SAPHIREเป็นซอฟต์แวร์เครื่องมือประเมินความเสี่ยงและความน่าเชื่อถือเชิงความน่าจะเป็น SAPHIRE ย่อมาจากSystems Analysis Programs for Hands-on Integrated Reliability Evaluationsระบบนี้ได้รับการพัฒนา โดย ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory ) สำหรับ คณะกรรมการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ แห่งสหรัฐอเมริกา (NRC)

การพัฒนาเริ่มขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1980 เมื่อ NRC เริ่มสำรวจแนวคิดสองประการ ได้แก่ 1) ข้อมูล การประเมินความเสี่ยงเชิงความน่าจะเป็น (PRA) สามารถแสดงและจัดการได้โดยใช้ เทคโนโลยี ไมโครคอมพิวเตอร์ ที่กำลังเกิดขึ้น ในขณะนั้น และ 2) ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยี PRA ทำให้จำเป็นต้องมีแพลตฟอร์มที่มีราคาไม่แพงและหาได้ง่ายสำหรับการสอนแนวคิด PRA แก่นักเรียน

ในปี 1987 เวอร์ชัน 1 ของโปรแกรมที่เรียกว่า IRRAS (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ SAPHIRE) ได้นำเสนอวิธีการใหม่ในการวาด แก้ไข และวิเคราะห์แผนผังความผิดพลาด แบบ กราฟิก

ในปี 1989 ได้มีการปล่อยเวอร์ชัน 2 ออกมา ซึ่งได้เพิ่มความสามารถในการวาด แก้ไข และวิเคราะห์แผนผังเหตุการณ์ แบบ กราฟิก

ในปี 1990 การปรับปรุงการวิเคราะห์ใน IRRAS นำไปสู่การออกเวอร์ชัน 4 และการก่อตั้งกลุ่มผู้ใช้ IRRAS

ในปี 1992 การสร้าง IRRAS เวอร์ชัน 5 แบบ 32 บิต ส่งผลให้เวลาในการวิเคราะห์ลดลงอย่างมาก คุณสมบัติใหม่ ๆ ได้แก่ การวิเคราะห์สถานะสุดท้าย โมดูลไฟไหม้ น้ำท่วม และแผ่นดินไหว การประมวลผลชุดตัดตามกฎ และการเชื่อมโยงแผนผังความผิดพลาดตามกฎกับแผนผังเหตุการณ์

ในปี 1997 โปรแกรม SAPHIRE สำหรับ Windows เวอร์ชัน 6.x ได้ถูกปล่อยออกมา การใช้งานส่วนติดต่อผู้ใช้แบบ Windows ทำให้ SAPHIRE เรียนรู้ได้ง่าย คุณสมบัติ "ปลั๊กอิน" ใหม่ช่วยให้นักวิเคราะห์สามารถขยายขอบเขตการคำนวณความน่าจะเป็นที่มีอยู่แล้วได้

ปี 1999 SAPHIRE สำหรับ Windows เวอร์ชัน 7.x ได้รับการเผยแพร่ มีการปรับปรุงกฎการเชื่อมโยงโครงสร้างเหตุการณ์และการใช้งานความสามารถสองภาษาภายในฐานข้อมูล SAPHIRE ปี 2005 SAPHIRE สำหรับ Windows เวอร์ชัน 8.x อยู่ระหว่างการพัฒนา

SAPHIRE สำหรับ Windows เวอร์ชัน 8.x ปี 2008 เปิดตัวในรูปแบบเบต้า

SAPHIRE สำหรับ Windows เวอร์ชัน 8.x ปี 2010 เผยแพร่สำหรับการใช้งานของรัฐบาลสหรัฐฯ และภาคอุตสาหกรรม

