IEC 61508: Қауіпсіздікке қатысты жүйелер стандарты

Кіріспе

Қауіпсіздікке қатысты жүйелерге арналған халықаралық стандарт

IEC 61508 – Халықаралық электротехникалық комиссия (IEC) жариялаған халықаралық стандарт, ол қауіпсіздікке қатысты жүйелер деп аталатын автоматты қорғау жүйелерін қолдану, жобалау, енгізу және күтіп ұстау әдістерін қамтиды. Ол Электрлік/Электрондық/Бағдарламаланатын электрондық қауіпсіздікке қатысты жүйелердің (E/E/PE немесе E/E/PES) функционалдық қауіпсіздігі деп аталады. IEC 61508 – барлық салаларға қолданылатын негізгі функционалдық қауіпсіздік стандарты. Ол функционалдық қауіпсіздікті: EUC (Бақыланатын жабдық) және EUC бақылау жүйесінің жалпы қауіпсіздігінің бір бөлігі ретінде, E/E/PE қауіпсіздікке қатысты жүйелердің, басқа технологиялық қауіпсіздікке қатысты жүйелердің және сыртқы тәуекелді азайту құрылғыларының дұрыс жұмыс істеуіне байланысты анықтайды. Негізгі ұғым – кез келген қауіпсіздікке қатысты жүйе дұрыс жұмыс істеуі керек немесе болжамды (қауіпсіз) тәсілмен істен шығуы тиіс. Стандарттың екі негізгі принципі бар:
Жобалау қателіктерін және кемшіліктерін анықтау және жою мақсатында, ең жақсы тәжірибелерге негізделген инженерлік процеске, қауіпсіздік өмірлік циклы деп аталатын процесс. Құрылғылардың істен шығуының қауіпсіздікке тигізетін әсерін ескеру үшін ықтималдықпен бағалау тәсілі. Қауіпсіздік өмірлік циклы 16 кезеңнен тұрады, оларды шамамен үш топқа бөлуге болады:
1–5 кезеңдер талдауға арналған;
6–13 кезеңдер іске асыруға арналған;
14–16 кезеңдер пайдалануға арналған. Барлық кезеңдер жүйенің қауіпсіздік функциясына қатысты. Стандарт жеті бөлімнен тұрады:
1–3 бөлімдерде стандарттың талаптары (нормативтік) келтірілген;
4-бөлімде анықтамалар бар;
5–7 бөлімдерде дамыту бойынша нұсқаулар мен мысалдар келтірілген, сондықтан олар ақпараттық сипатта. Стандарттың орталық тұжырымдамасы – әрбір қауіпсіздік функциясы үшін ықтималдық тәуекел. Тәуекел – қауіпті оқиғаның жиілігі (немесе ықтималдығы) мен оқиғаның салдарының ауырлығының функциясы. Тәуір деңгейге дейін тәуекелді азайту үшін қауіпсіздік функцияларын қолдану қажет, олар E/E/PES, осыған байланысты механикалық құрылғылар немесе басқа технологиялардан тұруы мүмкін. Көптеген талаптар барлық технологияларға қатысты, бірақ бағдарламаланатын электроникаға, әсіресе 3-бөлімде, ерекше назар аударылады. IEC 61508 тәуекелдерге қатысты мынадай көзқарастарды ұстанады:
Тәуекелді толығымен жою мүмкін емес, тек ықтималдықтарды азайтуға болады;
Қабылдауға болмайтын тәуекелдерді азайту қажет (ALARP);
Қауіпсіздіктің тиімді, экономикалық тұрғыдан оңтайлы деңгейіне қауіпсіздік өмірлік циклының барлық кезеңінде қарау арқылы қол жеткізіледі. Арнайы техникалар қателіктер мен кемшіліктердің өмірлік циклдің барлық кезеңінде болдырмауын қамтамасыз етеді. Бастапқы тұжырымдамадан бастап, тәуекелді талдау, техникалық талаптарды анықтау, жобалау, орнату, техникалық қызмет көрсету және жою кезіндегі кез келген қателік тіпті ең сенімді қорғауды да әлсірете алады. IEC 61508 өмірлік циклдің әрбір кезеңі үшін қолданылатын техникаларды анықтайды. IEC 61508 стандартының бірінші басылымының жеті бөлімі 1998 және 2000 жылдары жарық көрді. Екінші басылым 2010 жылы жарық көрді.

