する状態である。   Next, suppose that the most dangerous top event is A30C0 in this level crossing control system. That is, the train is on the railroad crossing (A3), the circuit breaker is opened (C0), and the train collides with the car or the person.

この危険な状態は、従来のFTAによっては解決することができない。何故なら、A3もCoも、それぞれに独立した故障イベントであり、同時に起きなければ、それぞれは、列車の正常状態、遮断機の正常状態であるからである。   This dangerous situation cannot be solved by conventional FTAs. This is because both A3 and Co are independent failure events, and if they do not occur at the same time, they are the normal state of the train and the normal state of the circuit breaker.

このような例において、ユーザが、外部イベントとして、イベントe2(列車のブレーキの故障)、e3(運転手の停止信号の無視)、e5(タイムアウト)、e6(踏切制御装置の故障)およびe7(遮断機の故障)を基本故障イベントとして定義し、イベントe1(列車が踏切に近づき、遮断要求信号を送信する)およびe4(列車の踏切の通過)を基本正常イベントとして定義したとする。   In such an example, the user may have external events as events e2 (train brake failure), e3 (ignore driver's stop signal), e5 (timeout), e6 (crossing control device failure) and e7 ( Assume that a breaker failure is defined as a basic failure event, and events e1 (a train approaches a railroad crossing and sends a cut-off request signal) and e4 (passing a train crossing) are defined as basic normal events.

状態機械図の初期設定は、A1∧B1∧C1である。   The initial setting of the state machine diagram is A1∧B1∧C1.

ユーザが、故障のトップイベント(A3∧C0)と上述のユーザ情報を入力すると、状態機械図から解釈された論理式に基づいて、図9に示すような故障の木解析図を生成することができる。   When the user inputs the failure top event (A3∧C0) and the above user information, a failure tree analysis diagram as shown in FIG. 9 can be generated based on the logical expression interpreted from the state machine diagram. it can.

上述の如く、状態機械図を論理式に解釈し、この論理式から故障の木解析を生成することができる。   As described above, the state machine diagram can be interpreted as a logical expression, and a fault tree analysis can be generated from the logical expression.

尚、上述した実施の形態及び実施例の説明では、情報処理装置をハードウェアで構成したが、通常のコンピュータであっても、上述した実施の形態で説明した動作と同様な動作をCPU等に行わせるプログラムにより、実施することもできる。   In the above description of the embodiment and examples, the information processing apparatus is configured by hardware. However, even with a normal computer, the CPU performs the same operation as the operation described in the above embodiment. It can also be implemented by a program to be performed.

以上好ましい実施の形態、及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び態様に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。   Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments and examples, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments and aspects, and various modifications can be made within the scope of the technical idea. I can do it.

110 状態機械図入力部
120 分類部
130 状態遷移解釈部
140 格納部
150 ユーザ・インタフェース部
160 故障の木解析生成部
170 出力部
110 State machine diagram input unit 120 Classification unit 130 State transition interpretation unit 140 Storage unit 150 User interface unit 160 Fault tree analysis generation unit 170 Output unit

Claims (13)

