ИСО 13849
ISO 13849 — это стандарт безопасности , который применяется к частям оборудованием систем управления , предназначенным для обеспечения функций безопасности (называемым частями системы управления, связанными с безопасностью). [1] Этот стандарт входит в группу отраслевых стандартов функциональной безопасности, которые были созданы для адаптации общих подходов к надежности систем, например, IEC 61508 , MIL-HDBK-217, MIL-HDBK-338, к потребностям конкретного сектора. ISO 13849 упрощен для использования в машиностроении.
Стандарт состоит из двух частей:
- ISO 13849-1, Часть 1: Общие принципы проектирования, содержит требования безопасности и рекомендации по принципам проектирования и интеграции связанных с безопасностью частей систем управления (аппаратного или программного обеспечения).
- ISO 13849-2, Часть 2: Валидация , определяет процедуры, которым необходимо следовать для валидации путем анализа или испытаний, функций безопасности системы, достигнутой категории и достигнутого уровня производительности. [2]
ISO 13849 разработан для использования в оборудовании с высокими и непрерывными нагрузками. Согласно IEC 61508 , ВЫСОКАЯ частота запросов – это один или несколько раз в год работы, а НЕПРЕРЫВНАЯ частота запросов встречается гораздо чаще, чем ВЫСОКАЯ. Для систем с НИЗКИМ уровнем спроса, т. е. реже одного раза в год, см. IEC 61508 или соответствующий отраслевой стандарт, например IEC 61511 .
Стандарт разработан и поддерживается ISO/TC 199 «Безопасность машин» , Рабочая группа 8 — Системы безопасного управления . [3] Область применения ISO 13849 включает системы управления, использующие механические, электрические, электронные и жидкостные (гидравлические и пневматические) технологии.
Согласно неофициальному опросу заинтересованных сторон, проведенному в 2013 году, более 89% машиностроителей и более 90% производителей компонентов и поставщиков услуг используют ISO 13849 в качестве основного стандарта функциональной безопасности для своей продукции. [4]
История
[ редактировать ]ЭН 954-1
[ редактировать ]ISO 13849-1 возник в середине 1990-х годов, когда Европейский комитет по стандартизации (CEN) опубликовал EN 954-1, Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы проектирования. [5] в 1996 году. В 1999 году стандарт EN 954-1 был передан ISO для постоянной разработки в соответствии с Венским соглашением.
EN 954-1 ввел первоначальные пять структурных категорий: B, 1–4.
прЕН 954-2
[ редактировать ]prEN 954-2:1999, Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 2. Валидация . Это документ-предшественник, который в конечном итоге стал ISO 13849-2 в 2003 году. Этот документ никогда не публиковался как законченный стандарт. Буква «pr» в «prEN» указывает на то, что документ представлял собой европейский предварительный стандарт.
ИСО 13849-1, 1-е издание
[ редактировать ]В 1999 году ISO опубликовала первое издание ISO 13849-1, Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы проектирования . Первое издание было технически идентично EN 954-1. В течение года после публикации ISO/TC 199 представил предложение по новому рабочему элементу для пересмотра стандарта. Целью было добавить вероятностные требования к существующему стандарту.
ИСО 13849-2, 1-е издание
[ редактировать ]стандарт ISO 13849-2 « Безопасность машин. Части систем управления, связанные с безопасностью. Часть 2. Валидация В 2003 году был опубликован ». Этот стандарт включал все детали, связанные с подтверждением функциональной безопасности конструкции. Кроме того, в приложениях AD содержится ключевая информация об основных и проверенных принципах безопасности, проверенных компонентах и типичных неисправностях механических, гидравлических, пневматических и электрических компонентов.
ИСО 13849-1, 2-е издание
[ редактировать ]Второе издание ISO 13849-1 было опубликовано в 2006 году. В этом издании были представлены MTTF d , DC avg впервые и CCF. Изменения включали рекомендации, разработанные в рамках проекта ЕС STSARCES. [6] и [7]
ИСО 13849-2, 2-е издание
[ редактировать ]В 2012 году был опубликован стандарт ISO 13849-2 «Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 2. Валидация». Это издание было подтверждено в 2017 году и остается актуальным.
ИСО 13849-1, 3-е издание
[ редактировать ]Третье издание ISO 13849-1 было опубликовано в 2015 году. Версия включала дополнительные технические пояснения и разъяснения аналитических методов. Это издание было подтверждено в 2020 году, когда была начата новая редакция.
ИСО 13849-1, 4-е издание
[ редактировать ]Четвертое издание ISO 13849-1 было опубликовано в 2023 году. В пересмотренном варианте основное внимание уделяется интеграции содержания ISO 13489-2, некоторые конкретные приложения документа ISO 13489-2 все еще используются.
