JP5789672B2 - Ｆｔ図作成支援装置及びｆｔ図作成支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、装置、システム等の不具合の発生原因を解析し、その信頼性を向上させる技術に関する。

故障木解析（Ｆａｕｌｔ Ｔｒｅｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＦＴＡ）は、故障事象をその原因となる下位事象の論理和（ＯＲ）又は論理積（ＡＮＤ）に展開してツリー構造（以下、「ＦＴ図」という。）とし、下位事象の中から重大な原因を抽出し、故障発生を防ぐために設計の見直しを図るという手法である。ＦＴ図の作成には、その分野の幅広い知識、高い専門性が要求されるため、ＦＴ図の作成を支援する技術が求められている（ＪＰ２００９−２８９０２０Ａ）。

図１５は、ＦＴ図の例である。この例は、「ベルト車による伝動の損失が大きい」という故障事象を解析したものである。この故障事象は、「すべり量が大きい」場合又は「摩擦力が大きい」場合に発生するので、「すべり量が大きい」及び「摩擦力が大きい」が故障事象の下位事象となり、それらの関係は論理和となる。

そして、「摩擦力が大きい」という事象は、「抗力が大きい」場合又は「摩擦係数が大きい」場合に発生するので、「抗力が大きい」及び「摩擦係数が大きい」が「摩擦力が大きい」の下位事象となり、それらの関係は論理和となる。そして、「抗力が大きい」という事象は「ベルト張力が大きい」場合に発生するので、「ベルト張力が大きい」が「抗力が大きい」の下位事象となる。

これら事象のうち、さらに下位の事象に展開することができない「すべり量が大きい」、「ベルト張力が大きい」及び「摩擦係数が大きい」という事象は、基本事象と呼ばれ、故障事象の発生を防ぐためには、これら基本事象についての対策を検討すればよい。

なお、この例では、上位事象と下位事象とは線で接続されるだけで、同列の下位事象が論理和及び論理積のいずれであるかは記述されていない。これは、同列の下位事象は多くの場合が論理和であるので、論理和の場合は上位事象と下位事象との間及び同列の下位事象の間を線で接続するのみとし、論理積である場合は上位事象と下位事象とを接続する線の脇に論理積であることを示す「ＡＮＤ」を記述するようにしているからである。

本発明の目的は、少ない作業負担で精度の高いＦＴ図を作成できるようにすることである。

ある態様では、事象をハードの故障とシステム（サブシステム含む）又は制御系の故障とのいずれかに分類し、前記事象がハードの故障に分類された場合に、前記事象を下位事象に展開し、前記事象及び前記下位事象の物理量を取得し、前記事象の物理量と前記下位事象の物理量との関係に基づき前記事象の展開が正しく行われたか検証し、前記事象がシステム又は制御系の故障に分類された場合に、前記システム又は制御系のブロック図を作成し、前記システム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記事象を下位事象に展開することによってＦＴ図の作成を支援する。

別の態様では、故障事象に関連するシステムのブロック図を作成し、当該ブロック図の入出力関係に基づき前記故障事象を下位事象に展開し、前記下位事象のうちさらに下位の事象に展開可能な事象を展開可能事象とし、当該展開可能事象をハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれかに分類し、前記展開可能事象がハードの故障に分類された場合に、前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開し、前記展開可能事象及び前記さらに下位の事象の物理量を取得し、前記展開可能事象の物理量と前記さらに下位の事象の物理量との関係に基づき前記展開可能事象の展開が正しく行われたか検証し、前記展開可能事象がサブシステム又は制御系の故障に分類された場合に、前記サブシステム又は制御系のブロック図を作成し、前記サブシステム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開することによってＦＴ図の作成を支援する。

これらの態様によれば、少ない作業負担で精度の高いＦＴ図を作成することができる。

本発明の実施形態及び本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、ＦＴ図作成支援装置の全体構成図である。 図２は、ＦＴ図の作成手順を示したフローチャートである。 図３は、ブロック図の入出力関係に基づきある事象を下位事象に展開する手順を示したフローチャートである。 図４は、「変速ショック大」に関連するシステムのブロック図である。 図５は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図６は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図７は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図８は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図９は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図１０は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図１１は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図１２は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図１３は、ＦＴ図の作成手順を説明するための図である。 図１４は、完成したＦＴ図である。 図１５は、ＦＴ図の一例である。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るＦＴ図作成支援装置１００の全体構成を示している。ＦＴ図作成支援装置１００は、表示部１と、処理部２と、操作部３とを備える。

