Table of Contents

ويعد معيار الجماعة الاقتصادية الدولية 62061 مبدأ توجيهيا حاسما لضمان السلامة في نظم مراقبة الأجهزة، ويوفر إطارا منظما لتصميم وتنفيذ وصيانة وظائف السلامة التي تحمي المشغلين والمعدات، وكمقياس منسق بموجب التوجيه الأوروبي للأجهزة والمعترف به عالميا، يتيح المجلس الاقتصادي الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية 62061 للمصنعين تحقيق السلامة الوظيفية لنظم المراقبة الكهربائية والإلكترونية والقابلة للبرمجة (E/E/PE) التي تستخدم في الآلات.

ما هو IEC 62061؟

IEC 62061, officially titled "Safety of machinery – Functional safety of safety-related control systems," is an international standard developed by the International Electrotechnical Commission (IEC). It was first published in 2005 and has since undergone major revision, most notably the 2021 edition, which aligned it more closely with IEC 61508 (the overarching functioning safety standard) and ISO 13849 (the standard for safety-related systems).

وينطبق هذا المعيار تحديدا على نظم المراقبة المتصلة بالسلامة التي تتضمن تكنولوجيات إلكترونية كهربائية وإلكترونية وبرمجة، وتشمل دورة الحياة بأكملها من المفهوم والتصميم والاندماج إلى التشغيل والصيانة والتخلي عن العمل، وعلى عكس بعض المعايير الخاصة بقطاع معين، تتناول اللجنة الاقتصادية الدولية 62061 من جوانب المعدات والبرامجيات، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من الآلات تشمل معدات التغليف والأدوات الآلية والآليات وخطوط الإنتاج الآلية.

وقد صممت اللجنة الدولية للكهرباء 62061 لاستخدامها بالاقتران مع المعيار 12100 (تقدير المخاطر للآلات) وهي تكمل المعيار ISO 13849 الذي يغطي الأجزاء ذات الصلة بالسلامة النباتية والهيدروليكية والميكانيكية، وتشكل هذه المعايير معاً العمود الفقري للامتثال للآليات الوظيفية في العديد من الولايات القضائية، ولا سيما بموجب لائحة أجهزة الاتحاد الأوروبي رقم 2023/1230.

المفاهيم الرئيسية وعلم المصطلحات

ولتطبيق الاتفاقية الدولية لمكافحة الإرهاب بشكل فعال، يجب أن يفهم المرء عدة مفاهيم أساسية.

تقييم المخاطر وتحديد المخاطر

الخطوة الأولى في إطار الدورة 62061 للعموم الأول هي تقييم منهجي للمخاطر يقوم على المعيار 12100 من المعايير الدولية للتوحيد القياسي، ويجب على المصانع تحديد جميع المخاطر المتوقعة - الميكانيكية والكهربائية والثغرية والكيميائية أو الناجمة عن خطأ بشري، وبالنسبة لكل حالة خطرة، يقدر الخطر المرتبط بذلك بالنظر في خطورة الضرر المحتمل واحتمال حدوثه (بما في ذلك التعرض للتواتر وإمكانية تجنبه)، وإمكانية تجنب الضرر أو الحد منه.

ويؤدي ناتج تقييم المخاطر إلى الحد من المخاطر المطلوبة، ثم تصمم مهام السلامة لتقليل المخاطر إلى مستوى مقبول، ويجب أن تُخصص لكل وظيفة أمان مستوى مستهدف لنزاهة السلامة على أساس الحد من المخاطر اللازمة.

مستوى السلامة

ومستوى السلامة هو مستوى متباين (1 إلى 4) يحدد احتمال أن تؤدي وظيفة السلامة أداءً صحيحاً في ظل جميع الظروف المعلن عنها في غضون فترة محددة، ويوفر القانون الأساسي 1 أدنى مستوى من النزاهة، وهو 4 شلنات، وفي سياق الآلات، يكون القانون الأساسي 3 هو الأكثر ضرورة، ونادراً ما يستخدم في إطار القانون الخاص 4 سائلة بسبب التكلفة القصوى والتعقيد.

The SIL assignment depends on three parameters: the average probability of dangerous failure per hour (PFHD]), the diagnostic coverage (DC), and the ability to withstand common cause failure (CCF). IEC 62061 provides quantitative targets for each SIL:

  • SIL 1:] PFHD] from 10−5] to less than 10−6 1/h
  • SIL 2:] PFHD] from 10−6] to less than 10−7 1/h
  • SIL 3:] PFHD] from 10−7] to less than 10−8 1/h

ويجب التحقق من هذه الأهداف من خلال تحليل الموثوقية، وكثيرا ما تستخدم أساليب الفشل، والآثار، والتحليل التشخيصي (FMEDA) أو تحليل الأشجار الخاطئ.

