PFD ve Güvenlik Bütünleme Seviyelerini Hesaplamak: Güvenlik Tasarımına Uygulamalı Bir Yaklaşım

PFD ve Güvenlik Bütünleme Seviyelerini Hesaplamak: Güvenlik Tasarımına Uygulamalı Bir Yaklaşım

Talep (PFD) ve Güvenlik Bütünleme Seviyelerini Süreç Güvenliğinde Başarısızlık Değerlendirmelerini Anlamak

Karmaşık bir süreçte güvenlik mühendisliği, anlayış ve doğru bir şekilde talep etme, talep etme ve güvenlik araçlarına (PFD) ve güvenlik dürüstlük Seviyelerini (SIL), mühendisler için temel bir rekabete sahip olmayı temsil ediyor, güvenlik profesyonelleri ve bitki yöneticileri. Bu kritik ölçümler, personeli, ekipmanlarını koruyan ve güvenliği korumak için temel olarak hizmet ediyor.

PFD ve SIL arasındaki ilişki, IEC 61508 ve IEC 61511 gibi uluslararası standartlara uygun olarak nasıl uygun bir şekilde karar vermelerini sağlar. Bu sistematik bir şekilde güvenlik tasarımı, her iki güvenlik performansı ve operasyonel verileri optimize ederken, güvenlik standartlarının da artırılmasına olanak sağlar.

Talep Üzerine Başarısızlık (PFD) Nedir?

Talep üzerine Başarısızlık (PFD), tehlikeli bir durum ortaya çıkana kadar uykuda kalabileceği olasılığının niceliğini temsil eder: Bir güvenlik sistemi, ancak gerçek bir acil durum sırasında gerekli olduğunda, yalnızca mümkün olan koruyucu eylemi yerine getiremez.

PFD metrik, güvenlik fonksiyonunun bir sonraki teste kadar başarısız bir durumda olduğunu ölçerek bu meydan okumayı ele alır. Bu olasılık tabanlı yaklaşım, güvenlik sistemlerinin gizli başarısızlıkları deneyimleyebileceğini kabul eder - sistemin gerekli güvenlik duvarları ile karşı karşıya olup olmadığını belirler.

Ortalama PFD'nin İşareti

PFD'yi pratik uygulamalarda tartışırken, mühendisler genellikle PFD'ye atıfta bulunurlar (DD)[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar) Bu ortalama değer, bir sonraki test sonuçları ile ilgili tüm test aralığına kadar yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

PFD)avg[[Dönetici:0)[[Dönetici:0)) Bu metrik, SIL sınıflandırması için temel haline gelir ve farklı güvenlik sistemi mimarisi ve bileşenleri arasındaki anlamlı karşılaştırmalar sağlar. düşük talep edilen mod sistemleri için - yılda bir kez daha adlandırılması bekleniyor.

Tehlikeli Başarısızlıklar vs. Güvenli Başarısızlıklar

PFD hesaplamalarında kritik bir ayrım, tehlikeli başarısızlıklar ve güvenli başarısızlıklar arasındaki farkı anlamakta bulunuyor. Tehlikeli başarısızlıklar, güvenlik fonksiyonunun taleplere cevap vermesini veya bir tehlikeyi izole etmesi için süreci terk etmesinden alıkoyan bir baskı vericidir. Bu başarısızlıklar doğrudan PFD'yi etkilemez çünkü güvenlik sistemini gerçekleştirme yeteneğine sahiptir. Örnekler, yüksek baskıyı tespit etmenin veya bir şekilde başarısız kılmasını engelleyen bir baskı vericisi içerir.

Güvenli başarısızlıklar, aksine, güvenlik fonksiyonunu gereksiz yere geziye bırakma veya kendilerini hemen ortaya çıkarmalarına neden olur, güvenli bir devlet veya sıkıcı bir yolculukla sonuçlandırır. Güvenli başarısızlıklar bitki kullanılabilirliği ve üretim verimliliğini artırırken, PFD hesaplamalarına katkıda bulunmaz çünkü güvenlik fonksiyonunun koruyucu yeteneğini tehlikeye atmazlar. Modern güvenlik sistemi tasarımı dikkatli bir bileşen seçimi ve sistem mimarisi aracılığıyla güvenli başarısızlıkların oranını artırmak için çabalamaktadır.

PFD Hesaplamanın Temel Bileşenleri

PFD'yi doğru bir şekilde hesaplamak, sistem güvenilirliğini etkileyen birçok önemli parametreyi anlamak için birlikte çalışır.Bu parametreler, ihtiyaç duyulan zaman bir güvenlik fonksiyonunun kullanılamayacağı genel olasılık olarak belirlemek için birlikte çalışır. Her bir hesaplama bileşeni sistemi performansını etkileyen gerçek dünya faktörleri, bireysel cihazların doğal güvenilirliklerinden test ve bakım stratejilerine kadar yansıtacak şekilde yansıtacaktır.

Başarısızlık Oranı ( ⁇ ) ve onun bileşenleri

Başarısızlık oranı, Yunan mektubu kuzu tarafından ( ⁇ ), bir bileşeni veya sistemin yılda başarısız olduğu frekansı temsil eder, genellikle yılda başarısızlıklarda veya başarısızlıklarda ifade edilir.Güvenlik aracı sistemler için, toplam başarısızlık oranı farklı başarısızlık modlarını yansıtan ve güvenlik ve kullanılabilirlik üzerindeki etkisini yansıtan birkaç kategoriye sahiptir.

Tehlikeli başarısızlıklar tespit edilebilirliğe dayalı daha da kategorize edilir. Tehlikeli tespit edilen başarısızlıklar ( ⁇ )D) sistemin teşhis fonksiyonlarının tespit edebileceği, bir işlem talep etmeden önce onarımın yapılmasının, OKT'nin birincil sürücüsü olduğu durumlarda, bu başarısızlıklar, güvenlik sistemi kullanılabilirliği ile ortaya çıkan gizli güvenlik açığını temsil eder.

Başarısızlık verileri genellikle üretici özellikleri, endüstri veri kaynakları dahil olmak üzere birkaç kaynaktan gelir ve OREDA (Offshore Reliability Data) veya SERH (Safety Equipment Reliability Handbook), ve bitkiye özgü operasyonel deneyim. IEC 61508 standart, kabul edilebilir veri kaynaklarına rehberlik sağlar ve gerçek işletim koşulları ve uygulama ile ilgili olmalıdır.

Tanık Kapak (DC)

Tanık kapsama, güvenlik aracına inşa edilen otomatik tanı fonksiyonları tarafından tespit edilebilir tehlikeli başarısızlıkların oranını temsil eder. Modern güvenlik sistemleri sürekli olarak bileşen sağlığı ve sistemi bütünlüğü izleyen yetenekleri içerir, güvenlik performansına dair birçok potansiyel başarısızlık tespit eder.

IEC 61508 standart belirli tanı kapsama aralıklarını tanımlar: düşük (yüzde 60'tan az), orta (%% 90'tan daha az), yüksek (% 99 veya daha büyük) ve yüksek (yüzde 99) Yüksek teşhis kapsamının ne kadar karmaşık olduğunu tespit ederek (Dönme testi, kapaklar için sürekli karşılaştırmalar, mantık çözücüler için zamanlayıcılar ve kapsamlı iletişim izleme süresine göre) PFD'nin doğrudan etkisini belirlemesi gerekir.

