特表 2015-537260 コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステム、方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-537260(P2015-537260A)

(43)【公表日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステム、方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 11/16 20060101AFI20151201BHJP

   G06F 11/22 20060101ALI20151201BHJP

   H04L 29/14 20060101ALI20151201BHJP

【ＦＩ】

   G06F11/16 310D

   G06F11/22 360C

   H04L13/00 313

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-518691(P2015-518691)

(86)(22)【出願日】2012年11月28日

(85)【翻訳文提出日】2015年4月13日

(86)【国際出願番号】JP2012007649

(87)【国際公開番号】WO2014083589

(87)【国際公開日】20140605

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109586

【弁理士】

【氏名又は名称】土屋 徹雄

(72)【発明者】

【氏名】向 剣文

【テーマコード（参考）】

5B034

5B048

5K035

【Ｆターム（参考）】

5B034DD01

5B048FF02

5K035AA03

5K035BB03

5K035CC01

5K035CC03

5K035CC06

5K035CC07

5K035CC08

5K035CC09

5K035CC10

5K035DD01

5K035EE01

5K035EE14

5K035EE21

5K035EE26

5K035EE27

5K035FF01

5K035JJ02

(57)【要約】

【課題】関連性のないコンポーネントのカバレッジを有するシステムの正確な信頼性を計算する。
【解決手段】コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムは、システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニットを含み、無関連性公式の肯定プライムインプリカントは、コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムであって、
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニット
を含み、前記無関連性公式の肯定プライムインプリカントは、前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する、システム。

【請求項2】

前記無関連性公式構築ユニットによって構築された前記無関連性公式から前記コンポーネントの前記最小の無関連性トリガを計算するためのトリガ計算ユニット
をさらに含み、前記最小の無関連性トリガは、前記無関連性公式の前記肯定プライムインプリカントである、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

コンポーネントの無関連性トリガを識別するための方法であって、
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するステップ
を含み、前記無関連性公式の肯定プライムインプリカントは、前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する、方法。

【請求項4】

コンピュータに
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニット
として機能させるためのプログラムであって、前記無関連性公式の肯定プライムインプリカントは、前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野
本発明は、耐故障システムの開発のための方法およびプログラムに関し、特に、コンポーネントの無関連性トリガの識別（不完全な故障カバレッジを有するシステムにおける）に関する。一連のコンポーネントの故障により、別のコンポーネントがシステムで関連性のないものになる場合、一連のコンポーネントは、別のコンポーネントの無関連性トリガと呼ばれる。

【背景技術】

【0002】

背景技術
耐故障システムは、通常、冗長性でコンポーネント故障を検出対象とするように設計される。故障検出、位置および隔離を含む自動カバレッジ（回復および再構成）メカニズムは、耐故障性を実装する上で重要な役割を果たすが、その理由は、適切な冗長性が存在する場合でさえ、検出対象とされないコンポーネント故障がシステムまたはサブシステム故障に至る可能性があるためである。これは、故障のあるコンポーネントが検出されなければ、対応するスペアと切り替えることができず、故障のあるコンポーネントを隔離しなければ、故障のあるコンポーネントが他の故障のないコンポーネントを汚染する恐れがあるためである。不完全な故障カバレッジの影響を考慮するモデルは、不完全なカバレッジモデル（ＩＰＣＭ）として知られている。ＩＰＣＭに対する包括的な調査については、最新の非特許文献１で提示されている。

【0003】

従来のＩＰＣＭでは、カバレッジは、それらの関連性に関わらず、故障のあるコンポーネントに限定される。平たく言えば、コンポーネントが動作していようが故障していようが（しかし、検出対象とされる）、システムが同じように機能する場合、コンポーネントはシステムにおいて関連性のないものである。実際には、故障のあるコンポーネントに加えて関連性のないコンポーネントを検出対象とし（識別および隔離する）、その結果、それらの将来的に問われる可能性のある検出対象とされない故障がそれ以上システム故障に至らないようにすることが望まれる。それに加えて、関連性のないコンポーネントのカバレッジは、時間内に関連性のないコンポーネントを停止することによって、エネルギーを効率的に使用する上でも重要な役割を果たす。

