ГОСТ Р МЭК 61508-6-2007 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 6. Руководство по применению ГОСТ Р МЭК 61508-2-2007 и ГОСТ Р МЭК 61508-3-2007

ГОСТ Р МЭК 61508-6-2007

Группа Т51

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРОННЫХ,
ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ, СВЯЗАННЫХ С БЕЗОПАСНОСТЬЮ

Часть 6

Руководство по применению ГОСТ Р МЭК 61508-2-2007 и ГОСТ Р МЭК 61508-3-2007

Functional safety of electrical, electronic, programmable
electronic safety-related systems. Part 6. Guidelines on the application
of GOST R IEC 61508-2-2007 and GOST R IEC 61508-3-2007

ОКС 13.110

Дата введения 2008-09-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизации в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН обществом с ограниченной ответственностью "Корпоративные электронные системы" и Техническим комитетом по стандартизации ТК 10 "Перспективные производственные технологии, менеджмент и оценка рисков" на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Управлением развития, информационного обеспечения и аккредитации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии России от 27 декабря 2007 г. N 581-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61508-6:2000 "Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 6. Руководство по применению МЭК 61508-2:2000 и МЭК 61508-3:1998" (IEC 61508-6:2000 "Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 6: Guidelines on the application of IEC 61508-2 and IEC 61508-3).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении F

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Системы, состоящие из электрических и/или электронных компонентов, в течение многих лет используются для выполнения функций безопасности в большинстве областей применения. Компьютерные системы [обычно называемые программируемыми электронными системами (PES)], используемые во всех областях применения для выполнения задач, не связанных с безопасностью, во все возрастающих масштабах используются для решения задач обеспечения безопасности. Для эффективной и безопасной эксплуатации технологий, основанных на использовании компьютерных систем, важно, чтобы лица, ответственные за принятие решений, имели в своем распоряжении практические руководства по вопросам безопасности.

Настоящий стандарт устанавливает общий подход к вопросам обеспечения безопасности всего жизненного цикла систем, состоящих из электрических и/или электронных, и/или программируемых электронных компонентов [электрических/электронных/программируемых электронных систем (E/E/PES)], используемых для выполнения функций безопасности. Этот унифицированный подход был принят для разработки рациональной и последовательной технической концепции для всех электрических систем, связанных с безопасностью. Основной целью настоящего стандарта является содействие разработке стандартов для их применения в различных предметных областях.

Обычно безопасность систем достигается использованием в них нескольких систем защиты, в которых используются различные (например механические, гидравлические, пневматические, электрические, электронные, программируемые электронные) технологии. Следовательно, любая стратегия безопасности должна учитывать не только элементы, входящие в состав отдельных систем (например датчики, управляющие устройства и исполнительные механизмы), но также и подсистемы, связанные с безопасностью, входящие в состав комбинированной системы, связанной с безопасностью. Таким образом, хотя настоящий стандарт в основном распространяется на электрические/электронные/программируемые электронные (Е/Е/РЕ) системы, связанные с безопасностью, он может также дать представление об общей структуре, в рамках которой рассматриваются системы, связанные с безопасностью, основанные на других технологиях.

Признанным фактом является существование огромного разнообразия применений E/E/PES в различных предметных областях, отличающихся разной степенью сложности, опасностями и возможными рисками. В каждом конкретном применении использование необходимых мер безопасности будет зависеть от многочисленных факторов, специфичных для этого конкретного применения. Настоящий стандарт, являясь базовым, позволяет формулировать такие меры для вновь разрабатываемых международных стандартов для различных предметных областей.

Настоящий стандарт:

- рассматривает все соответствующие этапы жизненного цикла систем безопасности в целом, а также подсистем E/E/PES и программного обеспечения (начиная с исходной концепции, включая проектирование, разработку, эксплуатацию, техническое обслуживание и вывод из эксплуатации), в ходе которых E/E/PES используются для выполнения функций безопасности;

- разработан с учетом быстрого развития технологий; его структура является достаточно устойчивой и полной для удовлетворения потребностей разработок, которые могут появиться в будущем;

- делает возможной разработку стандартов областей применения, в которых используются системы E/E/PES; разработка стандартов для областей применения в рамках общей структуры, вводимой настоящим стандартом, должна приводить к более высокому уровню согласованности (например, основные принципы, терминология и т.п.) как для отдельных областей применения, так и для их совокупности; это дает преимущества, как для безопасности, так и в сфере экономики;

- предоставляет метод разработки спецификаций для требований безопасности, необходимых для достижения требуемой функциональной безопасности Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью;

- использует уровни полноты безопасности для задания планируемого уровня полноты безопасности функций, которые должны быть реализованы Е/Е/РЕ системами, связанными с безопасностью;

- использует для определения уровней полноты безопасности подход, основанный на оценке рисков;

- устанавливает количественные значения отказов Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, которые связаны с уровнями полноты безопасности;

- устанавливает нижний предел планируемых значений отказов в режиме опасных отказов, который может быть задан для отдельной Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью; для Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью работающих:

- в режиме с низкой интенсивностью запросов, нижний предел для выполнения планируемой функции по запросу устанавливают на средней вероятности отказов 10,

- в режиме с высокой интенсивностью запросов нижний предел устанавливают на вероятности опасных отказов 10 в час.

Примечание - Конкретная Е/Е/РЕ система, связанная с безопасностью, не обязательно предполагает одноканальную архитектуру;

- применяет широкий набор принципов, методов и мер для достижения функциональной безопасности Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, но не использует концепцию безаварийности, которая может иметь важное значение в случае, если виды отказов хорошо определены, а уровень сложности является относительно невысоким. Концепция безаварийности признана неподходящей из-за широкого диапазона сложности Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью и подпадающих под область применения настоящего стандарта.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт содержит информацию и руководящие указания по применению МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3.

Краткий обзор требований МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3 и определение функциональной последовательности их применения содержится в приложении А.

Пример методики расчета вероятности отказа аппаратных средств содержится в приложении В, которое следует применять совместно с МЭК 61508-2 (пункт 7.4.3 и приложение С) и приложением D настоящего стандарта.

Пример расчета диагностического охвата содержится в приложении С, которое следует применять совместно с МЭК 61508-2 (приложение С).

Метод количественной оценки влияния отказов аппаратных средств по общей причине на вероятность отказов - по приложению D.