処理部２は、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成される。マイクロプロセッサは、ＲＯＭ又は後述する記憶部４に記憶されているプログラムをＲＡＭに読み込んで実行することによって、事象展開機能２１、事象分類機能２２、編集機能２３、展開結果検証機能２４及びブロック図作成機能２５を実現する。

なお、ＦＴ図は、処理部２の内部では、事象間の関係（ツリー構造）、各事象の内容及び物理量等を記述したＸＭＬデータで表現され、表示部１にはＦＴ図とともに、当該ＦＴ図に対応するＸＭＬデータも併せて表示される。

事象展開機能２１は、ある事象（システム、サブシステム又は制御系の故障）に関連する部位のブロック図の入出力関係に基づき、当該事象を下位事象に自動的に展開する機能である。この機能を実現するための処理の詳細については後述する。

事象分類機能２２は、ある事象が、ハードの故障なのかシステム（サブシステム含む）又は制御系の故障なのか分類する機能である。分類は、作業者が、当該事象がいずれの故障であるかを操作部３を介して入力し、その入力結果に基づき行われる。

編集機能２３は、操作部３からの入力に基づき、表示部１上でＦＴ図の編集を行う機能である。具体的な機能としては、事象の追加、事象の移動、事象のコピー＆ペースト、事象の削除、事象の内容の追加・修正、各事象の物理量の追加・修正等である。表示部１上での編集内容は、ＦＴ図を表現するＸＭＬデータに直ちに反映される。

ブロック図作成機能２５は、操作部３からの入力に基づき、表示部１上でブロック図を作成する機能である。具体的な機能としては、ブロックの追加、ブロックの移動、ブロックのコピー＆ペースト、ブロックの削除、ブロックの内容の追加・修正、ブロックの入出力関係の追加・修正等である。

操作部３は、キーボード、マウス等の入力装置である。操作部３は、作業者からの各種操作を受け付ける。

＜ＦＴ図の作成手順＞
図２は、ＦＴ図の作成手順を示したフローチャートである。これを参照しながらＦＴ図の具体的な作成手順について説明する。なお、本実施形態では、手順の内容を理解しやすくするために、自動変速機（以下、「ＡＴ」という。）の「変速ショック大」という故障事象を解析する場合を具体例として挙げながら説明する。

Ｓ１では、故障事象が特定される。故障事象の特定は、作業者が操作部３を操作し、処理部２の編集機能２３を利用して表示部１上に故障事象を新規に作成することで行われる。具体例では、作業者が「変速ショック大」という事象を表示部１上に作成すると、これが故障事象として特定される。

Ｓ２では、故障事象に対応するシステムのブロック図が作成される。ブロック図は、処理部２のブロック図作成機能２５を利用し、作業者が操作部３を操作することによって表示部１上で作成する。

図４は、具体例で作成されるブロック図である。変速ショックに関連する部位は「車両」、「ＡＴ」、「エンジン」であり、エンジンの出力トルクがＡＴに入力され、ＡＴの出力トルクが車両に入力され、その結果、車両から変速ショックが出力されるというブロック図が作成される。

図２に戻り、Ｓ３では、故障事象が下位事象に展開される。下位事象への展開はＳ２で作成されたブロック図の入出力関係に基づき、図３に示す手順に従い、処理部２の事象展開機能２１を利用して自動的に行われる。

図３を参照しながら故障事象が下位事象に展開される手順について説明する。

まず、Ｓ２１で、処理部２は、ブロック図の最下流側からスタートし、上流側にブロックがあるか判断する。上流側にブロックがある場合は、処理がＳ２２に進み、そうでない場合は処理が終了する。

Ｓ２２では、処理部２は、最下流側のブロックを解析対象ブロックとして設定する。図４に示した具体例では、「車両」というブロックが最下流にあるので、当該ブロックが解析対象ブロックとして設定される。

Ｓ２３では、処理部２は、「解析対象ブロックの異常」を下位事象として追加する。具体例では、「車両異常」が、「変速ショック大」の下位事象として追加される（図５の５１）。

Ｓ２４では、処理部２は、解析対象ブロックへの入力があるか判断する。解析対象ブロックへの入力がある場合は処理がＳ２５に進み、そうでない場合は処理が終了する。

Ｓ２５では、処理部２は、「解析対象ブロックへの入力異常」をＳ２３で追加した事象と同列になるように追加する。

図４に示した具体例では「車両」に「ＡＴ」からトルクが入力されるので、Ｓ２３で追加した「車両異常」と同列になるように「車両への入力トルク大」が「変速ショック大」の下位事象として追加される（図５の５２）。