IEC 61508 is an international standard published by the International Electrotechnical Commission (IEC) consisting of methods on how to apply, design, deploy and maintain automatic protection systems called safety related systems. It is titled Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety related Systems (E/E/PE, or E/E/PES). IEC 61508 is a basic functional safety standard applicable to all industries. It defines functional safety as: “part of the overall safety relating to the EUC (Equipment Under Control) and the EUC control system which depends on the correct functioning of the E/E/PE safety related systems, other technology safety related systems and external risk reduction facilities.” The fundamental concept is that any safety related system must work correctly or fail in a predictable (safe) way. The standard has two fundamental principles:
An engineering process called the safety life cycle is defined based on best practices in order to discover and eliminate design errors and omissions. A probabilistic failure approach to account for the safety impact of device failures. The safety life cycle has 16 phases which roughly can be divided into three groups as follows:
Phases 1–5 address analysis
Phases 6–13 address realisation
Phases 14–16 address operation. All phases are concerned with the safety function of the system. The standard has seven parts:
Parts 1–3 contain the requirements of the standard (normative)
Part 4 contains definitions
Parts 5–7 are guidelines and examples for development and thus informative. Central to the standard are the concepts of probabilistic risk for each safety function. The risk is a function of frequency (or likelihood) of the hazardous event and the event consequence severity. The risk is reduced to a tolerable level by applying safety functions which may consist of E/E/PES, associated mechanical devices, or other technologies. Many requirements apply to all technologies but there is strong emphasis on programmable electronics especially in Part 3. IEC 61508 has the following views on risks:
Zero risk can never be reached, only probabilities can be reduced
Non tolerable risks must be reduced (ALARP)
Optimal, cost effective safety is achieved when addressed in the entire safety lifecycle
Specific techniques ensure that mistakes and errors are avoided across the entire life cycle. Errors introduced anywhere from the initial concept, risk analysis, specification, design, installation, maintenance and through to disposal could undermine even the most reliable protection. IEC 61508 specifies techniques that should be used for each phase of the life cycle. The seven parts of the first edition of IEC 61508 were published in 1998 and 2000. The second edition was published in 2010.

Қауіпсіздіктің тұтастығы деңгейі

Қауіпсіздіктің тұтастығы деңгейі (SIL) әрбір қауіпсіздік функциясы үшін қол жеткізілуге тиіс мақсатты деңгейді анықтайды. Тәуекелді бағалау нәтижесінде әрбір қауіпсіздік функциясы үшін мақсатты SIL анықталады. Кез келген жоба үшін қол жеткізілген SIL үш өлшем арқылы бағаланады:

1. Жүйелі қабілеттілік (SC), бұл жобалау сапасының көрсеткіші. Жобадағы әрбір құрылғының SC рейтингі болады. Қауіпсіздік функциясының SIL құрылғылардың ең төмен SC рейтингімен шектеледі. SC талаптары 2-ші және 3-ші бөлімдердегі кестелерде келтірілген. Талаптарға тиісті сапаны бақылау, басқару процестері, растау және тексеру техникалары, қателерді талдау және т.б. кіреді, осылайша соңғы жүйенің қажетті SIL-ге жететінін сенімді түрде дәлелдеуге болады. 2. Архитектуралық шектеулер, екі баламалы әдіс – 1h және 2h маршруттары арқылы ұсынылған қауіпсіздіктің минималды деңгейлері. 3. Қауіпті сәтсіздіктің ықтималдығын талдау.

