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日本原子力学会 2015年春の年会

3 月20 日（金） 13:00～14:30

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計算科学技術部会セッション

「シミュレーションの信頼性確保のための

ガイドラインの策定」

(3) 国内外のガイドライン策定に係る現状

日本原子力研究開発機構

田中正暁

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『(3) 国内外のガイドライン策定に係る現状』

目次

０．はじめに０．はじめに０．はじめに０．はじめに

１．シミュレーションの信頼性確保に関わるガイドラインの流れ１．シミュレーションの信頼性確保に関わるガイドラインの流れ１．シミュレーションの信頼性確保に関わるガイドラインの流れ１．シミュレーションの信頼性確保に関わるガイドラインの流れ

～～～～【【【【モデルモデルモデルモデルV&V】】】】とととと【【【【品質品質品質品質V&V】】】】～～～～

２．モデリング＆シミュレーションにおける２．モデリング＆シミュレーションにおける２．モデリング＆シミュレーションにおける２．モデリング＆シミュレーションにおけるV&V【【【【モデルモデルモデルモデルV&V】】】】

～～～～ASMEにおけるにおけるにおけるにおけるV&Vガイドライン策定の動き～ガイドライン策定の動き～ガイドライン策定の動き～ガイドライン策定の動き～

３．３．３．３．品質マネジメントにおける品質マネジメントにおける品質マネジメントにおける品質マネジメントにおけるV&V【【【【品質品質品質品質V&V】】】】

４．おわりに４．おわりに４．おわりに４．おわりに

3


０．はじめに

○様々な場面においてシミュレーションが用いられている

○シミュレーションが有用であるためには計算結果の

信頼性確保が重要

○シミュレーションの信頼性を確保する方法論としてV&V

（Verification & Validation）が世界的に広まっている

○国内外において、V&Vに関する標準・ガイドラインが

複数の機関から発行されている

○V&Vでは【モデルV&V】と【品質V&V】の２つの流れがある

・・・・モデリング＆シミュレーションにおけるモデリング＆シミュレーションにおけるモデリング＆シミュレーションにおけるモデリング＆シミュレーションにおけるV&V【【【【モデルモデルモデルモデルV&V】】】】

・・・・品質マネジメントにおける品質マネジメントにおける品質マネジメントにおける品質マネジメントにおけるV&V【【【【品質品質品質品質V&V】】】】

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目次








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１．シミュレーションの信頼性確保に関わる

ガイドラインの流れ

※解説付図2-9（一部追記）

OR（オペレーション・リサーチ）(*1, 2)

(Society for Computer Simulations, 1979)

複雑なシステムの分析などにおけ

る意思決定という目的に立脚し、

実現象との対比での概念モデル、

計算モデルという位置付けを意識

- DoD (No.5000.59-1994，5000.61-1996)

- AIAA Guide (AIAA G-077-1998(2002))

ASME V&V 10/20 が継承

数値解の不確かさ、所期のモデル利

用目的に照らした不確かさレベルと

いう実用的視点を盛り込む

モデルV&Vの流れ

IEEE Standard 100-1984

要求仕様がV&Vの枠外で

定義され曖昧化されたが、

その反面汎用性があり、

ソフトウェア工学の視点

から品質管理に重点

ソフトウェア／プロダクトV&Vの流れ

（品質V&V）

- ISO 9001 (ISO 9000-3: Quality management

and quality assurance standards –Part 3: Guidelines for the

application of ISO 9001:1994 to the development, supply,

installation and maintenance of computer software)

- ANS (ANSI/ANS-10.4-1987)

(*1) W. L. Oberkampf and T. G. Trucano, “Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics”,

SANDIA REPORT SAND2002-0529 (2002).

(*2) W. L. Oberkampf, T. G. Trucano and C. Hirsch, “Verification, validation, and predictive capability in computational engineering

and physics”, Appl. Mech. Rev., Vol. 57 (2004), pp. 345-384.