مضيق المحفوظات

ويفرض البرنامج الدولي للحساب الإلكتروني 62061 قيودا معمارية على تصميم المعدات لتحقيق وحدة معينة من وحدات الخدمة المدنية، وتتعلق هذه القيود بفئات هيكل النظام (على غرار التصنيف الدولي لتوحيد المقاييس 13849، الفئات باء، 1، 2، 3، 4). ويحدد المعيار التسامح في حالة التخلف عن استخدام المعدات، وتغطية التشخيص لكل من هذه المراكز:

  • SIL 1:] HFT = 0 (sing fault tolerance not required) with basic diagnostic coverage.
  • SIL 2: ] HFT = 1 (تسامح خطأ واحد) عادة مع تغطية تشخيصية عالية، أو HFT = صفر مع تغطية تشخيصية عالية جداً وبنات محددة للنظم الفرعية.
  • SIL 3: ] HFT = 1 مع تغطية تشخيصية عالية، أو HFT = 2 معتدل.

وهذه القيود تكفل عدم وجود فشل خطير واحد يؤدي إلى فقدان وظيفة السلامة.

النزاهة المنهجية

وبالإضافة إلى حالات الفشل العشوائي في المعدات، تطالب اللجنة الدولية المعنية بالتكنولوجيات من أجل التغيير بتجنب حدوث أخطاء منهجية - أخطاء مستحدثة أثناء المواصفات أو التصميم أو التنفيذ أو الصيانة - ويشمل ذلك تطوير برامجيات دقيقة بعد دورة حياة محددة للسلامة، واستخدام عناصر ثابتة الاستخدام، واستعراضات التصميم، والاختبارات - تحدد المعايير الاحتياجات اللازمة لتجنب الإخفاقات المنهجية (مثل البرمجة الدفاعية والتحليل الدينامي) ومراقبتها من خلال أنشطة التحقق والتحقق.

العلاقة بين اللجنة الانتخابية المستقلة 62061 والمنظمة الدولية لتوحيد المقاييس 13849

ويعالج كل من اللجنة الدولية المعنية بالتكنولوجيا 62061 والمنظمة الدولية لتوحيد المقاييس 13849 السلامة الوظيفية لنظم الرقابة في الأجهزة، ولكنهما يختلفان في نطاقها ومنهجيتها، ويستخدم المعيار 13849 مستويات الأداء (من الرتبة إلى أخرى) بنهج نوعي، بينما يستخدم المركز الدولي للحساب الإلكتروني 62061 شلباً مع أهداف كمية، ويدرك الارتباك الذي تسبب فيه ذلك، فقد نسقت اللجنة الانتخابية المستقلة والمنظمة الدولية لمعاييرهما بحيث يتوافق مع قانون خاص:

  • SIL 1 ⁇ PL c
  • SIL 2 ⁇ PL d
  • SIL 3 ⁇ PL e

في الممارسة العملية، يمكن للمصنعين استخدام أي معيار (أو كليهما) لإثبات الامتثال، حيث تشير طبعة عام 2021 من IEC 62061 إشارة صريحة إلى فئات ISO 13849 ومفاهيم التغطية التشخيصية، مما يجعل المعيارين أكثر قابلية للتطبيق، وبالنسبة للنظم البسيطة التي تحتوي على مكونات جيدة الفهم، فإن المعيار إيزو 13849 يوفر في كثير من الأحيان مسارا أبسط؛ وبالنسبة للنظم المعقدة القابلة للبرمجة، قد يكون الرقم IEC 62061 أنسب نظرا لحسابات التفصيلية لمعدلات.

تنفيذ البرنامج الفرعي 62061 في نظم مراقبة الآلات

ويتطلب الامتثال عملية منهجية تدمج السلامة في دورة حياة التصميم العامة، ويتم تكييف الخطوات التالية من منهجية الحد من المخاطر التي حددتها اللجنة الدولية المعنية بالتكنولوجيات

الخطوة 1: تحديد المخاطر وتقدير المخاطر

بداية من إدراج جميع وسائل تشغيل الآلة (العملية العادية، أو المنشأة، أو الصيانة، أو التنظيف، أو التوقف عن العمل في حالات الطوارئ) - بالنسبة لكل نمط، تحديد المخاطر - مثل السحق أثناء القذف، أو الصدمة الكهربائية أثناء الصيانة، أو بدء التشغيل غير المقصود، وتقدير مستوى المخاطر الأولية باستخدام معايير الحدة، والتعرض، وتجنب المخاطر، ويجب توثيق هذا التقدير للمخاطر في تقرير تقييم المخاطر.

