自動運転技術の進化とともに「フェールオペレーショナル（Fail-Operational）」という安全設計の重要性が高まっています。これはシステムの一部に故障が発生しても、必要な機能を維持しながら安全な状態へ移行するための考え方です。従来の自動車では異常発生時にシステムを停止させるフェールセーフ設計が一般的でした。
しかし、ドライバーが常時介入しないレベル4・レベル5の自動運転では、単純に停止するだけでは十分とはいえません。安全な場所まで走行を継続できる能力こそが、自動運転時代に求められる新しい安全基準として注目されています。
フェールセーフでは対応できない場面がある
フェールセーフは「故障したら安全に止まる」という考え方で、多くの機械や自動車システムに採用されています。しかし、高速道路や橋の上、トンネル内などでは、その場で停止すること自体が重大な危険を招く可能性があります。自動運転車に人間のドライバーが乗っていない場合、システム停止後に運転を引き継ぐ存在もいません。
そのため、自動運転車には故障を検知した後も最低限の操舵や制動、周辺認識を維持しながら、安全な退避場所へ移動する能力が必要です。フェールオペレーショナルは、こうした自動運転特有の課題を解決するために生まれた設計思想です。
レベル4・レベル5で不可欠な安全技術
フェールオペレーショナルが特に重要になるのは、人間の監視を前提としないレベル4以上の自動運転です。システム異常が発生しても、車両は最小リスク状態（MRC）と呼ばれる安全な停止場所まで自律的に移動しなければなりません。
そのためには、ステアリング、ブレーキ、電源、センサー、制御コンピューターなどの重要システムが故障後も一定時間機能し続ける必要があります。完全自動運転の実現には、「正常時に走れる」こと以上に、「異常時でも安全に走れる」ことが重要であり、フェールオペレーショナルはその根幹を支える技術といえます。
冗長化技術が継続走行を支える
フェールオペレーショナルを実現するためには、システムの冗長化が欠かせません。例えば、自動運転コンピューターや電源系統、ステアリング制御、ブレーキ制御を二重化・三重化し、一方が故障してもバックアップシステムが即座に機能を引き継ぐ仕組みが採用されます。また、ISO 26262やASIL Dといった厳格な機能安全規格への適合も求められます。
現在はWaymoやGM Cruiseなどのレベル4サービスで実運用が進み、実際の故障対応データも蓄積されています。今後、完全自動運転が普及するにつれて、フェールオペレーショナルは自動運転車の信頼性を支える最重要技術の一つになっていくでしょう。
補助金適用後の実質負担額をご案内します
補助金適用後の実質負担額をご案内します
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
「フェールオペレーショナル」と「フェールセーフ」の違い
フェールセーフ：故障したら安全な状態に停止する設計
フェールセーフ（Fail-Safe）とは、システムに故障や異常が発生した場合に安全側の状態へ移行させる設計思想です。「壊れたら動かなくなる」という設計が基本であり、鉄道信号システム・エレベーター・工場の安全装置など多くの分野で採用されています。
自動車では現在普及しているADAS（先進運転支援システム）のレベル2の自動運転でもフェールセーフ設計が採用されており、センサー故障・システム異常を検知した場合はシステムが自動運転機能を停止してドライバーに運転を引き継ぐよう要求します。
ドライバーがいるレベル2・3の自動運転では「システムが止まっても人間が運転を引き継げる」という前提があるため、フェールセーフで十分です。しかしドライバーが存在しない（または常時監視義務のない）レベル4の完全自動運転では、この前提が成立しない場面があります。
フェールオペレーショナル：故障しても機能を継続する設計
フェールオペレーショナル（Fail-Operational）とは、システムの一部が故障しても残りのシステムで機能を継続できる設計思想です。「壊れても動き続けられる」という設計が基本であり、航空機のフライ・バイ・ワイヤシステムが古典的な例です。
飛行中の民間航空機は油圧系・電気系・制御系を三重以上に冗長化しており、一つが故障しても残りで安全な飛行を継続できます。自動運転レベル4では「人間が不在の状態でシステムが故障した場合、安全な場所まで自律的に走行し続ける能力」が必要です。
高速道路走行中にステアリング制御系が故障した場合、その場で停止するのではなく最低限の操舵能力を維持したまま安全な退避スペースまで走行してから停止するという動作が求められます。この「故障後も最低限の機能を維持して安全に停止場所まで誘導する」能力がフェールオペレーショナルの実質的な要件です。
V2Hで充電コスト大幅削減！
国・自治体の補助金もフルサポート！
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
自動運転で「フェールオペレーショナル」が必要な理由
レベル4以上ではドライバーが運転を引き継げない
フェールオペレーショナルが自動運転で必要とされる根本的な理由は、レベル4以上の自動運転では特定の条件下でドライバーが運転を引き継ぐことを期待できないためです。