Tanık kapsamı hesaplamak, her başarısızlık modundan ayrıntılı analiz gerektirir ve sistem bunu tespit etme yeteneğine sahiptir. Karmaşık sistemler için birden fazla bileşenle, genel tanı kapsamı, her bir elementin başarısızlık oranlarına ve bireysel tanı özelliklerine dayanan bir ortalamayı temsil eder.

Test Interval (TI)

Kanıt testi aralığı, güvenlik aracılı işlevi doğrulamak için zaman gösterirken, koruyucu eylemleri gerçekleştirebilir ve önceki testlerden bu yana bir araya gelen tehlikeli tespitsiz başarısızlıkları ortaya çıkarmak için test aralığının doğrudan etkilerini PFD'ye etkiler, çünkü daha uzun aralıklarla sistemin başarısız bir durumda olduğu ortalama olasılığı artırmaktadır.

Uygun bir kanıt testi aralığı birkaç rakip faktörü dengelemeyi içerir. Kısa aralıklar PFD'yi azaltır ve güvenlik performansını arttırır, test maliyetlerini, üretim kesintilerini ve test faaliyetleri sırasında insan hatası potansiyelini arttırır. Longer aralıkları operasyonel kesintiyi azaltır ancak yüksek PFD değerleri ile sonuçlanabilir ve SIL hedeflerini karşılayabilir. Endüstri uygulamaları genellikle altı aydan birkaç yıla kadar yapılan kanıt test aralıklarını oluşturur.

Kanıt testi aralığı ve PFD arasındaki ilişki, PFD) ile PFD'nin (FLT:1) neden test aralığına karşı hassastır ve test aralığı ile ilişkili olarak bu ilişki, PFD'yi yönetmek için neden bu kadar güçlü bir araç olduğunu açıklar.

Test Kapakajı (PTC)

Kanıt testi kapsamı tehlikeli hataları tespit etme konusunda kanıt test prosedürünün etkinliğini ölçmektedir. Tüm kanıt testlerinin eşit derecede ayrıntılı değildir - bazıları tüm başarısızlık modlarını kapsamlı bir şekilde incelerken temel işlevleri doğrulayabilir. Test kapsamı, tehlikeli tespit edilen hataların yüzdesini temsil eden bir yüzdesi olarak ifade edilir.

Yüksek kanıt testi kapsamını incelemek, tüm güvenlik işlevlerinin tüm yönlerini sistematik olarak doğrulayan ve iletişim yollarını doğrulayan ayrıntılı test prosedürleri gerektirir. Tipik bir güvenlik aracılı işlevi için, bu, tüm aralıkları boyunca test sensörleri içerir, mantık çözme ve oylama mantığını doğrulama, son element hareketini ve mühürleme yeteneğini doğrulayın ve tüm arayüzleri ve iletişim yollarını doğrulamayı gerektirir.

PFD hesaplamaları üzerinde kanıt testi kapsamının etkisi önemlidir, ancak çoğu zaman göz ardı edilir.Eğer kanıt testi kapsama alanı% 100'den daha az, test sırasında bile bazı tehlikeli başarısızlıklar tespit edilmez, birden fazla test aralığına bir nüfus kazandıran başarısızlıklar oluşturur.Bu kalıcı tespit edilmemiş başarısızlıklar test aralığının karesinde artışlar ek bir terime katkıda bulunursa, test aralığına daha da önemli bir şekilde test aralığına daha fazla önem verir.

PFD Hesaplama Yöntemleri ve Formulaler

PFD'yi belirlemek için çeşitli hesaplama yöntemleri, temel mimarilerin karmaşık analitik modellere ve sayısal simülasyonlara uygun basitleştirilmiş formüllerden oluşan basitleştirilmiş formüllerden oluşan olarak, uygun yöntem sistem mimarisine, doğrulama modlarının seviyesine bağlıdır.

Tek-Channel Sistemleri için Basitleştirilmiş PFD Formula

Tek kanallı bir güvenlik aracının en basit davası için düşük talep modunda çalışan tek bir işlev% 100 kanıt testi kapsamı ile çalışır, ortalama PFD basit bir formül kullanarak ilgili olabilir. Bu basitleştirilmiş yaklaşım, tehlikeli tespit edilmemiş hataların kanıt test aralığı üzerinde lineer olarak tekrarlanabilir ve sistem her başarılı bir kanıt testi sonrasında yeni bir duruma geri getirilir.

[FONT:0)PFD[[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜ [ÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Değerler: 2 ) / 2 [DÜye Değerler: 4 )

Nerede ⁇ [DÜ:0)DU[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Bu basitleştirilmiş formül, düşük başarısızlık oranları ile sistemler için makul bir doğruluk sağlar ve nispeten kısa test aralıkları, özellikle PFD değerlerinin yaklaşık 0.1'in üzerinde artması gerektiği gibi daha doğru olur.

Tamam PFD Formula Tüm Faktörleri Aşarlamak

Daha kapsamlı bir PFD hesaplaması, tehlikeli başarısızlıklar dahil olmak üzere ek faktörler içerir, onarım zamanı ve mükemmel bir kanıt testi kapsamını gerektirir. Tek kanal sistemi için tam formül:

[FONT:0)PFD[DDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜŞÜNÜ [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜDÜŞÜNÜ × × × × × KAYNAKLAR)

İlk terim tehlikeli tespit edilen başarısızlıklardan dolayı katkıyı temsil eder, basitleştirilmiş formüle aynı şekilde gösterir. MTTR (Mean Time To Repair) sistem, tehlikeli bir tespit edilen başarısızlıktan sonra başarısız bir durumda kalır, ancak bu terim genellikle küçük olduğu için tespit edilen başarısızlıklar tespit edilir, ancak yüksek tehlikeli tespit edilen başarısızlık oranları veya yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Üçüncü dönem, test kapsamı veya düşük kanıt testi kapsaması ile sistem için daha önemli hale gelir.Bu terim, test aralığının karesi ile büyür, uzun test aralıkları veya düşük kanıt testi kapsaması için daha önemli hale getirir.Bu terim% 100, bu terim kaybolur, formülü yalnızca iki terim için azaltır.

PFD Reddant Mimarlık için Hesaplamalar

Red dışı mimariler önemli ölçüde PFD hesaplamalarını zorlar çünkü güvenlik fonksiyonu sadece belirli bir parça başarısızlıklarının gerçekleştiğinde başarısız olur.Genel red dışı konfigürasyonlar 1oo2 (bir-out-of-of-üç), 2oo4 (iki-out-of-dört) oylama düzenlemeleri, güvenlik kontrolü için seyahat etmeyi kabul etmemeleri gerektiğini gösterir.

1oo2 mimarisi için (kullanıcının güvenlik fonksiyonunu gezebileceği yer), sistem sadece her iki kanal aynı anda tehlikeli başarısızlıklar deneyimdiğinde başarısız olur. PFD hesaplama, tek bir kanal için daha düşük olan tesadüf başarısızlık olasılığı için dikkate alınmalıdır.

[FONT:0)[D[DÜDÜDÜDÜDÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜye Değerler: × ⁇ [DÜye Olmayanlar İçin × 4)[DÜye Değerler: 9/01/2012

Bu formül, 1oo2 sistemi için PFD'nin tek kanal PFD karesine orantılı olduğunu gösteriyor, ancak bu mimari, şaşırtıcı bir şekilde gelişmiş güvenlik performansına yol açan olağanüstü gezilerin olasılığını artırıyor çünkü kanalda güvenli bir başarısızlık gereksiz bir kapanmaya neden olabilir.

