Hazop susume20110118f

誘導語の対称性を利用し
一人HAZOPを組み合わせた
効率的な安全分析作業
想定外をなくすためのHAZOPのすすめ
名古屋市工業研究所
小川清，斉藤直希，渡部謹二
20110118ogawa.kiyoshi(saito.naoki,watabe.kinji)@nmiri.city.nagoya.jp

概要
•  背景
•  1,想定外をなくす
•  2.HAZOPの展開
•  視点の違い
•  図の利用
•  設計指針の利用
•  一人HAZOP
•  まとめ
•  付録1 物事への適用例
•  付録2 進め方の例

背景
"   JAXAの安全分析，形式手法などの取り組み
"   利用者視点での分析
"   設計の最初の段階
"   利用者(顧客)と設計者の情報交換を円滑に
"   安全関連系の設計の体系化をどう図るか
"   設計者と利用者の両方の参加
"   図，言語，数式の変換
"   何処まで，いつまで分析するかの終了判断
"   名古屋市工業研究所
"   名古屋地区の公的試験研究機関
"   他の組織が実施していないことに挑戦

課題
"   分析をしたことがないソフトウェア技術者
"   初期段階は分析と設計は一体の行動
"   分析しながら設計
"   設計しながら分析
"   最終利用段階の制約条件，試験条件を知
らない
"   最終製品の仕様,制約条件（初期条件,境
界条件など）が不明

プロセス改善ナビゲーションガイド
ベストプラクティス編
•  改善10事例
•  JAXAの独立検証(IV&V)がその１つ
•  IEC61508関連取り組み
•  形式手法
•  試験方法
•  分析方法
•  HAZOPを検証系で利用
•  IPA/SEC www.ipa.go.jp ダウンロード可能
•  委員：JAXA,トヨタ自動車,デンソー,アドヴィックス/アイシン精機,日本電気,三菱電
機,新日鉄ソリューションズ,マイクロソフト,ブラザー工業,情報数理研究所,日新シス
テムズ,大和コンピュータ,富士ゼロックス,アイエックスナレッジ,NTTデータ,住友電
気工業,HBA,コンピータジャパン,同志社大学,PM Academy,砂塚コンサルティング
サービス,松原友夫,名古屋市工業研究所

解析評価手法と工程(JAXA)
20110118ogawa.kiyoshi(saito.naoki,watabe.kinji)@nmiri.city.nagoya.jp黄色に着目

HAZOP
"   Hazard Analysis and Operability Study(障害分析と運用研究)
"   誘導語を使って設計意図，利用意図からの外れ（逸脱）を洗い出す
"   図を使うことに価値がある。
"   消費者を始めとして利害関係者が参画
"   流れに着目
"   電流，信号・情報の流れ。
"   FTA, FMEAは製造現場では普及
"   FTA,FMEでは見つからないものを見つける
"   JAXAでは特定の工程で実施している
"   FTA, FMEAと同様の使い方ができるのでは。

誘導語(guide word)

誘導語における対称性
"   無(no)は存在していることに対する反対（対称）
"   逆(reverse)は方向が反対（対称）
"   量(quantity), 質(quality), 時間(time), 順番(order)
"   大(more)小(less),類(as well as)部(part of),早
(early)遅(late),前(before)後(after)
"   発想しにくい概念
"   その他(other than)だけ対称な概念でない。
"   質は単位系を利用する。
"   質の増大は創造的（無理しない。
"   時間なら同時

1. 想定外をなくす
"   HAZOPの設計の初期段階の焦点
"   説明責任として「想定外でした」とい
うことがないよう．
"   ありえないことを想定して考え
「外れ」として記録．
"   ありえないことを誘導語を使って記述する
"   ありえないこと言ってみると,それよりはあ
りえることは考えてよいことが分かる
"   ありえないことに対応してあると，ありえる
ことにも対応できることがある
"   例題として昇降機の扉
1

事例：昇降機の扉
"   昇降機の扉に各種検出機能の
仕様を検討中
"   昇降機扉に誘導語を適用
"   1階の扉の外にいる利用者
"   上行きだけで,ボタンは上だけ
"   到着を示すランプあり
"   外れ（想定外）を列挙
"   原因，予防／検出方法，対策
を思いついたら記録しておく

