Iec 62061 Системы контроля безопасности машин

Ключевые компоненты IEC 62061

Для эффективного применения МЭК 62061 профессионалы должны понимать его основные строительные блоки. Эти компоненты составляют основу систематического подхода стандарта к безопасности.

Оценка рисков и идентификация рисков

Стандарт предписывает тщательную оценку риска в качестве первого шага. Это включает в себя выявление всех разумно предсказуемых опасностей, связанных с машинами и механизмами - механических, электрических, тепловых, шумовых, эргономических и других. Оценка риска должна учитывать весь жизненный цикл машин и механизмов, включая установку, эксплуатацию, техническое обслуживание, очистку и вывод из эксплуатации. Для каждого опасного события связанный риск оценивается на основе тяжести вреда, частоты и продолжительности воздействия, вероятности возникновения опасного события и возможности избежать или ограничить вред. Результатом является цель снижения риска, которая направляет назначение SIL.

Функции безопасности и спецификации

После оценки риска определяются функции безопасности, необходимые для снижения рисков до приемлемого уровня. Каждая функция безопасности представляет собой конкретное действие контроля - например, "остановить двигатель, когда прерывается световая завеса" или "предотвратить пуск, пока охрана открыта". Стандарт требует точного указания каждой функции безопасности, включая ее поведение в нормальных условиях и условиях неисправности. Спецификация должна определять требуемый SIL, время отклика и любые другие эксплуатационные характеристики, такие как устойчивость к условиям окружающей среды или электромагнитным помехам.

Уровень целостности безопасности (SIL)

SIL представляет собой дискретный уровень (1-3 для применения машин и механизмов, причем SIL 3 является самым высоким), который определяет степень снижения риска, требуемого функцией безопасности. Чем выше SIL, тем ниже вероятность опасного отказа. IEC 62061 обеспечивает подробный процесс определения требуемого SIL с использованием графика риска или количественных методов. Он также определяет, как проектировать систему управления, связанную с безопасностью, для достижения целевого SIL, с учетом таких аспектов, как аппаратная отказоустойчивость (HFT), диагностическое покрытие (DC), метрики отказа от общих причин (CCF) и систематическая целостность безопасности.

Проектирование и осуществление

Стандарт охватывает весь жизненный цикл SRCS, от архитектуры системы и выбора аппаратного обеспечения до разработки программного обеспечения. Он требует, чтобы конструкция была основана на концепции подсистем: каждая функция безопасности реализуется цепочкой подсистем (например, сенсорная подсистема, логическая подсистема, подсистема привода). Для каждой подсистемы разработчик должен вычислить вероятность опасного сбоя в час (PFHd) и убедиться, что она не превышает допустимый предел для назначенного SIL. Стандарт также касается систематической целостности за счет использования проверенных в использовании компонентов, структурированных процессов разработки и избежания общих режимов сбоя.

Проверка и проверка

Прежде чем система управления, связанная с безопасностью, может быть введена в эксплуатацию, она должна быть проверена и подтверждена. Проверка подтверждает, что конструкция соответствует спецификациям (например, тестирование программного обеспечения, впрыск аппаратных неисправностей). Проверка подтверждает, что общая система машин и механизмов, включая SRCS, достигает требуемого снижения риска. МЭК 62061 требует документально подтвержденных доказательств обеих видов деятельности. Проверка должна проводиться в реалистичных условиях, включая нормальные операции, предсказуемые неисправности и исключительные сценарии.

Документация и управление изменениями

Полная документация является обязательной частью МЭК 62061. Она включает в себя запись оценки рисков, спецификации функций безопасности, архитектуру проектирования, расчеты SIL, планы испытаний, результаты испытаний и процедуры технического обслуживания. Любая модификация оборудования или его системы управления, которая может повлиять на безопасность, должна быть предметом процесса управления изменениями, обновления оценки рисков и пересмотра проверки. Этот подход к жизненному циклу обеспечивает поддержание безопасности в течение всего срока эксплуатации оборудования.

Почему IEC 62061 так важен?