Примеры применения таблиц полноты безопасности программного обеспечения, приведенных в МЭК 61508-3 (приложение А), для уровней полноты безопасности 2 и 3 - по приложению Е.

1.2 МЭК 61508-1 - МЭК 61508-4 являются основополагающими стандартами по безопасности, хотя они не применяются в контексте Е/Е/РЕ систем, связанных безопасностью, имеющих небольшую сложность (см. МЭК 61508-4, пункт 3.4.4). В качестве основополагающих стандартов по безопасности данные стандарты предназначены для использования техническими комитетами при подготовке стандартов в соответствии с Руководствами МЭК 104:1997 и ИСО/МЭК 51:1999. Стандарты МЭК 61508-1 - МЭК 61508-4 предназначены также для использования в качестве самостоятельных стандартов.

1.3 В обязанности технического комитета входит использование (где это возможно) основополагающих стандартов по безопасности при подготовке собственных стандартов. В этом случае требования, методы или условия проверки настоящего основополагающего стандарта по безопасности не будут применяться, если это не указано специально, или будут включаться в стандарты, подготовленные этими техническими комитетами.

Примечание - В США и Канаде до тех пор, пока стандарты для конкретного сектора применения стандартов МЭК 61508 (например, МЭК 61511 [1]) не будут опубликованы в качестве международных стандартов США и Канады, существующие там национальные стандарты по безопасности в обрабатывающих секторах, основанные на МЭК 61508, могут быть применены вместо МЭК 61508.

1.4 Структура комплекса стандартов МЭК 61508-1 - МЭК 61508-7 с указанием роли МЭК 61508-6 в достижении функциональной безопасности Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура настоящего стандарта

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ИСО/МЭК Руководство 51:1999 Аспекты безопасности - руководство по включению в стандарты

МЭК Руководство 104:1997 Руководство по подготовке стандартов по безопасности и использование базовых и групповых стандартов по безопасности

ИСО/МЭК 2382-14:1998 Обработка данных. Словарь. Часть 14. Надежность, удобство сопровождения и работоспособность

МЭК 61508-1:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования

МЭК 61508-2:2000 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 2. Требования к системам

МЭК 61508-3:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению

МЭК 61508-4:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 4. Определения и сокращения

МЭК 61508-5:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 5. Примеры методов для определения уровней полноты безопасности

МЭК 61508-7:2000 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 7. Анализ методов и средств

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем стандарте используются термины, определения и сокращения по МЭК 61508-4.

Приложение А
(справочное)

Применение МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3

А.1 Общие положения

Конкретные механизм, технологическая установка, а также другое оборудование могут в случае неправильной работы (например, отказ электромеханических, электронных и/или программируемых электронных устройств) представлять опасность для людей и окружающей среды из-за возникновения опасных событий (например, пожары, взрывы, избыточная радиация, попадание в механизмы и т.д.). Аварии оборудования могут возникать по причине физических отказов устройств (неожиданные аварии оборудования), либо систематических отказов (ошибки человека в технических условиях и конструкции конкретной системы при определенной комбинации причин приводят к систематическим отказам), либо некоторых внешних условий.

Общий подход, основанный на оценке рисков, для предотвращения и/или контроля отказов в электромеханических, электронных или программируемых электронных устройствах содержится в МЭК 61508-1.

Основная задача настоящего стандарта заключается в обеспечении безопасной автоматизации установок и оборудования, а его основная цель состоит в предотвращении:

- отказов систем управления, инициирующих другие события, которые, в свою очередь, могут привести к опасности (например, утечка токсичных материалов, повторяющиеся удары механизмов и т.д.) и

- необнаруженных отказов систем защиты (например, в системах аварийной остановки), делающих эти системы недоступными в момент необходимости действий, связанных с безопасностью.

Требование проведения анализа опасности и риска для процесса/механизма, чтобы определить степень снижения риска, необходимую для удовлетворения критериям оценки риска для приложения, см. в МЭК 61508-1. Оценка риска основана на оценке как последствий (или серьезности), так и частоты (или вероятности) опасного события.

Требование использования степени снижения риска, определенной в процессе анализа, для решения о том, требуется ли одна или несколько систем, связанных с безопасностью*, и для выполнения каких функций обеспечения безопасности (каждая с заданной полнотой безопасности**) требуются эти системы, содержится в МЭК 61508-1.

________________

* Системы, необходимые для обеспечения функциональной безопасности и содержащие одно или несколько электрических (электромеханических), электронных или программируемых электронных (Е/Е/РЕ) устройств, называются системами Е/Е/РЕ, связанными с безопасностью, и включают в себя все оборудование, необходимое для реализации требуемой функции безопасности (см. МЭК 61508-4, пункт 3.4.1).

** Уровень полноты безопасности определяется как один из четырех дискретных уровней. Уровень полноты безопасности 4 является наивысшим, а уровень полноты безопасности 1 - самым низшим (см. МЭК 61508-1, подпункт 7.6.2.9).

В МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3 рассматриваются требования к функциям безопасности и полноте безопасности, установленные в МЭК 61508-1, для любой Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, а также устанавливаются требования к жизненному циклу безопасности, которые:

- применяются при разработке технического задания, проектировании и изменении аппаратных средств и программного обеспечения, а также

- фокусируются на средствах предотвращения и/или контроля случайных отказов аппаратных средств и систематических отказов (жизненные циклы безопасности E/E/PES и программного обеспечения*).

________________

* Чтобы сделать возможной четкую структуризацию требований настоящего стандарта, было принято решение упорядочить требования с помощью модели процесса разработки, в которой все этапы следуют в четкой последовательности с небольшим шагом (ее иногда называют потоковой моделью). Однако следует подчеркнуть, что может быть использован любой эквивалентный подход к описанию жизненного цикла при условии, что в плане обеспечения безопасности проекта будут описаны эквивалентные положения (см. МЭК 61508-1, раздел 6).

МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3 не содержат указаний, какой уровень полноты безопасности соответствует заданному требуемому приемлемому риску. Это решение зависит от многих факторов, включая характер применения, степень выполнения функций безопасности другими системами, а также социальные и экономические факторы (см. МЭК 61508-1 и МЭК 61508-5).

