ISO 13849-1 ではなぜ故障の 50% が危険故障と仮定されるのか？

ISO 13849-1（Annex C.5.1）は 50% の仮定を次のように説明する：一般的な部品 MTTF データ（例：SN 29500 シリーズ）はすべての可能な故障モードをカバーし、それらは必ずしも危険ではない。故障モードが危険かどうかはアプリケーションに依存する。

2つの支配的な故障モードのうち一方のみが危険となりうる部品では、標準の表は 50% の危険故障を仮定——これは MTTF_D が単に汎用 MTTF の2倍であることを意味する：

$$MTTF_D = 2 \cdot MTTF$$

例：2つの故障モード、1つのみ危険

安全出力段のスイッチとして使われるトランジスタ。 トランジスタは短絡または開回路（断線）として故障しうる。短絡すれば出力は永続的に通電——危険故障。開放すれば出力は永続的に遮断——安全故障。2つのモードのうち1つのみが危険。

危険負荷を切り替えるリレー/コンタクタ。 接点は溶着/固着（機械を停止できない——危険）またはコイル/接点が開放故障しリレーが通電しない（安全）。ここでも2つのうち1つが危険モード。

安全監視またはインターロック回路の直列ダイオード。 短絡故障したダイオードは意図した阻止方向に関係なく電流を流す（潜在的に危険、例：監視機能の無効化）。一方開放故障したダイオードは単に回路を遮断する（安全状態）。

安全絶縁バリアのオプトカプラ。 出力側が短絡故障すると、実際の要求を隠す永続的な「信号あり」状態になる（危険）。断線故障すると永続的に「オフ」を信号する（安全）。

各ケースで部品はほぼ同等に支配的な2つの故障モードを持ち、与えられたアプリケーションで正確に1つが危険な結果につながる——ゆえに 50%、ゆえに MTTF と MTTF_D の間の係数2。

どのモードが危険かはアプリケーションに依存：永続的な「オフ」が危険状態となる回路（例：安全状態を有効にするため導通しなければならない部品）では、開回路モードが危険な方になる。
50% 仮定は汎用の単純化。部品固有の MTTF_D を決定する正確な方法は、実際の回路に対し各故障モードを危険または安全に分類する FMEA を実施すること。
製品規格またはメーカーデータが異なる危険故障割合を指定する場合、そのデータが優先——安全部品の B10D を B10 から計算する方法参照。

出典: ISO 13849-1:2023, Annex C.5.1 General