レベル3の自動運転では「システムが要求した場合はドライバーが運転を引き継ぐ義務がある」という前提があり、システムが問題を検知すれば人間に引き継がせることができます。しかしレベル4では限定されたエリア・条件内で無人運転が認められており、ドライバーが睡眠中・作業中・車内にいない場合でも自動運転が継続できる必要があります。
この状況でシステムに故障が生じた場合、「ドライバーに引き継ぐ」という選択肢がないため、システム自身が故障した状態でも安全な停止場所まで自律的に走行する能力が不可欠になります。
最小リスク状態（MRC）への自律的な誘導
フェールオペレーショナルの実用的な目標は「最小リスク状態（MRC：Minimum Risk Condition）」への自律的な誘導です。MRCとは車両が道路上でリスクが最小化された状態で停止することを指し、路肩・緊急退避スペース・駐車エリアへの停止が該当します。
自動運転システムが故障を検知した後、MRCに到達するまでの間に最低限必要な機能が「フェールオペレーショナルとして維持すべき機能」です。一般的にMRCへの誘導に必要な機能は操舵（ステアリング）・加速・制動（ブレーキ）・基本的な周囲認識（障害物衝突回避）・路肩への誘導判断です。
これらの機能を冗長化されたシステムで故障後も数分〜数十分維持できることが、自動運転レベル4への要件として国際規格・法規制で議論されています。
V2Hで充電コスト大幅削減！
国・自治体の補助金もフルサポート！
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
冗長化技術による「フェールオペレーショナル」の実現
二重化・三重化による冗長システム設計
フェールオペレーショナルを実現するための基本技術が冗長化（Redundancy）です。重要なシステムをデュアル（2系統）またはトリプル（3系統）で実装し、一方が故障しても他方が即座に引き継ぐことで機能継続を実現します。
自動運転に必要な主要システムの冗長化要件を整理すると、演算系（自動運転コンピューター）では主系コンピュータに故障が生じた場合に独立したバックアップコンピュータが引き継ぎます。
電源系（バッテリー・電力分配）では二つの独立した電源系統を持ち、一方の電源喪失でも他方で最低限の機能を維持します。
通信系（センサーデータ・制御指令のバス）ではCAN・車載Ethernetの冗長化でシングルポイントオブフェイラー（一点故障での全停止）を排除します。操舵系（ステアリングバイワイヤ）では主系アクチュエーター故障時に補助アクチュエーターが最小限の操舵を継続します。制動系では独立した二系統の電気制動が設けられます。
機能安全規格ASIL DとISO 26262への適合
フェールオペレーショナル設計の安全品質を担保するために、自動車業界では機能安全規格ISO 26262とその最高安全要求レベルASIL D（Automotive Safety Integrity Level D）が適用されます。
ASIL Dは自動車機能安全規格の中で最も厳しいレベルであり、単一のシステム故障が直接的に重大な傷害または死亡につながるシステムに要求されます。自動運転のステアリング・ブレーキ・センサーシステムはASIL Dレベルの設計が求められることが多く、部品選択・設計プロセス・検証テストのすべてで厳格な要件を満たす必要があります。
ASIL Dシステムでは単一故障での機能喪失確率が10億時間あたり1回以下（1FIT：Failure In Time以下）というレベルの信頼性が求められます。これを達成するためのハードウェア冗長化・ソフトウェアのバグ管理・製造品質管理が自動運転開発の技術課題の中核をなしています。
V2Hで充電コスト大幅削減！
国・自治体の補助金もフルサポート！
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
「フェールオペレーショナルシステム」の現状と今後
現在のレベル4システムでの実装事例
フェールオペレーショナル設計を採用した実用的な自動運転システムが限定的ながら展開されています。ウェイモ（Waymo One）のロボタクシーは多重冗長化されたセンサー・演算・電源・操舵・制動系を持ち、限定エリアでのドライバーレス運行を実現しています。GM Cruiseも同様の冗長設計を採用しています。
Honda SENSINGエリート（レベル3システム）は日本で型式認定を取得しており、システム要求時にドライバーへの権限移行を前提とした部分的フェールオペレーショナル設計を持ちます。これらのシステムでは実際の運行での故障検知・MRC誘導のデータが蓄積されており、技術の成熟とともにフェールオペレーショナル設計の標準化が進んでいます。
将来のレベル5に向けたより高度な冗長化
完全自動運転（レベル5：あらゆる条件での無人運転）に向けてはレベル4より更に高度なフェールオペレーショナル設計が求められます。レベル5では地域・天候・道路種別の制限なしに自律走行するため、フェールオペレーショナルが対応する故障シナリオの範囲と環境の多様性が格段に増します。