Требования МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3 включают в себя:

- применение методов* и средств, классифицированных в соответствии с уровнем полноты безопасности, чтобы избежать систематических отказов** с помощью планово-предупредительных мер, и

- управление систематическими отказами (включая отказы программного обеспечения) и случайными отказами аппаратных средств с помощью конструктивных особенностей, таких как встроенные средства обнаружения повреждений, избыточность и особенности архитектуры (например диверсификация).

________________

* Требуемые методы и средства для каждого уровня полноты безопасности представлены в МЭК 61508-2 (таблицы приложений А и В) и МЭК 61508-3.

** Систематические отказы обычно нельзя определить количественно. Причинами отказов бывают: ошибки при спецификации и проектировании технических средств и программного обеспечения; ошибки при учете условий окружающей среды (например, температуры) и ошибки в процессе работы (например, слабый интерфейс).

В МЭК 61508-2 гарантия того, что нужный уровень полноты безопасности будет удовлетворительным для опасных случайных отказов аппаратных средств, основывается на:

- требованиях к отказоустойчивости аппаратуры (см. МЭК 61508-2, таблицы 2 и 3) и

- диагностическом охвате и частоте контрольных испытаний подсистем и компонент с проведением анализа надежности, использующего соответствующие данные.

В МЭК 61508-2 и МЭК 61508-3 гарантия того, что нужный уровень полноты безопасности будет удовлетворительным для систематических отказов, достигается путем:

- правильного применения процедур управления безопасностью;

- использования компетентного персонала;

- выполнения предусмотренных действий по реализации жизненного цикла обеспечения безопасности, включая предусмотренные методы и средства* и

- независимой оценки функциональной безопасности**.

________________

* Средства, альтернативные описанным в настоящем стандарте, можно использовать при условии, что при планировании обеспечения безопасности документируются оправдывающие обстоятельства (см. МЭК 61508-1, раздел 6).

** Независимая оценка не всегда подразумевает проведение оценки третьей стороной (см. МЭК 61508-1, раздел 8).

Главная цель состоит в обеспечении того, что оставшиеся систематические отказы, соответствующие уровню полноты безопасности, не приведут к отказу Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью.

МЭК 61508-2 был разработан, чтобы формализовать требования к обеспечению полноты безопасности аппаратных средств* Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, включая датчики и оконечные элементы. Необходимы методы и средства, направленные против как случайных, так и систематических отказов аппаратных средств. Они, как указано выше, включают в себя соответствующую комбинацию средств по предотвращению неисправностей и управлению отказами. Если для обеспечения функциональной безопасности необходимы действия оператора, то приводятся требования к интерфейсу оператора. В МЭК 61508-2 для обнаружения случайных отказов аппаратных средств также определяются методы и средства диагностического тестирования, реализуемые на уровне программного обеспечения и аппаратных средств (например, диверсификация).

________________

* Включая постоянное встроенное программное обеспечение или эквиваленты программного обеспечения (также называемые программно-аппаратными средствами), например, специализированные интегральные схемы.

МЭК 61508-3 был разработан, чтобы формализовать требования обеспечения полноты безопасности для программного обеспечения, как встроенного (включая диагностические средства обнаружения неисправностей), так и прикладного. МЭК 61508-3 требует использовать комбинированный подход, включающий исключение ошибок (обеспечение качества) и устойчивость к ошибкам (за счет архитектуры программного обеспечения), так как не существует известного способа проверить отсутствие отказов в достаточно сложном программном обеспечении, связанном с безопасностью, и, особенно, избежать ошибок в технических условиях и в проекте. МЭК 61508-3 требует принятия таких принципов разработки программного обеспечения, как проектирование сверху вниз, модульность, проверку на каждой стадии жизненного цикла разработки, проверку программных модулей и библиотек программных модулей, а также четкое документирование для облегчения контроля и проверки. Для различных уровней программного обеспечения требуются различные уровни гарантии того, что эти и связанные с ними принципы были правильно реализованы.

Разработчик программного обеспечения может быть или не быть частью организации, создающей всю E/E/PES. В любом случае необходимо тесное сотрудничество, особенно при разработке архитектуры программируемой электроники, когда требуется анализировать компромиссы между архитектурами аппаратных средств и программного обеспечения на предмет их вклада в обеспечение безопасности (см. МЭК 61508-2, рисунок 4).

А.2 Функциональные этапы применения МЭК 61508-2

Функциональные этапы применения МЭК 61508-2 представлены в настоящем приложении, рисунки А.1 и А.2. Функциональные этапы применения МЭК 61508-3 представлены на рисунке А.3.

Примечание - В системах РЕ для программного обеспечения выполняются аналогичные действия (см. рисунок А.3).

Рисунок А.1 - Функциональные этапы применения МЭК 61508-2

Примечание - В системах РЕ для программного обеспечения выполняются аналогичные действия (см. рисунок А.3).

Рисунок А.2 - Функциональные этапы применения МЭК 61508-2 (продолжение)

Рисунок А.3 - Функциональные этапы применения МЭК 61508-3

Для МЭК 61508-2 можно выделить следующие функциональные этапы (см. приложение А, рисунки А.1 и А.2):

a) Определяют распределение требований безопасности (МЭК 61508-1). При необходимости модернизируют планирование безопасности в процессе разработки E/E/PES.

b) Определяют требования безопасности для E/E/PES, включая требования к полноте безопасности, для каждой функции безопасности (МЭК 61508-2, подраздел 7.2). Определяют требования к программному обеспечению и передают их поставщику и/или разработчику программного обеспечения для применения МЭК 61508-3.

Примечание - На этой стадии необходимо рассмотреть возможность одновременных отказов в системе управления EUC и Е/Е/РЕ системе (системах), связанной с безопасностью, (см. МЭК 61508-1, подпункт 7.5.2.4). Такие отказы могут быть результатом отказов компонентов по общей причине, например, из-за влияния окружающей среды. Наличие подобных отказов может привести к большим по сравнению с ожидаемым значениям остаточного риска.

c) Начинают планирование подтверждения соответствия безопасности E/E/PES (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.3).

d) Задают архитектуру (конфигурацию) логической подсистемы, датчиков и оконечных элементов. Вместе с поставщиком/разработчиком программного обеспечения анализируют архитектуру аппаратных средств, программного обеспечения и влияние на безопасность компромиссов между аппаратными средствами и программным обеспечением (см. МЭК 61508-2, рисунок 4). При необходимости анализ повторяют.

e) Разрабатывают модель архитектуры аппаратных средств для Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью. Эту модель разрабатывают, проверяя отдельно каждую функцию безопасности, и определяют подсистему (компонент), используемую для реализации этой функции.

f) Устанавливают параметры для каждой подсистемы (компонента), используемой в Е/Е/РЕ системе, связанной с безопасностью. Для каждой подсистемы (компонента) определяют:

- временной интервал проведения процедур тестирования для отказов, которые не обнаруживаются автоматически;

- среднее время восстановления;

- диагностический охват (см. МЭК 61508-2, приложение С);

- вероятность отказа и

- долю безопасных отказов (см. МЭК 61508-2, приложение С).

g) Определяют архитектурные ограничения (см. МЭК 61508-2, таблицы 2 и 3).

h) Создают модель расчета надежности для каждой функции безопасности, которую должна реализовать Е/Е/РЕ система, связанную с безопасностью.