～Verification & Validationの定義の変遷～

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１．シミュレーションの信頼性確保に関わる

ガイドラインの流れ

発行元発行元発行元発行元ガイド等（一部ガイド等（一部ガイド等（一部ガイド等（一部略記）略記）略記）略記）発行年発行年発行年発行年

＜モデル＜モデル＜モデル＜モデルV&Vに関するガイド＞に関するガイド＞に関するガイド＞に関するガイド＞

USNRC EMDAP（USNRC REGULATORY GUIDE 1.203） 2005

ASME

Guide for V&V in Computational Solid Mechanics（V&V-10） 2006

Illustration of the concept of Computational Solid Mechanics（V&V-10.1） 2012

Standard for V&V in CFD and Heat Transfer（V&V 20） 2009

ANSANS Guidelines for the V&V of Scientific and Engineering Computer

Programs for the Nuclear Industry（ANSI/ANS-10.4-1987 (R1998)）1998

AIAA Guide for the V&V of CFD Simulations（AIAA G-077-1998 (2002)） 2002

NASA Standard for Models and Simulations（NASA-STD-7009）（NASA-HDBK-7009; 2013） 2008

OECD/NEA Best Practice Guidelines（NEA/CSNI/R (2007) 5） 2007

日本原子力日本原子力日本原子力日本原子力

学会学会学会学会

統計的安全評価の実施基準：2008（AESJ-SC-S001:2008） 2008

シミュレーションの信頼性確保に関するガイドライン (2015)

＜品質＜品質＜品質＜品質V&Vに関するガイド＞に関するガイド＞に関するガイド＞に関するガイド＞

ASME Quality Assurance Requirements for Nuclear Facility Applications（NQA-1-2012） 2012

日本計算日本計算日本計算日本計算

工学会工学会工学会工学会

工学シミュレーションの品質マネジメント（第2版）（JSCES S-HQC001:2014） 2014

工学シミュレーションの標準手順（JSCES S-HQC002:2011） 2011

日本電気協会日本電気協会日本電気協会日本電気協会原子力安全のためのマネジメントシステム規程（JEAC 4111-2013） 2013

原子力安全原子力安全原子力安全原子力安全

推進協会推進協会推進協会推進協会

原子力施設における許認可申請等に係る解析業務の品質向上ガイドライン

（JANSI-GQA-01 第2版）2014

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目次








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２．モデリング２．モデリング２．モデリング２．モデリング＆シミュレーションにおける＆シミュレーションにおける＆シミュレーションにおける＆シミュレーションにおけるV&V【【【【モデルモデルモデルモデルV&V】】】】

～ASMEにおけるV&Vガイドライン策定の動き～

○4つの分野で活動

【基礎分野】

V&V-10：V&V IN COMPUTATIONAL SOLID MECHANICS

V&V-20：V&V IN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS AND HEAT TRANSFER

