JPH04316131A - 故障同定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動機械の故障同定方法
に関し、特に設計情報を利用して故障を同定する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動機械の故障を同定する方法と
して、例えば、正常な自動機械と故障している自動機械
のモデルからなる直和機械を構成し、入力系列と出力応
答から故障を同定する方法が、「順序機械」（岩波講座
、情報科学、１３（１９８３年）第１７２−１７７頁）
に記載されている。 この方法では、入力集合の共通な順序機械の状態遷移表
を、入力に対応する列を共通にして縦に並べることによ
り新しい状態遷移表を得、この新しい状態遷移表で表わ
される順序機械を直和機械と呼んでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術は、特定の入力系列に対して誤った内部状態に
遷移する故障のみに触れており、特定の入力系列に対応
する処理が欠落していたり、誤った出力応答を提示する
故障については触れていない。また、上述の従来技術は
、自動機械が、入力されたすべての系列を受け付けるこ
とを前提としており、ある入力系列を受け付けられない
ために処理を中断して停止する故障については触れてい
ない。計算機システムにおいては、システムに異常が発
生した場合でも、内部状態は得ることが可能な場合が多
いのに対して、出力は得られなくなることが多い。上述
の如き事情を考えると、上記従来技術は、計算機システ
ムにおける故障の同定方法として用いるには問題が多い
。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術における上述の如き問題を
解消し、特定の入力系列に対応する処理が欠落していた
り、誤った出力応答を提示する故障の同定方法を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、自動機械が
処理を中断して停止した場合の故障同定方法を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、特
定の入力系列が与えられたとき、それ自身の内部状態に
基づいて特定の出力応答を提示し、また、特定の状態に
内部状態を変更（遷移）する自動機械の故障同定方法に
おいて、前記自動機械の設計情報に基づいて故障の仮説
を生成し、前記自動機械の挙動と矛盾する仮説を削除す
ることによって故障を同定することを特徴とする故障同
定方法によって達成される。

【０００５】

【作用】本発明に係る故障同定方法においては、設計情
報に基づいて、故障の仮説を作成し、ある入力系列を与
えたときの出力応答または内部状態を基に仮説を絞り込
んでいくので、特定の入力系列に対応する処理が欠落し
ている故障，誤った出力応答を提示する故障または正常
に終了しない故障を同定できるようになるので、従来よ
り正確に故障を同定することができる。

【０００６】

【実施例】図１に、本発明をバイナリー加算器１０８の
故障同定に適用した場合の一実施例を示す。本バイナリ
ー加算器は、設計情報１０１に示す如く機能する。設計
情報では、入力系列と出力応答を「入力系列／出力応答
」の形式で表現し、内部状態の遷移を矢印の向きで示し
ている。二重丸で示している状態は、バイナリー加算器
が正常に動作した場合に落ちつく最終的な内部状態であ
る。初期状態は常に「ｑ０」である。本バイナリー加算
器は、正常に動作する場合、入力系列「００」に対して
「０」を出力し、内部状態「ｑ０」で正常終了する。ま
た、入力系列「１１，００」に対しては「０，１」を出
力し、内部状態を「ｑ０」，「ｑ１」，「ｑ０」の順に
変更して、「ｑ０」で正常終了する。バイナリー加算器
は、データ入力装置１０９を通して入力系列を受付け、
データ出力装置１１０を通して結果を提示する。その際
、内部状態を内部状態記憶装置１１１に書き込む。なお
、内部状態記憶装置１１１は、最後に書き込まれた状態
のみを保持する。故障同定装置１０２は、データ収集装
置１０３，仮説管理装置１０４，仮説生成装置１０５，
入力系列生成装置１０７から構成される。データ収集装
置１０３は、バイナリー加算器の入力系列，内部状態お
よび出力応答をデータとして収集する。仮説管理装置１
０４は、仮説生成装置１０５に故障の仮説１０６を生成
するよう要求したり、収集したデータと矛盾する故障の
仮説を削除する。仮説生成装置１０５は、仮説管理装置
からの要求に応じて、設計情報１０１を基に、故障の仮
説を生成する。入力系列生成装置１０７は、故障の仮説
を基に、それらの仮説の絞り込みにもっとも効果的な入
力系列を生成する。

【０００７】図２に、本実施例を実現するためのハード
ウェア構成を示す。本実施例に示す故障同定装置では、
前述のデータ収集装置を実現する第１のＣＰＵ２０１と
、仮説管理装置を実現する第２のＣＰＵ２０２と、仮説
生成装置を実現する第３のＣＰＵ２０３，入力系列生成
装置を実現する第４のＣＰＵ２０４，設計情報を記憶す
る第１の記憶装置２０５，故障の仮説を記憶する第２の
記憶装置２０６，ユーザからの指示を受け付ける入力装
置２０７，故障同定作業の結果を表示する表示装置２０
８を備えている。以下、図３のフローチャートに基づい
て、本実施例に係る故障同定方法の概要を説明する。 まず、入力系列，内部状態，出力応答があるかどうかを
調べ、もしあるならばデータ収集装置１０３を介してそ
れらのデータを得る（ブロック３１）。ここで、データ
が得られ、かつ、故障の仮説があるならば、そのデータ
と矛盾する仮説を削除する（ブロック３２）。次に、故
障の仮説があるかどうかを調べ、もしないならば設計情
報を基に、故障の仮説を生成する（ブロック３３）。次
に、処理を終了するかどうかを判定をする。仮説の絞り
込みが不可能になった時点で、残った仮説を解として出
力し終了する（ブロック３４）。処理を終了しない場合
は、仮説を参照することにより、それらの仮説を絞り込
むためにもっとも役立つ入力系列を生成し（ブロック３
５）、生成した入力系列を機器に入力して検査する（ブ
ロック３６）。以上で１つのサイクルが完了し、再びブ
ロック３１に戻って検査の結果をデータ収集装置を介し
て収集する。