【0004】

ＩＰＣＭのほとんどの研究では、システムは、通常、本来コヒーレントであると想定され、このことは、すべてのコンポーネントが初めは関連性のあるものであることを含意する。しかし、これらのモデルは、初めは関連性のあるコンポーネントが、その後、他のいくつかのコンポーネントの検出対象とされる故障の発生を受けて関連性のないものになり得ることを考慮せず、他のいくつかのコンポーネントは、初めは関連性のあるコンポーネントの無関連性トリガと呼ばれる。コンポーネントの無関連性トリガの識別がなければ、各システム状態でコンポーネントの関連性をテストしなければならないため、関連性のないものになる時は常にコンポーネントのカバレッジは、指数の複雑性を伴う組合せ問題である。その上、関連性のないコンポーネントのカバレッジがシステムで実装されれば（任意のシステム状態での各コンポーネントの関連性の徹底的なテストにより）、各コンポーネントの無関連性トリガを知らずに正確なシステムの信頼性を評価することは不可能である。残念ながら、コンポーネントの無関連性トリガの識別は、従来のＩＰＣＭの文献の欠号であり、これがまさにこの発明の主な動機である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

先行技術文献
非特許文献

【非特許文献1】NPL 1: S. V. Amari, A. F. Myers, A. Rauzy, and K. S. Trivedi, “Handbook of Performability Engineering”, Chapter 22: Imperfect coverage models: status and trends, Springer, 2008, pp. 321-348

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

発明の概要
技術的問題
第１の問題は、従来のＩＰＣＭでは、コンポーネントの無関連性トリガの識別が対処されていないということである。その理由は、従来のＩＰＣＭでは、関連性のないコンポーネントのカバレッジが考慮されておらず、カバレッジは、通常、害をなす故障のあるコンポーネントに限定されるためである。

【0007】

本発明の例示的な目的は、システムにおいてコンポーネントが関連性のないものになる時は常に時間内にコンポーネントを隔離できるように、コンポーネントの最小の無関連性トリガを識別するシステムを提供することであり、関連性のないコンポーネントのカバレッジを有する正確なシステムの信頼性を計算することができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

問題の解決策
本発明によるコンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムは、システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニットを含み、無関連性公式の肯定プライムインプリカントは、コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する。

【発明の効果】

【0009】

発明の効果
本発明の例示的な態様によれば、その故障ツリー（システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表す）が与えられているシステムにおいて、コンポーネントの最小の無関連性トリガを識別することができる。その理由は、コンポーネントの最小の無関連性トリガを定理１および２（コヒーレントおよび非コヒーレント故障ツリーのそれぞれに対する）の観点から計算することができるためである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態による、コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態による、コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムのオペレーションのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施形態の説明
ここでは、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。この発明で使用されるいくつかの用語の公式の定義および無関連性トリガの計算に対する定理は以下の通りである。

【0012】

定義１（リテラル）リテラルは、ブール変数ｘまたはその否定

【数1】

のいずれかである。ｘおよび

【数2】

は相反するものと言われる。

【0013】

定義２（積）積は、リテラルとその逆の両方を含まないリテラルの集合である。肯定リテラルのみを有する積は肯定と呼ばれる。

【0014】

定義３（無関連性）ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）をブール関数とすると、ｆ（１，ｘ_２，‥，ｘ_ｎ）＝ｆ（０，ｘ_２，‥，ｘ_ｎ）の時かつその時に限り、ｆにおいて変数ｘ_１は関連性のないものとされる。

【0015】

定義４（コヒーレンシー）ブール関数が単調性であり、その変数のすべてが関連性のあるものである場合、ブール関数はコヒーレントである。

【0016】

定義５（インプリカント）ｆをブール公式とし、
π
を積とする。
π
は、

【数3】

の場合、すなわち、
π
を満たすいかなる割り当てもｆを満たす場合、ｆのインプリカントである。インプリカント
π
は、ｆの他のいずれのインプリカント
ρ
も
ρ⊂π
でない場合、プライムである。

