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公開番号2024165251
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081282
出願日2023-05-17
発明の名称フォールトツリー簡素化方法、フォールトツリー簡素化装置およびプログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G06Q 50/10 20120101AFI20241121BHJP(計算;計数)
要約【課題】フォールトツリーを簡素化する方法を提供する。
【解決手段】フォールトツリー簡素化方法は、フォールトツリーの構造に基づいて、同じANDゲートに接続する2つの基事象のペアを抽出するステップと、前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定するステップと、前記ペアに関連する他の基事象が同じANDゲートに接続しているかどうかを判定するステップと、前記ペアに関連する他の基事象が同じ前記ANDゲートに接続している場合、前記ペアを1つの基事象に統合するステップと、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
フォールトツリーの構造に基づいて、同じＡＮＤゲートに接続する２つの基事象のペアを抽出するステップと、
前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定するステップと、
前記ペアの両方に、前記故障原因を共有する他の前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定し、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と発生確率が等しい他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップと、
前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じ前記ＡＮＤゲートに接続している場合、前記ペアを１つの基事象に統合するステップと、
を有するフォールトツリー簡素化方法。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記故障原因を共有するかどうかを判定するステップにおいて、前記ペアの両方に前記故障原因を共有する前記基事象が見つかった場合であって、前記ペアが前記故障原因を共有しない場合、
前記ペアの一方とｘ個の前記第２の基事象とが第１の前記故障原因を共有し、前記ペアの他方と前記ｘ個の前記第３の基事象とが第２の前記故障原因を共有するとした場合に、
前記ＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップでは、前記第２の基事象のそれぞれが、重複なく前記第３の基事象のうちの一つと同じＡＮＤゲートに接続するかどうかを判定し、
前記統合するステップでは、前記ペアに加え、前記同じＡＮＤゲートに接続する前記第２の基事象と前記第３の基事象を統合し、
ｙが１～ｘの値を取るとしたときに全ての前記ｙについて、前記ペアの一方と前記第２の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と、前記ペアの他方と前記第３の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と、を乗じた値が、統合後の前記基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と等しくなること、が成立するように、統合後の前記基事象の発生確率を設定する、
請求項１に記載のフォールトツリー簡素化方法。
【請求項３】
前記統合するステップでは、
前記ペアの一方と前記第２の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率を、第１の前記故障原因に係る所定のＣＣＦ（Common Cause Failure）ファクターに基づいて計算し、
前記ペアの他方と前記第３の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率を、第２の前記故障原因に係る所定の前記ＣＣＦファクターに基づいて計算する、
請求項２に記載のフォールトツリー簡素化方法。
【請求項４】
前記ペアが前記故障原因を共有する場合、又は、前記ペアの両方に前記故障原因を共有する基事象が存在しない場合、
前記統合するステップでは、前記基事象のペアを統合し、前記ペアの一方が発生する確率と、前記ペアの他方が発生する確率と、を乗じた値を、統合後の前記基事象の発生確率に設定する、
請求項１又は２に記載のフォールトツリー簡素化方法。
【請求項５】
前記故障原因を共有するかどうかを判定するステップにおいて、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する基事象が存在する場合、
前記ペアの一方とｘ個の前記第２の基事象とが第１の前記故障原因を共有し、前記ペアの他方と前記ｘ個の前記第３の基事象の発生確率が全て第１発生確率である場合、
前記ＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップでは、前記第２の基事象のそれぞれが、重複なく前記第３の基事象のうちの一つと同じＡＮＤゲートに接続するかどうかを判定し、
前記統合するステップでは、前記ペアに加え、前記同じＡＮＤゲートに接続する前記第２の基事象と前記第３の基事象を統合し、
ｙが１～ｘの値を取るとしたときに全ての前記ｙについて、前記ペアの一方と前記第２の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と、前記ペアの他方と前記第３の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と、を乗じた値が、統合後の前記基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率と等しくなること、が成立するように、統合後の前記基事象の発生確率を設定し、前記ペアの他方と前記第３の基事象のうちの前記ｙ個が発生する確率を、第１発生確率のｙ乗で計算する
請求項１又は２に記載のフォールトツリー簡素化方法。
【請求項６】
前記抽出するステップで、前記ペアが抽出できなくなるまで、
前記抽出するステップと、
前記故障原因を共有するかどうかを判定するステップ、
前記ＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップと、
前記統合するステップと、
を繰り返し実行する、請求項１又は２に記載のフォールトツリー簡素化方法。
【請求項７】
フォールトツリーの構造に基づいて、同じＡＮＤゲートに接続する２つの基事象のペアを抽出する手段と、
前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定する手段と、
前記ペアの両方に、前記故障原因を共有する他の前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定し、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と発生確率が等しい他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定する手段と、