【０００８】次に、バイナリー加算器の故障を同定する
具体的な過程を示して、本発明を詳細に説明する。図４
，図５，図１２，図１３は、各ブロックでの処理の詳細
を示したフローチャートであり、図４は仮説管理方法（
ブロック３２），図５は仮説生成方法（ブロック３３）
，図１２は終了判定方法（ブロック３４），図１３は入
力系列生成方法（ブロック３５）に対応する。なお、図
６〜１１は、後述する如く、本実施例において生成され
る仮説の例を示すである。バイナリー加算器が故障した
場合、はじめにデータを収集する（ブロック３１）。次
の仮説の管理（図４）では、まず、仮説があるかどうか
を調べ（ブロック４１）、もし仮説があれば、それらの
うちから出力応答または内部状態が矛盾する仮説を削除
する（ブロック４２〜４５）。仮説があってもデータが
ない場合には、仮説は削除されない。本故障同定装置を
起動した時点では、いかなる仮説も存在しないので仮説
管理は行われない。仮説を削除した場合は、その仮説の
出力応答に関する情報を後述する出力応答テーブルから
取り除く（ブロック４６）。出力応答テーブルは、故障
の仮説のそれぞれについて、ある入力系列を入力したと
きに設計通りに動作するかどうかを調べたものである。 仮説の生成（図５）では、まず、仮説があるかどうかを
調べ（ブロック５０）、もし仮説がなければ設計情報を
読み込んで（ブロック５１）、それを変形することによ
り仮説を生成した後（ブロック５２）、それ以前に得た
データと矛盾する仮説を削除して（ブロック５３）、無
矛盾な仮説を得る。矛盾する仮説を削除した結果、仮説
がなくなってしまった場合、まだ仮説を生成する余地が
あるならば再び仮説を生成する（ブロック５７）。仮説
は、はじめ変形オペレータを１回だけ適用して作成し、
以後、新たに仮説を生成する度に変形オペレータの適用
回数を増やしていく（ブロック５４〜５６）。これによ
り、順次複雑な故障の仮説を生成するようになる。変形
オペレータとしては、設計情報から特定の遷移を欠落さ
せる（ブロック５５ａ），誤った内部状態へ遷移させる
（ブロック５５ｂ），誤った出力応答を出させる（ブロ
ック５５ｃ）オペレータがある。本故障同定装置を起動
した時点では、いかなる仮説も存在しないので必ず仮説
を生成する。

【０００９】図６（ａ〜ｄ），図７（ｅ〜ｈ），図８（
ｉ〜ｌ），図９（ｍ〜ｐ），図１０（ｑ〜ｔ）および図
１１（ｕ〜ｘ）は、バイナリー加算器の設計情報に、上
述のオペレータを各１回ずつ適用して生成した仮説を示
している。 なお、ここで、括弧内のアルファベットは、後の説明で
、これだけを用いることがある。図６，７は特定の遷移
を欠落させたもの、図８，９は特定の遷移において誤っ
た内部状態へ遷移させるようにしたもの、図１０，１１
は特定の遷移において誤った出力応答を出させるように
したものである。例えば、図６のａは、状態「ｑ０」に
おいて入力系列「００」を与えられたとき、「ｑ０」に
遷移する処理を欠落させたもの、図８のｉは、状態「ｑ
０」において入力系列「００」を与えられたとき、「ｑ
０」に遷移するべきところを「ｑ１」に遷移するように
したもの、図１０のｑは、状態「ｑ０」において入力系
列「００」を与えられたとき、「０」を出力すべきとこ
ろを「１」を出力するようにしたものである。最初に仮
説を生成する際には、これら２４の仮説を生成し、以後
はオペレータの適用回数を増やして、徐々に複雑な仮説
を生成するようにする。