Оценка риска
[ редактировать ]Методы оценки рисков
[ редактировать ]В соответствии со стандартом ISO 13849-1 проектирование системы безопасности основано на оценке рисков, выполняемой производителем машины. [8] Оценка риска определяет функции безопасности, необходимые для снижения риска, и уровень производительности, которому должны соответствовать эти функции для адекватного снижения выявленных рисков, либо полностью, либо в сочетании с другими мерами защиты, например, стационарными или передвижными ограждениями или другими мерами.
Дерево решений Приложения А, рисунок А.1, представлено в качестве примера того, как PL r можно определить . Метод Приложения А не является инструментом оценки риска, поскольку выходные данные этого инструмента выражаются в уровне производительности, а не риска. Рисунок А.1 не может быть использован для оценки риска. Примеры матрицы рисков и дерева принятия решений по рискам приведены в ISO/TR 14121-2. [9] Оценка риска обычно проводится как минимум в два цикла: первый для определения внутреннего риска, а второй для определения снижения риска, достигаемого с помощью мер контроля, реализованных в проекте.
Назначение функций безопасности
[ редактировать ]Функция безопасности – это функция системы управления, отказ которой приведет к немедленному увеличению риска. [8] ISO 13849-1 включает описания ряда общих функций безопасности, в том числе:
- остановка, связанная с безопасностью
- запустить/перезапустить
- ручной сброс
- местный контроль
- приглушение звука
- время ответа
- параметр(ы), связанные с безопасностью
- колебания, потеря и восстановление источников питания
Каждой функции безопасности, определенной при оценке риска, присваивается требуемый уровень производительности (PL r ) на основе внутреннего риска, определенного в ходе оценки риска. Внутренний риск — это риск, создаваемый машиной, если не было предпринято никаких мер по контролю риска или если меры по контролю риска не сработали или были отменены пользователем.
Уровни производительности
[ редактировать ]Уровень производительности — это диапазон интенсивности отказов, представленный как a, b, c, d, e. Эта интенсивность отказов выражается количественно как Вероятность опасного отказа в час, PFH d . Числовые значения для PFH d приведены в Приложении K. Диапазон PL для каждого диапазона имеет допуск 5%. PFH d , соответствующий стандарту ISO 13849-1, варьируется от самой высокой интенсивности отказов в PL a < 1 × 10. −4 до наименьшей интенсивности отказов в PL e при ≥ 1 × 10 −8 .
Уровень производительности функции безопасности определяется архитектурными характеристиками контроллера (классифицированными в соответствии с обозначенными архитектурными категориями, Категория B, 1, 2, 3, 4), MTTF D компонентов в функциональном канале(ах) системы, средний диагностический охват (DC avg ), реализованный в системе, и применение мер против отказов по общей причине (CCF). Архитектуры категорий B, 1 и 2 являются одноканальными и поэтому не обеспечивают отказоустойчивости.
Назначенные архитектуры
[ редактировать ]Обозначенные архитектуры включают три одноканальные и две резервированные структуры. Структуры являются основой для расчетов, используемых для определения значений PFH d, приведенных в приложении K.
Блок-схемы
[ редактировать ]Каждая назначенная архитектура имеет связанную с ней блок-схему . При анализе проектов SRP/CS должна быть разработана блок-схема, которая поможет аналитику вычислить MTTF D функционального канала(ов).
Категория Б
[ редактировать ]Категория B представляет собой базовую категорию. Эта категория является одноканальной и может включать компоненты со MTTF D = Low или Medium. Компоненты должны быть пригодны для использования в данном приложении и указаны в соответствии с условиями использования, т. е. напряжением, током, частотой, частотой переключения, температурой окружающей среды, классом загрязнения, ударами, вибрацией и т. д. Поскольку категория B является одноканальной, постоянный ток среднее = НЕТ. CCF не имеет отношения к этой категории.
Максимальный PL = b.
Категория 1
[ редактировать ]Категория 1 обеспечивает повышенную надежность по сравнению с категорией B за счет использования компонентов MTTF D = High. Эти компоненты считаются «проверенными компонентами» и перечислены в ISO 13849-2, приложения от A до D. Кроме того, компоненты, которые были протестированы производителем и одобрены в соответствии с соответствующим стандартом безопасности компонентов, например, IEC 60947-5. -5, также считаются проверенными. Поскольку Категория 1 является одноканальной, DC avg = NONE. CCF не имеет отношения к этой категории.
Максимальный PL = c.