現在の研究では三重冗長化（TMR：Triple Modular Redundancy）の全システムへの展開・AI自己診断・冗長センサーによる環境認識の多様化・車車間通信（V2V）を活用した外部支援との組み合わせが研究されています。フェールオペレーショナルの実現コストが自動運転車の価格に大きく影響するため、コストと安全性のバランスをどう取るかが業界・規制当局の重要な議論テーマになっています。
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
まとめ：フェールオペレーショナルは完全自動運転の必須要件
フェールオペレーショナルは自動運転時代の安全基盤
フェールオペレーショナルとは、システムの一部に故障が発生しても機能を継続し、安全な状態へ移行できるよう設計する考え方です。従来のフェールセーフが「異常時は停止して安全を確保する」のに対し、フェールオペレーショナルは「異常時でも必要な機能を維持する」ことを重視します。
自動運転が高度化するほど、人間の運転介入を前提としない状況が増えるため、この考え方の重要性は高まっています。特にレベル4以上の自動運転では、安全性を確保しながら走行を継続できる仕組みが欠かせない要素となっています。
レベル4自動運転には継続走行能力が求められる
完全自動運転に近いレベル4では、ドライバーが常に運転を引き継げるとは限りません。そのため、システムが故障した瞬間に停止するだけでは十分な安全性を確保できないケースがあります。
例えば高速道路や交通量の多い幹線道路では、その場で停止すること自体が新たな危険を生む可能性があります。そこで重要になるのが、故障後も最低限の操舵・加減速・周辺認識を維持しながら、安全な退避場所へ移動する能力です。フェールオペレーショナルは、車両を最小リスク状態（MRC）へ導くための重要な技術として位置付けられています。
多重冗長化が安全性を支える
フェールオペレーショナルを実現するためには、システムの冗長化が不可欠です。ステアリング、ブレーキ、電源、通信、演算装置、センサーなどの重要機能を二重化・三重化し、一部が故障しても残りのシステムが動作を継続できるよう設計されています。
例えば自動運転コンピューターが停止した場合でも、バックアップシステムが即座に制御を引き継ぎます。このような多重冗長化によって、一点の故障が車両全体の機能停止につながるリスクを大幅に低減できます。自動運転車の高い安全性は、こうした見えない部分の設計によって支えられています。
完全自動運転実現の鍵を握る技術
フェールオペレーショナルは、将来のレベル5自動運転を実現するための中核技術の一つです。現在はウェイモやGM Cruiseなどのレベル4サービスで実運用が進められ、故障時の対応や安全な退避動作に関する知見が蓄積されています。
また、ISO 26262やASIL Dといった厳格な機能安全規格への適合も求められており、高い品質基準のもとで開発が進められています。今後、自動運転技術がさらに普及する中で、フェールオペレーショナルは単なる安全機能ではなく、無人運転社会を支える必須インフラとして重要性を増していくでしょう。
V2Hで充電コスト大幅削減！
国・自治体の補助金もフルサポート！
エコ発電本舗の「商品」「補助金」メニュー
レベル4自動運転に必須のフェールオペレーショナルとは？Q&A よくある質問
Q1. フェールオペレーショナルとリダンダンシーはどう違いますか？
リダンダンシー（Redundancy：冗長化）はフェールオペレーショナルを実現するための具体的な技術手段です。フェールオペレーショナルは「故障しても機能を継続する」という設計目標であり、リダンダンシーはその目標を達成するために同じ機能を持つ複数のシステムを並列配置することを指します。
つまりリダンダンシーはフェールオペレーショナルを実現するための手段の一つであり、自己修復・AI自己診断なども組み合わせてフェールオペレーショナルが実現されます。
Q2. 現在のADAS搭載車はフェールオペレーショナルですか？
現在市販されているADAS（レベル2）搭載車のほとんどはフェールセーフ設計であり、フェールオペレーショナルではありません。センサーや制御系の異常を検知した場合にシステムが自動運転機能を停止してドライバーに警告する設計になっています。
レベル3のHonda SENSINGエリートなど一部のシステムは部分的にフェールオペレーショナルな要素を持ちますが、ドライバーへの引き継ぎを前提とした設計です。完全なフェールオペレーショナルはレベル4以上のドライバーレスシステムに求められる要件です。
Q3. フェールオペレーショナルのコストはどのくらい車両価格に影響しますか？
フェールオペレーショナルシステムの搭載コストは現在非常に高く、レベル4自動運転車両の高コスト（ロボタクシー1台あたり数千万円規模）の大きな要因のひとつです。
センサーの冗長化・専用コンピューターの二重化・高信頼部品の採用などが価格を押し上げます。テクノロジーの成熟・量産効果によるコスト低下が一般向けEVへの搭載を可能にする鍵であり、2030年代にかけてコストの大幅削減が見込まれています。
執筆・監修者：エコ発電本舗 太陽光・蓄電池・V2H専門チーム
本記事は、太陽光発電・蓄電池・V2Hの施工・販売に携わる専門チームが執筆・監修しています。各メーカーの施工ID保有者やMBA、宅地建物取引士などの有資格者が、豊富な施工実績と最新の業界情報をもとに、信頼性の高い情報をわかりやすく解説いたします。