الخطوة 2: تحديد الحد من المخاطر المطلوبة والمشروع المستهدف

وبالنسبة لكل حالة خطرة، يحدد كمياً الحد من المخاطر المطلوبة، ويوفر التقرير الأوّلي 62061 طريقة مبسطة في المرفق ألف: تعيين درجة شدة (S1, S2, S3)، وتواتر/دوام التعرض (F1, F2)، وإمكانية تجنب التعرض (P1, P2). وينتج هذا الجمع عن ذلك وجود حاجة إلى شريان الحياة المستدامة أو PL. وعلى سبيل المثال، فإن الإصابة الشديدة مع التعرض المتكرر واحتمالات المنخفضة تتطلب عادة من المشروع SIL 3.

وتنظر هذه الخطوة أيضاً في إمكانية تحقيق وظيفة السلامة بوسائل أخرى (مثل الحراس والحواجز) قبل الاعتماد فقط على نظام المراقبة.

الخطوة 3: تصميم نظام المراقبة ذات الصلة بالسلامة

(ب) تحديد وحدات التسجيل المُستهدفة، وتصميم الهيكل - تُعتمد المكونات (المجسات، والمذيبات المنطقية، والمُلَكِّبات) التي تفي بالموثوقية المطلوبة، وبالنسبة للساحل الثاني أو الثالث، النظر في البنى الزائدة عن الحاجة مثل الميكانيكي المزدوج بالتشخيصات، وضمان التصديق على أي أجهزة إلكترونية قابلة للبرمجة (مثل أجهزة السلامة PLCs) وفقاً للوصاية الدولية رقم 61508 أو IEC 62061.

ويجب أن يفي تصميم برامجيات البرمجيات الصلبة بالقيود المعمارية التي تواجه محطة HFT و DC.كما أن خطة السلامة المنهجية: استخدام تصميم البرامجيات المهيكلة وتطبيق معايير الترميز وإجراء تحليل ثابت، ويوصي المعيار باتباع نموذج V-model للتحقق من البرامجيات والتحقق منها.

الخطوة 4: حساب PFH D] والتحقق من تحقيق المشروع

(ب) حساب [FLT:]D لكل وظيفة من وظائف السلامة، والنظر في التغطية التشخيصية للاختبارات المبنية (مثل الرصد عبر القنوات الزائدة، وإجراء اختبارات ذاتية دورية) وتطبيق عوامل ملائمة للفشل المشترك (العامل المتراكم) استناداً إلى تصميم التنوع وخط الطول الممتد.

ويمكن أن تساعد أدوات مثل تحليل الأشجار الخاطئ أو مخططات مجمعات الموثوقية، ويوفر العديد من شركات صناعة عناصر السلامة شهادات PFHD] قيم أجهزةها، مما يبسط الحساب.

الخطوة 5: التحقق والتحقق (البعثة الخامسة)

ويكفل التحقق بناء النظام على نحو صحيح وفقا لمواصفات التصميم، ويشمل ذلك استعراض المخططات، ورمز المصدر، ونتائج الاختبارات، والتحقق من صحة النظام الذي يفي بمتطلبات السلامة في البيئة الآلية الحقيقية، ويجب توثيق كلا النشاطين.

ويقتضي الأمر إجراء اختبار محدد على المستوى التنفيذي 62061: اختبارات وظيفية لكل وظيفة من وظائف السلامة، واختبارات حقن الخطأ للتحقق من التغطية التشخيصية، واختبارات التكامل، ولعملية التحقق، وإدارة الآلة من خلال جميع الأساليب التشغيلية، والتأكيد على أن مهام السلامة تستجيب على النحو المتوقع (مثلاً، توقف وقف الطوارئ عن الحركة الخطرة في غضون فترة التوقف اللازمة).

الخطوة 6: الوثائق والصيانة

والوثائق الشاملة إلزامية، وتشمل تقرير تقييم المخاطر، والأساس المنطقي للتصميم، وحسابات الصحة العامة، وبروتوكولات الاختبار، وحالة السلامة، كما أن المعيار يتطلب أن تتاح للمستعملين إمكانية الحصول على المعلومات اللازمة لضمان التشغيل الآمن، والصيانة، والتعديل - مثل فترات التفتيش الدورية، وإجراءات الاستجابة للخطأ التشخيصي، والتعليمات المتعلقة بالاستعاضة عن عناصر السلامة.