Присоединение к МЭК 62061 дает существенные преимущества организациям, выходящие за рамки простого соблюдения.

Безопасность работников и снижение аварий

Основная цель стандарта - защитить людей - операторов, техников по техническому обслуживанию и прохожих - от вреда. Систематически снижая риски, компании могут предотвратить серьезные травмы и смертельные случаи. Аварии на машинах часто являются результатом сбоев системы управления, таких как неожиданный запуск, отказ от остановки или потеря функций безопасности. IEC 62061 непосредственно обращается к этим режимам отказа, делая оборудование более безопасным.

Юридическое и нормативное соблюдение

Во многих регионах требуется, чтобы машины соответствовали стандартам функциональной безопасности. В Европейском союзе Директива 2006/42/EC предполагает соответствие, когда применяются стандарты, такие как IEC 62061. В других юрисдикциях, таких как Австралия, Китай и Япония, стандарт часто упоминается в национальных правилах. Соблюдение также поддерживает правовую защиту в случае аварий, демонстрируя, что производитель следовал самым современным методам безопасности.

Прием рынка и снижение затрат

Клиенты все чаще требуют сертифицированного по безопасности оборудования. Соблюдение МЭК 62061 может быть конкурентным преимуществом, особенно в таких секторах, как автомобилестроение, упаковка, пищевая промышленность и обработка материалов. Кроме того, надежная конструкция безопасности уменьшает неожиданные простои, вызванные поездками или сбоями функции безопасности. Это также снижает расходы на страхование ответственности и сводит к минимуму риск отзыва продукции или штрафов.

Улучшенная культура безопасности

Внедрение стандарта требует структурированного подхода, который способствует формированию мышления, ориентированного на безопасность, в командах инженеров, производителей и менеджеров. Он поощряет прозрачность, строгую документацию и постоянное совершенствование. Со временем это повышает общую эффективность безопасности организации, принося пользу всем заинтересованным сторонам.

Внедрение МЭК 62061 на практике

Для эффективного использования стандарта требуется многофазный процесс. Ниже приведены практические шаги, которым могут следовать организации.

Шаг 1: Установить компетентность и обучение

Первый шаг заключается в том, чтобы обеспечить персонал, участвующий в работе, связанной с безопасностью, необходимыми знаниями. Это включает понимание концепций функциональной безопасности, стандарта IEC 62061 и его взаимодействия с другими стандартами. Многие учреждения предлагают сертифицированные учебные программы (например, TÜV Rheinland Functional Safety Engineer). Обучение должно охватывать методы оценки рисков, определение SIL, проектирование оборудования, безопасность программного обеспечения и методы проверки.

Шаг 2: Проведите тщательную оценку риска

Используйте систематический метод, такой как график рисков, представленный в стандарте, или количественный подход, такой как LOPA (уровень анализа защиты). Привлеките межфункциональную команду, включая операторов, инженеров по безопасности и обслуживающий персонал. Документируйте каждую опасность, ее первоначальный риск и требуемое снижение риска. Оценка риска должна быть обновлена и пересмотрена при любых изменениях.

Шаг 3: Определите функции безопасности и определите SIL

Для каждой опасности определите одну или несколько функций безопасности, которые позволят снизить риск до приемлемого уровня. Используя график рисков или процесс определения SIL стандарта, назначьте требуемую SIL. Документируйте спецификацию требований к функциям безопасности (SFRS). Эта спецификация служит основой для проектирования и проверки.

Шаг 4: Разработка системы управления, связанной с безопасностью

Проектирование архитектуры, включающей подсистемы датчиков, логики и приводов. Выберите компоненты с соответствующими данными надежности (скорость отказа, диагностическая защита, параметры сбоя по общей причине). Конструкция должна соответствовать рассчитанной цели PFHd. Для более высоких SIL (SIL 2 и 3) часто требуется отказоустойчивость аппаратного обеспечения (HFT). Обратите внимание на систематическую целостность: используйте четко определенные процессы разработки, избегайте опасных режимов сбоя и убедитесь, что программное обеспечение построено до требуемого уровня целостности (например, с использованием структурированного программирования, обзоров кода и тестирования).