วิวัฒนาการของซอฟต์แวร์และวิธีการวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องได้นำไปสู่เครื่องมือ SAPHIRE รุ่นปัจจุบัน รหัสโปรแกรม SAPHIRE รุ่นปัจจุบันเริ่มต้นขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1980 ในฐานะส่วนหนึ่งของกิจกรรมด้านความเสี่ยงทั่วไปของ NRC ในปี 1986 ได้มีการเริ่มงานเกี่ยวกับซอฟต์แวร์รุ่นก่อนหน้าของ SAPHIRE ซึ่งมีชื่อว่า Integrated Reliability and Risk Analysis System หรือ IRRAS IRRAS เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ความเสี่ยงบนพีซีที่เข้ากันได้กับ IBM เครื่องแรกที่พัฒนาขึ้นที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮทำให้ผู้ใช้สามารถทำงานในอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกแทนที่จะใช้บัตรเจาะรูบนเมนเฟรม แม้ว่าจะจำกัดอยู่เพียงการวิเคราะห์แผนผังความผิดพลาดขนาดกลาง แต่ IRRAS เวอร์ชัน 1 เป็นก้าวแรกในความก้าวหน้าที่นำไปสู่ซอฟต์แวร์ SAPHIRE ในปัจจุบัน ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่สามารถทำงานบนโปรเซสเซอร์หลายตัวพร้อมกันและสามารถจัดการการวิเคราะห์ขนาดใหญ่มากได้

ในอดีตนาซาอาศัยการวิเคราะห์โหมดความล้มเหลวและผลกระทบ ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด (Worst-case Failure Mode and Effects Analysis) ในการประเมินความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มีปัญหา เช่น เป็นวิธีการเชิงคุณภาพและไม่ได้รวบรวมความเสี่ยงในระดับระบบหรือภารกิจ เมื่อวันที่ 29 ตุลาคม 1986 การสอบสวนอุบัติเหตุชาเลนเจอร์ได้วิพากษ์วิจารณ์นาซาที่ไม่ “ประเมินความน่าจะเป็นของความล้มเหลวขององค์ประกอบต่างๆ [กระสวยอวกาศ]” ยิ่งไปกว่านั้น ในเดือนมกราคม 1988 การสอบสวนหลังเหตุการณ์ชาเลนเจอร์ได้แนะนำว่า “ควรนำวิธีการประเมินความเสี่ยงเชิงความน่าจะเป็นมาใช้ในโครงการบริหารความเสี่ยงของกระสวยอวกาศ”

ด้วยเหตุนี้ ปัจจุบันนาซ่าจึงนำวิธีการทางความน่าจะเป็นมาใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงการต่อไปนี้ได้ใช้ซอฟต์แวร์ SAPHIRE เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ความเสี่ยงหลัก:

• PRA สำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ
• PRA สำหรับกระสวยอวกาศ
• การศึกษาวิจัยของ PRA เพื่อสนับสนุนภารกิจด้านนิวเคลียร์
• PRA สำหรับงานออกแบบเชิงแนวคิด (เช่น Constellation)
• PRA สำหรับยานสำรวจดาวอังคาร

SAPHIRE มีกลไกการแก้ปัญหาชุดตัดขั้นต่ำขั้นสูง กลไกการแก้ปัญหานี้ได้รับการปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพมาอย่างต่อเนื่อง และมีเทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลาย รวมถึง:

• มีการใช้รูทีนแบบเรียกซ้ำอย่างกว้างขวาง
• การปรับโครงสร้างและขยายแบบจำลองเชิงตรรกะ
• การแปลงประตูเสริมและการรักษากิ่งก้านที่ประสบความสำเร็จ
• การตัดแต่งตรรกะเนื่องจากเหตุการณ์บ้านที่เป็นจริงหรือเท็จ
• การรวมเกตและการระบุโมดูลและโครงสร้างย่อยอิสระ
• การแคชผลลัพธ์ระหว่างทาง
• การดูดซับบูลีนของตารางบิต

การใช้วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพเหล่านี้และวิธีการอื่นๆ ได้มีส่วนช่วยให้ SAPHIRE สามารถนำเสนอเครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูงสำหรับการประเมินความเสี่ยงเชิงความน่าจะเป็นในปัจจุบันได้

ความสามารถในการคำนวณความน่าจะเป็นของเหตุการณ์พื้นฐานทั่วไปของ SAPHIRE ประกอบด้วย:

• แบบจำลองมาร์คอฟสี่แบบที่แตกต่างกันเพื่อแสดงถึงความล้มเหลวของชิ้นส่วนเดียว
• โมดูลวิเคราะห์สาเหตุร่วมเพื่อกำหนดความน่าจะเป็นของความล้มเหลวจากสาเหตุร่วมของกลุ่ม สำหรับกลุ่มที่มีส่วนประกอบสำรองได้สูงสุดถึงหกชิ้น
• การคำนวณความสามารถในการรับน้ำหนักที่อนุญาตให้ผู้ใช้ระบุการกระจายของน้ำหนักบรรทุกและความสามารถในการรับน้ำหนัก เพื่อหาค่า P(ความสามารถในการรับน้ำหนัก < น้ำหนักบรรทุก)
• เครื่อง คำนวณวิเคราะห์ ความน่าเชื่อถือของมนุษย์เพื่อกำหนดความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ความล้มเหลวของมนุษย์ โดยพิจารณาจากประเภทของงานและปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน
• การใช้เทมเพลตเหตุการณ์ที่อนุญาตให้แบ่งปันข้อมูลความล้มเหลวได้ตามความเหมาะสม
• วิธีการประเมินความเปราะบางทางแผ่นดินไหวที่ใช้ระดับความเร่งของแผ่นดินไหวที่เกี่ยวข้องเพื่อกำหนดความน่าจะเป็นของความล้มเหลวของส่วนประกอบ
• จัดการเหตุการณ์ภายในบ้านเพื่อตั้งค่าเหตุการณ์พื้นฐานให้เป็นจริงหรือเท็จตามหลักตรรกะ หรือเพื่อละเว้นเหตุการณ์นั้น
• โมดูลสำหรับตรวจสอบการสูญเสียความถี่ไฟฟ้าจากแหล่งภายนอกและความสามารถในการกู้คืน

SAPHIRE ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับแผนผังความผิดพลาดขนาดใหญ่ ซึ่งอาจมีเหตุการณ์พื้นฐานและเกตมากถึง 64,000 รายการ ในการจัดการแผนผังความผิดพลาดนี้ มีกลไกสองอย่างสำหรับการพัฒนาและแก้ไขแผนผังความผิดพลาด ได้แก่ ตัวแก้ไขแบบกราฟิกและตัวแก้ไขตรรกะแบบลำดับชั้น นักวิเคราะห์สามารถใช้ตัวแก้ไขใดก็ได้ หากมีการแก้ไขตรรกะ SAPHIRE สามารถวาดกราฟิกแผนผังความผิดพลาดใหม่ได้ ในทางกลับกัน หากผู้ใช้แก้ไขกราฟิกแผนผังความผิดพลาด SAPHIRE จะอัปเดตตรรกะที่เกี่ยวข้องโดยอัตโนมัติ วัตถุที่ใช้งานได้ในตัวแก้ไขแผนผังความผิดพลาด ได้แก่ เหตุการณ์พื้นฐานและประเภทเกตหลายประเภท ได้แก่ OR, AND, NOR, NAND และ N-of-M นอกจากวัตถุเหล่านี้แล้ว SAPHIRE ยังมีคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า "เหตุการณ์แบบตาราง" ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถจัดกลุ่มเหตุการณ์พื้นฐานได้มากถึงแปดเหตุการณ์เข้าด้วยกันบนกราฟิกแผนผังความผิดพลาด ทำให้ขนาดของแผนผังความผิดพลาดบนหน้ากระดาษหรือหน้าจอคอมพิวเตอร์กะทัดรัดขึ้น อย่างไรก็ตาม วัตถุทั้งหมดเหล่านี้แสดงถึงแบบจำลองตรรกะบูลีนแบบคงที่แบบดั้งเดิม ในเวอร์ชันปัจจุบันของ SAPHIRE ยังไม่มีโมเดลที่สามารถจำลองสถานการณ์แบบไดนามิกหรือขึ้นอยู่กับเวลาได้อย่างชัดเจน

• http://saphire.inl.gov