Примечание - Модель расчета надежности представляет собой математическую формулу, показывающую взаимосвязь между надежностью и соответствующими параметрами, связанными с оборудованием и условиями его использования.

i) Рассчитывают прогнозируемую надежность для каждой функции безопасности, используя соответствующую методику. Сравнивают результат с заданными характеристиками отказов, определенными в перечислении b), и требованиями в соответствии с МЭК 61508-2, подпункт 7.4.3.1, таблицы 2 и 3. Если прогнозируемая надежность не соответствует заданным характеристикам отказов и/или требованиям МЭК 61508-2, таблицы 2 и 3, то изменяют:

- если возможно, один или несколько параметров подсистемы [возвращаются к перечислению f)] и/или

- архитектуру аппаратных средств [возвращаются к перечислению d)].

Примечание - Существует множество методов моделирования, и аналитик должен выбрать наиболее соответствующий (перечень некоторых методов, которые могут быть использованы, приведен в МЭК 61508-2, подпункт 7.4.3.2.2, перечисление h), примечание 4).

j) Реализуют проект Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью. Выбирают средства и методы для управления систематическими отказами аппаратных средств, отказами, вызванными влиянием окружающей среды, и эксплуатационными отказами (см. МЭК 61508-2, приложение А).

k) Загружают проверенное программное обеспечение (см. МЭК 61508-3) в соответствующие аппаратные средства (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.5 и приложение В) и параллельно разрабатывают рабочие инструкции для пользователей и документацию для обслуживающего персонала по эксплуатации системы (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.6 и приложение В). Учитывают аспекты, связанные с программным обеспечением (см. пункт А.3, перечисление f)).

l) Вместе с разработчиком программного обеспечения (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.7) проводят подтверждение соответствия E/E/PES (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.7 и приложение В).

m) Передают аппаратные средства и результаты подтверждения соответствия безопасности E/E/PES системным инженерам для дальнейшей интеграции в комплексную систему.

n) Если в процессе эксплуатации E/E/PES требуется модернизация/обслуживание, то при необходимости снова обращаются к МЭК 61508-2, подраздел 7.8.

В процессе жизненного цикла безопасности E/E/PES выполняется множество различных действий. Среди них верификация (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.9) и оценка функциональной безопасности (см. МЭК 61508-1, раздел 8).

В процессе выполнения приведенных выше действий выбирают методы и средства для обеспечения безопасности E/E/PES, соответствующие требуемому уровню полноты безопасности. Для помощи с выбором таких методов и средств составлены таблицы, упорядочивающие различные методы/средства в соответствии с четырьмя уровнями полноты безопасности (см. МЭК 61508-2, приложение В). Краткий обзор каждого из методов и средств со ссылками на источники информации о них, включая перекрестные ссылки на эти таблицы, представлен в МЭК 61508-7, приложения А и В.

Один из возможных методов расчета вероятностей отказа аппаратных средств для Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, представлен в приложении В.

Примечание - При выполнении приведенных выше действий допускается применять средства, альтернативные указанным в настоящем стандарте при условии, что оправдывающие обстоятельства документируются в процессе планирования безопасности (см. МЭК 61508-1, раздел 6).

А.3 Функциональные этапы применения МЭК 61508-3

Можно выделить следующие функциональные этапы применения МЭК 61508-3 (см. рисунок А.3):

a) Определяют требования для систем Е/Е/РЕ, связанных с безопасностью, и соответствующих компонент планирования безопасности (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.3). При необходимости модернизируют планирование безопасности в процессе разработки программного обеспечения.

Примечание - На предыдущих стадиях жизненного цикла были:

- определены требуемые функции безопасности и соответствующие им уровни полноты безопасности (см. МЭК 61508-1, подразделы 7.4 и 7.5);

- распределены функции безопасности для назначенных систем Е/Е/РЕ, связанных с безопасностью (см. МЭК 61508-1, подраздел 7.6) и

- распределены реализуемые программно функции внутри каждой системы Е/Е/РЕ, связанной с безопасностью (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.2).

b) Определяют архитектуру программного обеспечения для всех реализуемых программно функций безопасности (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.4 и приложение А).

c) Вместе с поставщиком/разработчиком E/E/PES анализируют архитектуру аппаратных средств и программного обеспечения и влияние на безопасность компромиссов между аппаратными средствами и программным обеспечением (см. МЭК 61508-2, рисунок 4). При необходимости анализ повторяют.

d) Приступают к планированию проверки и подтверждения соответствия безопасности программного обеспечения (см. МЭК 61508-3, подразделы 7.3 и 7.9).

e) Проектируют, разрабатывают и проверяют/тестируют программное обеспечение в соответствии с:

- планированием безопасности программного обеспечения;

- уровнем полноты безопасности программного обеспечения;

- жизненным циклом безопасности программного обеспечения.

f) Завершают действия по окончательной проверке программного обеспечения и интегрируют проверенное программное обеспечение в соответствующие аппаратные средства (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.5) и параллельно разрабатывают рабочие инструкции для пользователей и инструкции по эксплуатации для обслуживающего персонала системы программного обеспечения (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.6 и приложение А, подраздел А.2, а также перечисление k) настоящего стандарта).

g) Вместе с разработчиком аппаратных средств (см. МЭК 61508-2, подраздел 7.7) проводят подтверждение соответствия безопасности программного обеспечения в интегрированных системах Е/Е/РЕ, связанных с безопасностью (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.7).

h) Передают результаты подтверждения соответствия безопасности программного обеспечения системным инженерам для дальнейшей интеграции в комплексную систему.

i) Если в процессе эксплуатации потребуется модернизация программного обеспечения E/E/PES, то при необходимости снова возвращаются к соответствующей стадии, как описано в МЭК 61508-3, подраздел 7.8.