複数の状態から成る複合状態を含み、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析図を生成する故障の木解析システムにおける故障の木解析生成方法であって、
前記故障の木解析システムは、状態遷移モデルのイベントを内部イベント又は外部イベントに分類し、前記状態遷移モデルの遷移を独立遷移又は関連遷移に分類し、各分類された内部イベント、外部イベント、独立遷移又は関連遷移に基づいて、前記状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈し、
前記故障の木解析システムは、前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する
故障の木解析生成方法。
A fault tree analysis generation method in a fault tree analysis system including a composite state composed of a plurality of states and generating a fault tree analysis diagram from a state transition model represented by events and transitions,
The fault tree analysis system classifies the events of the state transition model into internal events or external events, classifies the transitions of the state transition model into independent transitions or related transitions, and classifies the internal events, external events, independent Interpreting the state transition model as at least one logical expression based on a transition or related transition ;
The failure tree analysis generation method generates a failure tree analysis in which a given event is a top event based on the logical expression.
前記故障の木解析システムは、遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかの情報に基づいて、前記関連遷移の論理式を解釈する
請求項1に記載の故障の木解析生成方法。
The fault tree analysis system interprets the logical expression of the related transition based on information on whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition.
The fault tree analysis generation method according to claim 1 .
前記故障の木解析システムは、前記遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかの情報が入力される入力手段を有し、
前記故障の木解析システムは、前記入力手段から入力された前記情報に基づいて、前記遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかを特定する
請求項2に記載の故障の木解析生成方法。
The fault tree analysis system has input means for inputting information on whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition,
The fault tree analysis system specifies whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition based on the information input from the input unit.
The fault tree analysis generation method according to claim 2 .
前記故障の木解析システムは、前記外部イベントが故障イベントであるかの情報に基づいて、故障の木解析を生成する請求項1に記載の故障の木解析生成方法。 The failure tree analysis generation method according to claim 1 , wherein the failure tree analysis system generates a failure tree analysis based on information on whether the external event is a failure event. 前記故障の木解析システムは、前記外部イベントが故障イベントであるかの情報が入力される入力手段を有し、
前記故障の木解析システムは、前記入力手段から入力された前記情報に基づいて、前記外部イベントが故障イベントであるかを特定する
請求項4に記載の故障の木解析生成方法。
The failure tree analysis system has input means for inputting information as to whether the external event is a failure event,
The failure tree analysis system identifies whether the external event is a failure event based on the information input from the input unit.
The fault tree analysis generation method according to claim 4 .
複数の状態から成る複合状態を含み、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析を生成する故障の木解析生成システムであって、
状態遷移モデルのイベントを内部イベント又は外部イベントに分類し、前記状態遷移モデルの遷移を独立遷移又は関連遷移に分類し、各分類された内部イベント、外部イベント、独立遷移又は関連遷移から、前記状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈する状態遷移解釈手段と、
前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する故障の木解析生成手段と
を有する故障の木解析生成システム。
A fault tree analysis generation system for generating a fault tree analysis from a state transition model including a composite state composed of a plurality of states and represented by an event and a transition,
The state transition model event is classified as an internal event or an external event, the state transition model transition is classified as an independent transition or a related transition, and the state is determined from each classified internal event, external event, independent transition or related transition. State transition interpretation means for interpreting the transition model as at least one logical expression;
A fault tree analysis generation system comprising fault tree analysis generation means for generating a fault tree analysis with a given event as a top event based on the logical expression.
前記状態遷移解釈手段は、遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかの情報に基づいて、前記関連遷移の論理式を解釈する請求項6に記載の故障の木解析生成システム。 The fault tree analysis generation system according to claim 6 , wherein the state transition interpretation unit interprets a logical expression of the related transition based on information on whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition. 前記遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかの情報が入力される入力手段有する請求項7に記載の故障の木解析生成システム。 The fault tree analysis generation system according to claim 7 , further comprising an input unit configured to input information on whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition. 前記故障の木解析生成手段は、前記外部イベントが故障イベントであるかの情報に基づいて、故障の木解析を生成する請求項7に記載の故障の木解析生成システム。 The fault tree analysis generation system according to claim 7 , wherein the fault tree analysis generation unit generates a fault tree analysis based on information about whether the external event is a fault event. 前記外部イベントが故障イベントであるかの情報が入力される入力手段有する請求項9に記載の故障の木解析生成システム。 The fault tree analysis generation system according to claim 9 , further comprising an input unit configured to input information indicating whether the external event is a fault event. 複数の状態から成る複合状態を含み、イベントと遷移とで表される状態遷移モデルから故障の木解析を生成するプログラムであって、
状態遷移モデルのイベントを内部イベント又は外部イベントに分類し、前記状態遷移モデルの遷移を独立遷移又は関連遷移に分類し、各分類された内部イベント、外部イベント、独立遷移又は関連遷移に基づいて、前記状態遷移モデルを少なくとも一以上の論理式として解釈する状態遷移解釈処理と、
前記論理式に基づいて、与えられたイベントをトップイベントとする故障の木解析を生成する故障の木解析生成処理と
を情報処理装置に実行させるプログラム。
A program that generates a tree analysis of a fault from a state transition model represented by events and transitions , including a composite state composed of a plurality of states
Classifying the events of the state transition model into internal events or external events, classifying the transitions of the state transition model into independent transitions or related transitions, and based on each classified internal event, external event, independent transition or related transition, and state transitions interpretation process to interpret the state transition model as at least one or more logical expressions,
A program for causing an information processing apparatus to execute a failure tree analysis generation process for generating a failure tree analysis with a given event as a top event based on the logical expression.
前記状態遷移解釈処理は、遷移が同期する遷移であるか非同期な遷移であるかの情報に基づいて、前記関連遷移の論理式を解釈するThe state transition interpretation process interprets a logical expression of the related transition based on information on whether the transition is a synchronous transition or an asynchronous transition.
請求項11に記載のプログラム。The program according to claim 11.
前記故障の木解析生成処理は、前記外部イベントが故障イベントであるかの情報に基づいて、故障の木解析を生成するThe failure tree analysis generation process generates a failure tree analysis based on information about whether the external event is a failure event.
請求項11に記載のプログラム。The program according to claim 11.
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