Ｓ２６では、処理部２は、解析対象ブロックへの入力が他のブロックの出力と同じか判断する。解析対象ブロックへの入力が他のブロックの出力と同じである場合は、処理がＳ２７に進み、そうでない場合は処理が終了する。

図４に示した具体例では、解析対象ブロックである「車両」への入力が「ＡＴ」の出力と同じであるので、処理がＳ２７に進む。

Ｓ２７では、処理部２は、「他のブロックの出力異常」をＳ２５で追加した事象の下位に追加する。

図４に示した具体例では、Ｓ２５で追加された「車両への入力トルク大」の下位に「ＡＴの出力トルク大」が追加される（図５の５３）。

その後、処理はＳ２１に戻り、解析対象ブロックのさらに上流側にブロックがあるか判断され（Ｓ２１）、さらに上流側のブロックが存在する場合はＳ２２以降の処理が繰り返される。

以上の処理によって故障事象が下位事象に展開され、図４に示した具体例であれば、各ブロックの入出力関係に基づき、故障事象である「変速ショック大」が図５に示す状態まで自動的に展開される。

図２に戻り、ＦＴ図の作成手順について説明を続ける。

Ｓ４では、Ｓ３での展開結果の内容の修正が行われる。ここでは、Ｓ３の展開結果が完全でない場合に、作業者が操作部３を操作して修正したい下位事象を選択し、編集機能２３を用いてその内容を適宜修正する。

図６は、修正後の展開結果を示している。破線で囲んだ部分が修正箇所であり、図５の「車両異常」、「ＡＴの異常」が、それぞれ「車両の減衰率小（伝達率大）」、「ＡＴのトルク伝達容量大」に修正されている。

Ｓ５では、さらに下位の事象に展開することのできる事象（基本事象ではない下位事象のこと。以下、「展開可能事象」という。）を特定する。特定は、作業者が操作部３を操作することによって、過去の知見や類似事象の展開例に基づき展開可能と判断した事象を下位事象の中から選択することによって行われる。

なお、ここでは展開可能事象の特定を作業者が操作部３を操作することによって行っているが、展開可能事象のリストを記憶部４に記憶しておき、これとの照合結果に基づき展開可能事象を自動的に特定するようにしてもよい。

図６に示した具体例では、「ＡＴのトルク伝達容量大」が展開可能事象として特定される。

次に、Ｓ６では、展開可能事象があるかが判断される。この判断は、ある事象がＳ５で展開可能事象として特定されたかに基づき行われる。展開可能事象がない場合は、Ｓ３での展開、Ｓ４での展開結果の修正、又は、後述するＳ７以降の処理によって、ＦＴ図が完成しているので、処理が終了する。そうでない場合は、処理がＳ７に進む。

Ｓ７では、処理部２が、展開可能事象が、ハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれであるかを判断する。この判断は、例えば、表示部１上に選択画面が表示され、作業者が操作部３を介してハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれかを選択し、その選択結果に基づき行われる。

このような判断を行うのは、展開可能事象がハードの故障である場合とサブシステム又は制御系の故障である場合とで展開可能事象の展開手順が異なるからである。展開可能事象がハードの故障であると判断された場合は処理がＳ８に進み、展開可能事象がサブシステム又は制御系の故障であると判断された場合は処理がＳ１０に進む。

なお、ここでは展開可能事象の分類を操作部３からの入力に基づき行っているが、様々な事象についてそれがハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれであるかを記述したテーブルを記憶部４に記憶しておき、これを参照することで、処理部２が展開可能事象の分類を自動的に行うようにしてもよい。

図６に示した具体例では、「ＡＴのトルク伝達容量大」はハードの故障であるので、処理がＳ８に進む。

Ｓ８、Ｓ９では、ハードの故障に適した展開方法で展開可能事象をさらに下位の事象に展開する。

まず、Ｓ８では、作業者が操作部３を操作することによって表示部１上で展開可能事象を展開する。この展開は、作業者が操作部３を操作し、処理部２の編集機能２３を利用して展開可能事象の下位の事象（事象の内容及びその物理量）を追加することで行われる。