【応用分野】

V&V-30：V&V IN COMPUTATIONAL SIMULATION OF NUCLEAR SYSTEM

THERMAL FLUIDS BEHAVIOR

V&V-40：V&V IN COMPUTATIONAL MODELING OF MEDICAL DEVICES

○ASME V&V Symposium（2015年5月13日～15日、毎年 5月第1 or 2週、ラスベガス）

・アブスト集、プレゼンテーション（プレゼン資料をホームページで公開：希望者）

http://www.asmeconferences.org/vvs2014/

→ ＜Conference Presentations＞→ ＜Committee Page＞

・発表者：W. L. Oberkampf、C. J. Royら（1回約300件、2回約220件、3回約140件）

（不確かさの定量化方法などV&Vの実質的な議論が多く、検証解析結果のみは少ない）

○ASME V&V Committee Meeting：Symposiumの前々日、前日に開催（5月11, 12日）

-１日目および２日目（午前）：各委員会個別会合（V&V-10～40）

-２日目（午後）：全体会合（活動総括）

- Open Sessionのため聴講は自由（議論への参加も可）

-いずれの委員会も委員募集中（幅広い議論を熱望）

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２．ASMEにおけるV&Vガイドライン策定の動き

＜各委員会の動向：V&V-10 & 20＞

○ V&V-10 【Verification and Validation in Computational Solid Mechanics】

CHAIR Scott W. Doebling , VICE CHAIR David M. Moorcroft

・ASME V&V 10-2006：

「Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics」

・ASME V&V 10.1-2012：「An Illustration of the Concept of Verification

and Validation in Computational Solid Mechanics」

・ASME V&V 10.2（不確かさ評価の必要性）1~2年後に発行予定

・ASME V&V 10.3（妥当性評価手法）1~2年後に発行予定

・ASME V&V 10.4（Verification方法）2016年作成着手

・2016年に〔ASME V&V 10-2006〕の改訂

○ V&V 20 【Verification and Validation In Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer】

Chair：Richard G. Hills , Vice Chair：Dr. Dawn Bardot

・ASME V&V 20-2009：「Standard for Verification and validation in computational

Fluid Dynamics and Heat Transfer」

・V&V 20.1 (Supplement 1) & V&V 20.2 (Supplement 2)：作成中

・〔Prediction（予測）と不確かさ評価〕についても検討

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２．ASMEにおけるV&Vガイドライン策定の動き

＜各委員会の動向：V&V-30 & 40＞

○ V&V 30 【Verification and Validation in Computational Simulation

of Nuclear System Thermal Fluids Behavior】

Chair：Richard R. Schultz、Vice Chair：Hyung Lee

●「標準」策定の前に、以下のドキュメント（報告書）を発行（ドラフト作成中）

「Hierarchical Scaling in V&V-30（階層分析（H2TS手法）によるスケール効果）」

「Need for V&V-30（検証試験のあり方、検証試験への要求等）」

●ベンチマーク解析を検討中

●「標準」策定の議論は思うようには進んでいない。

●「標準」では広範囲な課題に対して詳細な実施手順を含めたい・・・。

適用範囲が整理されていない。

適用炉（既存／新設炉）の区別、炉型の分類、

対象分野（設計/安全/メンテナンス等）、解析目的（1D or 3D-CFD）

●NQA-1（品質V&V）グループおよびUSNRCとのコミュニケーションが必要と主張

○ V&V 40 【Verification and Validation In Computational Modeling of Medical Devices】

Chair：Carl Popelar, Vice Chair：Tina M. Morrison / Andrew C. Rau

●細かくSWGに分類されて活動中、昨年度からの進展は見られない。

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目次








USNRC

10 CFR Part 50

Appendix B

ASME NQA-1-2012 (Rev. of 2008)

“Quality Assurance Requirements

for Nuclear Facility Applications”

Part-I, Part-II, Part-III and Part-IV

ISO 9001-2000

“Quality Management System

(QMS)-Requirements”

USNRC SECY-03-117

IAEA 50-C/SG-Q (1996)

“Quality Assurance for Safety

in Nuclear Power Plants and

other Nuclear Installations”

IAEA GS-R-3 (2006)

“The Management System

for Facilities and Activities”

IAEA Safety Report

Series No. 22

IAEA Safety Report Series No.70

(ASME NQA-1-2008 and

NQA-1a-2009 Addenda)

JEAC 4111-2013

“原子力安全のためのマネジメン

トシステム規定”

JEAC 4121-2009 [2013年追補版]

“4111-2009 適用指針”

原子力規制委員会規則

(2013)

第８号：実用炉

第１２号：研究開発炉

“技術基準”

New GS-R-3 (2016)

DS456 (GSR Part 2)

Focusing to Responsibility

for Leadership, Management

and Safety Culture

DS456

“Responsibility

for Leadership”

JANSI

GQA-01

(2014)