【００１０】終了判定（図１２）では、まず、仮説があ
るかどうかを調べ（ブロック　１２１）、仮説がなけれ
ば故障同定に失敗したと判断して（ブロック　１２２）
、処理を終了する。仮説があれば、出力応答テーブルが
あるかどうかを調べる（ブロック　１２３）。出力応答
テーブルがなければ、終了せず処理を続行する。一方、
出力応答テーブルがあり、参照した結果、残っている仮
説が同一の入力系列に対して誤った出力応答を返すこと
が予想されたなら（ブロック　１２４）、それ以上の同
定は不可能であると判断し、残った仮説を表示して（ブ
ロック　１２５）、処理を終了する。また、そうでなけ
れば、更に絞り込みを続行する。入力系列生成方法（図
１３）では、まず、出力応答テーブルがあるかどうかを
調べ（ブロック　１３１）、なければ存在する仮説につ
いて出力応答テーブルを作成する（ブロック　１３２）
。出力応答テーブルは、故障がないならば正常に処理で
きる入力系列を各仮説に与えたとき、正しい出力応答が
得られるかどうかを示すテーブルである。 例えば、上述の仮説図６，７のａからｈに関して、ある
最小の入力系列「００」に対する出力応答テーブルは、
図２７のようになる。図２７では、正しい出力応答を返
す仮説を「Ｏ」で、誤った出力応答を返す仮説を「Ｘ」
で示している。図２７から明らかなように、状態「ｑ０
」において入力系列「００」を与えられたとき「ｑ０」
に遷移する処理を欠落させた仮説ａは、正しい出力応答
を返さない。 なお、後述する如く、出力応答テーブルは、最小サイズ
の入力系列からはじめて、順次長い入力系列に対するテ
ーブルを作成するようにする。この出力応答テーブルは
、終了判断と入力系列生成のために使われる。すべての
入力系列を絞り込みに利用してしまったならば（ブロッ
ク　１３４）、現在のテーブルを破棄してより大きな入
力系列に対するテーブルを作成する（ブロック　１３５
）。検査に利用する入力系列は、出力応答テーブルを参
照し、誤った出力応答を返す仮説がもっとも多いものを
選択する（ブロック　１３６）。図２８は、図６から図
１１に示した仮説ａからｘについて、故障がないならば
正常に処理できる入力系列のうち最小サイズのもの、す
なわち、「００」，「０１」，「１０」に対する出力応
答を示したものである。この出力応答テーブルでは、入
力系列「００」，「０１」，「１０」は誤った出力応答
を返す仮説を同じ数だけカバーしているので、どの系列
を選択しても良い。なお、図２８以降では、図を見やす
くするため、出力応答が正しいことを示す記号「Ｏ」を
表示しない。

【００１１】以下、上述の方法に基づいて故障を同定す
る具体例を示す。対象とするバイナリー加算器は、先に
図１１ｘに示した仮説と同じ故障、すなわち、状態「ｑ
１」で入力系列「００」を受け取ったとき、「１」を返
すべきところを「０」を返してしまう故障であるとする
。また、故障同定作業を始める前にはバイナリー加算器
のデータをまったく得ていないものとする。まず、はじ
めにデータ収集（ブロック３１）を試みるが、データを
得ることはできない。次に、仮説管理（ブロック３２）
を行うが、仮説は存在しないので（ブロック４１）、す
ぐに仮説を生成する（ブロック３３）。仮説がないので
（ブロック５０）、設計情報１０１を読み込み、変形し
て仮説を生成する。ここでは、１回目の仮説生成なので
カウンタの値は１であるから（ブロック５４）、変形オ
ペレータを１回だけ適用し（ブロック５５）、カウンタ
の値を２とする（ブロック５６）。変形に当たっては、
まず特定の遷移を欠落させて（ブロック５５ａ）、図６
のａから図７のｈまでに示す仮説を得る。次に、誤った
内部状態へ遷移するよう変形し（ブロック５５ｂ）、図
８ｉから９ｐまでに示す仮説を得る。最後に、誤った値
を出力するよう変形し（ブロック５５ｃ）、図１０ｑか
ら１１ｘに示す仮説を得る。このように仮説を生成した
後、これまでに得たデータと矛盾する仮説を削除しよう
とするが（ブロック５３）、データがないので削除され
る仮説はない。続いて、終了判定を行う。ここでは、仮
説が存在し（ブロック　１２１）、出力応答テーブルは
まだないので（ブロック　１２３）、終了しない。終了
しなかったので、次に、入力系列を生成する。出力応答
テーブルはまだ存在しないので、上述の如く、設計通り
に動作する場合に処理できる入力系列のうち最小サイズ
のもの、すなわち、「００」，「０１」，「１０」に対
する出力応答テーブル（図２８）を生成する（ブロック
　１３２）。各系列ともまだ絞り込みに利用していない
ので（ブロック　１３４）、これらの系列から検査に利
用するものを選択する。ここでは、「００」を選択して
（ブロック　１３６）、検査する（ブロック３６）。以
上が第１回目のサイクルである。