【0017】

定義６（無関連性トリガ）ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）をブール関数とすると、肯定積
τ＝｛ｘ_２，．．．，ｘ_ｍ｝（ｍ≦ｎ）
は、
ｆ＝（１，１，．．．，１，ｘ_ｍ＋１，．．．，ｘ_ｎ）＝ｆ（０，１，．．．，１，ｘ_ｍ＋１，．．．，ｘ_ｎ）
の場合、ｘ_１の無関連性トリガである。無関連性トリガ
τ
は、ｘ_１の他のいずれのトリガ
τ’
も
τ’⊂τ
でない場合、最小である。

【0018】

定理１（コヒーレント故障ツリーに対する最小の無関連性トリガの計算）ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）をコヒーレント故障ツリーとし、

【数4】

とすると、ｇ（ｘ_２，‥，ｘ_ｎ）の肯定プライムインプリカント（ＰＰＩ）は、ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）におけるｘ_１の最小の無関連性トリガ（ＭＩＴ）、すなわち、

【数5】

を構成する。

【0019】

定理２（非コヒーレント故障ツリーに対する最小の無関連性トリガの計算）ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）を非コヒーレント故障ツリーとし、

【数6】

とすると、ｇ（ｘ_２，‥，ｘ_ｎ）の肯定プライムインプリカント（ＰＰＩ）は、ｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）におけるｘ_１の最小の無関連性トリガ（ＭＩＴ）、すなわち、

【数7】

を構成する。

【0020】

本発明の目的のため、故障ツリーはブール公式と見なされ、検出対象とされるコンポーネント故障はブール公式の変数と見なされる。

【0021】

図１は、本発明の実施形態による、コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステム（１００）の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、システム（１００）は、無関連性公式構築ユニット（１１０）と、トリガ計算ユニット（１２０）とを含む。

【0022】

無関連性公式構築ユニット１１０は、システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表す故障ツリーからコンポーネントの無関連性公式を構築するために使用される。

【0023】

トリガ計算ユニット１２０は、無関連性公式構築ユニット１１０によって構築された無関連性公式からコンポーネントの最小の無関連性トリガ（ＭＩＴ）を計算するために使用される。ＭＩＴは、二分決定図（ＢＤＤ）に基づくものなどの従来の効率的なアルゴリズムによって評価することができる無関連性公式の肯定プライムインプリカントである。

【0024】

ここでは、システム１００のオペレーションについて、図２を参照して説明する。最初に、システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表す故障ツリーが入力され（ステップＡ１）、次いで、変数の対応するコンポーネントの最小の無関連性トリガを識別するため、故障ツリーの変数が選択される（ステップＡ２）。

【0025】

故障ツリーの構造によれば、すなわち、コヒーレントか否かに関わらず、コンポーネントの無関連性トリガのすべてを符号化する無関連性公式は、定理１または２のそれぞれの観点から、前記無関連性公式構築ユニット１１０によって構築される（ステップＡ３）。例えば、故障ツリーをｆ（ｘ_１，‥，ｘ_ｎ）とし、コヒーレントであると仮定すると、ｘ_１の無関連性公式は、定理１によれば、

【数8】

の形式または他の任意の論理的に同等な形式、例えば、
ｇ（ｘ_２，．．．，ｘ_ｎ）＝ｆ（１，ｘ_２，．．．，ｘ_ｎ）→ｆ（０，ｘ_２，．．．，ｘ_ｎ）
で構築されるはずである。

【0026】

最後に、最小の無関連性トリガは、前記トリガ計算ユニット１２０によって無関連性公式の肯定プライムインプリカントとして計算することができる（ステップＡ４）。公式のプライムインプリカントは、二分決定図（ＢＤＤ）に基づくものなどの従来の効率的なアルゴリズムによって評価することができる。