前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じ前記ＡＮＤゲートに接続している場合、前記ペアを１つの基事象に統合する手段と、
を有するフォールトツリー簡素化装置。
【請求項８】
コンピュータに、
フォールトツリーの構造に基づいて、同じＡＮＤゲートに接続する２つの基事象のペアを抽出するステップと、
前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定するステップと、
前記ペアの両方に、前記故障原因を共有する他の前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定し、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と発生確率が等しい他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップと、
前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じ前記ＡＮＤゲートに接続している場合、前記ペアを１つの基事象に統合するステップと、
を実行させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、フォールトツリー簡素化方法、フォールトツリー簡素化装置およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力プラントのリスク評価に確率論的リスク評価（Probabilistic Risk Assessment:ＰＲＡ）が用いられる（例えば、特許文献１）。ＰＲＡでは、プラントの系統図から機器等を網羅的に抽出し、抽出した機器等の故障モードの検討を行って、フォールトツリーやイベントツリーを作成する。
【０００３】
フォールトツリー解析は、システムの信頼性を評価する手法として広く利用されている。評価したいシステムの失敗要因となる事象（基事象と呼ぶ。）を網羅的に抽出し、主にＯＲゲートとＡＮＤゲートに関連する基事象を設定することで、事象の発生確率の加算（ＯＲゲートの場合）と乗算（ＡＮＤゲートの場合）により、トップゲートの失敗確率を算出する。ＯＲゲートは直下に接続する基事象の「いずれか一つが発生した場合に発生する事象」、ＡＮＤゲートは直下に接続する基事象の「全てが発生した場合に発生する事象」を表す。
【０００４】
フォールトツリー（以下、ＦＴと記載する場合がある）の一例として、ＦＴ１００を図１に示す。ＦＴ１００のトップゲートは、「緩和策１の失敗」である。トップゲートの下部に接続されている記号がＡＮＤゲートで、ＡＮＤゲートに接続される「機器Ａ／Ｂの故障」と「機器Ｃの故障」の両方が起こると「緩和策１の失敗」が発生することを示している。緩和策１とは、原子力プラントで異常が発生したときに、重大な事故に至らないように、事象の進展を食い止めるために行われる措置や機器のことである。「機器Ａ／Ｂの故障」の下部に接続される記号がＯＲゲートで、ＯＲゲートに接続される「機器Ａの故障」と「機器Ｂの故障」の何れかが起こると、「機器Ａ／Ｂの故障」が発生することを示している。「機器Ａの故障」、「機器Ｂの故障」、「機器Ｃの故障」が基事象で、基事象は、それ以上細かい単位に分解できない故障や失敗の事象を示している。トップゲートと基事象の中間に位置する「機器Ａ／Ｂの故障」を中間ゲートと呼ぶ。図１のＦＴは、「機器Ａの故障」と「機器Ｂの故障」の何れかが生じ、且つ、機器Ｃの故障が生じると、緩和策１に失敗することを表している。
【０００５】
多くのＦＴの処理計算プログラムでは、ＯＲゲートに接続する複数の基事象を単一の基事象として扱うモジュール化処理を行い、ＦＴ計算の負荷を軽減している。しかし、ＡＮＤゲートについては、その論理的性質のためＡＮＤゲートに接続する基事象を単一の要素として扱うことが容易では無い。よって、ＡＮＤゲートが多いほど計算対象の要素数が多くなり、ＦＴに基づく計算（例えば、トップゲートの発生確率の計算）に要する時間が長くなる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１１７０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
原子力プラントは、大規模かつ複雑な制御・安全機能を有しており、様々な事故及び緩和策のパターンが考えられるため、ＦＴの構造が巨大になり、それに伴い計算時間が長大化する傾向がある。計算時間の長大化は、異常発生時などに適時リスクを確認し、必要な安全対策を講じていく上で弊害となる。そこで、ＡＮＤゲートに着目して、計算精度を維持しつつＦＴの構造の簡素化し、計算速度の向上を図る技術を提供する。
【０００８】
本開示は、上記課題を解決することができるフォールトツリー簡素化方法、フォールトツリー簡素化装置およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の評価対象のフォールトツリー簡素化方法は、フォールトツリーの構造に基づいて、同じＡＮＤゲートに接続する２つの基事象のペアを抽出するステップと、前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定するステップと、前記ペアの両方に、前記故障原因を共有する他の前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定し、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と発生確率が等しい他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定するステップと、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じ前記ＡＮＤゲートに接続している場合、前記ペアを１つの基事象に統合するステップと、を有する。
【００１０】
また、本開示のフォールトツリー簡素化装置は、フォールトツリーの構造に基づいて、同じＡＮＤゲートに接続する２つの基事象のペアを抽出する手段と、前記ペアのうち少なくとも一つが、前記ペア以外の基事象と共通する故障原因を共有するかどうかを判定する手段と、前記ペアの両方に、前記故障原因を共有する他の前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定し、前記ペアの一方のみに前記故障原因を共有する前記基事象が存在する場合、前記ペアの一方と前記故障原因を共有する他の前記基事象を第２の基事象とし、前記ペアの他方と発生確率が等しい他の前記基事象を第３の基事象として、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じＡＮＤゲートに接続しているかどうかを判定する手段と、前記第２の基事象と前記第３の基事象が同じ前記ＡＮＤゲートに接続している場合、前記ペアを１つの基事象に統合する手段と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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