計算工学会標準計算工学会標準計算工学会標準計算工学会標準

（（（（JSCES））））

S-HQC001:2014

S-HQC002:2011

３．品質マネジメントにおけるV&V【品質V&V】

～ISO9001と国内外のガイドライン等～ 12

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～【モデルV&V】と【品質V&V】との関係～

原子力学会ガイドライン

エレメント１：

概念モデルの開発

エレメント２：

数学的モデル化

エレメント3：

物理的モデル化

エレメント４：

シミュレーションモデルの予測性能判断

モデルV&V

不確かさを考慮した予測評価

評価プロセスの文章化

品

質

管

理

モデリング＆シミュレーションの流れ及び品質管理との関係（本文図1）

＝

3.7品質管理（本文）

『いずれも優れた品質管理

の下で実施し、これに十分

な文章及びその一部として

の品質記録を作成すること

が重要である。』

（付属書A.6）

↓

A.6 M&Sの効率的運用のた

めの品質管理システム

〔引用ガイド〕

・NASA-STD-7009,

NASA-HDBK-7009

・JEAC4111

・ISO9001

品質マネジメントシステムの継続的改善

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～【モデルV&V】への【品質V&V】の実装～

例）ISO9001における品質マネジメントシステム

（QMS）のモデル

顧客

要求

事項

インプット

顧客

製品

アウト

プット

製品実現

経営者

の責任

資源の

運用管理

測定、分析

及び改善

満足

例）HQC002：工学シミュ

レーションの標準手順

【モデルV&V】への

【品質V&V】の実装

＜今後の検討課題＞

＜組織のあり方＞＜解析作業のあり方＞

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目次








４．おわりに

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○国内外のガイドライン策定に係る現状について、

複数の機関から発行されているガイドライン等を紹介

○【モデルV&V】および【品質V&V】に関する国内外の現状

について概説

・シミュレーションの信頼性確保に関わるガイドラインの流れ

・ASMEにおけるV&Vガイドライン策定の動きを中心に、

モデリング＆シミュレーションにおけるV&V【モデルV&V】

・品質マネジメントにおけるV&V【品質V&V】

≪今後の課題≫

○複数のガイドラインについて、ギャップ分析による整理が必要

○所期の目的に沿ったV&Vの具体的手順（実施基準）の策定に向けた

多くの適用研究と十分な議論が必要

○【モデルV&V】における【品質V&V】の実装／取り扱い

◎多くの研究者、実務者による適用研究に基づく議論が必要

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原子力学会でのV&Vに関連した企画セッション

（１）2008年春の大会「計算結果の信頼性」

①統計的安全評価手法について（京大）三島嘉一郎

②計算精度評価の一般的方法（ナイス）内藤俶孝

③安全解析の信頼性について（JNES）笠原文雄

④Verification とValidation （東大）越塚誠一

（２）2010年春の年会「シミュレーションの信頼性確保のあり方とは？」

①シミュレーションにおける Verification & Validation （テプコシステムズ）堀田亮年ら、

②海外における熱流動解析の信頼性評価の取り組み（東芝）中田耕太郎ら、

③大気拡散への数値モデルの適用について（電中研）佐田幸一ら、

（３）2012年秋の大会「数値解析技術と標準」

① V&V 標準の世界的現状（東大）越塚誠一

②有効高さ評価モデルに関する標準（電中研）佐田幸一

③数値解析の信頼性に関する標準（JNES）堀田亮年

（４）2013年春の年会「モデリング・シミュレーションの高度化」

①我が国における国産コード開発プロジェクトの紹介（三菱総研）松本昌昭

②国産コード開発におけるV&V （東大）岡本孝司

③V&V の適用と実施の国際動向について（JNES）笠原文雄

（５）2014年春の年会「シミュレーションのV&Vの現状と課題」

①過酷事故時格納容器内挙動のV&V データベース（規制庁）笠原文雄

②確率論的リスク評価分野におけるV&V （東京都市大学）村松健

③V&V に関わる技術標準の動向（CTC）中村均

※ご所属は当時のまま。敬称は省略

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