AI搭載システムの機能安全規格適合方法と安全設計のポイント

はじめに

製造業におけるAI搭載システムの導入が進む中、機能安全規格への適合が重要な課題となっています。
AI技術は生産性の向上やコスト削減に寄与する一方で、安全性の確保には特別な配慮が必要です。
本記事では、AI搭載システムに関する機能安全規格への適合方法と、設計時の安全性向上のポイントを解説します。

機能安全規格とは

機能安全規格とは、システムや装置の故障がユーザーや環境に危害を及ぼさないよう、安全機能が正しく作動することを保証するための規格です。
代表的なものとして、ISO 26262やIEC 61508などがあり、各産業や用途に応じた基準が定められています。

ISO 26262とIEC 61508の関係

ISO 26262は主に自動車業界を対象としており、車両の安全性に関する要求事項を規定しています。
一方、IEC 61508は産業全般で使用される規格で、電子・プログラム制御システムのライフサイクル全般について、リスク評価やシステム設計、検証などを網羅しています。

AI搭載システムにおける安全性の課題

AI搭載システムには、従来のシステムにはない特有の課題があります。
その一つが、AIの自律性と不透明性です。
AIは学習アルゴリズムを利用して動作が変化するため、事前にすべての動作を予測することは困難です。

ブラックボックス問題

AIの意思決定プロセスが外部から理解しにくい、いわゆるブラックボックス問題も大きな課題です。
この問題が解決されなければ、安全性の検証は難しくなり、規格への適合も困難になります。

AIの未成熟性

AI技術は急速に発展していますが、まだ成熟しているとは言えません。
データの偏りや未処理、アルゴリズムの誤りなどが原因で、不正確な結果が生じる可能性があります。
これらのリスクを前提に、どのように安全性を確保するかが鍵となります。

機能安全規格への適合方法

AI搭載システムを機能安全規格に適合させるためには、多くのプロセスを経る必要があります。
以下にその主要なステップを紹介します。

リスク評価と分析

まずは、システムに関連するすべての潜在的なリスクを特定し、それぞれのリスクの影響と発生頻度を評価します。
これにより、確保すべき安全水準が定まります。

安全要求事項の明確化

リスク評価の結果をもとに、必要な安全機能を定義し、それをどのように実装するかの基準を設定します。
これにより、設計段階での指針が明確になります。

システム設計と実装

安全要求事項に基づき、システム設計を行います。
この際、冗長化やフェイルセーフ設計、監視システムの実装など、様々な手法を組み合わせてリスク低減を図ります。

安全検証と妥当性確認

設計が完了したら、実際のシステムが安全要求事項を満たしているか、検証と妥当性確認を行います。
シミュレーションや実験によるテストを繰り返し、設計の妥当性を確認します。

変更管理と再評価

運用開始後も継続的な監視とリスク評価、必要に応じた変更管理を行います。
システムに変更が加わる場合、再評価を行い、安全性を維持します。

AI搭載システムの安全設計のポイント

AIを搭載したシステムの安全設計には、特有のポイントがいくつか存在します。

説明可能性の確保

AIの意思決定理由を外部から理解するための手法を組み込みます。
そのためには、アルゴリズムの単純化や可視化、モデル監査などが考えられます。

データセットの管理

AIの学習に使用するデータセットは、バイアスや誤りを含まないよう慎重に管理する必要があります。
データの質がモデルの結果に直接影響を与えるため、定期的な見直しとクレンジングが重要です。

ヒューマン・イン・ザ・ループ

AIによる判断が出された際に、最終的な決定を人間が行う『ヒューマン・イン・ザ・ループ』の設計は、安全性を高めるために非常に有効です。
これは特に重要な意思決定を行うシステムにおいて、必須のプロセスとなります。

定期的なアップデートと保守

AI技術の進化は速いため、システムの持続的な安全性を確保するためには定期的なソフトウェアのアップデートやメンテナンスが必要です。
また、AIモデル自体の再トレーニングも行い、時代や環境の変化に対応します。

まとめ

AI搭載システムの機能安全規格への適合と安全設計は、製造業がそのメリットを最大限に活用するための鍵です。
リスク評価や説明可能性の確保、ヒューマン・イン・ザ・ループの導入など、多様な手法を組み合わせることで、AI技術の発展と共に持続的な安全性を保証しましょう。
時代の波に乗るために、今から一歩ずつ適合へのプロセスを進めることが求められています。