В процессе жизненного цикла безопасности программного обеспечения выполняют множество различных действий. В том числе проверку (см. МЭК 61508-3, подраздел 7.9) и оценку функциональной безопасности (см. МЭК 61508-3, раздел 8).

В процессе выполнения приведенных выше этапов выбирают средства и методы обеспечения безопасности программного обеспечения, соответствующие требуемой полноте безопасности. Для помощи в выборе таких методов и средств составлены таблицы, упорядочивающие различные методы/средства в соответствии с четырьмя уровнями полноты безопасности (см. МЭК 61508-3, приложение А). Обзор каждого из методов и средств со ссылками на источники информации о них, включая перекрестные ссылки на эти таблицы, представлен в МЭК 61508-7, приложение С.

Примеры применения таблиц полноты безопасности приведены в приложении Е настоящего стандарта, а МЭК 61508-7 включает в себя описание вероятностного подхода к определению полноты безопасности программного обеспечения для уже разработанного программного обеспечения (см. МЭК 61508-7, приложение D).

Примечание - При выполнении приведенных выше действий допускается применять средства, альтернативные указанным в настоящем стандарте при условии, что оправдывающие обстоятельства документируются в процессе планирования безопасности (см. МЭК 61508-1, раздел 6).

Приложение В
(справочное)

Метод оценки вероятностей отказа аппаратных средств

В.1 Общие положения

Настоящее приложение содержит один из методов расчета вероятностей отказа для Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, установленных в соответствии с МЭК 61508-1 - МЭК 61508-3. Метод не должен рассматриваться в качестве единственно возможного. Однако в данном методе реализуется относительно простой подход к оценке характеристик Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью.

Существуют различные методы анализа уровня безопасности аппаратных средств Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью. Наиболее распространенными методами являются метод блок-схем надежности (см. МЭК 61508-7, приложение С, пункт С.6.5) и метод, основанный на марковских моделях (см. МЭК 61508-7, приложение С, пункт С.6.4). Оба метода при правильном применении дают аналогичные результаты, но в случае сложных программируемых электронных подсистем (например, при перекрестном голосовании по нескольким каналам и автоматическом тестировании) метод блок-схем надежности дает некоторую потерю точности по сравнению с методом, основанным на марковских моделях.

При рассмотрении Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, в целом эта потеря точности может быть незначительной, если учитывается точность данных о надежности, используемых при анализе. Например, основная потеря точности при анализе уровня безопасности аппаратных средств для Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, зависит от приборов для измерения полей. Имеет ли значение потеря точности, можно определить только для конкретных условий. В случае сложных программируемых электронных подсистем результаты оценки полноты безопасности аппаратуры методом блок-схем надежности более пессимистичны, чем методом, основанным на марковских моделях (т.е. метод блок-схем надежности дает большую вероятность отказа). В настоящем приложении применяется метод блок-схем надежности.

Если отказ системы управления EUC инициирует обращение к Е/Е/РЕ системе, связанной с безопасностью, то вероятность возникновения опасного события зависит также и от вероятности отказа системы управления EUC. В этой ситуации необходимо рассмотреть возможность одновременного отказа компонентов системы управления EUC и Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, из-за механизмов отказа по общей причине. При неправильном анализе наличие подобных отказов может привести к большим, по сравнению с ожидаемым, значениям остаточного риска.

Расчеты вероятностей отказа аппаратных средств Е/Е/РЕ систем, связанных с безопасностью, основываются на следующих предположениях:

- значение результирующей средней вероятности отказа выполнения функции безопасности для подсистемы меньше 10 или значение результирующей вероятности отказа в час для подсистемы меньше 10;

- частота отказов компонент постоянна в течение стадий жизни системы;

- подсистема датчиков (подсистема ввода) состоит из реального датчика(ов) и любых других компонент и соединительных проводов, вплоть до компоненты (компонент), но ее (их) не включая, где сигналы впервые объединяются с помощью процедуры голосования или другой процедуры (например, конфигурация каналов из двух датчиков, представленная на рисунке В.1 настоящего приложения);

- логическая подсистема включает в себя компоненту (компоненты), в которой(ых) сигналы вначале объединяются, и все другие компоненты, вплоть до тех компонент включительно, откуда результирующий сигнал(ы) передается(ются) подсистеме оконечных элементов;

- подсистема оконечных элементов (подсистема вывода) включает в себя компоненты и соединения, которые обрабатывают конечный сигнал(ы), получаемый(ые) от логической подсистемы, включая оконечный исполнительный компонент(ы);

- частоты отказов аппаратных средств, используемые в качестве входных данных для расчетов и таблиц, задаются для одного канала подсистемы (например, при использовании датчиков в виде архитектуры 2оо3 частота отказов задается для одного датчика, а влияние архитектуры 2оо3 рассчитывается дополнительно);

- частоты отказов и диагностический охват одинаковы для всех каналов в архитектуре подсистемы;

- общая частота отказов аппаратных средств канала подсистемы является суммой частоты опасных и частоты безопасных отказов для данного канала, которые полагают равными.

Рисунок В.1 - Пример конфигурации для двух каналов датчиков

Примечание - Это предположение влияет на долю безопасных отказов (см. МЭК 61508-2, приложение С), но доля безопасных отказов не влияет на рассчитанные значения вероятности отказа, приведенные в настоящем приложении.

- для каждой функции безопасности существуют идеальные средства тестирования и устранения отказов (т.е. все отказы, оставшиеся необнаруженными, обнаруживаются при тестировании), влияние неидеального тестирования в соответствии с приложением В, пункт В.2.5;

- интервал времени между тестовыми испытаниями должен быть, по крайней мере, на порядок больше, чем продолжительность диагностического тестирования;

- для каждой подсистемы существует единый интервал времени между тестовыми испытаниями и среднее время восстановления.