【００１２】次の第２回目のサイクルでは、まず、デー
タを収集する（ブロック３１）。ここでは、検査の結果
、バイナリー加算器は、正常な出力応答「０」を返して
、「ｑ０」で正常に終了していることがわかるとする。 次の仮説管理では、仮説が存在するので（ブロック４１
）、出力応答の記録があるかどうかを調べる（ブロック
４２）。ここでは、出力応答のデータが得られるので、
矛盾する仮説ａ，ｑを削除する（ブロック４４）。仮説
ａは入力系列「００」を受け付けらず、異常終了すると
予想していたからである。また、仮説ｑは、異常な出力
応答「１」を返すと予想していたからである。次に、内
部状態の記録が残っているかどうかを調べる（ブロック
４３）。ここでもデータ「ｑ０」が得られるので、矛盾
する仮説ｉを削除する（ブロック４５）。仮説ｉは入力
系列「００」に対して、内部状態「ｑ１」で異常終了す
ると予想していたからである。続いて、上で削除された
仮説ａ，ｉ，ｑを出力応答テーブルから削除する（ブロ
ック４６）。この結果、出力応答テーブルは図２９のよ
うになる。次は仮説生成であるが、仮説はまだ存在する
ので（ブロック５０）、終了判定を行う。 仮説は存在し（ブロック　１２１）、出力応答テーブル
も存在する（ブロック　１２３）が、ここでは、すべて
の仮説が同じ入力系列に対して誤った動作をすることは
ない（ブロック　１２４）。例えば、入力系列「０１」
に対して仮説ｃは誤った出力応答を返すが、仮説ｂは正
常な出力応答を返す。従って、ここでは処理を終了しな
い。入力系列の生成では、まだ、「０１」と「１０」と
が未使用のまま残っているので（ブロック　１３４）、
ここから、次の入力系列として、「０１」を選択して、
検査する（ブロック　１３６）。以上が第２回目のサイ
クルである。

【００１３】次の第３回目のサイクルでは、まず、デー
タを収集する（ブロック３１）。検査の結果、ここでは
、バイナリー加算器は正常な出力応答「１」を返して、
「ｑ０」で正常に終了していることがわかるとする。次
の仮説管理では、仮説が存在するので（ブロック４１）
、出力応答の記録があるかどうかを調べる（ブロック４
２）。ここでは、出力応答のデータが得られるので、矛
盾する仮説ｃ，ｓを削除する（ブロック４４）。仮説ｃ
は入力系列「０１」を受け付けられず、異常終了すると
予想していたからである。また、仮説ｓは、異常な出力
応答「０」を返すと予想していたからである。次に、内
部状態の記録が残っているかどうかを調べる（ブロック
４３）。ここでもデータ「ｑ０」が得られるので、矛盾
する仮説ｋを削除する（ブロック４５）。仮説ｋは入力
系列「０１」に対して、内部状態「ｑ１」で異常終了す
ると予想していたからである。続いて、削除された仮説
ｃ，ｋ，ｓを、出力応答テーブルから削除する（ブロッ
ク４６）。この結果、出力応答テーブルは図３０のよう
になる。次は仮説生成であるが、仮説はまだ存在するの
で（ブロック５０）、終了判定を行う。仮説は存在し（
ブロック　１２１）、出力応答テーブルも存在する（ブ
ロック　１２３）が、ここでは、すべての仮説が同じ入
力系列に対して誤った動作をすることはない（ブロック
　１２４）ので、処理を終了しない。入力系列の生成で
は、まだ「１０」が未使用のまま残っているので（ブロ
ック　１３４）、次の入力系列として、「１０」を選択
して、検査する（ブロック　１３６）。以上が第３回目
のサイクルである。

【００１４】次の第４回目のサイクルでは、まず、デー
タを収集する（ブロック３１）。ここでは、検査の結果
、バイナリー加算器は、正常な出力応答「１」を返して
、「ｑ０」で正常に終了していることがわかるとする。 次の仮説管理では、仮説が存在するので（ブロック４１
）、出力応答の記録があるかどうかを調べる（ブロック
４２）。ここでは、出力応答のデータが得られるので、
矛盾する仮説ｄ，ｔを削除する（ブロック４４）。仮説
ｄは入力系列「１０」を受け付けられず、異常終了する
と予想していたからである。また、仮説ｔは、異常な出
力応答「０」を返すと予想していたからである。次に、
内部状態の記録が残っているかどうかを調べる（ブロッ
ク４３）。ここでもデータ「ｑ０」が得られるので、矛
盾する仮説ｌを削除する（ブロック４５）。仮説ｌは入
力系列「１０」に対して、内部状態「ｑ１」で異常終了
すると予想していたからである。 削除された仮説ｄ，ｌ，ｔをテーブルから削除する（ブ
ロック４６）。この結果、出力テーブルは図３１のよう
になる。次は仮説生成であるが、仮説はまだ存在するの
で（ブロック５０）、終了判定を行う。仮説は存在し（
ブロック　１２１）、出力応答テーブルも存在する（ブ
ロック　　１２３）が、どの仮説も正常な出力応答を返
すと予想されている。このことは、すべての仮説が同じ
入力系列に対して「誤った」動作をすることはない（ブ
ロック　１２４）ことに相当するので、ここでも処理を
終了しない。次の入力系列の生成では、これまでにすべ
ての入力系列を利用してしまったので（ブロック　１３
４）、このテーブルを破棄して、設計通りに動作する場
合に処理できる入力系列のうち、次に小さいもの、すな
わち、「００，００」，「００，０１」，「００，１０
」，「１１，００」，「０１，００」，「０１，０１」
，「０１，１０」，「１０，００」，「１０，０１」お
よび「１０，１０」に対する出力応答テーブル（図３２
）を生成する（ブロック　１３５）。そして、系列「１
１，００」のみに誤った出力応答を返す仮説があるので
、ここでは「１１，００」を選択して検査する。以上が
第４回目のサイクルである。