IEC 61508 сертификаттау

Сертификаттау – өнімнің, процестің немесе жүйенің сертификаттау бағдарламасының барлық талаптарына сәйкес екенін үшінші тараптың куәландыруы. Бұл талаптар сертификаттау схемасы деп аталатын құжатта тізімделген. IEC 61508 сертификаттау бағдарламаларын сертификаттау органдары (CB) деп аталатын тәуелсіз үшінші тарап ұйымдары жүзеге асырады. Бұл CB-лар ISO/IEC 17065 және ISO/IEC 17025 сияқты басқа халықаралық стандарттарға сәйкес жұмыс істеуге аккредиттелген. Сертификаттау органдары аудиторлық тексеру, бағалау және сынақ жұмыстарын жүргізу үшін аккредиттеу органы (AB) арқылы аккредиттеледі. Көбінесе әр елде бір ұлттық AB болады. Бұл AB-лар ISO/IEC 17011 стандартының талаптарына сәйкес жұмыс істейді, бұл стандарт аккредиттеу органының құзыреттілігіне, дәйектілігіне және тәуелсіздігіне қатысты талаптарды қамтиды, сәйкестікті бағалау органдарын аккредиттеу кезінде. AB-лар басқару жүйелерін, өнімдерді, қызметтерді және персоналды аккредиттеу жұмыстары үшін Халықаралық аккредиттеу форумының (IAF) немесе зертхана аккредиттеуі үшін Халықаралық зертхана аккредиттеу ынтымақтастығының (ILAC) мүшелері болып табылады. AB-лар арасындағы көпжақты тану туралы келісім (MLA) аккредиттелген CB-лардың жаһандық мойындалуын қамтамасыз етеді. IEC 61508 сертификаттау бағдарламаларын бірнеше жаһандық сертификаттау органы құрды. Әрқайсысы IEC 61508 және басқа да функционалдық қауіпсіздік стандарттарына негізделген өз схемасын анықтады. Схемада сілтеме берілген стандарттардың тізімі және олардың сынақ әдістерін, бақылау аудиті саясатын, ашық құжаттама саясатын және олардың бағдарламасының басқа да ерекше аспектілерін сипаттайтын процедуралар көрсетілген. IEC 61508 сертификаттау бағдарламаларын бүкіл әлемде exida, Intertek, SGS TÜV Saar, TÜV Nord, TÜV Rheinland, TÜV SÜD және UL сияқты бірнеше танымал CB-лар ұсынады.

Автомобильдік

ISO 26262 – автомобильдік электрлік/электрондық жүйелерге бейімделген IEC 61508 стандарты. Оны ірі автомобиль өндірушілер кеңінен қабылдап жүзеге асыруда. ISO 26262 стандарты қолданысқа енгенге дейін, қауіпсіздікке байланысты автомобиль жүйелері үшін бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу көбінесе Автомобиль өнеркәсібі бағдарламалық жасақтамасының сенімділігі қауымдастығының (MISRA) нұсқауларымен реттелді. MISRA жобасы автомобильдердегі электрондық жүйелердегі енгізілген бағдарламалық қамтамасыз етуді жасау бойынша нұсқаулықтарды әзірлеу мақсатымен құрылды. Бұл құжат, сол кезде пайда болып келе жатқан IEC 61508 стандартының принциптерін автомобиль өнеркәсібі үшін алғаш рет түсіндірді. MISRA C қауіпсіздікке байланысты көптеген салаларда C бағдарламалаудың де-факто стандарты болып табылады және қауіпсіздік басты мәселе болмаған жағдайларда да бағдарламалық қамтамасыз ету сапасын жақсарту үшін қолданылады.

Темір жол

IEC 62279 – теміржол саласындағы IEC 61508 стандартының нақты түсіндірмесін береді. Ол байланыс, сигнализация және өңдеу жүйелерін қоса, теміржол басқару және қауіпсіздік жүйелері үшін бағдарламалық құралдарды әзірлеуді қамтиды. EN 50128 және EN 50657 – IEC 62279 стандартына баламалы CENELEC стандарттары болып табылады.

Өңдеу салалары

Өңдеу өнеркәсібі секторына мұнайды қайта өңдеу зауыттары, мұнай-химия, химия, фармацевтика, қағаз және целлюлоза, сондай-ақ электр энергиясын өндіру сияқты көптеген өндіріс процестері кіреді. IEC 61511 – аспаптарды пайдалану арқылы өнеркәсіптік процестің қауіпсіздігін қамтамасыз ететін жүйелерді жобалау және құру саласындағы талаптарды белгілейтін техникалық стандарт.

