【IT用語】フェールセーフとは？意味や機能を具体例を交えてわかりやすく解説！

フェールセーフとは？

フェールセーフの特徴を簡単に解説します。

• 自動的に安全な状態へ
• 英語表記は”fail-safe”
• 医療機器や交通システム

順番に見ていきましょう！

①フェールセーフとは？

フェールセーフとは、システムや装置が予期せぬエラーや故障を検知した際に、自動的に安全な状態へと移行する設計思想です。この考え方は、特に安全が重視される分野で採用されており、予期せぬトラブルが発生しても、最悪の事態を防ぐための仕組みを備えています。身近な例でいえば信号機などに取り入れられています。

②英語表記と覚え方

フェールセーフの英語表記は “fail-safe” です。”fail”は『失敗』を、”safe”は『安全』を意味します。合わせて『失敗しても安全』という意味になり、システムが誤動作や障害に遭遇しても安全を保つことを強調しています。この表現は、システム設計が安全性を最優先に考えることを象徴しています。

③なぜフェールセーフが必要か

フェールセーフが必要な理由は、技術的な故障やヒューマンエラーから生じる潜在的なリスクを軽減し、システムや人々の安全を確保するためです。医療機器や交通制御システムなど、人の生命に直結するような分野では、故障が直接的に大きな事故や被害につながる可能性があるため、フェールセーフの設計が極めて重要になります​​。

フェールセーフの具体例

フェールセーフの具体例は以下の通りです。

• 信号機
• 石油ストーブ
• エレベーター

順番に見ていきましょう。

①信号機

信号機のフェールセーフ機能は、電源が失われたりシステムに障害が発生したりした場合に、自動的に赤信号を表示します。この安全対策により、ドライバーと歩行者の安全が保障され、交通流の混乱と事故のリスクが大幅に減少します。交通量が多い交差点では特に重要な機能です。

②石油ストーブ

石油ストーブのフェールセーフ機能は、ストーブが倒れた時に自動的に消火する仕組みです。不意の転倒が起こっても内部のスイッチが働き、直ちに炎を消すことで火事のリスクを防ぎます。この自動消火機能は、特にペットや小さい子供がいる家庭の安全性を高めるのに役立っています。

③エレベーター

エレベーターのフェールセーフ機能は、機械的障害や電力供給の中断が発生した際に、キャビンを最も近い階に安全に移動させ、ドアを開放することで乗客が避難できるように設計されています。このシステムは、乗客が閉じ込められる事態や、エレベーターの自由落下などの危険から乗客を守るために不可欠です。

フェールセーフの実現方法

フェールセーフの実現方法は以下の通りです。

• 冗長性の確保
• 安全状態への自動遷移
• エラー検出と自己診断
• 定期的なメンテナンス

順番に見ていきましょう。

①冗長性の確保

冗長性の確保は、システムのキー部分を複製することで、一部に障害が発生しても全体としての機能を維持します。これにより、重要なサービスが中断されることなく、継続的な運用が可能となります。例えば、サーバーの冗長構成は、一台が故障しても他のサーバーが代わりに処理を続けることができるように設計されています。

②安全状態への自動遷移

安全状態への自動遷移は、システムに異常が発生した際に、自動的に安全なモードへと切り替わる機能です。この仕組みにより、人的介入を必要とせず、迅速に安全対策を講じることができます。例えば、電力システムにおいて過負荷が検出された場合、自動的に電力の供給を調整して事故を防ぎます。

③エラー検出と自己診断

エラー検出と自己診断は、システムが自身の状態を監視し、問題を検出した際に自動で診断し、適切な対策を実行する機能です。この技術は、システムの信頼性を高め、未然に問題を解決することが可能になります。自動車のエンジン管理システムが故障コードを出力してドライバーに警告するのは、この一例です。

④定期的なメンテナンス

定期的なメンテナンスは、システムや機器の性能を最適な状態に維持し、予期せぬ障害や故障を未然に防ぐために行います。具体的には、摩耗部品の交換、ソフトウェアのアップデート、潜在的な問題点の修正が行われ、システムの耐久性が向上し、長期間にわたって安全かつ効率的な運用が可能になります。

フェールセーフの関連用語

次にフェールセーフの関連用語を解説します。

• フォールトアボイダンス
• フォールトトレランス
• フェールソフト
• フールプルーフ

順番に見ていきましょう。

フォールトアボイダンス

フォールトアボイダンスはシステムが初めから故障しにくいように設計する考え方です。事前にリスクを特定し、高品質な部品を使用したり、厳格なテストを実施したりして、故障の可能性を最小限に抑えます。トラブルが起きる前に予防策を講じることで、より信頼性の高いシステムを構築することが目的です。

フォールトトレランス

フォールトトレランスは、システムの一部に障害が発生しても、全体としては正常に機能し続けられるように設計する考え方です。冗長性の導入、エラー訂正機能、自動再起動などによって、システムが予期せぬ問題に対しても持続的に運用を続けられるようにします。サービスの中断を最小限に抑えることが目的です。

フェールソフト

フェールソフトは、システムに障害が発生した際に、限定的な機能のみを維持し、他は停止させる考え方です。この設計は、全体のシステムダウンを避け、重要なデータの損失やサービスの完全な停止を防ぐことを目的としています。重要ではない機能が切り捨てられ、必要不可欠なサービスが保持されることで、システム全体のリスクを管理します。

フールプルーフ

フールプルーフは、人的ミスや誤操作がシステムに悪影響を及ぼすのを防ぐ考え方です。ユーザーが間違った操作をしても、システムが損傷することがないように予防措置を講じることが目的です。例えば、間違ったキー操作によってデータが消失しないようにする保護機能がこれに該当します。