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如何按照IEC61508/ISO26262标准开展安全设备的功能安全分析与评估?

        

        1、如何按照IEC61508/ISO26262标准开展安全设备的功能安全分析与评估?

        IEC61508、ISO26262等标准都明确提出需要针对功能安全设备、安全关键系统进行功能安全分析要求,也给出了相应的示例以及解释性描述。比如汽车、电子、核电、石油工业、化工行业的安全设备等。但是,针对具体的安全设备如何进行功能安全分析与评估,如何分析当前的安全设备是否满足安全性设计要求?这里介绍如何利用PosVim软件的功能安全分析工具进行安全设备的功能安全分析与评估,以确定安全设备是否符合IEC61508、ISO26262标准规定的安全设计要求。

        2、准备工作

        首先,做好准备工作:

        a、需要了解、掌握所分析的安全设备的电路、产品功能,按照IEC61508、ISO26262标准,确定其安全结构、设备类型以及运行模式(低要求运行模式、连续(高要求)运行模式;

        b、标记出所有安全相关的组件、接口/连接器等,形成器件清单。有时还需要把通道等考虑进来;

        c、获取安全设备基本参数,如β、βD、MTR、MTTR、检测周期T等。可通过查阅IEC61508标准提供的相关信息或者其他资料获取。

        3、划分出输入/传感器子系统、逻辑处理器子系统、最终元件子系统及其相关电路或器件

        按照输入/传感器子系统、逻辑处理器子系统、最终元件子系统划分好安全设备结构,并识别出各部分包含的电路或器件,形成器件清单。

        4、电路/PCB板/器件失效率预计

         打开PosVim软件,在产品结构树列表,按照安全设备的层次结构建立产品结构树。然后点击可靠性预计模块,进行安全设备的终端元件子系统、逻辑处理器子系统、输入/传感器的可靠性/失效率预计。预计方法可选择IEC 62380标准,也可根据实际设备应用行业选择相应的预计标准。比如选择SR332(电子、通信行业)、SN29500(电力行业)、GJB299C(更为严格的国防设备)等。

功能安全分析IEC61508/ISO26262

功能安全分析IEC61508/ISO26262

        5、FMEDA分析

        当完成安全设备的终端元件、逻辑处理器、输入/传感器失效率预计之后,我们只是获得了各组成部分的器件失效率,但是不是所有的器件失效率都是安全相关的、或者属于危险失效的。此时,需要进行FMEDA分析,计算λDD、λDU、SFF、DC等。点击PosVim软件的FMEDA模块,进行FMEDA分析。逐个器件进行FMEDA分析,然后点击汇总,即可看到终端元件、逻辑处理器、输入/传感器各部分的FMEDA分析结果了,包括λDD、λDU、SFF、DC等结果。这些数据后续分析需要用到。

功能安全分析IEC61508/ISO26262

        6、功能安全分析与评估以及设计方案优化

         点击菜单栏上的功能安全分析模块,打开功能安全分析建模界面。根据安全设备结构,分别选择使用1oo1、1oo2、1oo1d等结构模型建模,具体使用哪些模型构建,需要根据所分析对象的逻辑结构选择。

功能安全分析IEC61508/ISO26262

某以太网控制安全设备功能安全模型

功能安全分析IEC61508/ISO26262

某石油工业安全控制设备功能安全模型

         设置功能安全模型参数:建立功能安全模型后,双击其中一个节点,例如双击终端元件,打开终端元件的参数录入界面,将前面的λDU、λDD等参数录入,以及获得的MTR、MTTR、β、βD、检测周期T录入进来。

功能安全分析IEC61508/ISO26262

        计算:当录入安全设备的所有参数后,点击计算按钮,即可计算得到PFG参数。根据计算结果,结合IEC61508标准的不同安全完整性等级SIL对应的PFG值,判断当前的安全设备是否满足SIL安全设计要求,如果不满足,改进设计方案(比如提高较低可靠性水平的器件、安全结构调整如1oo1调整为1oo2等)。 例如,安全设备的功能安全分析结果为:PFG=2.76E-4(间隔检测周期5年),对照IEC61508标准,满足低要求运行模式的SIL3安全完整性等级要求。当检测周期改为2年时,计算结果为: PFG=1.11E-4((间隔检测周期2年),满足低要求运行模式的SIL3安全完整性等级要求。

功能安全分析IEC61508/ISO26262

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