図７は、図６の「ＡＴのトルク伝達容量大」をさらに下位の事象に展開した状態を示している。破線で囲んだ部分が展開された部分である。

Ｓ９では、処理部２が、Ｓ８での展開可能事象の展開が正しく行われたか判断する。この判断は、展開可能事象の物理量とその下位の事象の物理量との関係に基づき、処理部２の展開結果検証機能２４を用いて行われる。具体的には、処理部２は、以下のいずれかが成立しているか判断し、いずれかが成立している場合に展開可能事象の展開が正しく行われたと判断する（物理量次元インデキシング法）。
・展開可能事象の物理量の単位がその下位の事象の物理量の単位の加減算で表現できる。すなわち、展開可能事象の物理量とその下位の事象の物理量とが同じ単位である。
・展開可能事象の物理量の単位がその下位の事象の物理量の単位の乗除又はべき乗算で表現できる。すなわち、展開可能事象の物理量の単位がその下位の事象の物理量の単位を用いて表現できる。

図８は、Ｓ８で展開された部分の各事象の物理量を示している。展開可能事象である「ＡＴのトルク伝達容量大」の物理量はＮｍ／ｓであり、その下位事象の「クラッチ容量大」、「クラッチ作動時間小」、「クラッチ圧作動時間小」の物理量はそれぞれＮｍ、ｓ、ｓである。この例では、展開可能事象の物理量がその下位の事象の物理量の除算で表現することができるので（Ｎｍ／ｓ＝Ｎｍ÷ｓ）、この場合は展開が正しく行われたと判断される。

展開可能事象の展開が正しく行われている場合は処理がＳ５に戻り、別の展開可能事象を特定し、Ｓ６以降の処理を再び実行する。そうでない場合は処理がＳ８に戻り、展開可能事象から展開された事象の修正が行われる。

図８の具体例では、展開の結果追加された「クラッチ圧作動時間小」が展開可能事象として特定され、Ｓ６以降の処理が再び実施される。

Ｓ１０〜Ｓ１２では、処理部２は、サブシステム又は制御系の故障に適した展開方法で展開可能事象をさらに下位の事象に展開する。

Ｓ１０では、サブシステム又は制御系のブロック図が作成される。ブロック図は、処理部２のブロック図作成機能２５を利用して、作業者が操作部３を操作することによって表示部１上で作成される。

具体例では、図８の「クラッチ圧作動時間小」が展開可能事象かつサブシステムの故障であるので、処理がＳ１０に進み、当該サブシステムのブロック図が作成される。

図９は、作成されたブロック図である。サブシステムは「ソレノイド付きコントロールバルブ」と「ＡＴＣＵ」とで構成され、「ＡＴＣＵ」から「ソレノイド付きコントロールバルブ」には指令電流が入力される。

Ｓ１１では、処理部２は、展開可能事象をさらに下位の事象に展開する。展開可能事象の展開の手順は図３に示した手順と同じであり、Ｓ１０で作成されたブロック図の入出力関係に基づき処理部２の事象展開機能２１を利用して自動的に行われる。

図１０は、展開可能事象である「クラッチ圧作動時間小」が展開され、その下位に「ＳＯＬ指令電流大」が追加された状態を示している。

Ｓ１２では、Ｓ１１での展開結果の修正が行われる。具体的には、作業者が操作部３を操作して下位事象の中から内容を修正したい下位事象を選択し、処理部２の編集機能２３を利用してその内容を書き換えることで行われる。

図１０に示した具体例では、「クラッチ圧作動時間小」の展開が正しくなされているので、Ｓ１２では特に修正は行われない。

その後、処理がＳ５に戻り、別の展開可能事象の特定が行われ、Ｓ６以降の処理が再び行われる。

図１０に示した例では、「ＳＯＬ指令電流大」が展開可能事象、かつ、制御系の故障であるので、Ｓ１０で再びこれに対応するブロック図が作成され（図１１）、このブロック図の入出力関係に基づき「ＳＯＬ指令電流大」がさらに下位の事象に展開され（図１２）、展開結果の修正が行われる（図１３、破線で囲んだ部分）。なお、図１２、図１３は「クラッチ圧作動時間小」よりも下位の事象のみを示している。

本実施形態によれば、上記手順によって故障事象のＦＴ図が作成される。

図１４は、上記手順によって作成された「変速ショック大」という故障事象のＦＴ図である。図中枠Ａ、Ｂ、Ｃで囲んだ部分はシステム、サブシステム又は制御系の故障であるので、作業者が作成したブロック図の入出力関係から事象を下位事象に自動的に展開し、それを作業者が適宜修正するという手順（Ｓ２〜Ｓ４、Ｓ１０〜Ｓ１２）で作成される。