2oo3 mimarisi için (üç kanaldan iki tanesi seyahat etmeyi kabul etmeli), sistem hem gelişmiş güvenilirlik hem de daha basit mimarilere kıyasla çok daha karmaşık hale gelir. PFD hesaplaması, birden fazla başarısızlık kombinasyonu dikkate almak için daha karmaşık hale gelir. Özelleştirilmiş yazılım araçları genellikle doğru PFD hesaplamaları için kullanılır, çünkü el hesaplamaları hata-prone ve zaman alıcı hale gelir.

Yaygın Sebep Başarısızlıkları ve Beta Faktörleri

Yaygın nedenlerden dolayı başarısızlıklar, red dışı sistem PFD hesaplamalarında kritik bir hususu temsil eder. Bunlar, ortak bir kök nedeni nedeniyle birden fazla kanalı etkileyen başarısızlıklar, çevresel koşullar, tasarım hataları, bakım hataları veya dış olaylar gibi. Ortak neden hataların, bağımsızlık varsayımını zayıflatır, potansiyel olarak birden fazla kanalın birlikte başarısız olması ve güvenlik fonksiyonunu tehlikeye atmasına neden olur.

Beta faktörü (LR) modeli, PFD hesaplamalarında yaygın olarak başarısızlıklar için muhasebeye basit bir yaklaşım sağlar. beta faktörü tüm kanalları etkileyen toplam başarısızlıkların miktarını temsil eder. Örneğin, 0.1 bir beta faktörü, tüm kanalları etkileyen hataların %10'unun ortak nedeni, %90'ın tek kanallarını etkileyen bağımsız başarısızlıklar olduğu anlamına gelir.

[FONT:0] [DÜDÜDÜDÜŞÜNÜ: 2)[Üye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler)[Üye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler)

[FONT:0] ⁇ [DÜT:1][Dönemli sebepler[DÜT:2) = ⁇ × LR).

Tipik beta faktörü değerleri, normalden 0.10'a kadar, kırmızı kanallar arasındaki çeşitlilik ve ayrım derecesine bağlı olarak aralığına kadar değişir. Alt beta faktörleri fiziksel ayrılık, çeşitli teknolojiler, farklı üreticiler, ayrı güç malzemeleri ve bağımsız bakım prosedürleri dahil olmak üzere dikkatli tasarım uygulamaları ile elde edilir. IEC 61508 standart, ortak sebep hataları azaltmak için uygulanan önlemlere dayanarak beta faktör seçimine rehberlik eder.

Güvenlik Bütünleme Seviyelerini Anlamak (SIL)

Güvenlik bütünleme Seviyeleri, güvenlik araçlarını güvenilirliklerine ve risk azaltma yeteneğine dayalı olarak sınıflandırmak için standart bir çerçeve sağlar.SIL konsepti, IEC 61508 ve IEC 61511 standartları tarafından kurulan ve farklı endüstriler ve uygulamalar arasında ortak bir dil yaratır.In categorizing security functions to discrete levels, SIL, system design and verify.

SIL çerçevesi, farklı proses tehlikelerinin risk azaltmanın farklı seviyelerini gerektirdiğini ve daha yüksek güvenilirlik elde edilen maliyetleri ve karmaşıklığı elde ettiğini kabul eder.Her güvenlik fonksiyonu mümkün olan en yüksek güvenilirlike ihtiyaç duymaz - gerekli SIL, potansiyel tehlikeleri göz önünde bulundurmak ve olasılık açısından belirlenmelidir. Bu risk temelli yaklaşım, güvenlik kaynaklarının en etkili şekilde tahsis edilmesini sağlar.

SIL Sınıflama ve PFD Ranges

IEC 61508 ve IEC 61511 standartları, düşük talep edilen modu güvenlik işlevleri için dört güvenlik duvarının seviyesini temsil ediyor, SIL 4, güvenlik bütünlüğü ve SIL 1 en düşük seviyedeki bir iyileştirme siparişini temsil ediyor.Her SIL, güvenlik fonksiyonunu ölçen belirli bir dizi değere karşılık geliyor.

Risk Azaltımı Faktörü (RRF) PFD'nin tersine temsil eder) ve güvenlik fonksiyonunun tehlikeli olayın frekansının ne kadar azaltıldığını gösterir. Örneğin, bir SIL 2 güvenlik fonksiyonu bir PFD).avg).

SIL 4 uygulamalarının süreç endüstrilerinde nispeten nadir olduğunu belirtmek önemlidir, tipik olarak başarısızlıkların sonuçları felaket ve büyük popülasyonları etkileyen nükleer ve havacılık uygulamaları için ayrılmıştır. Çoğu işlem endüstri güvenlik işlevleri SIL 1 aracılığıyla SIL 3 aralığına girer, SIL 2 tipik işlem tehlikeleri için en yaygın hedeftir.

Risk Değerlendirmesi ile Gerekli SIL'ı Belirlemek

Güvenlik aracılı bir işlev için gerekli SIL, risk analizleri, risk grafiği, Koruma Analizi (LOPA) ve nicel risk değerlendirmesini değerlendirmek için yapılandırılmış bir yaklaşımla belirlenir.Her yöntem güvenlik aracılı fonksiyonlardan gerekli risk azaltma riskini değerlendirmek için yapılandırılır.

Koruma Analizi (LOPA) Katmanı, işlem endüstrilerinde SIL kararlılığı için en yaygın kullanılan yöntem haline geldi. LOPA, şiddet olayları açıklayan yarı-kuntitatif risk değerlendirme tekniğidir, potansiyel sonuçlarının ciddiyetini değerlendirir ve mevcut bağımsız koruma katmanlarına göre risk azaltılır.

Risk grafiği, IEC 61511'de açıklandığı gibi, bu parametrelere dayalı risk grafiğine alternatif bir niteliksel yaklaşım sağlar: Sonuç olarak, risk grafiğinin sıklığı (F), tehlikeden kaçınma olasılığı (P), ve istenmeyen olayların olasılığı (W) Bu parametrelere dayanarak karar yol göstericileri takip ederek, mühendisler LOPA'dan daha az kesin olarak elde ederlerken, risk grafikleri özellikle de erken tasarım aşamalarındaki hızlı ve tutarlı bir yöntem sağlar.

SIL Verification and Validation

Bir güvenlik aracılı işlevi gerekli bir SIL ile tanışmak için tasarlanmıştır ve doğrulama faaliyetleri, tasarım aslında hedef güvenilirliği elde eder. SIL doğrulama, PFD)avg) olarak, tasarlanmış sistemden elde etmek ve gerekli SIL aralığındaki tüm bileşenleri dikkate almalıdır. Bu hesaplama, sensörler, mantık çözücüleri ve son elementleri de dahil olmak üzere, sistem mimarisi, tanı kapsamı, kanıt aralıkları ve ortak başarısızlıkları içerir.

Geçerlilik, güvenlik aracılı işlevinin amaçlanan uygulama için uygun olduğunu ve aslında amaçlanan tüm başarısızlık modlarını ve operasyonel kısıtlamaların değerlendirilmesini sağlamak için sayısal doğrulamanın ötesine geçer.Gerekme faaliyetleri, tüm tehlikeli senaryoların ele alındığı, güvenlik fonksiyonunun tüm süreç koşullarına uygun şekilde cevap verdiğini ve sistemin tasarımlarının tüm ilgili tüm başarısızlık modlarını ve operasyonel kısıtlamaları dikkate almasını sağlar. Geçerlilik aktivitelerinin genellikle süreç mühendisleri, güvenlik mühendisleri, operasyonlar personeli ve bakım personeli dahil olmak üzere birden fazla paydaş içerir.

