Monohakobi Techno Forum 2021

自律船の評価・検証体制～DFFAS PJの取り組みから～2021年12月2日

株式会社MTI

船舶物流技術グループ
西山 尚材

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自律運航システム

複雑化・大規模化

通信系システム事前に網羅的な評価が重要
航海系システム機関系システム※DFFASシステム 船側機器構成© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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システムの評価とは？
ConOps

機能要求

妥当性確認
機能

入力

またはシステム

出力

検証■検証 Verification
正しく作られているか■妥当性確認 Validation
要求と合致しているか※ConOps：Concept of Operations© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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システム評価のコスト貢献
修正コスト（％）
100

問題の発見が遅いほど修正コストは指数的に増大
50

早期評価による発見が重要要求分析

結合試験運用出典： B.W Boehm, “Software Engineering”, IEEE Trans. Com(Dec. 1976)© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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DFFASにおける評価・検証
Phase１：要求・設計検証
・STPA
・FMEA

設計段階から網羅的な評価・検証を実施

Phase２：単体・結合試験

・単体試験
・サブシステム内/間試験

Phase３：全体結合試験
・陸上統合試験・岸壁/洋上試験※STPA：Systems Theoretic Process Analysis※FMEA：Failure Mode and Effects Analysis© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

実証航海

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DFFASにおける評価・検証
Phase１：要求・設計検証
・STPA
・FMEA

机上で評価

Phase２：単体・結合試験

・単体試験
・サブシステム内/間試験

Phase３：全体結合試験
・陸上統合試験・岸壁/洋上試験※STPA：Systems Theoretic Process Analysis※FMEA：Failure Mode and Effects Analysis© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

実証航海

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STPA（Systems Theoretic Process Analysis）

コンポーネント間の働きを網羅するモデルを構築※STPA：相互作用する機能単位でハザード要因を考える安全性解析手法© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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STPA（Systems Theoretic Process Analysis）

400項目以上のハザードを抽出→対策を設計段階で盛り込む※STPA：相互作用する機能単位でハザード要因を考える安全性解析手法© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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FMEA（Failure Mode and Effects Analysis）

5800項目以上の影響を検証→対策を設計段階で盛り込む
故障検知手段（場所・方法）

事後対策

以降の試験に反映※FMEA：構成要素の故障モードとその上位アイテムへの影響を解析する手法© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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DFFASにおける評価・検証
Phase１：要求・設計検証
・STPA
・FMEA
Phase２：単体・結合試験

・単体試験
・サブシステム内/間試験

実機で評価

Phase３：全体結合試験
・陸上統合試験・岸壁/洋上試験※STPA：Systems Theoretic Process Analysis※FMEA：Failure Mode and Effects Analysis© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

実証航海

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サブシステム内/間試験

FOC（辰巳）120以上の機能を評価

CIM（幕張）→問題点をシステム統合前に修正© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

Propulsion（今治）Maneuvering（西宮）10Monohakobi Techno Forum 2021

DFFASにおける評価・検証
Phase１：要求・設計検証
・STPA・FMEA
Phase２：単体・結合試験

・単体試験
・サブシステム内/間試験

Phase３：全体結合試験
・陸上統合試験・岸壁/洋上試験※STPA：Systems Theoretic Process Analysis※FMEA：Failure Mode and Effects Analysis© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

実証航海

全体で評価

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陸上統合試験
• 目的： すべての船上/陸上機器を結合した機能評価• 期間： 2021年6月24日～8月19日• 場所： 幕張（FOC構築場所）• 試験内容：通常運用を想定した試験（正常系）（75シーケンス）
異常発生を想定した試験（異常系）（34シーケンス）
連続稼働試験（8航海分）

航海のすべての流れを陸上で評価© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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陸上統合試験の機器配置■システム区分
Maneuvering
Propulsion
Communication
CIM
FOC
その他

シミュレーターを用いて本運用を再現
船上機器© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

陸上機器

撮影点

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陸上統合試験風景© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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陸上統合試験の成果
STPAやFMEA、単体・結合試験で未検出の30項目を“本船搭載前に修正”※洗い出した項目の一例
バーストトラフィック発生
システム稼働情報の欠落
意図しない航海の中断※STPA：Systems Theoretic Process Analysis※FMEA：Failure Mode and Effects Analysis© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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今後の予定（岸壁/洋上試験）

仮想岸壁

機器調整用

仮想岸壁

エリア
5mile*5mile

各社
No.

確認
No.

分類1
機器名

分類

分類

IF/調整/安全/ 単体/サブシステム内/通し

サブシステム間/全体

分類

試験場所

船内/FOC

先行艤装//船陸間通信

岸壁/洋上

合格条件

仮想岸壁

試験内容

IF試験
1. 自社機器間

IF101

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AP
FOG

試験手順

要否

確定
ステータ
ス

健全性

岸壁方位を指定する場合は2点で定義(コンテナ内)（ユーザーチャートでの定義では4点）
仮想岸壁
１．FOG - 新設AP間のシリアル通信、接点信号送受信を確認する。

IF

動作レベル

サブシステム内

船内

先行艤装

FOG(コンテナ) - 新設AP(コンテナ)(通信：SLECTED COMPASS HEAD, FOG HEAD, 既設GYRO HEAD, TB2-2の中身(要確認))△-(接点：SELECTED COMPASS OPEN/CLOSEx2)-メーカ判断による。
(東京計器)

heading向きを指定する
IF102

SMS

IF単体

船内

先行艤装

IF103

SMS

IF単体

船内

先行艤装

IF104

COM

IF

単体

船内

先行艤装

IF105

LTEIF単体

船内

先行艤装

SMS(コンテナ) - 監視モニタ(コンテナ)

監視モニタ(コンテナ) - キーボード,マウス(コンテナ)

1. メディアサーバと(モニタ表示用PC∼)監視モニタ間の通信を確認する。

△

1. キーボード、マウスを使用して、監視モニタ画面を操作出来ることを確認する△

１．疎通確認をする。

△

１．疎通確認をする。

△

メーカー判断による。
(EIZO)
メーカー判断による。
(EIZO)

仮想岸壁
SDN(コンテナ) - EDG SW用LANポート(コンテナ)

ドコモL3SW(コンテナ) - ドコモ操作PC用LANポート(コンテナ)

本船に搭載して評価（2022年1月中旬を予定）
IF106

LTE

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IF単体

船内先行艤装ドコモL3SW(コンテナ) - SIC操作PC用LANポート(コンテナ)

１．疎通確認をする。

△

メーカー判断による。
(NTT Com)
メーカー判断による。
(NTTドコモ)メーカー判断による。
(NTTドコモ)

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まとめ

• モデルベースのシステム開発→設計から評価まで一貫した議論• シミュレーションの利用→本船搭載前に不具合を抽出・修正

フロントローディングの達成© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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ご清聴どうもありがとうございました。

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