フェールセーフとは

ふぇーるせーふ

故障や異常が起きたときに、システムが安全な側の状態になるように設計する考え方。故障したら赤の表示や停止の側に倒れる信号機、電力や空気圧が失われると閉じる常時閉形のバルブなどが例である。

「フェールセーフ」は、1分野の3問の練習問題に出てきます(システム構成と信頼性設計など)。

この用語の分野: システム構成と信頼性設計

「安全な側」はシステムごとに決める

フェールセーフでは、故障したときにどの状態が安全かを、システムごとに考えて決めます。危険なガスの供給バルブなら閉じること、エレベータなら止まってブレーキがかかることが安全な側です。一方、止まること自体が危険になるシステムもあり、その場合は止めるのではなく、機能を落としてでも動作を続けるフェールソフトや、故障しても機能を保つフォールトトレランスの考え方が必要になります。

半導体工場での例

半導体の製造装置では、毒性や可燃性のあるガスを扱うため、フェールセーフの設計が広く使われています。ガスの供給バルブには、空気圧で開き、空気圧や電力が失われるとばねの力で閉じる常時閉形のものを使います。また、排気が止まったり、ガスの漏れを検知したりしたときには、インターロックによって自動でガスの供給を止めます。

フェールソフト・フールプルーフとの違い

フェールセーフは、故障したときに安全な状態にすることを目的とし、多くの場合は機能を止めます。フェールソフトは、故障した部分を切り離し、機能や性能を落としてでも動作を続けることを目的とします。フールプルーフは、機械の故障ではなく人の誤った操作を対象とし、誤った操作ができないようにしたり、誤っても危険にならないようにしたりします。

フェールセーフの練習問題に挑戦

フェールソフトの考え方に基づく設計の例として、適切なものはどれか。

  1. A故障を検出したら、装置を安全な状態にして停止させる
  2. B誤った操作ができないように、操作の手順や部品の形を工夫する
  3. C4台のサーバで処理を分担するシステムで、1台が故障したときは、処理能力を落としながらも残りの3台で処理を続ける
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正解:C. 4台のサーバで処理を分担するシステムで、1台が故障したときは、処理能力を落としながらも残りの3台で処理を続ける

フェールソフトは、システムの一部が故障したときに、故障した部分を切り離し、機能や性能を落としてでもシステム全体としては動作を続けるという考え方です。4台のうち1台が故障しても、処理能力を落として残りの3台で処理を続けるのはその例です。故障時に安全な側で停止させるのはフェールセーフ、誤った操作を防ぐのはフールプルーフの考え方です。

半導体製造装置で、空気圧で開く常時閉(ノーマリクローズ)形のガス供給バルブを使い、停電や圧縮空気の喪失が起きたときには、バルブが閉じて危険なガスの供給が止まるようにしている。この設計の考え方はどれか。

  1. Aフェールセーフ
  2. Bフェールソフト
  3. Cフールプルーフ
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正解:A. フェールセーフ

故障や異常が起きたときに、システムが安全な側の状態になるように設計する考え方をフェールセーフといいます。常時閉形のバルブは、開くための空気圧や電力が失われるとばねの力で閉じるので、電源や空気の異常時にはガスが止まる安全な状態になります。故障しても機能を落として動き続けるのはフェールソフト、人の誤った操作を防ぐのはフールプルーフです。

よくある質問

フェールセーフとフェールソフトはどう使い分けますか?

止めることで安全が保てる場合はフェールセーフ、止めると困る場合はフェールソフトを考えます。製造装置のガスのように止めれば安全なものはフェールセーフ、多くの利用者が使う業務システムのように止まると影響が大きいものは、性能を落としてでも動かし続けるフェールソフトにします。1つのシステムで両方を組み合わせることもあります。

フェールセーフは情報システムにもありますか?

あります。例えば、認証のサーバに接続できないときは、利用者を通してしまうのではなくアクセスを拒否する設計は、セキュリティの面でのフェールセーフです。ただし、可用性が下がるので、どちらに倒すかはシステムの目的に合わせて決めます。

解説の中の「フェールセーフ」

「フェールセーフ」が出てくる問題(3問)

  1. フェールソフトの考え方に基づく設計の例として、適切なものはどれか。
  2. 半導体製造装置で、空気圧で開く常時閉(ノーマリクローズ)形のガス供給バルブを使い、停電や圧縮空気の喪失が起きたときには、バルブが閉じて危険なガスの供給が止まるようにしている。この設計の考え方はどれか。
  3. システムの信頼性を高める考え方のうち、フォールトアボイダンスに当たるものはどれか。

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