Bağımsız doğrulama ve nitelikli üçüncü taraflar tarafından geçerlilik genellikle SIL 2 ve daha yüksek uygulamalar için gereklidir, özellikle de katı düzenleyici gözetimle yargılayıcılar halinde. Bu bağımsız inceleme, güvenlik sisteminin tasarımının uygun olduğunu ve hesaplamaların doğru bir şekilde gerçekleştirildiğini sağlar.SIL seviyesi ile gerekli artışlar, daha yüksek riskli güvenlik işlevleri için daha büyük başarısızlık sonuçları yansıtacaktır.

Achieving Target SIL için Pratik Tasarım Stratejileri

Belirli SIL hedeflerine ulaşmak için güvenlik aracılı sistemler tasarlamak, genel sistem performansına uygun olarak güvenlik gereksinimlerine sahip olmak üzere birçok faktöre sahip olmak ve test stratejilerine sahip olmak için çeşitli tasarım seçeneklerine sahiptir.

Kazanılan Derece ve Güvenilirlik Data

Herhangi bir güvenlik aracılı sistem tasarımının temeli, iyi niyetli cihazlarla uygun bileşenlerin seçimidir. IEC 61508 ile uyumlu olan Güvenilirlikli cihazlar, üretici destekli başarısızlık oranı verileri, teşhis kapsama özellikleri ve test prosedürleri, sertifikalı cihazlar kullanarak doğrulanan test ve sertifika süreçleri ile doğrulanmıştır.

Mekanikleri seçerken, mühendisler sadece toplam başarısızlık oranını değil, aynı zamanda tehlikeli ve güvenli başarısızlıklar arasındaki dağıtımını dikkate almalıdır ve yerleşik kendini test eden özellikler tarafından sağlanan tanı kapsamını dikkate almalıdır. Modern akıllı vericiler, örneğin, güvenlik işlevlerini sürekli olarak izleyen birçok potansiyel başarısızlıkları tespit ederler, ve iletişim bütünlüğüne sahip olurlar, tanı kapsama alanlarının %90 veya daha yüksek düzeyde.

sertifikalı cihazların mevcut olmadığı veya bitkiye özel işletim deneyiminin üretici verilerinden farklı başarısızlık oranlarına işaret ettiği uygulamalar için mühendisler özel güvenilirlik verileri geliştirmeleri gerekebilir. Bu, operasyonel koşullar ve stres faktörleri göz önünde bulundurmaktadır ve veri sınırlamaları için uygun belirsizlik faktörlerin uygulanması gerekir. Industry databases such asurFLT:0OREDA ve PDS (Reliability Data for Safety Instrumented Systems)

Optimizing System Architecture

Sistem mimarisi – regülatörü ve oy verme kanalları mantığı – güvenlik fonksiyonuna ulaşmadan önce birden çok eşzamanlı başarısızlık gerektiren en güçlü araçlardan birini temsil eder. Single-channel (1oo1) mimarlık basit ve maliyete uygun ancak tipik olarak SIL 2 performansı elde edebilir.

Farklı red dışı mimarlıklar arasındaki seçim, kanaldaki güvenli bir başarısızlık, hem gelişmiş güvenlik performansına hem de 1oo1'ye kıyasla çarpıcı bir şekilde gezi oranını sağlar.Her iki kanalda da güvenlik performansına kıyasla oldukça önemli bir seçenek sunar.

Örneğin, bir 2oo3 oylama düzenlemesini tek bir mantık çözücü ve son elementi beslemenin uygun seviyedeki maliyeti ve karmaşıklığından kaçınırken, bu mimarinin genellikle daha yüksek maliyet ve nihai elementlere zarar verme oranlarına sahip olması gerekir. Örneğin, ortak bir tasarım, 2oo3 oylama düzenlemesinin tek bir mantıkla çözülmesini sağlayan hesaplamalar ile belirlenmelidir.Bu mimari, genellikle yüksek maliyet ve karmaşıklığından kaçınır.

Tanıklık

Tanık kapsamı doğrudan PFD'yi tehlikeli başarısızlıkların ne kadarını tespit ederek kanıt testleri arasında tespit edilemez hale getirir. Modern güvenlik araçları, sürekli olarak sistem sağlığını izleyen ve birçok potansiyel başarısızlığı otomatik olarak tespit eden sofistike tanı yetenekleri içerir.

Etkili tanı stratejileri, normal işletim sınırları dışında sensör başarısızlıklarını tespit etmeyi kontrol ediyor, ağ sorunlarını tanımlamak için çapraz bağlantı ölçümlerini tespit etmek için kilitlenme, kapatma kapaklarının kısmi darbe testlerini, süreci tamamen kesintiye uğratmadan doğrulamak için kontrol ediyor, izleme süresiz zamanlayıcıları algılamak ve kapsamlı iletişim izleme. anahtar, alarm yorgunluk ve uygunsuz operatör yanıtlarını oluşturmadan gerçek başarısızlıkları tespit etmek için teşhis ediyor.

Yüksek tanı kapsamını kontrol etmek zor olan başarısızlık modlarına dikkat gerektirir. Örneğin, baskı vericilerinde işlem mühürleme hataları, iç kapak koltuğu sızıntıları ve belirli elektronik bileşen bozulması gibi bazı elektronik sınıflandırma yöntemleri standart teşhis teknikleri yoluyla tespit edilemez olabilir.

Optimizing Test Intervals

Kanıt testi aralığı, PFD'yi doğrudan etkileyen önemli bir tasarım parametresini temsil eder ve test faaliyetleri sırasında insan hatasına ulaşmak için ayarlanabilir.PFD'yi yaklaşık lineer olarak azaltırken, güvenlik performansını artırmak için güçlü bir araç haline getirir. Ancak, daha sık test maliyetleri, üretim kesintileri ve insan hatası için potansiyelleri test faaliyetleri sırasında dengelemek için.

Yüksek tanı kapsama alanı olan sistemler için, sık sık kanıt testlerinin yararı azaltılır, çünkü çoğu tehlikeli başarısızlık otomatik olarak tespit edilir. Bu durumlarda, daha uzun kanıt test aralıkları PFD. Conversely, Sınırlı tanı yetenekleri olan sistemler gizli hataları ortaya çıkarmak için çok yüksek oranda kanıt test aralıkları ile kullanılabilir, daha kritik test aralıkları yapmak için daha kritik olarak kullanılmalıdır. PFD hesaplamaları farklı kanıt test aralıklarını değerlendirmek ve her güvenlik fonksiyonu için en uygun test frekansı tespit etmek için kullanılabilir.

Kapalı kapakların reaksiyon testi, işlem kesintisi olmadan etkili bir test aralıklarını azaltmak için etkili bir strateji olarak ortaya çıktı.Partal vuruş testleri valfi tam seyahatin küçük bir yüzdesi hareket ettiriyor, valfin hareket edebileceğini ve bu yüzden hareketçi ve pozisyonerin çalıştığını doğrulamak için, bu testler tam darbe testlerinden çok daha sık yapılabilir, PFD katkısını son elementlerden önemli ölçüde azaltır. Ancak, kısmi darbe testi tam bir valf veya kesinti testinin kapatılmasını doğrulamaz, bu yüzden periyodik tam bir kesinti testi gerekli değildir.

PFD Hesaplarında Ortak Meydanlar ve Pitfalls

Standartların, yönergelerin ve hesaplama araçlarının kullanılabilirliğine rağmen, PFD hesaplamaları yanlış SIL sınıflandırmalarına ve yetersiz güvenlik sistemi performansına yol açan hataları ve yanlış anlamalara eğilimlidir. Bu ortak zorlukların tanınması ve uygun kaliteli güvenlik önlemlerinin uygulanması doğru ve güvenilir güvenlik sistemlerinin sağlanmasına yardımcı olur.