Примечание - Среднее время восстановления включает в себя время, необходимое для обнаружения отказа в соответствии с МЭК 61508-2, подпункт 7.4.3.2.2, перечисление g), примечание. В настоящем приложении предполагаемое значение среднего времени восстановления одинаковое как для обнаруженных, так и необнаруженных отказов и включает в себя длительность диагностического тестирования, а не интервал между тестовыми испытаниями. Для необнаруженных отказов среднее время восстановления, используемое в расчетах, не должно включать в себя длительность диагностического тестирования, а так как среднее время восстановления всегда добавляется к временному интервалу между тестовыми испытаниями, который, по крайней мере, на порядок больше длительности диагностического тестирования, то ошибка будет незначительной;

- восстановить работоспособное состояние системы, нарушенное после возникновения всех известных отказов, могут несколько ремонтных команд;

- ожидаемый интервал между запросами на выполнение функции безопасности должен быть, по крайней мере, на порядок больше среднего времени восстановления;

- для всех подсистем, работающих в режиме низкой интенсивности запросов, и для архитектур 1оо2, 1oo2D и 2оо3, работающих в режиме высокой интенсивности запросов и непрерывном режиме, доля отказов, заданная диагностическим охватом, обнаруживается и устраняется за среднее время восстановления, приведенное в требованиях к полноте безопасности аппаратных средств.

Пример - Если предполагаемое среднее время восстановления равно 8 ч, то оно включает в себя длительность диагностического тестирования, которое обычно не превышает 1 ч, а оставшаяся часть среднего времени восстановления - это действительное время ремонта.

Примечание - Для канальных архитектур 1оо2, 1oo2D и 2оо3 предполагается выполнение любого ремонта в оперативном режиме. Если конфигурация Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, при любом обнаруживаемом отказе обеспечивает переход EUC в безопасное состояние, то это уменьшает среднюю вероятность отказа в обслуживании. Степень уменьшения вероятности зависит от диагностического покрытия;

- для канальных архитектур 1оо1 и 2оо2, работающих в режиме высокой интенсивности запросов или непрерывном режиме, система Е/Е/РЕ, связанная с безопасностью, всегда переходит в безопасное состояние после обнаружения опасного отказа; для этого ожидаемый интервал времени между запросами, по крайней мере, должен быть на порядок больше временного интервала диагностического тестирования или сумма временных интервалов диагностического тестирования и временных интервалов перехода в безопасное состояние должна быть меньше, чем время безопасной работы.

Примечание - Время безопасной работы определяется в МЭК 61508-2, подпункт 7.4.3.2.5 как интервал времени между отказом EUC или системы управления EUC (с потенциальной возможностью вызвать опасное событие) и возникновением опасного события, если функция безопасности не выполнена;

- если отказ источника питания приводит к обесточиванию Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, и инициирует переход системы в безопасное состояние, то источник питания не влияет на среднюю вероятность отказа по запросу для Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью; если для перехода в безопасное состояние на систему подается питание или у источника питания существуют режимы отказов, которые могут приводить к небезопасной работе Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, то оценка должна учитывать источник питания;

- если используется терминальный канал, то он ограничивается только той частью рассматриваемой системы, которой обычно являются либо датчик, либо логическая подсистема, либо подсистема оконечных элементов;

- параметры и их обозначения представлены в таблице В.1.

Таблица В.1 - Параметры, используемые в настоящем приложении, и диапазоны их значений (применяется к архитектурам 1оо1, 1оо2, 2оо2, 1oo2D и 2оо3)

В.2 Средняя вероятность отказа по запросу (для режима низкой интенсивности запросов)

В.2.1 Процедура расчета

Среднюю вероятность отказа в обслуживании функции безопасности для Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, определяют вычислением и суммированием средней вероятности отказа в обслуживании для всех подсистем, совокупность которых обеспечивает функцию безопасности. Так как рассматриваемые в настоящем приложении вероятности невелики, то средняя вероятность отказа по запросу для функции безопасности Е/Е/РЕ системы (см. рисунок В.2), связанной с безопасностью, может быть вычислена по формуле

,

где - средняя вероятность отказа по запросу для подсистемы датчиков;

- средняя вероятность отказа по запросу для логической подсистемы;

- средняя вероятность отказа по запросу для подсистемы оконечных элементов.

Рисунок В.2 - Структура подсистем Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью

Для определения средней вероятности отказа по запросу для каждой из подсистем необходимо строго придерживаться следующей процедуры для каждой подсистемы:

a) Рисуют структурную схему, изображающую компоненты подсистемы датчиков (подсистемы ввода), компоненты логической подсистемы или компоненты подсистемы оконечных элементов (подсистемы вывода). Компонентами подсистемы датчиков, например, могут быть датчики, защитные экраны, входные согласующие цепи; компонентами логической подсистемы - процессоры и сканеры; а компонентами подсистемы оконечных элементов - выходные согласующие цепи, экраны и исполнительные механизмы. Представляют каждую подсистему как одну либо более голосующих групп 1оо1, 1оо2, 2оо2, 1oo2D или 2оо3.

b) Применяют соответствующие таблицы В.2-В.5, в которых приведены шестимесячные, годовые, двухлетние и 10-летние интервалы между процедурами тестирования. Данные таблицы предполагают, что среднее время восстановления для любого отказа после его обнаружения равно 8 ч.

c) Для каждой голосующей группы в подсистеме выбирают из таблиц В.2-В.5:

- архитектуру (например 2оо3);

- диагностический охват для каждого канала (например 60%);

- интенсивность отказов (в час) для каждого канала (например 5.0Е-06);

- -факторы отказа с общей причиной и для взаимосвязи между каналами в рассматриваемой архитектуре (например 2% и 1% соответственно).

Примечания

1 Предполагается, что все каналы в голосующей группе имеют одинаковые диагностические покрытия и интенсивности отказов (см. подраздел В.1).

2 В таблицах В.2-В.5 (см. также таблицы В.10-В.13) предполагается, что -фактор в отсутствие диагностических тестов (также применяемый для необнаруженных опасных отказов при использовании диагностических тестов) в 2 раза больше -фактора для отказов, обнаруживаемых диагностическими тестами, .

d) Получают из таблиц В.2-В.5 среднюю вероятность отказа в обслуживании для голосующей группы.

e) Если функция безопасности зависит от нескольких голосующих групп датчиков или исполнительных механизмов, то совокупную среднюю вероятность отказа в обслуживании для подсистемы датчиков или подсистемы оконечных элементов или задают следующими формулами:

*;

*.

где и * - средние вероятности отказа в обслуживании для каждого из голосующей группы датчика или оконечного элемента, соответственно.