【００１５】次の第５回目のサイクルでは、まず、デー
タを収集する（ブロック３１）。検査の結果、ここでは
、バイナリー加算器は異常な出力応答「００」を返して
、「ｑ０」で正常に終了していることがわかるとする。 次の仮説管理では、仮説が存在するので（ブロック４１
）、出力応答の記録があるかどうかを調べる（ブロック
４２）。ここでは、出力応答のデータが得られるので、
矛盾する仮説ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｊ，ｍ，ｎ，ｏ，ｕ，ｖ
，ｗを削除する（ブロック４４）。これらの仮説は、入
力系列「１１，００」に対して、正常な出力応答「０１
」を返して終了すると予想していたからである。また、
仮説ｂは、入力系列「１１，００」を受け付けないと予
想したので削除する。 また、仮説ｒは、得られた応答「００」とは異なる「１
１」を出力すると予想していたので削除する。次に、内
部状態の記録が残っているかどうかを調べる（ブロック
４３）。 ここでもデータ「ｑ０」が得られるので、矛盾する仮説
ｐを削除する（ブロック４５）。仮説ｐは、入力系列「
１１，００」に対して内部状態「ｑ１」で異常終了する
と予想していたからである。続いて、削除された仮説を
テーブルから削除する（ブロック４６）。この結果、出
力テーブルは図３３のようになる。次は仮説生成である
が、仮説はまだ存在するので（ブロック５０）、終了判
定を行う。この時点では、仮説と出力応答テーブル（ブ
ロック　１２１，１２３）が存在し、ただ１つの仮説ｘ
のみが残されている。これは、すべての仮説が同一の入
力系列に対して誤った出力応答を返す場合に相当するの
で（ブロック　１２４）、仮説ｘを解として出力する（
ブロック　１２５）。上記実施例においては、このよう
に、第５回目のサイクルで、正しく故障を同定すること
ができる。

【００１６】次に第二の具体例として、第一の事例と同
じ図１１ｘに示した故障を、バイナリー加算器の内部状
態に関するデータが得られない場合に同定する方法を示
す。第１回目のサイクルは、第一の事例と同じである。 第２回目のサイクルでは、内部状態に関するデータが得
られないので、仮説ｉを削除できない。従って、第２回
目のサイクルで得られる出力応答テーブルは、図３４の
ようになる。同様に、次の第３回目のサイクルでは、仮
説ｋを削除できない。従って、第３回目のサイクルで得
られる出力応答テーブルは、図３５のようになる。同様
に、次の第４回目のサイクルでは、仮説ｌを削除できな
い。従って、第４回目のサイクルで得られる出力応答テ
ーブルは、図３６のようになる。この時点で、すべての
入力系列を利用してしまったので（ブロック　１３４）
、このテーブルを破棄し、次のテーブル（図３７）を作
成する（ブロック　１３５）。そして、誤った出力応答
を返す仮説がもっと多く含まれている入力系列「１１，
００」を選択して検査する。以上が第４回目のサイクル
である。第５回目のサイクルでは、入力系列「１１，０
０」に対して、仮説ｂ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｊ，ｍ，ｎ，
ｏ，ｒ，ｕ，ｖ，ｗが矛盾し、結果として、図３８の出
力応答テーブルが得られる。そして、誤った出力応答を
返す仮説がもっと多く含まれている入力系列「００，０
１」を選択して検査する。第６回目のサイクルでは、入
力系列「００，０１」に対して仮説ｉが矛盾し、結果と
して図３９の出力応答テーブルが得られる。そして、誤
った出力応答を返す仮説がもっと多く含まれている入力
系列「０１，１０」を選択して検査する。

【００１７】第７回目のサイクルでは、入力系列「０１
，１０」に対して仮説ｋが矛盾し、結果として図４０の
出力応答テーブルが得られる。そして、誤った出力応答
を返す仮説がもっと多く含まれている入力系列「００，
１０」を選択して検査する。第８回目のサイクルでは、
入力系列「００，１０」に対して矛盾する仮説がないの
で、仮説が１つも削除されない。従って、出力応答テー
ブルは更新されず、図４０のままである。この時点でも
、まだすべての仮説が同一の入力系列に対して誤った出
力応答を返すことはないので、誤った出力応答を返す仮
説がもっと多く含まれている入力系列「１０，００」を
選択して検査する。第９回目のサイクルでは、入力系列
「１０，００」に対して仮説ｌが矛盾し、結果として図
４１の出力応答テーブルが得られる。ここで残された仮
説ｐとｘは、いずれも、同一の入力系列「１１，００」
に対して誤った出力応答を返すと予想される（ブロック
　１２４）。従って、ここで残された仮説を解として表
示し、絞り込みを打切って終了する。すなわち、状態「
ｑ１」において「００」を受け取ったとき、「１」を出
力して「ｑ０」に遷移すべきところを、誤って「ｑ１」
に遷移しているか、または、「１」を出力すべきところ
を誤って「０」を出力しているかのどちらかであること
を表示する。上記実施例によれば、このように、対象と
する機器の内部状態が得られない場合でも、ある程度は
故障を同定できる。