Tamamlanmamış Sistem Boundaries

PFD hesaplamalarında en yaygın hatalardan biri, seyahat kararını oluşturan tüm bileşenleri ve eylemlerinin bir parçası olan tüm bileşenleri, tehlikeyi hafifleten son işlemdeki herhangi bir elementi, tehlikeli bir PFD hesaplaması aracılığıyla, gerçek başarısızlık olasılıklarını hafife alan mantık devretme devretmelerini içerir.

Güç malzemeleri, pnömatik tedarik sistemleri, eklem kutuları, engeller ve iletişim ağları gibi yardımcı bileşenler de güvenlik fonksiyonunun işletmeden engellenebileceğinin göz önünde bulundurmalıdır. Örneğin, hava tedarikinin kaybı, pFD hesaplarında güvenilir olan güvenlik fonksiyonunun nasıl güvenilir olabileceğinden emin olmak için, güç tedarik hataları, iletişim ağ kesintileri veya bağlantı kurma hatalarının engellenmesi veya kutu kablolama hatalarının engellenmesi durumunda etkili bir şekilde kesintiye uğratılabilir.

Inappropriate Başarısızlık Veri Analizi

Gerçek uygulama koşullarını karşılayamayanlar veya endüstri veri tabanları, PFD hesaplamalarında başka bir önemli hata kaynağı temsil eder. Başarısızlık oranları çevresel koşullara göre önemli ölçüde değişir, işletme stres seviyeleri, bakım kalitesi ve uygulama spesifik faktörler. Genric başarısızlık oranı veri üreticileri veya endüstri veritabanından veri tabanları, belirli bir bitki veya uygulamadaki koşulları doğru bir şekilde yansıtamaz, aşırı derecede iyimser veya gereksiz derecede muhafazakar güvenilirlik tahminlerine yol açabilir.

Sıcaklık uçları, vibrasyon, korrosive atmosferleri ve elektrik müdahalesi gibi çevresel faktörler, doğrulayıcı koşullara kıyasla önemli ölçüde başarısızlık oranları artırabilir. Benzer şekilde, tasarım limitlerine yakın işletim cihazları - yüksek basınç düşüşü ile çalışan basınç vericileri gibi - stres ve başarısızlık mekanizmalarına rağmen, mühendisler gerçek uygulama ile eşleşen veya farklılıkları dikkate almak için uygun ayarlama faktörlerini doğrulamalıdır.

En iyi Tanık Kapağı

Üreticiler genellikle, teşhis bilgilerinin doğru şekilde çalıştığını ve teşhis alarmlarına uygun bir yanıtın otomatik olarak yüklenmesini gerektirir. ancak tanınabilir, yapılandırılırsa, teşhis edilen veya görmezden gelinen yüksek tanılama kapasitesi ile bir cihaz kurmak otomatik olarak yüksek tanınamaz.

Ayrıca, üretici tanı kapsamı özellikleri, belirli bir uygulama ile ilgili tüm başarısızlık modları için dikkate alınamaz. Örneğin, akıllı bir verici elektronik başarısızlıklar için mükemmel bir teşhise sahip olabilir, ancak bu pratik kısıtlamalar için süreci tespit etme yeteneği sınırlıdır. Mühendisler tanı işlevleri tarafından kapsadığı ve ek başarısızlık modlarının yeterli olup olmadığını göz önünde bulundurmalıdır. Muhafazakar mühendislik uygulamaları genellikle üretici-specified tanı kapsamını bu pratik kısıtlamalar için dikkate almalıdır.

Yaygın Sebep Başarısızlıkları Neglecting Common Cause Failures

Ortak sebep hataları, aynı prosedürler tarafından belirlenen aynı yerde, aynı çevresel koşullara maruz kalan, ancak bazen göz ardı edilir veya yetersiz bir şekilde PFD hesaplamalarında ele alınırlar. Aynı zamanda aynı üreticiden gelen aynı bileşenleri kullanarak, aynı prosedürlerle aynı şekilde muhafaza edilir ve aynı çevresel koşullara maruz kalanlar, ortak nedenlerle birçok fırsat yaratırlar. Tasarım hataları, bakım hataları, çevresel olaylar ve sistematik başarısızlıklar, aynı anda tüm redtttme kanallarını etkileyebilirler.

Yaygın hataların azaltılması, PFD hesaplamalarında kullanılan beta faktörü, tasarım özelliklerine destek olmadan düşük bir beta faktörün kullanılması, gerçek dünya performansını yansıtacak şekilde iyimser PFD tahminlerine yol açmaması gerekir. IEC 61508 standart, PFD hesaplamalarında kullanılan beta faktörün uygulanmasına ve uygun beta faktörlerini yansıtması gerekir.

PFD ve SIL Hesapları için Yazılım Araçları

Basit PFD hesaplamaları, yüksek çözünürlükli mimarilerle sınırlı olan elektronik tabloları kullanarak manuel olarak yapılabilirken, birçok bileşen ve sofistike tanı stratejileri özel yazılım araçları gerektirir. Bu araçlar PFD hesaplamalarının matematiksel karmaşıklığına sahiptir ve SIL doğrulama ve düzenleyici uyum sağlayan dokümantasyon yetenekleri sağlar.

Ticari SIL Hesaplama Software

Bazı ticari yazılım paketleri PFD ve SIL hesaplamaları için işlem endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu araçlar genellikle üretici tarafından onaylanmış güvenilir verilerle yapılandırılan bileşenleri ve çeşitli sistem mimarisi ve oylama konfigürasyonları için destek ve IEC 61511'te belirtilen formülleri uygulayan otomatik hesaplama motorları içerir. Popüler paketler exSILentia, SILSafeData ve Güvenlik Lifecycle Suite ile önceden belirlenmiş farklı özellikler ve farklı kullanıcı ihtiyaçlarına uygun şekilde sunar.

Ticari yazılımların birincil avantajı, hesaplama doğruluğu, kapsamlı bileşen kütüphaneleri ve belgeleme yeteneklerinin kombinasyonudur. Bu araçlar tüm hesaplama girişlerini, orta sonuçları ve son PFD değerleri, SIL doğrulama ve düzenleyici uyum için gerekli belgeleri gösterir. Birçok paket aynı zamanda, kanıt test prosedürlerini yönetmek, güvenlik sistemini izlemek ve tesislerin operasyonel yaşamı boyunca güvenlik yaşam döngüsü dokümanlarını göstermek için özellikler içerir.

SIL hesaplama yazılımı seçerken, kuruluşlar bileşen kütüphanelerinin kapsamlılığı dahil faktörler dikkate almalıdır, özel bileşen verileri için destek, kullanım kolaylığı, diğer mühendislik araçları ile entegrasyon ve satıcılar desteği ve eğitim için uygulama. Yazılım, doğruyu sağlamak için doğrulanmış olmalıdır ve kullanıcıların sonuçları yanlış anlamaları ve yanlış anlamaları önlemek için doğru bir şekilde eğitilmelidir. Düzenli yazılım güncelleştirmeleri mevcut bileşen kütüphanelerini sağlamak ve hesaplama yöntemlerinde gelişmeler dahil etmek önemlidir.