Электр станциялары

IEC 61513 ядролық электр станцияларының қауіпсіздігі үшін маңызды жүйелердің аспаптық және басқаруын қамтамасыз етуге арналған талаптар мен ұсынымдарды келтіреді. Ол дәстүрлі сымды жабдықтарды, компьютерлік жабдықтарды немесе екі түрдің де комбинациясын қамтитын жүйелерге қойылатын жалпы талаптарды көрсетеді. Ядролық электр станцияларына қатысты қауіпсіздік нормаларының шолу тізімі ISO тарапынан жарияланады.

Машиналар

IEC 62061 – IEC 61508 стандартының машиналарға қатысты нақты іске асырылуы. Ол барлық типтегі машина қауіпсіздігіне байланысты электрлік басқару жүйелерінің жүйелік деңгейдегі жобалауына, сондай-ақ күрделі емес кіші жүйелер мен құрылғыларды жобалауға қолданылатын талаптарды қамтиды.

Сынау бағдарламалық жасақтамасы

IEC 61508 стандартына сәйкес жазылған бағдарламалық жасақтаманы, оның қажетті SIL деңгейіне байланысты, бірлікте сынау қажет болуы мүмкін. Бөлшек сынақтағы басты талап – бағдарламалық қамтамасыз етудің функциялық деңгейде толық сыналып, бағдарламалық кодтағы барлық мүмкін тармақтар мен жолдар тексерілуін қамтамасыз ету. Кейбір жоғары SIL деңгейлерінде бағдарламалық кодты қамту талабы күрт қатаңдатылады және қарапайым тармақты қамтудың орнына MC/DC (өзгертілген шарт/шешімділік) кодты қамту критерийі қолданылады. MC/DC қамту туралы мәліметтер алу үшін бірлік сынағын жүргізу құралы қажет, оны бағдарламалық модульді сынау құралы деп те атайды.

Оқулық

W. Goble, "Бақылау жүйелерінің қауіпсіздігін бағалау және сенімділік" (3-ші басылым, қатты мұқаба, 458 бет). I. van Beurden, W. Goble, "Қауіпсіздікпен жабдықталған жүйелерді жобалау техникалары және жобалауды тексеру" (1-ші басылым, 430 бет). M. J. M. Houtermans, "SIL және функционалдық қауіпсіздік тұңғыш көзден" (Risknowlogy Best Practices, 1-ші басылым, PDF, ePub және iBook форматындағы электрондық кітап, 40 бет) SIL және функционалдық қауіпсіздік тұңғыш көзден. SIL және функционалдық қауіпсіздікті таныстыратын электрондық кітап.
M. Medoff, R. Faller, "Функционалдық қауіпсіздік – IEC 61508 SIL 3 стандартына сәйкес әзірлеу процесі" (3-ші басылым, қатты мұқаба, 371 бет, www.exida.com).
C. O'Brien, L. Stewart, L. Bredemeyer, "Қауіпсіздікпен жабдықталған жүйелердегі соңғы элементтер – IEC 61511 стандартына сәйкес жүйелер және IEC 61508 стандартына сәйкес өнімдер" (1-ші басылым, 2018, қатты мұқаба, 305 бет, www.exida.com).
Münch, Jürgen; Armbrust, Ove; Soto, Martín; Kowalczyk, Martin. "Бағдарламалық процесті анықтау және басқару", Springer, 2012.
M. Punch, "Тау-кен өнеркәсібі үшін функционалдық қауіпсіздік – AS(IEC)61508, AS(IEC) 62061 және AS4024.1 қолданылатын интеграцияланған тәсіл" (1-ші басылым, А4 форматындағы жұмсақ мұқаба, 150 бет).
D. Smith, K Simpson, "Қауіпсіздікке маңызды жүйелер нұсқаулығы: Функционалдық қауіпсіздікке арналған түсінікті нұсқаулық, IEC 61508 (2010 жылғы басылым) және байланысты стандарттар, соның ішінде IEC 61511 процестері және IEC 62061 және ISO 13849 машиналары" (3-ші басылым, қатты мұқаба, 288 бет).