【００１８】次に、第三の実施例として、専門家の経験
的な知識を利用して、故障の仮説を生成する方法を示す
。本実施例では、故障同定装置１０２に対して、図１４
に示す如く、専門家の経験的な知識を保持する知識ベー
ス１４０を加えている。仮説生成装置１０５は、仮説の
生成（ブロック３３）において、上述の知識ベース１４
０から、専門家の経験的知識を利用して仮説を生成する
ことに特徴がある。また、図１５に示すように、ハード
ウェア構成は、該専門家の経験的な知識を記憶する第三
の記憶装置１５０を新たに備える。図１６は、本実施例
における仮説生成方法を示すフローチャートである。本
実施例においては、第一および第二の実施例における仮
説生成方法（図５）とは異なり、知識ベースに保持され
た専門家の経験的知識を利用して故障の仮説を生成する
（ブロック　１６０）。専門家の経験的知識は、条件部
と実行部とからなり、条件部には”ＩＦ”に続けて故障
同定作業の状態を、また、実行部には”ＴＨＥＮ”に続
けて仮説の生成方法を記述する。本実施例では、以下に
示す如き知識が、知識ベースに保持されているものとす
る。 （知識１） ＩＦ　　　　　　まだ仮説を生成していないＴＨＥＮ　
　誤った出力応答を出す仮説を生成する（知識２） ＩＦ　　　　　　知識１が失敗した ＴＨＥＮ　　誤った内部状態へ遷移する仮説を生成する
（知識３） ＩＦ　　　　　　知識１と知識２が失敗したＴＨＥＮ　
　特定の遷移が欠落している仮説を生成するここで、本
実施例において故障を同定する例を示す。対象とするバ
イナリー加算器は、第一，第二の実施例と同様に、図１
１ｘに示した仮説と同じ故障、すなわち、状態「ｑ１」
で入力系列「００」を受け取ったとき、「１」を返すべ
きところを「０」を返してしまう故障であるとする。 また、第二の実施例と同様、バイナリー加算器の内部状
態に関するデータは得られないとする。第１回目のサイ
クルでは、まだ、仮説を生成していないので知識１を適
用し、誤った出力応答を出す仮説を生成する。従って、
第１回目のサイクルで得られる出力応答テーブルは、図
４２のようになる。以下、第４回目のサイクルまでは、
第二の実施例と同様に進行し、図４３の出力応答テーブ
ルを作成する。第５回目のサイクルでは、入力系列「１
１，００」に対して仮説ｒ，ｕ，ｖ，ｗが矛盾し、結果
として、図４４の出力応答テーブルが得られる。この時
点では、仮説と出力応答テーブル（ブロック　１２１，
１２３）が存在し、ただ１つの仮説ｘのみが残されてい
る。これは、前述の、すべての仮説が同一の入力系列に
対して誤った出力応答を返す場合に相当するので（ブロ
ック　１２４）、仮説ｘを解として出力する（ブロック
　１２５）。上記実施例によれば、このように、第５回
目のサイクルで正しく故障を同定することができる。な
お、先に示した第二の実施例では、９サイクルを要して
いることと比較すると、専門家の知識の利用により、よ
り短時間で故障を同定できる場合があることがわかる。

【００１９】次に第四の実施例として、自動機械の設計
情報を特定の入出力を持つモジュール単位で保持し、故
障の仮説を上記モジュール毎に生成することにより、故
障をモジュールごとに同定する方法を示す。図１７は、
３つのバイナリー加算器（Ａ）１４０，同（Ｂ）１４１
，同（Ｃ）１４２を組み合せて構成した複合機械のモジ
ュール構成図である。この複合機械は、入力装置１４３
〜１４６から入力系列を受け付け、出力装置１４９から
出力応答を返す。バイナリー加算器（Ａ）と同（Ｂ）の
出力１４７，１４８は、バイナリー加算器（Ｃ）への入
力系列となる。本実施例に示す複合機械は、四桁の入力
データを上述の入力装置１４３〜１４６から受け付ける
。すなわち、入力データとして「００１１」が与えられ
たとき、四桁目の「０」は入力装置１４３から、三桁目
の「０」は入力装置１４４から、二桁目の「１」は入力
装置１４５から、また、一桁目の「１」は入力装置１４
６から受け付ける。 従って、入力系列「００１１，００００」を与えた場合
、バイナリー加算器（Ａ）１４０の内部状態は「ｑ０→
ｑ０→ｑ０」、バイナリー加算器（Ｂ）１４１の内部状
態は「ｑ０→ｑ１→ｑ０」、また、バイナリー加算器（
Ｃ）１４２の内部状態は「ｑ０→ｑ１→ｑ０」のように
遷移し、出力応答として「０１」を返す。本複合機械を
モジュール単位に分割して扱わなかった場合、設計情報
は全体で図１８〜２５を合わせたものとなる。複合機械
の内部状態としては、構成要素であるバイナリー加算器
Ａ，Ｂ，Ｃの内部状態の組み合わせにより、次の８つの
状態がある。 状態Ｓ０：Ａ＝ｑ０，Ｂ＝ｑ０，Ｃ＝ｑ０状態Ｓ１：Ａ
＝ｑ１，Ｂ＝ｑ０，Ｃ＝ｑ０状態Ｓ２：Ａ＝ｑ１，Ｂ＝
ｑ１，Ｃ＝ｑ０状態Ｓ３：Ａ＝ｑ１，Ｂ＝ｑ０，Ｃ＝ｑ
１状態Ｓ４：Ａ＝ｑ１，Ｂ＝ｑ１，Ｃ＝ｑ１状態Ｓ５：
Ａ＝ｑ０，Ｂ＝ｑ１，Ｃ＝ｑ０状態Ｓ６：Ａ＝ｑ０，Ｂ
＝ｑ０，Ｃ＝ｑ１状態Ｓ７：Ａ＝ｑ０，Ｂ＝ｑ１，Ｃ＝
ｑ１