Sayfaya Dayalı Hesaplamalar

Sınırlı bütçelerle daha basit güvenlik işlevleri veya kuruluşlar için, tablo tabanlı PFD hesaplamaları ticari yazılımlara uygulanabilir bir alternatif sunar.Gruplar tüm formülleri ve varsayımları göstermede şeffaflık sağlar ve hiçbir lisans maliyeti yoktur. ancak, tablo hesaplamaları daha fazla manuel çaba gerektirir ve ticari araçların geniş bileşeni ve otomatik belgelerinin özelliklerini yoksundur.

Etkili yayılma tablo tabanlı hesaplamalar kalite güvencesine dikkat gerektirir. Tüm formüller açık olarak belgelenmiş ve yayımlanmış standartlara karşı doğrulanmış olmalıdır, giriş hücreleri hesaplama hücrelerinden açıkça ayırt edilmelidir ve bu tablo hesaplamalarının bileşeni olarak doğru ve güncelleştirilmiş değerler olarak yayılması gerekir.SIL 2 ve daha yüksek uygulamalar için özellikle SIL 2 için daha yüksek uygulamalar için, özellikle de hataların önemli güvenlik sonuçları olabilir. Version control ve değişiklik yönetimi prosedürlerine yardımcı olur.

SIL Performansı Güvenlik Yaşam döngüsü boyunca korumak

İlk tasarım sırasında gerekli SIL'ı kabul etmek, yalnızca güvenlik sistemi yönetiminde ilk adımı temsil eder. Tesisin operasyonel yaşamı boyunca tasarlanmış performans seviyesini korumak, test etmek, bakım, değişim yönetimi ve performans izleme için devam etmek gerekir.Güvenlik yaşam döngüsü konsepti, IEC 61511'te tanımlandığı gibi, güvenlik aracılı sistemlere ilk konseptini de ihmal ederek yönetmek için bir çerçeve sunar.

Test ve Bakım Prosedürleri

Etkili kanıt testleri PFD seviyelerini korumak için kritiktir, çünkü her bileşeninin nasıl test edileceği, test sırasında yapılan kabul edilen süreçleri nasıl yapılandırılacağı ve güvenlik önlemlerinin gerekli olduğu konusunda sürekli olarak kanıt testi kapsamını elde etmek için gerçekleştirilmelidir. Prosedürler, her bileşenin nasıl test edileceği, kabul kriterinin nasıl kullanılacağı ve test sırasında nasıl yapılandırılacağı ve hangi güvenlik önlemlerinin gerekli olduğu konusunda kesin olarak belirtmelidir.

Test faaliyetleri sırasında insan hatası için potansiyel dahil olmak üzere kendi risklerini tanıtmaktadır, test yoluyla zarar verme olasılığı ve güvenlik sistemleri ile hizmet dışına çıkan süreç tehlikeleri, ayrıntılı prosedürler, uygun eğitim, test ekipmanlarının kullanılması ve test sırasındaki hesaplama önlemlerinin uygulanması gibi geçici risk azaltma önlemlerinin uygulanması gibi önlemler alınabilir.

Kanıt testlerinin ötesindeki bakım faaliyetleri de güvenlik sistemini etkilemez. Önleyici bakım, gerçekleşmeden önce başarısızlıkları önlemeye yardımcı olur, doğru bakım onarımları servise başarısız olan bileşenleri geri yüklemektedir.PFD hesaplamalarında varsayılırken, PFD performansları gerçekçi ve uygulanabilir olmalıdır, yeterli yedek parçaları gerektirir, eğitimli bakım personeli ve verimli çalışma yönetimi süreçleri.

Değişim Yönetimi

Güvenlik araçlarına yönelik değişiklikler, kasıtlı değişiklikler veya görünüşte küçük parçalar yedekleri, PFD ve SIL performanslarını etkileyebilir. Değişim sürecinin sağlam bir yönetimi, tüm değişikliklerin güvenlik sistemi performansı üzerindeki etkisini değerlendirildiği ve SIL doğrulama hesaplamalarının gerekli olduğu durumlarda güncellendiğini garanti eder. Görünüşe göre küçük değişiklikler başarısız oranları, teşhis kapsamı veya kanıt test prosedürlerini etkileyebilir, potansiyel olarak tasarlanmış SIL seviyesini azaltır.

Süreç değişiklikleri ayrıca güvenlik araçları üzerindeki etkisini değerlendirme gerektirir. Operasyon koşullarında değişiklikler, ham malzemeler, üretim oranları veya süreç kimyası, tehlikeli olayların sonuçlarını değiştirebilir veya yeni tehlikeler tanıtmalıdır.Değişme süreci yönetimi, mevcut güvenlik sistemlerinin uygun olup olmadığını değerlendirebilecek güvenlik birimleri tarafından gözden geçirilmesi veya gerekli değişikliklerin gerekli olup olmadığını değerlendirebilmeleri için gerekli olan güvenlik mühendisliği personeli tarafından gözden geçirilmesi gerekir.

Performans İzleme ve Sürekli İyileştirme

Gerçek güvenlik sistemini, başarısızlık verilerinin toplanması ve analizi aracılığıyla takip edin, talep olayları ve test sonuçları, doğrulayıcı tasarım varsayımları için değerli geri bildirimler sunar ve iyileştirme fırsatları tanımlamak. PFD hesaplamalarında kullanılan değerlerle karşılaştırmak, güvenilirlik tahminlerinin doğru olup olmadığını ve gelecekteki hesaplamalara uyum sağlamanın garanti altına alınıp doğru olup olmadığını doğrulamaya yardımcı olur. Önemli sapmalar, operasyonel koşullar, bakım uygulamaları veya iyileştirme fırsatlarının kullanılması.

Dikkatli seyahat oranları, tehlikeli başarısızlık oranları, kanıt testi bulguları gibi performans göstergeleri ve zaman içinde olay sonuçları düzenli olarak gözden geçirilmelidir ve trende yol açabilir. Başarısızlık oranları, yedeklenebilir bakım uygulamaları gerektiren yaşlanma ekipmanlarını veya güvenlik sistemi bileşenleri üzerinde stres artışı sağlayan işletim koşullarını gösterebilir. Conversely, daha iyi niyetli performans, kanıt test aralıklarını genişletmek veya daha basit sistem mimarilerini artırmak için fırsatlar gösterebilir.

Sürekli iyileştirme girişimleri, tekrarlanan başarısızlık modlarına odaklanmalı, bitki kullanılabilirliği etkileyen korkunç gezileri azaltmalıdır ve yerel iyileştirme çabaları hakkında öğrenilebilecek dersler dahil olmak üzere yerel iyileştirme çalışmaları ile ilgili bilgi paylaşımını sağlar.)Uluslararası Otomasyon Topluluğu (ISA)).

Endüstri Standartları ve Düzenleme Gereksinimleri

PFD ve SIL'ın hesaplaması ve uygulanması, güvenlik aracılı sistem tasarımı, uygulanması, operasyon ve bakım için ayrıntılı gereklilikleri sağlayan uluslararası standartlar tarafından yönetilir. Bu standartları ve düzenleyici gereksinimlerin uygulanması ve etkin güvenlik sistemi performansı sağlamak için önemlidir.

IEC 61508 ve IEC 61511 Standart

IEC 61508, elektrik, elektronik ve programlanabilir elektronik güvenlik ile ilgili sistemlerin temel standardı olarak hizmet eder. Bu kapsamlı standart, PFD hesaplama metodolojilerini tanımlar ve güvenlik sistemi tasarımı, doğrulama ve doğrulama için gereklilikleri belirtir.