وبعد التكليف، يجب الحفاظ على النظام وفقاً لدورة الحياة المحددة للسلامة، وأي تعديلات (مثل تغيير جهاز الاستشعار أو تحديث البرمجيات) تتطلب إعادة تقييم مهام السلامة المتأثرة.

الاحتياجات من المعدات والبرامجيات

توصيات تصميم البرامجيات

ولا يملي المجلس التنفيذي 62061 أنواعا محددة من العناصر بل يحدد متطلبات الأداء، وتشمل الاعتبارات الرئيسية المتعلقة بالمعدات ما يلي:

  • Selection of safety-certified components:] Sensors (e.g., light curtains, safety mats, interlock shiftes) and actuators (e.g., contactors, frequency drives with safe torque off) should beified to IEC 61508 or IEC 62061.
  • Architecture:] For SIL 2 or 3, implement 1oo2D (one out of two with diagnostics) or 2oo2 (two out of two) structures to achieve fault tolerance and high diagnostic coverage.
  • Diagnostics:] Use built-in self-tests (processor-based checks) or external test equipment to detect dangerous failures. Aim for DC ⁇ 90% for high diagnostic coverage.
  • Common cause failure protection:] Physically separate redundant channels, use different component types (diversity), and protect against electromagnetic interference.

دورة حياة السلامة من البرمجيات

وتأتي تنمية البرمجيات في إطار البرنامج الدولي للحساب الإلكتروني 62061 في أعقاب النموذج الخامس للسلامة الوظيفية وتشمل المراحل ما يلي:

  1. Software safety requirements specification:] Document all safety functions and their SIL requirements.
  2. Software structure design:] Define modular structure, task execution timing, and communication interfaces. Avoid shared memory between safety and non-safety tasks without appropriate partitioning.
  3. Software module design and implementation:] Use safe programming languages (e.g., strongly typed languages) and coding standards (MISRA C for embedded systems).
  4. (أ) اختبارات البرمجيات: اختبارات الوحدة، واختبارات التكامل، واختبارات التحقق، وتعتمد معايير التغطية (البيان، الفرع، MC/DC) على مستوى SIL.
  5. Software safety validation:] Confirm that the software meets its safety requirements when integrated with equipment at the machine level.

ويقضي المعيار أيضاً بتأهيل الأدوات: أي أداة للبرمجيات تستخدم في التنمية (المؤلفات، والمولدات الكهربائية، وأدوات التحقق) يجب تقييمها لمستوى ثقتها، وتحتاج الأدوات التي يمكن أن تحقن الأخطاء (مثل بعض المولدات الرمزية) إلى ثقة أكبر.

تقنيات التقييم والتحقق

وترد في مرفقاتها المعيارية قائمة بالتقنيات الملائمة في مجال المركبات والمركبات، وتشمل الأساليب المشتركة ما يلي:

  • Functional testing:] Execute each safety function under normal and abnormal conditions to confirm behavior.
  • Fault injection:] Simulate failures in sensors, logical, and actuators to verify diagnostic detection and reaction (e.g., system goes to safe state).
  • Static analysis:] Review source code manually or with static analysis tools to detect potential runtime errors (divide by zero, buffer overflows).
  • Dynamic analysis:] Monitor timing and resource usage during operation to ensure no hidden faults (e.g., stack overflow, timing violations).
  • Formal methods:] For SIL 3, consider model check or theorem proving to mathematically verify critical algorithms.

ويجب أن تكون جميع نتائج Vamp;V قابلة للتتبع حسب الاحتياجات، ويلزم إنجاز خطة تحقق وتقرير تحقق.

الفوائد وتأثير الأعمال التجارية للشركة الدولية للكهرباء 62061

وينتج الالتزام بالوكالة الدولية للطاقة الذرية 62061 مزايا ملموسة لكل من المصنعين الآلات والمستعملين النهائيين.

تعزيز السلامة والحد من المخاطر

ويقلل النهج الشامل القائم على المخاطر من احتمال وقوع حوادث، وحماية الأفراد من الإصابات والوفاة، مما يقلل أيضا من خطر التقاضي والعقوبات التنظيمية.

الامتثال التنظيمي والوصول إلى الأسواق

في الاتحاد الأوروبي، الامتثال للمعايير المنسقة مثل IEC 62061 يوفر افتراضاً للتوافق مع متطلبات نظام الآلات الأساسية للصحة والسلامة، وهناك بلدان أخرى كثيرة (مثل الصين واليابان وأستراليا) تعترف أيضاً بمعايير اللجنة الانتخابية المستقلة، مما ييسر التصدير على الصعيد العالمي.