______________

* Формулы и экспликация к ним соответствуют оригиналу. - .

В.2.2 Архитектуры для режима низкой интенсивности запросов

Примечания

1 В настоящем пункте справедливые для нескольких архитектур формулы выводят там, где они встречаются впервые.

2 Формулы настоящего пункта справедливы для предположений, перечисленных в В.1.

В.2.2.1. Архитектура 1оо1

Данная архитектура предполагает использование одного канала, и любой опасный отказ приводит к нарушению функции безопасности при возникновении запроса на ее выполнение.

На рисунках В.3 и В.4 представлены структурная схема и схема расчета надежности. Интенсивность для канала задается формулой

.

Рисунок В.3 - Структурная схема архитектуры 1оо1

Рисунок В.4 - Схема расчета надежности архитектуры 1оо1

На рисунке В.4 показано, что канал можно рассматривать как состоящий из двух компонентов, одного с интенсивностью опасных отказов , обусловленной необнаруженными отказами, а другого с интенсивностью опасных отказов , обусловленной обнаруженными отказами. Эквивалентное среднее время простоя канала можно рассчитать, суммируя времена простоя для двух компонентов, и , прямо пропорционально вкладу каждого компонента в вероятность отказа канала:

.

Для каждой архитектуры интенсивность необнаруженных опасных отказов и интенсивность необнаруженных опасных отказов задаются как

; .

Среднюю вероятность отказа выполнения функции безопасности канала в течение времени простоя определяют из выражения

,

так как 1.

Следовательно, средняя вероятность отказа по запросу для архитектуры 1оо1 равна

.

В.2.2.2 Архитектура 1оо2

Данная архитектура представляет собой два канала, соединенных параллельно, так что любой из каналов может выполнить функцию безопасности. Следовательно, для нарушения функции безопасности опасные отказы должны возникнуть в обоих каналах. Предполагается, что любое диагностическое тестирование только сообщает о найденных сбоях и не может изменить ни выходные состояния каналов, ни результат голосования.

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 1оо2 приведены на рисунках В.5 и В.6. Значение вычисляют в соответствии с В.2.2.1, но необходимо вычислить также и эквивалентное время простоя системы по формуле

.

Рисунок В.5 - Структурная схема архитектуры 1оо2

Рисунок В.6 - Схема расчета надежности архитектуры 1оо2

Для данной архитектуры 1оо1 средняя вероятность отказа по запросу равна

В.2.2.3 Архитектура 2оо2

Данная архитектура представляет собой два канала, соединенных параллельно, и для выполнения функции безопасности необходима работа обоих каналов. Предполагается, что любое диагностическое тестирование только сообщает о найденных сбоях и не может изменить ни выходные состояния каналов, ни результат голосования.

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 2оо2 представлены на рисунках В.7 и В.8.

Рисунок В.7 - Структурная схема архитектуры 2оо2

Рисунок В.8 - Схема расчета надежности архитектуры 2оо2

Значение вычисляют в соответствии с В.2.2.1, а средняя вероятность отказа по запросу для данной архитектуры должна быть равна

.

В.2.2.4 Архитектура 1oo2D

Данная архитектура представляет собой два канала, соединенных параллельно. При нормальной работе для выполнения функции безопасности необходимы оба канала. Кроме того, если диагностическое тестирование обнаруживает отказ в любом канале, то результаты анализа устанавливаются так, чтобы общее выходное состояние совпадало с результатом, выдаваемым другим каналом. Если диагностическое тестирование обнаруживает отказы в обоих каналах или несоответствие между ними, причина которого не может быть идентифицирована, то выходной сигнал переводит систему в безопасное состояние. Для обнаружения несоответствия между каналами каждый канал может определять состояние другого канала независящим от другого канала способом.

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 1oo2D представлены на рисунках В.9 и В.10.

Рисунок В.9 - Структурная схема архитектуры 1oo2D

Рисунок В.10 - Схема расчета надежности архитектуры 1oo2D

Для каждого канала интенсивность обнаруженных безопасных отказов определяют как

.

Значения эквивалентного среднего времени простоя отличаются от значений, приведенных для других архитектур в В.2.2, и поэтому их обозначают как и . Эти значения определяют как

;

.

Средняя вероятность отказа по запросу для данной архитектуры равна

В.2.2.5 Архитектура 2оо3

Данная архитектура состоит из трех каналов, соединенных параллельно с мажорированием выходных сигналов так, что выходное состояние не меняется, если результат, выдаваемый одним из каналов, отличается от результата, выдаваемого двумя другими каналами.

Предполагается, что любое диагностическое тестирование только фиксирует найденные сбои и не может изменить ни выходные состояния каналов, ни результат голосования.

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 2оо3 представлены на рисунках В.11 и В.12.

Рисунок В.11 - Структурная схема архитектуры 2оо3

Рисунок В.12 - Схема расчета надежности архитектуры 2оо3

Значение вычисляют по В.2.2.1, а значение - по В.2.2.2. Средняя вероятность отказа по запросу для данной архитектуры равна

В.2.3 Подробные таблицы для режима низкой интенсивности запросов

Таблица В.2 - Средняя вероятность отказа по запросу в течение шестимесячного интервала между контрольными проверками при среднем времени ремонта 8 ч

Продолжение таблицы В.2

Таблица В.3 - Средняя вероятность отказа по запросу для одногодичного интервала между контрольными испытаниями и среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.3

Таблица В.4 - Средняя вероятность отказа по запросу для двухлетнего интервала между контрольными испытаниями и среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.4

Таблица В.5 - Средняя вероятность отказа по запросу для десятилетнего интервала между контрольными испытаниями и среднего времени ремонта 8 ч

Продолжение таблицы В.5

В.2.4. Пример режима низкой интенсивности запросов

Рассмотрим функцию безопасности, для реализации которой нужна система SIL2. Пусть построенный на основе предыдущего опыта первоначальный вариант архитектуры всей системы включает одну группу из трех аналоговых датчиков давления с архитектурой 2оо3 на входе. Логическая подсистема рассматриваемой системы представляет собой PES с избыточностью с архитектурой 1oo2D и управляет одним закрывающим и одним дренажным клапаном, так как для обеспечения функции безопасности необходима работа как закрывающего, так и дренажного клапана. Архитектура всей системы представлена на рисунке В.13. Для этой системы оценим сначала функцию безопасности при одногодичном периоде контрольных испытаний. Таблицы В.6-В.8 являются фрагментами таблицы В.3 для соответствующих данных на рисунке В.13.