IEC 61511, özellikle süreç endüstrileri için IEC 61508'i adapte eder, kimyasal, petrokimya, petrol ve gaz ve ilgili tesislerde güvenlik önlemlerinin uygulanması ve risk değerlendirmesi yoluyla ilgili tüm güvenlik yaşam döngüsüne ilişkin olarak, uygulama, operasyon, bakım ve olaysal demleme konusunda daha ayrıntılı rehberlik sağlar. Standart, güvenlik yönetimine sistematik yaklaşımlara ve güvenlik gereksinimlerinin karşı olduğunu göstermek için belge gerektirir.

Her iki standartlar da işlevsel güvenliğin sadece güvenilir donanımdan daha fazlasını gerektirdiğini kabul ediyor - aynı zamanda yetkili personel, etkili prosedürler, uygun organizasyon yapıları ve güçlü bir güvenlik kültürü talep ediyor. Personel için standartlar rekabetçi, bağımsız doğrulama ve yönetim sistemleri tesis yaşamı boyunca sürekli güvenlik performansına destek veren standartlar.

Bölgesel Variasyonlar ve Düzenlemeler

IEC 61508 ve IEC 61511, diğer Avrupa ülkelerinde işlevsel güvenlik, farklı bölgeler ve yargı yetkisi için uluslararası çerçeveyi sağlarken, Avrupa'da, fonksiyonel güvenlik standartları genellikle süreç güvenliği yönetimi için düzenleyici gereklilikleri kabul edilir ve sıklıkla referanslıdır. COMAH (Büyük Kaza Tehlikeleri Kontrolü) diğer Avrupa ülkelerinde de yasal düzenlemeler ve benzer yönergeler açıkça SIL tabanlı güvenlik önlemlerinin gösterilmesini gerektirir.

ABD'de OSHA'nın Proses Güvenliği Yönetimi (PSM) standart ve EPA'nın Risk Yönetimi Programı (RMP) düzenlemelerin açıkça SIL tabanlı yaklaşımlara izin vermemektedir, ancak proses tehlikelerine karşı etkin korumayı gerektirir.) Birçok ABD tesisi, SIL-based yaklaşımlar için iyi bir mühendislik uygulaması olarak kabul edilen ve genel olarak kabul edilen bir şekilde gerektirmektedir.

Asya, Orta Doğu ve Latin Amerika da dahil olmak üzere diğer bölgeler, özellikle yeni tesisler ve büyük sermaye projeleri için IEC standartlarının benimsenmesini sağlıyor. Çokuluslu şirketler genellikle yerel düzenleyici gereksinimlerine bakılmaksızın tüm tesislerin tutarlı küresel standartları uygularlar, standartlaştırılmış yaklaşımların güvenlik sistemi tasarımı ve yönetimine değer tanırlar.

PFD ve SIL Analizinde İleri Konular

Temel kavramlar ve hesaplamaların ötesinde, bazı gelişmiş konular, güvenlik sistemlerini tasarımlarını optimize etmek için karmaşık güvenlik uygulamaları veya kuruluşlar için dikkate değer. Bu konular işlevsel güvenlik uygulamasında devam eden gelişim alanları temsil eder ve güvenlik sistemi davranışını geliştirmek veya geliştirmek için fırsatlar sunar.

Markov Kompleks Sistemleri için Modelleme

Güvenlik aracılı sistemler karmaşık başarısızlık ve onarım dinamikleri ile, Markov modellemesi, basitleştirilmiş formüllerden daha doğru analitik bir yaklaşım sağlar. Markov modelleri, güvenlik fonksiyonunu temsil eden tüm bileşenler gibi, bir bileşen başarısız, iki bileşen başarısız oldu, vs.) ve Markov modeline dayanan geçiş oranları tanımlayarak, mühendisler her durumdaki durumu herhangi bir zamanda, hiçbir zamanda, güvenlik fonksiyonunu temsil eden başarısız devlet dahil olmak üzere, herhangi bir zamanda, güvenlik fonksiyonunu temsil eden başarısız devlet olarak belirleyebilirler.

Markov modellemesi, karmaşık kırmızı düzenlemelerle sistemler için özellikle değerlidir, birden fazla onarım stratejisi ile sistemler veya başarısızlıkların sıralarının önemli olduğu sistemler için. Örneğin, online onarım ile 2oo3 sistemi, tüm onarımların bir sonraki planlanan bakım kesintisine kadar ertelenir. Markov modelleri bu farklılıkları yakalayabilir ve daha doğru PFD tahminleri sağlayabilir.

Zaman-Dependent PFD Analiz

Standart PFD hesaplamaları, sistemin başarısız ve onarım süreçlerinin dengeye ulaştığı sürekli bir durumda çalıştığını varsayıyor. Ancak, ilk dönemde kurulum veya büyük bakımdan sonra sistem henüz istikrarlı durumda olmayabilir ve zaman bağlı analiz daha doğru güvenilirlik tahminleri sağlar. Zamana bağlı PFD analizi zaman içinde başarısızlık olasılığının nasıl geliştiğini izler, erken başarısızlıkların daha yaygın ve yıpranmış dönem boyunca muhasebe.

Zaman bağımlı analiz özellikle uzun kanıt test aralıkları ile güvenlik sistemleri için ilgilidir veya ekipman değiştirme veya daha sık test aralıklarının ötesindeki etkileri değerlendirmek, Sistem yaşı olarak, başarısızlık oranları, aşınma mekanizmaları nedeniyle artabilir, potansiyel olarak PFD'ye yeniyken kabul edilebilir sınırları aşabilir. Zaman bağımlı modelleme gereksinimleri karşılanırsa, ekipman değiştirme veya daha sık test aralıklarının uygulanması gerektiğinden daha sık test aralığının uygulanması gerektiğinden dolayı gerekli hale gelir.

Uncertainty Analysis and Confidence Intervals

Tüm PFD hesaplamaları, başarısızlık oranı verilerindeki kısıtlamalar nedeniyle belirsizlik içerir, işletim koşullarındaki farklar ve tanısal kapsama ve beta faktörleri gibi model parametrelerinde belirsizlikler. Gelişmiş analiz teknikleri bu belirsizlikleri ölçebilir ve PFD tahminleri etrafında güven aralıkları sağlayabilir, daha fazla güvenlik sistemi performansı verir.[D[D][/FOD][/FONT=0) için% 0.003 ve 0.008 arasında doğru değer yalan söylüyor.

PFD hesaplamalarının SIL sınırlarına yakın değerleri anlaması özellikle önemlidir. Optik mühendisliği uygulamaları ya da PFD'nin SIL 2 aralığındaki değerden daha yüksek olabileceğini gösterirse, sistem SIL 2 performansına güvenilir bir şekilde ulaşamayabilir.

Vaka Çalışması: PFD ve SIL Hesaplamalarının Pratik Uygulama

PFD ve SIL kavramlarının pratik uygulamasını göstermek için, yüksek basınçlı bir yolculuk sistemini aşırı baskıdan bir reaktör gemisi korumak için tasarlanmış bir şekilde değerlendirin.The tehlike analizi, bir reaktör aşırı baskı olayının birden fazla ölümcül ve önemli mülk hasar katmanıyla sonuçlanabileceğini belirledi.

İlk Tasarım Değerlendirme

İlk tasarım, tek bir kapatma valfini kontrol eden bir güvenlik PLC'sini beslemeyi önerir. Endüstriyel sınıf bileşenleri için tipik başarısızlık oranı verilerini kullanarak, hesaplanan PFD)avg) ile SIL 1 aralığında düşer ve SIL 2 gereksinimi karşılamaz.