作業表の例

外れ(逸脱)の見つけ方
•  流れでなく，ものから始めてみる
–  流れの分析でものの分析と混ざることがある
–  ものの分析を先にしておけば，流れの分析で焦点が絞れる
–  物と事がうまく分離できるとは限らない（付録1参照）
•  作業(行動)を書いててみる。
•  書いたことに誘導語をあてはめてみる。
•  誘導語の対称性に着目する
•  外れの対称性，対策の対称性
•  前後(before/after)と質（as well as)がやや難解
•  単位系を利用する
•  その単位に該当する物事がないか。

なぜ（原因:cause)
"   思いつくことをひとまずあげる
"   本当にそうかどうかは模擬試験，実験などによる
"   外れの対称性に注目した原因の検討
"   原因の対称性に基づいた外れの想定
"   1つの外れに複数の原因があることもある
"   原因ごとにどうするか（対策）を考える
"   1つの事が，複数の外れの原因になっていることがある
"   作業表上は事ごとに同じ原因も入れる

どうする(対策)
"   予防
"   対称性に着目
"   発生原因の初期条件を除去
"   発生原因の境界条件を除去
"   人と危険源を隔離
"   事後（中）対策
"   被害の度合を小さくする
"   被害の回数を減らす
"   人を防御する装置を付加

前後(before/after)
"   同時に起きるて欲しいことは，前
と後の両方を考えることができる。
"   2つの事象が逆転したのなら，前
か後かだけで考えることもできる
"   前にあるべきものが後になった
のか，後にあるべきものが前に
なったのかの原因で2つに区分
することもある
"   視点の違いとして，どちらも記載
して，対策をそれぞれ別に立てる
"   Early/lateとは検出/検証方法（形
式検証等）が異なる場合があるの
で別に分類

質(As well as/Part of)
"   時刻で，同時に起こらないとよいことが同
時に起こったらas well as。
"   時間で期間対応が一部分だけなら
early,lateで分類するよりPart of
"   例：「週末を除く」
"   単位系について優先順位を考える。
"   機械系なら，力，圧力，エネルギー（振動，
騒音）など
"   電子系なら，熱，電磁波など
"   光学系なら，明るさ，

要素と
単位

2.HAZOPの展開
"   視点の違い
"   図（写真）の利用
"   視点の違いによって見え方が違うことを理解しやすい
"   単純化（モデル）
"   利用者の理解
"   設計指針の利用
"   一人HAZOP

2.1 視点の違い
  視点１ではBはAの部分集合，緑色はB
  視点２ではAはBの部分集合，緑色はA
  誤解：自分は正しく相手が間違い

ずれ
•  視点1，視点2から見え
る部分集合と，横から
見ている部分集合と
の間にはずれが生じ
る
•  物理的には屈折率な
どさらに複雑
•  論理<幾何<物理(複雑
度)

視点の違いの対策
"   類語辞書の作成
"   概念の上下関係(is-a, a-si)
"   所有関係(has-a)
"   利用関係(use-a)
"   言い換え
"   同義語
"   大和言葉，漢語，カタカナ語
"   略号のフルスペル
"   相互に見えないものの確認

2.2 図の利用
"   利用者が分かる図にする
"   現物がない場合
"   図による設計
"   概念の包含関係
"   階層構造化
"   関係の明確化
"   時間，順番の明確化
"   図と言語の往復による成熟
"   数式（形式検証）との間も利用
"   UMLの道具で書く(道具た対応)
"   設計,仕様の一部としても使う。
"   状態遷移はすべて書く。
"   時系列は順序に関して。
"   刻時図は時刻，同時に集中。

利用者が分かる図を書く
"   利用者が見えるところを図にする
"   UMLでは利用事例図(use case chart)
"   利用者が気が付いていないかもしれな
いことを１つ足してみる
"   利用時の品質(quality in use)を参考に
する
"   B: 利用時の要件(requirements): 検証
(Verification)
"   A: 意図した利用（intended use)：妥当性
確認(Validation)

2.3 設計指針の利用
"   ユニバーサルデザイン（万能設計）
"   形の設計指針
"   論理設計
"   STARC RTL設計スタイルガイド(HDL/ASIC, FPGA)
"   MISRA-C/C++(プログラミング言語/CPU)
"   対称性を軸に設計指針を分類して活用

ユニバーサルデザイン(万能設計)