الكفاءة التشغيلية

وتخفض نظم السلامة المصممة جيداً من التوقفات غير المقصودة بسبب تعثر المعاني، ويتيح ارتفاع التغطية التشخيصية إمكانية التحمل، حيث تكتشف الأخطاء قبل أن تسبب الفشل، مما يزيد من فعالية المعدات عموماً.

الوفورات في التكاليف على دورة الحياة

فالاستثمار في تصميم الأمان في وقت مبكر يقلل من الاستردادات وإعادة التصميمات الباهظة التكلفة، كما أن الوثائق والتحقق تساعد في فرز المشاكل والتعديلات فيما بعد، وقد تكون أقساط التأمين أقل بالنسبة للآلات الممتثلة.

الثقة لدى أصحاب المصلحة

ويبني بيان السلامة الوظيفية للدائرة 62061 الثقة مع العملاء، ومشغلي الأجهزة، والهيئات التنظيمية، وهو يشير إلى الالتزام بالسلامة والجودة.

التحديات المشتركة وأفضل الممارسات

التحدي 1: نقص الخبرة

وتتطلب هندسة السلامة الوظيفية معارف متخصصة، إذ تفتقر منظمات كثيرة إلى الخبرة الداخلية، وتتمثل أفضل الممارسات في تعيين مهندس أمان ذي تدريب وخبرة، والنظر في إقامة شراكات مع خبراء استشاريين خارجيين أو استخدام وحدات السلامة المسبقة التصديق.

التحدي 2: التكامل مع نظم ليغايسي

إعادة تكييف الإيرلندي 62061 من الامتثال للآلات القديمة يمكن أن يكون صعباً بسبب نظم المراقبة القديمة والافتقار إلى الوثائق، وإجراء تحليل للفجوة ورفع مستوى الأجزاء المتصلة بالسلامة فقط، وضمان عدم وجود مخاطر جديدة في النظام المنسق الخاص، واستخدام مبررات الاستخدام للمكونات القديمة حيثما كان ذلك مناسباً.

التحدي 3: تجاوز حجم السلعة

تصميم مقاولات عالية يمكن أن يؤدي إلى بنية معقدة للغاية تزيد من التكلفة وتخفض الموثوقية، وتطبيق نهج قائم على المخاطر، لا تُحدد أكثر من اللازم، تستخدم تحليلات لرسوم بيانية المخاطر لتبرير كل مهمة من وظائف السلامة المستهدفة في مكتب خدمات السلامة، وتُبسط من خلال التصميم النموذجي واختيار العناصر المتأنية.

التحدي 4: تقييم البرامجيات

ويستغرق تقييم البرامجيات، ولا سيما لمراقبي السلامة القابلة للبرمجة، وقتا طويلا، ويستخدم وحدات برامجيات معتمدة للسلامة، لديها وحدات برامجية معتمدة مسبقا، وتنفذ استراتيجية اختبار منهجية تتضمن مقاييس للتغطية واضحة، وتختبرات الانتكاس الآلي حيثما أمكن ذلك.

موجز أفضل الممارسات

  • بدء تقييم المخاطر في مرحلة التصميم
  • توثق جميع الافتراضات والحسابات والقرارات.
  • استخدام المكونات المصدقة كلما أمكن ذلك.
  • إجراء مراجعة داخلية منتظمة لعمليات السلامة.
  • الحفاظ على اتصال واضح بين التصميم والتصنيع وأفرقة الخدمات.
  • (أ) أن تبقى مستكملة مع آخر طبعة من التقرير الدوري السادس2061 (حالياً 2021).

خاتمة

ويوفر البرنامج الدولي للحسابات السلكية واللاسلكية 62061 إطارا قويا ومقبولا دوليا لتصميم وتقييم السلامة الوظيفية لنظم مراقبة الأجهزة، ومن خلال التقييم المنتظم للمخاطر، وتحديد مستويات ملائمة لنزاهة السلامة، والتقيد بمتطلبات صارمة في مجال المعدات والبرامجيات، يمكن للمصنعين تحقيق مستويات عالية من الأمان الآلات، ويكفل اتساق المعيار مع المعيار 13849 من المعايير الدولية للتوحيد القياسي، ويضمن نظام الآلات ألا يحمي الناس فحسب، بل أيضا من الوصول إلى الأسواق والكفاءة التشغيلية().

For further reading, refer to the official IEC 62061 document available through the IEC webstore, the ]ISO 138491 —2023 standard]], and industry guidance from organizations such as the ZVEI (German Electrical and Electronic Manuf