Birkaç tasarım modifikasyonu SIL 2 performans elde etmeyi kabul ediyor. Seçenek 1, daha düşük başarısızlık oranları ve daha yüksek tanı kapsama alanı ile güvenlik tarafından onaylanmış bileşenlere yükseltmeyi içeriyor. Seçenek 2, tek bir valf tutarken basınç vericileri için 2oo3 oylama düzenlemesi uygular. Seçenek 3 2oo3 baskı vericisi kullanır ve kapak serilerinde kırmızı kapatmayı içerir.

Optimized Design Solution

Analiz, Seçenek 2 (2oo3 baskı vericilerinin tek bir kapakla) bir PFD)[0.008, SIL 2 aralığında rahatça kabul edilmesi nedeniyle, iki vericinin de tek kullanımlık okumalar ve maliyetten kaçınırken iyi güvenlik performansı sağlar.

Son tasarım, %95 tanı kapsama ile güvenlik sertifikalı baskı vericilerini belirtir, tam kanıt testleri arasındaki en tehlikeli hataları ortaya koyar ve %95 kanıt testi kapsamını elde eden kapsamlı bir kanıt testi prosedürüdür.The Closed valf is specified with a partial Rush-cerized print testing skills that will be used to PFD by Explain most dangerous failures between full kanıt test prosedürleri. with these design features, the hesaplanan PFD)avg is 0.006, making the SIL 2 üst limit of 0.01.

Operasyonel Uygulama

Uygulama sırasında, ayrıntılı kanıt testi prosedürleri, her bileşenin test edileceği, sensör kalibrasyon doğrulama, mantık çözücü yanıt testi ve tam-stroke valf testleri dahil olmak üzere, güvenlik PLC ile otomatik olarak yapılır. Bakım personelinin test prosedürleri üzerinde eğitim alması ve SIL performans test prosedürlerine tam olarak uyması gerekir.

İki yıl süren operasyondan sonra, performans verileri gerçek başarısızlık oranlarının tasarım hesaplamalarında kullanılan değerler ile tutarlı olduğunu gösteriyor, PFD tahminlerini geçerli hale getiriyor. Bir basınç vericisinin tehlikeli başarısızlığı, tanı sistemi tarafından tespit edildi ve 24 saat içinde tamir edildi.Köyücük olarak kısmi darbe testleri, valfin güvenliğinin çalışmasını sağlama konusunda sürekli olarak tatmin edici bir şekilde performans gösterdi. Sistem herhangi bir titiz gezileri deneyimlemeye muktedir olmadığını doğrulamadı.

Fonksiyonel Güvenlik ve PFD Analizleri

Fonksiyonel güvenlik alanı, gelişmiş teknoloji ile gelişmeye devam ediyor, başarısızlık mekanizmalarının anlaşılmasını ve analitik yetenekleri gelişmiştir. Birkaç ortaya çıkan trend güvenlik sistemi performansını geliştirmek ve güvenlik bütünlüğüne daha doğru bir değerlendirme sağlamak için söz veriyor.

Tahmin edici Bakım ve Durum İzleme

Gelişmiş sensör teknolojileri ve veri analizi, tehlikeli başarısızlıklar öncesindeki tahmin edilebilir bakım yaklaşımlarını tahmin eder ve geleneksel öz-diagnosticsların elde edebileceği, potansiyel olarak PFD ve güvenlik performansını sürdürürken kanıt test aralıklarını azaltır.

Tarihsel başarısızlık verileri ve operasyonel parametrelere uygulanan makine öğrenme algoritmaları, hataları geleneksel güvenilirlik modellerinden daha doğru tahmin eden ince kalıpları tanımlanabilir ve etkinliğini gösterirken, fonksiyonel güvenlik standartlarının gelecekteki revizyonlarına dahil edilebilirler, güvenlik sistemini yönetmek için yeni araçlar sağlayabilirler.

Dijital Twins ve Sanal Test

Dijital ikiz teknoloji, gerçek fabrika operasyonlarının kesintiye uğramadan simülasyon, test ve optimizasyon için kullanılabilir olan fiziksel güvenlik sistemlerinin mantığı ve cevabı, güvenlik fonksiyonunun dışına ekipman almadan daha sık doğrulamasına olanak sağlar.

Dijital ikizler, Monte Carlo karmaşık başarısızlık senaryolarının simülasyonunu sağlayarak daha sofistike PFD analizlerini kolaylaştırmaktadır, farklı bakım stratejilerinin değerlendirilmesi ve gerçek sistem koşuluna dayanarak kanıt test aralıklarının düzeltilmesini sabit programlardan ziyade gerçek sistem koşuluna göre optimize eder.

Cybersecurity ve Fonksiyonel Güvenlik

Güvenlik enstrümanı sistemleri ve tümleşik ağlarla entegrasyonu, kötü niyetli aktörlerin ihtiyaç duyduğunda güvenlik sistemi bütünlüğüne karşı kasıtlı olarak güvenlik önlemlerinin uygulanmasına neden olan yeni bir sınıf temsil etmesi nedeniyle, geleneksel PFD hesaplamalarının ele alınmaması için yeni güvenlik standartları ve uygulamaları entegre etmek zorunda kalmayacaktır.

IEC 62443 standartların serisi endüstriyel siber güvenlikle ilgili ve gelecekteki PFD analizi metodolojileri ve güvenlik sistemi tasarım gereksinimlerine karşı korumayı sağlamak için giderek daha fazla uygulanmaktadır.

Sonuç: Rigorous Analizi ile Güvenlik Kültürü Yapın

PFD ve SIL konseptlerini anlamak ve doğru bir şekilde uygulamak, uyumluluk egzersizi veya matematiksel hesaplamadan çok daha fazlasını temsil eder - risk azaltma önlemleri hakkında sistematik, sayısal bir yaklaşım ve çeşitli endüstriler ve uygulamalar arasında etkili kanıtlanmış olan süreçleri yönetmeye yönelik güvenlik risklerini yönetmek için uygun bir şekilde bir yaklaşım sağlar.

Temel PFD formüllerinden kapsamlı güvenlik yaşam döngüsü yönetimi, tasarım, uygulama, operasyon ve organizasyonel yeteneklerin süreç, eğitim ve sürekli iyileştirme konularında teknik yeterlilikler kapsar. Organizasyonlar, fonksiyonel güvenlikte başarılı olan SIL seviyelerinin tesis yaşamı boyunca sürekli olarak dikkat gerektirdiğini, ilk tehlike tanımlamasından itibaren tasarım, uygulama, uygulama, operasyon, bakım ve olaysal denetleme yoluyla haberdar olduğunu kabul eder.

Süreç endüstrileri giderek artan karmaşıklığa, daha sıkı düzenleyici gerekliliklerine karşı çıkmaya devam ettikçe ve güvenlik performansı için kamu beklentilerini artırmış, titiz fonksiyonel güvenlik analizinin önemi sadece PFD ve SIL konseptlerini kendileri ve organizasyonlarını bu zorlukları etkin bir şekilde karşılamak için büyüyecek, insanları korumak, mülkleri ve çevreyi korumak için daha da büyüyecek.

Fonksiyonel güvenlik nihai hedefi sadece sayılarla uyumlu veya standartlarla uyum sağlamak değil, her türlü operasyonda güvenli bir şekilde yer alan sağlam koruyucu sistemler oluşturmak ve proses tehlikelerinin sonuçlarına karşı korumaktır. Ses teknik analizini etkili uygulama ve sürekli operasyonel disiplinle birleştirerek, organizasyonlar gerçek koruma sağlayan ve olayları önlemenin temel bir değer olduğunu güçlü bir güvenlik kültürüne katkıda bulunabilir.