Категория 2
[ редактировать ]Категория 2 — это одноканальная архитектура, которая обеспечивает повышенную надежность за счет использования категории B, использования компонентов с MTTF D = от низкого до высокого и добавления диагностических возможностей за счет использования испытательного оборудования. DC Среднее значение для категории 2 может быть от низкого до среднего, т. е. 60% ≤ DC < 99%. Частота диагностики зависит от степени нагрузки на функцию безопасности и от уровня PL r , который должен быть достигнут. Требуется минимальный балл CCF 65, см. Приложение F.
Максимальный PL = d.
Категория 3
[ редактировать ]Категория 3 — первая архитектура с избыточной структурой. Основываясь на категории B и используя компоненты с MTTF D = от низкого до высокого, эта архитектура обеспечивает перекрестный мониторинг между двумя активными каналами, а также циклический мониторинг выходных устройств. Для категории 3 требуется DC avg от низкого до среднего, т.е. 60% ≤ DC < 99%. Требуется минимальный балл CCF 65, см. Приложение F.
В категории 3 не допускается отказ отдельного компонента, приводящий к потере функции безопасности.
Максимальный PL = e.
Категория 4
[ редактировать ]Категория 4 также является резервной архитектурой, основанной на категории B. Используя компоненты, ограниченные MTTF D = High, эта архитектура включает перекрестный мониторинг между двумя активными каналами, а также циклический мониторинг выходных устройств. Для категории 4 требуется DC avg ВЫСОКОГО уровня, т.е. ≥ 99%. Требуется минимальный балл CCF 65, см. Приложение F.
В категории 4 не допускается отказ отдельного компонента, приводящий к потере функции безопасности.
ПЛ = е.
Основные различия между категориями 3 и 4 заключаются в том, что категория 4 требует:
- Компоненты MTTF D в функциональных каналах
- DC в среднем ≥ 99%
- Накопление неисправностей между циклами диагностики не может привести к потере функции безопасности.
- Все неисправности, возникающие между циклами диагностики, должны быть обнаружены при запуске диагностики.
Валидация
[ редактировать ]Части систем управления, связанные с безопасностью (SRP/CS), требуют валидации. ISO 13849-2 включает все детали, необходимые для валидации с использованием аналитических методов (включая FMEA , FMECA , FMEDA , IFA SISTEMA или любые другие доступные аналитические инструменты), функционального тестирования и документации в протоколе валидации.
Сокращения
[ редактировать ]| Акроним | Расширение | Примечания |
|---|---|---|
| ПЛ | Уровень производительности | Прогнозируемые диапазоны интенсивности отказов для SRP/CS |
| ПЛ р | требуемый уровень производительности | Требуемый уровень производительности на основе оценки риска для обеспечения необходимого снижения риска. |
| MTTF D или MTTF d | Среднее время до опасного отказа | Учитывая в годах |
| ПФХ д | Вероятность опасного отказа в час | Дробная вероятность за час работы. |
| постоянного тока Среднее значение | средний диагностический охват | Дается в процентах. |
| CCF | Общая причина отказа | Отказы более чем одного компонента по общей причине. |
| СРП/CS | Части системы управления, связанные с безопасностью | Части системы управления машиной, обеспечивающие функцию безопасности. |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «ISO 13849-1:2015, Безопасность машин. Связанные с безопасностью части систем управления. Часть 1. Общие принципы проектирования» . Международная организация по стандартизации (ISO) . Проверено 6 апреля 2022 г.
- ^ «ISO 13849-2:2012, Безопасность машин. Связанные с безопасностью части систем управления. Часть 2. Валидация» . Международная организация по стандартизации (ISO) . Проверено 6 апреля 2022 г.
- ^ «ISO/TC 199 Безопасность машин» . ИСО . Международная организация по стандартизации. 22 января 2019 года . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ Итоги «Анкеты» док. N 964 — Отчет ISO/TC 199/JWG 1/подгруппы 2, ISO/TC 199 N1035 , 1 марта 2013 г.
- ^ «EN 954-1:1996, Безопасность машин. Детали систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы проектирования» . www.cencenelec.eu . Европейский комитет по стандартизации (CEN) . Проверено 7 апреля 2022 г.
- ^ «Стандарты на сложные электронные системы, связанные с безопасностью» . Cordis.europa.eu . Европейская комиссия . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ «Проект STSARCES – итоговый отчет – часть 1» . Industry-Finder.com . 27 мая 2014 года . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б «ISO 12100:2010, Безопасность машин. Общие принципы проектирования. Оценка риска и снижение риска» . Международная организация по стандартизации (ISO). 22 января 2019 года . Проверено 6 апреля 2022 г.
- ^ «ISO/TR 14121-2:2012 Безопасность машин. Оценка рисков. Часть 2. Практическое руководство и примеры методов» . Международная организация по стандартизации (ISO) . Проверено 6 апреля 2022 г.
ISO Стандарты по номеру стандарта |
|---|
