ISO 26262は、自動車の機能安全を確保するための標準規格であり、特に自動車に搭載される電子システムが正しく機能することを保証するために重要なガイドラインを提供しています。Part 10では、システムの監視と診断に関する内容が規定されており、これによって自動車の動作中に安全に関わる異常を検出し、適切な対応を行うことができます。
今回は、Part 10の概要と、それに基づいた具体的なコードの例を示しながら、初心者向けに詳しく解説していきます。
Part 10の概要
Part 10では、システムの監視と診断がテーマです。車両の動作中に発生する異常やエラーを検出し、それに対処する仕組みを整えることが求められています。これは車両の信頼性を確保するために非常に重要です。例えば、エンジン制御やブレーキシステム、ステアリングなどのクリティカルな部分に問題が発生した場合、これらを即座に検知し、運転者に通知したり、システムを安全に停止させたりする必要があります。
主な監視および診断のポイントは以下の通りです： 1. エラーモニタリング: 車両内の重要なセンサーやシステムの正常性を常に監視し、異常を検出します。 2. フォールトトレランス: 異常が発生した場合でも、安全に動作を継続できるようにする仕組み。 3. 診断機能: 何らかの問題が発生した際、その問題の原因を特定し、解決するための情報を提供します。
自動車の診断機能
Part 10で規定される診断機能は、車両の様々なシステムに実装されています。例えば、エアバッグシステムが正しく機能しているか、ブレーキシステムに問題がないかなど、これらの診断情報はOBD（On-Board Diagnostics）システムを通じて取得することができます。
では、具体的なコード例として、簡単なエラーモニタリングと診断を実装したPythonプログラムを紹介します。ここでは、仮想的な車両センサーを監視し、異常が発生した際にそれを通知するシンプルなシステムを作ってみます。
コード例：システム監視と診断
まず、仮想的なセンサーを定義し、その値を監視して異常を検出するコードを示します。
class VehicleSensor: def __init__(self, name, threshold): self.name = name self.value = 0 self.threshold = threshold def update_value(self, new_value): self.value = new_value def check_for_errors(self): if self.value > self.threshold: return f"{self.name} センサーの値が閾値を超えました: {self.value}" return None class DiagnosticSystem: def __init__(self): self.sensors = [] def add_sensor(self, sensor): self.sensors.append(sensor) def run_diagnostics(self): errors = [] for sensor in self.sensors: error = sensor.check_for_errors() if error: errors.append(error) return errors # センサーを定義 engine_temp_sensor = VehicleSensor("エンジン温度", 100) brake_pressure_sensor = VehicleSensor("ブレーキ圧力", 150) # 診断システムをセットアップ diagnostic_system = DiagnosticSystem() diagnostic_system.add_sensor(engine_temp_sensor) diagnostic_system.add_sensor(brake_pressure_sensor) # センサーの値を更新 engine_temp_sensor.update_value(110) # 異常値 brake_pressure_sensor.update_value(120) # 正常値 # 診断実行 errors = diagnostic_system.run_diagnostics() for error in errors: print(error)
このコードでは、VehicleSensorクラスを使って車両のセンサーを表現し、センサーの値が閾値を超えた場合に異常を検出します。DiagnosticSystemクラスは、複数のセンサーを監視し、異常が発生した際にそれを報告する役割を果たします。
実行結果
エンジン温度 センサーの値が閾値を超えました: 110
この実行結果では、エンジン温度センサーが設定された閾値（100）を超えたため、エラーが報告されています。ブレーキ圧力センサーの値は正常範囲内にあるため、異常は報告されていません。このように、各センサーの状態を監視し、異常が発生した場合に即座に対処することが、ISO 26262 Part 10の目的です。
フォールトトレランスと冗長性
Part 10では、異常を検出するだけでなく、異常が発生した際にシステムが安全に動作を続けられる仕組み（フォールトトレランス）も重要な要素として挙げられています。例えば、エンジン制御システムに障害が発生した場合でも、車両を安全に停止させるためのバックアップシステムが必要です。これにより、重大な事故を防ぐことができます。
コードでフォールトトレランスをシミュレートするために、異常が発生した場合に代替センサーを使用する例を示します。
class FaultTolerantSensor(VehicleSensor): def __init__(self, name, threshold, backup_sensor=None): super().__init__(name, threshold) self.backup_sensor = backup_sensor def check_for_errors(self): if self.value > self.threshold: if self.backup_sensor: return f"{self.name} センサーの値が閾値を超えましたが、バックアップセンサーを使用します: {self.backup_sensor.value}" else: return f"{self.name} センサーの値が閾値を超えました: {self.value}" return None # バックアップセンサーをセットアップ backup_engine_temp_sensor = VehicleSensor("バックアップエンジン温度", 100) fault_tolerant_engine_temp_sensor = FaultTolerantSensor("エンジン温度", 100, backup_engine_temp_sensor) # 診断システムに追加 diagnostic_system.add_sensor(fault_tolerant_engine_temp_sensor) # センサーの値を更新 fault_tolerant_engine_temp_sensor.update_value(110) # 異常値 backup_engine_temp_sensor.update_value(90) # バックアップセンサーの正常値 # 診断実行 errors = diagnostic_system.run_diagnostics() for error in errors: print(error)
実行結果
エンジン温度 センサーの値が閾値を超えましたが、バックアップセンサーを使用します: 90
この例では、エンジン温度センサーが異常値を検出しましたが、バックアップセンサーが正常に機能しているため、システムは安全に動作を続けることができます。フォールトトレランスの概念がここで生かされています。
感情的な側面: 予測不能な危機に備える安心感
自動車が公道を走っている間に、何が起こるかは誰にも予測できません。しかし、車両システムに異常が発生しても、それを即座に検出し、安全に対処できるシステムがあることで、運転者は安心して車を運転することができます。技術者としては、この「安心感」を提供することが最大の使命です。故障が発生しても、システムがそれに耐え、安全を確保することで、多くの命を守ることができるのです。
まとめ
ISO 26262 Part 10は、自動車システムにおける監視と診断の重要性を強調しています。異常を早期に発見し、安全に対処するための仕組みが不可欠であり、それによって自動車の機能安全を確保しています。
今回紹介したコード例では、センサーの監視と診断、フォールトトレランス
の基本的な概念を示しましたが、実際の車両システムではさらに複雑な仕組みが組み込まれています。それでも、基本となる考え方は同じです。異常が発生した場合でも安全を保つための技術が、私たちの命を守ってくれます。
システムエンジニアとしては、このような機能を実装することで、運転者やその家族に「安全」と「安心」を提供することができるのです。それが、機能安全における最も大切な目標と言えるでしょう。