【0027】

この実施形態によれば、実装モードは、所定の故障ツリーに対するコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニット（１１０）と、前記無関連性公式からコンポーネントの最小の無関連性トリガを計算するためのトリガ計算ユニット（１２０）とを含み、したがって、コンポーネントの最小の無関連性トリガを識別することができる。

【実施例】

【0028】

実施例１
システムは３つのコンポーネントａ、ｂおよびｃからなり、システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表す故障ツリーは、
ｆ（ａ，ｂ，ｃ）＝ａ・ｂ＋ｂ・ｃ
と仮定する。式中、ａ、ｂおよびｃは、便宜上、それぞれのコンポーネントの検出対象とされる故障を示すためにも使用される。

【0029】

ｆがコヒーレント故障ツリーであるため、このシステムの各コンポーネントは、初めは関連性のあるものである。ａは重要なコンポーネントであり、システムにおいて関連性のないものになった時は常に隔離することが望まれると仮定する。次いで、ａの最小の無関連性トリガを以下の通り識別することができる。ｆがコヒーレント故障ツリーであるため、定理１によれば、ａの無関連性公式は、

【数9】

の形式で、前記無関連性公式構築ユニット１１０によって構築される（ステップＡ３）。

【0030】

無関連性公式ｇの２つのプライムインプリカント（ＰＩ）が存在する、すなわち、

【数10】

である。次いで、１つの肯定プライムインプリカント（ＰＰＩ）
｛ｃ｝
のみがａの最小の無関連性トリガ（ＭＩＴ）を構成する（ステップＡ４）、すなわち、

【数11】

である。

【0031】

以下の式
｛ｃ｝
が定義６による無関連性トリガであること、すなわち、
ｆ（１，ｂ，１）＝１・ｂ＋ｂ・１＝ｂ
ｆ（０，ｂ，１）＝０・ｂ＋ｂ・１＝ｂ
ｆ（１，ｂ，１）＝ｆ（０，ｂ，１）
を実証することは容易である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

産業上の利用可能性
本発明は、前記無関連性公式構築ユニットおよびトリガ計算ユニットの実装によるコンポーネントの無関連性トリガの識別を用いて、コンポーネントが関連性のないものになる時は常に関連性のないコンポーネントのタイムリーなカバレッジのため、および、関連性のないコンポーネントのカバレッジを有するシステムの正確な信頼性分析のために使用することができる。

【符号の説明】

【0033】

参照符号リスト
１１０ 無関連性公式構築ユニット
１２０ トリガ計算ユニット

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2014年3月19日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンポーネントの無関連性トリガを識別するためのシステムであって、
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニット
を含み、
前記無関連性公式は、その肯定プライムインプリカントが前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する公式であり、
前記無関連性トリガは、検出対象とされるコンポーネント故障の集合であり、その発生により前記コンポーネントが関連性のないものになる、システム。

【請求項2】

前記無関連性公式構築ユニットによって構築された前記無関連性公式から前記コンポーネントの前記最小の無関連性トリガを計算するためのトリガ計算ユニット
をさらに含み、前記最小の無関連性トリガは、前記無関連性公式の前記肯定プライムインプリカントとして計算される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

コンポーネントの無関連性トリガを識別するための方法であって、
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するステップ
を含み、
前記無関連性公式は、その肯定プライムインプリカントが前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する公式であり、
前記無関連性トリガは、検出対象とされるコンポーネント故障の集合であり、その発生により前記コンポーネントが関連性のないものになる、方法。

【請求項4】

コンピュータに
システム故障に至る検出対象とされるコンポーネント故障の組合せを表すブール公式からコンポーネントの無関連性公式を構築するための無関連性公式構築ユニット
として機能させるためのプログラムであって、
前記無関連性公式は、その肯定プライムインプリカントが前記コンポーネントの最小の無関連性トリガを構成する公式であり、
前記無関連性トリガは、検出対象とされるコンポーネント故障の集合であり、その発生により前記コンポーネントが関連性のないものになる、プログラム。

【国際調査報告】