形の設計指針

2.4 一人HAZOP
  誘導語と図を見ながらありえないことを「外れ」に列記すると思
わぬことに気が付くことがある
  人に言うのは恥ずかしい事でも，自分で妄想するだけならいろ
いろ考えられる
  最初に自分が考えたことが全体の表の中で残って行ったり，
統合されていくことにより，全体の分析について理解が進む
  責任を持って作業をする訓練になる
  利用者視点は設計能力が高くなくても担当できる
  誘導語と図を見ながらありえないことを「外れ」に列記する
  紙でやっていて欄が足りなけれ足す
  ありえないことでもよい
  思いついたことは必ず書く
  経験に基づいても,妄想に基づいてもどちらでもよい
  事について記述してから，物について記述する
  事前，事後（初期条件，境界条件）を記述する
  3つの設計指針を使う

分析をどこまでやるか
•  すべての誘導語に対する外れを書き出す
•  原因と対策は一つずつ
•  思いついていない外れを１つ見つける
•  対称性に目をつける
•  一人ＨＡＺＯＰを2時間やる
•  試験・検証項目を網羅的に出す

HAZOPのまとめ
"   初期段階は想定外をなくすのに集中
"   既存の設計指針を3つ以上使う
"   誘導語を減らすのではなく，埋めてみる努力をしてみる
"   対称性に着目し，対称でないところに鍵が存在
"   数式などで検証できるような仕様をめざす
"   過去の失敗事例は整理しておく
"   図を有効活用する

全体のまとめ
•  初期段階では予想していない想定外が一つでも出れば成功
•  昇降機の場合は，出入り口が床にある場合
•  信号機の場合は，台風などで横に向いた場合
•  視点の違いの確認
•  図の利用
•  状態遷移図,時系列図,刻時図を使うと有効
•  分析結果から検証,試験事例を作成
•  複数の手法を使う
•  FMEAをやってから,HAZOP
•  設計者を中心にFTAを作る
•  HAZOPで出た課題を形式手法で検証
•  見るとやるとで大違い
•  ものを分析してから事を分析した方が混じることが少なくなる
•  最初は網羅性を高めることより，枠を埋めて出発点を作る。
•  外れを考えることにより，制約条件，初期条件などを洗い出す

今後の課題
•  システム設計規模による作業量の見積もり
•  システムの過渡現象への対応
•  事前分析の徹底と事後分析の組み合わせ
•  設計審査(Design Review)，故障,安全分析
（FMEA,FTA)，なぜなぜ分析,４Ｍ５Ｅなどとの
効率的な組合せ
•  モデル（状態遷移等の設計）に基づく検証
•  モデル記述（MATLAB, UML, XML），形式記述によ
る検証(Z, VDM, SPIN, Event-B, UPPAAL, Alloy, CSP,
Coq)
•  設計,分析,検証・試験を同時進行する場合に対応

参考文献
•  Safeware, Nancy,翔永社, 2009
•  HAZOP and HAZAN, Trevor A. Kletz ,1983
•  5ゲン主義入門,古畑友三,日科技連出版社 ,1996
•  4M5E http://www.n-iinet.ne.jp/4m5e.htm
•  FMEA,FTA実施法,鈴木順二郎,日科技連,1982
•  もの・こと・ことば，廣松渉，筑摩書房, 2007
•  なぜなぜ分析徹底活用術,小倉仁志,JIPMソリューション, 1997
•  MISRA-C解説書,SESSAME/MISRA-C研究会日本規格協会,2004/2006
•  RTL設計スタイルガイド Verilog-HDL編，VHDL編, STARC, 2003/2006
•  組込みシステム開発事例集,産業技術連携推進会議情報電子部会組込み技術研究
会 ,工業調査会, 2006
•  プロセス改善ナビゲーションガイドベストプラクティス編,IPA/SEC, オーム社,2008
•  デジタル設計工学の基礎の検討,小川清,第6回ディペンダブルシステムシンポジウム,
産業技術総合研究所システム検証研究センター,2009
•  関連資料 http://i-chi.ne.jp/blog/?key=21516 hazopブログ
•  ESC: http://www.esc-jpromo-activesafety.com/

謝辞
"   本研究は,(株)日本機能安全のご指導に基づいています。
"   名古屋大学，産業総合研究所，北海道立工業試験場，(株)ヴィッツ,
東海ソフト(株)，(株)サニー技研はじめ,機能安全対応車載プラットフ
ォーム開発参加の皆様のご協力に基づいています。
"   資料作成は,（株）セブンワイズの方に
協力いただいています。
"   200名を超える各種HAZOP関連セミナ
参加の皆様に感謝します。
"   写真： Canon EOS Kiss X2 by O.M.
"   twitter@kaizen_nagoya, #wocs2011