Шаг 5: Проверьте дизайн

Выполняйте верификационные мероприятия, чтобы убедиться, что конструкция соответствует SFRS. Это может включать в себя расчеты, моделирование, тесты на впрыск неисправностей и проверки. Документируйте все результаты проверки. Если обнаружены расхождения, итерируйте конструкцию.

Шаг 6: Проверка общей системы

После интеграции в машины и механизмы, удостоверьте, что функции безопасности выполняются правильно при всех предсказуемых условиях (нормальных, ненормальных, неисправных условиях). Обычно это включает в себя функциональное тестирование, измерение времени отклика и тестирование реакций неисправности. Проверка должна подтвердить, что фактическое снижение риска равно или превышает требуемое снижение от оценки риска.

Шаг 7: Поддерживайте и контролируйте

Внедрение процедур периодического тестирования (проверки) функций безопасности. Мониторинг системы на наличие опасных сбоев и принятие корректирующих действий. При внесении изменений (например, внесение изменений в систему управления, введение новых опасностей, устаревание компонентов) следует процессу управления изменениями, определенному в стандарте. Постоянное обновление документации и повторное подтверждение по мере необходимости.

Связь с другими стандартами безопасности

МЭК 62061 не существует изолированно. Он является частью более широкой экосистемы стандартов безопасности машин и механизмов. Понимание этих отношений имеет решающее значение для глобального соответствия.

IEC 62061 и ISO 13849-1

IEC 62061 и IEC 61508

IEC 61508 является стандартом функциональной безопасности зонтика для всех отраслей промышленности. IEC 62061 является производным от IEC 61508, но адаптированным для машин. В то время как IEC 61508 использует SIL 1-4 и очень детализирована, IEC 62061 упрощает некоторые аспекты (например, SIL 4 не рассматривается, потому что он редко достижим в типичных машинах). Стандарт машин и механизмов также включает больший акцент на механические опасности и человеческие факторы.

Другие соответствующие стандарты

Дополнительные стандарты, которые взаимодействуют с IEC 62061, включают IEC 60204-1 (электрическое оборудование машин), ISO 12100 (принципы оценки рисков) и ISO 13850 (функция аварийной остановки). Для программного обеспечения IEC 61508-3 обеспечивает руководство, но IEC 62061 включает в себя собственные требования к программному обеспечению, характерные для машин. Организации должны принять целостный взгляд на стандарты безопасности и обеспечить рассмотрение всех применимых документов.

Проблемы и общие подводные камни

Внедрение МЭК 62061 не лишено трудностей. Признание этих ранних этапов может сэкономить время и улучшить результаты.

• Неадекватная оценка риска: Многие организации спешат с идентификацией опасности, что приводит к пропущенным функциям безопасности и неправильным назначениям SIL.
• Отсутствие достоверных данных: Расчеты SIL требуют точных данных о частоте отказов для компонентов, которые могут быть недоступны для всех устройств.Общие данные должны использоваться осторожно, а предположения должны быть задокументированы.
• Сложность безопасности программного обеспечения: Программируемые электронные системы вводят систематические риски отказа, которые труднее предсказать.
• Недокументированные изменения: Модификации полей машин и механизмов без обновления документации по безопасности являются частым источником несоблюдения и повышенного риска.
• Недостаточная подготовка: Без обученного персонала стандарт не может быть применен правильно. Инвестирование в сертифицированные курсы функциональной безопасности имеет решающее значение.

Будущие тенденции и обновления

Третье издание IEC 62061, опубликованное в 2021 году, принесло значительные изменения, в том числе улучшение согласования с ISO 13849-1, обновленные требования к безопасности программного обеспечения и новые приложения по кибербезопасности и квалификации инструментов. По мере того, как машины становятся более подключенными и автономными, ожидается, что стандарт будет развиваться дальше для решения возникающих рисков, таких как угрозы кибербезопасности для функций безопасности, искусственный интеллект в системах управления и совместные роботы (коботы).