【００２０】図１８は、状態Ｓ０から他の状態への
遷移を示したものであり、点線で表現している状態Ｓ３
，Ｓ４，Ｓ７は、状態Ｓ０から遷移することがないこと
を意味している。以下、図１９は状態Ｓ１からの、図２
０は状態Ｓ２からの、図２１は状態Ｓ３からの、図２２
は状態Ｓ４からの、図２３は状態Ｓ５からの、図２４は
状態Ｓ６からの、また、図２５は状態Ｓ７からの遷移を
示した図である。以上の説明から明らかなように、複合
機械をそのまま全体として扱うと設計情報は莫大になり
、仮説の数は組み合せ爆発を起こす。仮説の数は「各桁
が取り得る値の数」と「各入力系列の長さ」の乗数に、
「状態の数」と「仮説生成方法の数」を掛け合わせたも
のである。この例では「２４×８×３＝３８４」となり
、３８４個もの仮説を同時に管理しなければならなくな
る。そこで、本実施例では、自動機械の設計情報を特定
の入出力を持つモジュール単位で保持し、故障の仮説を
該モジュールごとに生成することにより、故障をモジュ
ールごとに同定する。本実施例に示す複合機械の場合は
、独立した入出力を持つ３つのバイナリー加算器Ａ，Ｂ
，Ｃのそれぞれを１つのモジュールとし、それぞれのバ
イナリー加算器毎に、設計情報を保持する。各モジュー
ルの設計情報は、図１の１０１と同様である。このよう
に設計情報をモジュール毎とに分けたことにより、各モ
ジュールの仮説数は「２２×２×３＝２４」となり、仮
説の数は大幅に減少する。図２６は、本実施例の概要を
示すフローチャートである。例として、バイナリー加算
器Ｂが故障している場合の故障同定方法を示す。始めに
、まだ調べていないモジュールがあるかどうかを調べる
（ブロック　２６０）。ここでは、まだバイナリー加算
器Ａ、Ｂ，Ｃを調べていないので、まず、バイナリー加
算器Ａの設計情報を読み込み（ブロック　２６１）、第
一の実施例または第三の実施例に述べた方法で、故障同
定作業を行う（ブロック　２６２）。ここでは、バイナ
リー加算器Ａは故障していないので故障を同定できない
。同定できなければ、他のモジュールが故障しているか
どうかを調べる（ブロック　２６３）。ここでは、まだ
、調べていないモジュールとして、バイナリー加算器Ｂ
，Ｃが残っているので（ブロック　２６０）、次にバイ
ナリー加算器Ｂの設計情報を読み込み（ブロック　２６
１）、故障同定作業を行う（ブロック　２６２）。バイ
ナリー加算器Ｂは故障しているので、故障の同定に成功
し終了する。なお、すべてのモジュールを調べたにも関
わらず故障を同定できなかったときには、故障同定に失
敗したことを表示して（ブロック　２６４）終了する。 上記実施例によれば、このように、設計情報をモジュー
ル毎とに分けたことにより、各モジュールの仮説の数は
大幅に減少し、より短時間で故障を同定できるようにな
る。 なお、上述の各実施例はいずれも本発明の一例を示した
ものであり、本発明はこれらに限定されるべきものでは
ないことは言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、設計情報を基に故障の
仮説を作成し、ある入力系列を与えたときの出力応答ま
たは内部状態を基に絞り込んでいくので、特定の入力系
列に対応する処理が欠落している故障、誤った出力応答
を提示する故障、または、正常に終了しない故障を同定
できる。また、出力応答テーブルにより故障を絞り込め
ない状態を判断できるので、故障している機器の十分な
データが得られない場合でも、可能な限り絞り込まれた
仮説が得られる。なお、仮説の生成にあたっては、変形
オペレータの適用回数を徐々に増やしていくので、仮説
を少しずつ検証していくことができる。これにより、一
度に必要なメモリ消費量を減らすことができる。また、
専門家の経験的知識を利用することにより、無駄な仮説
を生成することなく、効率的に故障を同定できる。また
、検査に利用する入力系列を、最小の長さのものから徐
々に長くしていくようにすることにより、絞り込みにも
っとも役立つ入力系列を選択するために要する計算時間
と、検査に要する計算時間をできるかぎり短縮すること
ができる。更に、上述の入力系列の選択に当たっては、
誤った出力応答を返す仮説がもっとも多いものを選択す
ることにより、できる限り少ない回数で仮説を絞り込ん
でいくことができる。また、設計情報をモジュール毎に
分割して扱うようにすることにより、仮説の数が組み合
せ爆発を起こすのを防ぐことができる。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す故障同定装置の構成図
である。