図中Ｄで囲んだ部分はハードの故障であるので、作業者が展開した結果を展開可能事象の物理量とその下位の事象の物理量との関係を用いて展開が正しく行われたか検証するという手順（Ｓ８、Ｓ９）で作成される。

このように、本実施形態では、事象の種類に応じて下位事象への展開手順を異ならせており、これによって、少ない作業負担でかつ高い精度でＦＴ図を作成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本願は日本国特許庁に２０１１年１０月１９日に出願された特願２０１１−２２９５９７号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

1. ＦＴ図作成支援装置であって、
   事象をハードの故障とシステム又は制御系の故障とのいずれかに分類する事象分類部と、
   前記事象がハードの故障に分類された場合に、作業者からの入力に基づき前記事象を下位事象に展開し、前記事象及び前記下位事象の物理量を取得し、前記事象の物理量と前記下位事象の物理量との関係に基づき前記事象の展開が正しく行われたか検証する展開結果検証部と、
   前記事象がシステム又は制御系の故障に分類された場合に、作業者からの入力に基づき前記システム又は制御系のブロック図を作成し、前記システム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記事象を下位事象に展開する事象展開部と、
   を備えたＦＴ図作成支援装置。
2. ＦＴ図作成支援装置であって、
   作業者からの入力に基づき故障事象に関連するシステムのブロック図を作成し、当該ブロック図の入出力関係に基づき前記故障事象を下位事象に展開する第１事象展開部と、
   前記下位事象のうちさらに下位の事象に展開可能な事象を展開可能事象とし、当該展開可能事象をハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれかに分類する事象分類部と、
   前記展開可能事象がハードの故障に分類された場合に、作業者からの入力に基づき前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開し、前記展開可能事象及び前記さらに下位の事象の物理量を取得し、前記展開可能事象の物理量と前記さらに下位の事象の物理量との関係に基づき前記展開可能事象の展開が正しく行われたか検証する展開結果検証部と、
   前記展開可能事象がサブシステム又は制御系の故障に分類された場合に、作業者からの入力に基づき前記サブシステム又は制御系のブロック図を作成し、前記サブシステム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開する第２事象展開部と、
   を備えたＦＴ図作成支援装置。
3. コンピュータを用いてＦＴ図の作成を支援するＦＴ図作成支援方法であって、
   前記コンピュータを用いて、事象をハードの故障とシステム又は制御系の故障とのいずれかに分類することと、
   前記事象がハードの故障に分類された場合に、前記コンピュータを用いて、作業者からの入力に基づき前記事象を下位事象に展開し、前記事象及び前記下位事象の物理量を取得し、前記事象の物理量と前記下位事象の物理量との関係に基づき前記事象の展開が正しく行われたか検証することと、
   前記事象がシステム又は制御系の故障に分類された場合に、前記コンピュータを用いて、作業者からの入力に基づき前記システム又は制御系のブロック図を作成し、前記システム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記事象を下位事象に展開することと、
   を含むＦＴ図作成支援方法。
4. コンピュータを用いてＦＴ図の作成を支援するＦＴ図作成支援方法であって、
   前記コンピュータを用いて、故障事象に関連するシステムのブロック図を作成し、当該ブロック図の入出力関係に基づき前記故障事象を下位事象に展開することと、
   前記下位事象のうちさらに下位の事象に展開可能な事象を展開可能事象とし、前記コンピュータを用いて、当該展開可能事象をハードの故障とサブシステム又は制御系の故障とのいずれかに分類することと、
   前記展開可能事象がハードの故障に分類された場合に、前記コンピュータを用いて、作業者からの入力に基づき前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開し、前記展開可能事象及び前記さらに下位の事象の物理量を取得し、前記展開可能事象の物理量と前記さらに下位の事象の物理量との関係に基づき前記展開可能事象の展開が正しく行われたか検証することと、
   前記展開可能事象がサブシステム又は制御系の故障に分類された場合に、前記コンピュータを用いて、作業者からの入力に基づき前記サブシステム又は制御系のブロック図を作成し、前記サブシステム又は制御系のブロック図の入出力関係に基づき前記展開可能事象をさらに下位の事象に展開することと、
   含むＦＴ図作成支援方法。

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