Рисунок В.13 - Архитектура системы рассматриваемого примера для режима низкой интенсивности запросов

Таблица В.6 - Средняя вероятность отказа по запросу для подсистемы датчиков в рассматриваемом примере для режима низкой интенсивности запросов (интервал контрольных испытаний равен одному году, а среднее время ремонта - 8 ч)

Таблица В.7 - Средняя вероятность отказа по запросу для логической подсистемы в примере для режима низкой интенсивности запросов (интервал контрольных испытаний равен одному году, а среднее время ремонта - 8 ч)

Таблица В.8 - Средняя вероятность отказа по запросу для подсистемы оконечных элементов в примере для режима низкой интенсивности запросов (интервал контрольных испытаний равен одному году, а среднее время ремонта - 8 ч)

Данные, представленные в таблицах В.6-В.8, позволяют получить следующие значения:

- для подсистемы датчиков:

2,3х10;

- для логической подсистемы:

4,8х10;

- для подсистемы оконечных элементов:

4,4х10+8,8х10

=1,3х10.

Следовательно, для функции безопасности:

2,3х10+4,8х10+1,3х10

=1,3х10

уровень полноты безопасности 1.

Для перевода системы, представленной на рисунке В.13, на уровень полноты безопасности 2, выполняют одно из следующих действий:

a) уменьшают интервал между контрольными проверками до 6 мес:

b) заменяют архитектуру 1оо1 закрывающего клапана, представляющего собой выходное устройство с низкой надежностью, на 1оо2, предполагая, что 10% и 5%:

В.2.5 Влияние неидеальных контрольных проверок

Отказы системы, связанной с безопасностью, не обнаруженные никакими диагностическими или контрольными испытаниями, обнаруживают только при совпадении запросов на выполнение функции безопасности, на которую влияет отказ. Следовательно, для таких полностью независимых отказов ожидаемая интенсивность запросов к системе безопасности определяет действительное время простоев.

Ниже приведен пример такой зависимости для архитектуры 1оо2, где - время между запросами к системе:

;

;

Результаты для системы 1оо2 со 100%-ными достоверными одногодичными контрольными испытаниями в сравнении с 50%-ными достоверными контрольными испытаниями, где требуемый период контрольных испытаний предполагается равным 10 годам, приведены в таблице В.9. В рассматриваемом примере расчеты проводились при следующих предположениях: интенсивность отказов 1x10 в час; 10%; 5%.

Таблица В.9 - Неидеальные контрольные испытания

В.3 Вероятность отказа в час (для режима работы высокой интенсивности запросов или непрерывного режима работы)

В.3.1 Процедура расчетов

Метод определения вероятности отказа функции безопасности для Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, работающей в режиме высокой интенсивности запросов или непрерывном режиме. То же, что и метод вычисления для режима низкой интенсивности запросов (см. В.2.1), за исключением того, что средняя вероятность отказа по запросу заменяется на вероятность опасного отказа в час .

Общую вероятность опасного отказа функции безопасности для Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью, определяют вычислением интенсивностей опасных отказов для всех подсистем, совокупность которых обеспечивает функцию безопасности, и суммированием полученных отдельных значений. Так как рассматриваемые в настоящем приложении вероятности малы, то используют формулу

,

где - вероятность отказа в час для функции безопасности Е/Е/РЕ системы, связанной с безопасностью;

- вероятность отказа в час для подсистемы датчиков;

- вероятность отказа в час для логической подсистемы;

- вероятность отказа в час для подсистемы оконечных элементов.

В.3.2 Архитектуры для режима работы высокой интенсивности запросов или непрерывного режима работы

Примечания

1 В настоящем пункте справедливые для нескольких архитектур формулы выводят там, где они встречаются впервые. См. также В.2.2.

2 Формулы настоящего пункта справедливы для предположений, перечисленных в В.1.

В.3.2.1 Архитектура 1оо1

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 1оо1 представлены на рисунках В.3 и В.4 соответственно. Для вычисления , , и используют те же формулы, что и в В.2.2.1.

;

;

; .

Если предположить, что система, связанная с безопасностью, при обнаружении любого отказа переводит EUC в безопасное состояние, то для архитектуры 1оо1

.

В.3.2.2 Архитектура 1оо2

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 1оо2 представлены соответственно на рисунках В.5 и В.6. Значение вычисляют по формуле, приведенной в В.3.2.1. Вероятность отказа для архитектуры 1оо2 вычисляют по формуле

.

В.3.2.3 Архитектура 2оо2

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 2оо2 представлены соответственно на рисунках В.7 и В.8. Если предположить, что при обнаружении любого отказа каждый канал переводится в безопасное состояние, то для архитектуры 2оо2

.

В.3.2.4 Архитектура 1oo2D

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 1oo2D представлены соответственно на рисунках В.9 и В.10. Для архитектуры 1oo2D интенсивность обнаруженных безопасных отказов , эквивалентное среднее время простоя , и вероятность отказа вычисляют по формулам:

;

;

.

B.3.2.5 Архитектура 2оо3

Структурная схема и схема расчета надежности архитектуры 2оо3 представлены соответственно на рисунках В.11 и В.12. Значение вычисляют по формуле, приведенной в В.3.2.1. Вероятность отказа для архитектуры 2оо3 вычисляют по формуле

.

В.3.3 Подробные таблицы для режима работы высокой интенсивности запросов и непрерывного режима работы

Таблица В.10 - Вероятность отказа в час (в режиме высокой интенсивности запросов и непрерывном режиме) для одномесячного интервала между контрольными испытаниями и среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.10

Таблица В.11 - Вероятность отказа в час (в режиме работы высокой интенсивности запросов и непрерывном режиме работы) для трехмесячного интервала между контрольными испытаниями и среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.11

Таблица В.12 - Вероятность отказа в час (в режиме высокой интенсивности запросов и непрерывном режиме) для шестимесячного интервала между контрольными испытаниями и для среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.12

Таблица В.13 - Вероятность отказа в час (в режиме высокой интенсивности запросов и непрерывном режиме) для одногодичного интервала между контрольными испытаниями и для среднего времени ремонта 8 ч

Окончание таблицы В.13