【図２】実施例の故障同定装置のハードウェア構成図で
ある。

【図３】実施例の故障同定方法の概要を示したフローチ
ャートである。

【図４】実施例の故障同定方法における仮説管理方法を
詳細に示したフローチャートである。

【図５】実施例の故障同定方法における仮説生成方法を
詳細に示したフローチャートである。

【図６】実施例の故障同定方法における仮説生成方法に
より生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図７】実施例の故障同定方法における仮説生成方法に
より生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図８】実施例の故障同定方法における仮説生成方法に
より生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図９】実施例の故障同定方法における仮説生成方法に
より生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図１０】実施例の故障同定方法における仮説生成方法
により生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図１１】実施例の故障同定方法における仮説生成方法
により生成した故障の仮説の例を示す図である。

【図１２】実施例の故障同定方法における終了判定方法
を詳細に示したフローチャートである。

【図１３】実施例の故障同定方法における入力系列生成
方法を詳細に示したフローチャートである。

【図１４】本発明の他の実施例を示す故障同定装置の構
成図である。

【図１５】図１４に示す実施例の故障同定装置のハード
ウェア構成図である。

【図１６】実施例の故障同定方法における仮説生成方法
を詳細に示したフローチャートである。

【図１７】実施例の複合機械のモジュール構成図である
。

【図１８】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図１９】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２０】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２１】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２２】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２３】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２４】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２５】実施例の複合機械の設計情報の例を示す図で
ある。

【図２６】実施例の故障同定方法の概要を示したフロー
チャートである。

【図２７】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図２８】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図２９】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３０】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３１】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３２】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３３】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３４】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３５】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３６】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３７】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３８】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図３９】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図４０】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図４１】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図４２】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図４３】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【図４４】実施例の故障同定方法における出力応答テー
ブルの例を示す図である。

【符号の説明】

１０１：設計情報、１０２：故障同定装置、１０３：デ
ータ収集装置、１０４：仮説管理装置、１０５：仮説生
成装置、１０６：故障の仮説、１０７：入力系列生成装
置、１０８：バイナリー加算器、１０９：データ入力装
置、１１０：データ出力装置、１１１：内部状態記憶装
置、１４０：知識ベース。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　特定の入力系列が与えられたとき、そ
   れ自身の内部状態に基づいて特定の出力応答を提示し、
   また、特定の状態に内部状態を変更（遷移）する自動機
   械の故障同定方法において、前記自動機械の設計情報に
   基づいて故障の仮説を生成し、前記自動機械の挙動と矛
   盾する仮説を削除することによって故障を同定すること
   を特徴とする故障同定方法。
2. 【請求項２】　　前記故障の仮説を、前記設計情報から
   特定の遷移を欠落させるか、誤った内部状態へ遷移させ
   るか、または、誤った出力応答を出させる如く変形して
   生成することを特徴とする請求項１記載の故障同定方法
   。
3. 【請求項３】　　前記仮説の生成方法が、変形操作を１
   回だけ適用することから始めて順次適用回数を増やすこ
   とにより、単純な仮説から複雑な仮説を生成するもので
   あることを特徴とする請求項２記載の故障同定方法。
4. 【請求項４】　　前記仮説の矛盾の有無の判定は、自動
   機械に特定の入力系列を与えたときに正常終了するかど
   うかを調べることにより行い、この判定結果に基づいて
   仮説を絞り込むことを特徴とする請求項１記載の故障同
   定方法。
5. 【請求項５】　　前記仮説の矛盾の有無の判定は、自動
   機械に特定の入力系列を与えたときの内部状態を調べる
   ことにより行い、この判定結果に基づいて仮説を絞り込
   むことを特徴とする請求項１記載の故障同定方法。
6. 【請求項６】　　前記仮説の矛盾の有無の判定は、自動
   機械に特定の入力系列を与えたときの出力応答を調べる
   ことにより行い、この判定結果に基づいて仮説を絞り込
   むことを特徴とする請求項１記載の故障同定方法。
7. 【請求項７】　　前記自動機械に与える入力系列は、故
   障がないならば正常に動作する入力系列のうち、長さの
   短いものから順に生成することを特徴とする請求項４〜
   ６のいずれかに記載の故障同定方法。
8. 【請求項８】　　前記自動機械に与える入力系列は、該
   入力系列を自動機械に与えた場合、誤った出力応答を返
   す仮説がもっとも多いものを選択することを特徴とする
   請求項４〜６のいずれかに記載の故障同定方法。
9. 【請求項９】　　前記仮説の絞り込みにおいて、新たに
   入力系列を与えることにより判明した内部状態または出
   力応答では１つも仮説を削除できないとき、それ以上は
   仮説を絞り込めないと判断して終了することを特徴とす
   る請求項４〜６のいずれかに記載の故障同定方法。
10. 【請求項１０】　　前記仮説の生成方法が、専門家の経
    験的な知識を利用して仮説を生成するものであることを
    特徴とする請求項２記載の故障同定方法。
11. 【請求項１１】　　前記自動機械の設計情報を特定の入
    出力を持つモジュール単位で保持し、前記故障の仮説は
    該モジュール毎に生成することにより、故障をモジュー
    ル毎に同定することを特徴とする請求項１記載の故障同
    定方法。