付録1 物（もの）事（こと）への適用例
本発表への
期待,資料(も
の）,発表（こ
と）,成果への
HAZOPの実
施
• 人：主催者,
発表者，参加
者
• 物事：期待,
資料,発表,成
果

付録2. 進め方の例
•  参加者の能力が分からないとき,作業の１回目は前提を設けず
に,自由に発想する。
•  参加者の能力を見極め,お互いに気がつかないところを探す。
•  考え方,意見は否定せずに記録する。
•  間違いにきがついたら,消さないで,横棒で見えるように消す。
•  事前準備は重要
•  演習などを実施するとよい

HAZOP演習例
  HAZOPの概要説明 10分
  一人HAZOP 20分
  班活動
  座長と記録担当5分
  自己紹介 5分
  順番に統合 35分
  分類
  追加事項を加える
  ふりかえりと報告 15分（5グループの場合）

HAZOPの手順
•  準備作業としての一人HAZOP
•  役割の確認
–  座長,記録担当,開発側,利用側,安全の専門家
•  検討対象の記述（事前作業）
–  利用事例図,時系列図,状態遷移図,を書く（補足する）
•  事項(処理変数）の洗い出し
•  現象（誘導語）の特定
•  繰り返し

事前準備
•  一人HAZOPを全員に実施する
–  参加者の能力,経験の把握
–  無駄作業の排除
•  システムへの要求,必要な制約条件を出す
–  具体的な処理内容を特定
•  うまくいく処理方法と,うまくいかない処理方法を区分する
•  結果
–  妥当な要求であることを確認できる（分析）
–  妥当な設計であることを確認できる（設計）
–  試験事例(test case)を出す（評価）

実践作業
"   グループに分かれる（作業表を電子または紙で配布）
"   座長と記録担当を決める
"   課題の図を一つ書く
"   入出力,状態を考える
"   想定外の事を考える
"   測定,試験方法を考える
"   防御方法,対策を考える
"   頻度／致命度を考える
"   ふりかえり 5分
"   よかっことを一つづつ言う
"   分析結果でよかったこと
"   作業で気が付いたことなど
"   報告 15分（1班3分から5分）
"   分析結果で自分が思いつかなかった事
"   作業で普段気が付かなかった事
"   ふりかえりの紹介
"   その他なんでも時間内ならOK

作業原則
"   書いたことは消さない
"   後で分類を変えることはあるが無駄ではない
"   勘違いだった場合もどういう勘違いかを記録
"   利用者の発言を設計者が否定しない
"   分類を変えるだけでよいのでは？
"   一つの誘導語を深堀してもいいし，まんべんなくせめてもよい
"   外れは必ず書く
"   なし，原因だけ，検出方法だけ，対策だけなどの部分だけの
記載でよい
"   設計にない事項は仕様を追加してもよい
"   右の方の欄に＜仕様追加＞として記載

班HAZOP
"   一人HAZOPの結果を順次確認
"   時間内に全部を確認することを優先
"   分からないところを聞く
"   誘導語の分類を変えてもよい
"   同一のもの，類似のものを分類
"   表現が少しでも違えば残す
"   事象が分析対象外の場合は何の分析に有用
かを記録
"   出た発言は消さない．
"   議論の途中で思いついたことは発言し記録
"   内容が分らなかったり,調査が必要なことは担当者
名を記載

外れの再分類
•  論理が飛躍していることがある
–  原因から結論に論理が飛躍していると気がついた場合
は,間の論理を追記する
•  原因と結果が逆転していることがある
–  誰の視点で見ているかを補足するとよいかもしれない
•  原因と対策が逆転していることがある
–  考え方と実現方法を分けて書いたほうがよいかもしれな
い
•  人間に関する事項（たとえば教育）は,複雑に原因が入り組ん
でいる
–  人間に関する事項は一見,同じ原因にたどり着くことがある。
–  対応策の十分性を考える際に,他に原因があることを確認するとよい

今後の予定
下記セミナ,研究会で補足
"   Uppaalセミナ 1/27 苫小牧
"   Eclipseプラグインセミナ1/28名古屋市工研
"   名産研形式手法研究会
"   次回は2月24日
"   システム技術研究会SPA研究部会
"   毎月第二金曜日
"   試験容易化設計勉強会
"   毎月第三金曜日
"   中部エレクトロニクス振興会画像処理分科会
"   月1回
"   TOPPERS最小セット公募プロジェクト
"   随時

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