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www.de.endress.com/SIL
Funktionale Sicherheit (SIL)
CP
013Z
/11/
de/1
1.05
7100
8610
SIL – PFDav – PFH – Betriebsarten
Safety Integrity
Level(SIL)
mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls der Sicherheitsfunktion bei Anforderung –
PFDav (Betriebsart Low demand mode)
Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde – PFH (Betriebsart High demand oder continuous mode)
SIL4 ≥ 10-5 bis < 10-4 ≥ 10-9 bis < 10-8
SIL3 ≥ 10-4 bis < 10-3 ≥ 10-8 bis < 10-7
SIL2 ≥ 10-3 bis < 10-2 ≥ 10-7 bis < 10-6
SIL1 ≥ 10-2 bis < 10-1 ≥ 10-6 bis < 10-5
Safe Failure Fraction (SFF)
Hardware Fehlertoleranz (Typ A – einfaches Teilsystem)
Hardware Fehlertoleranz (Typ B – komplexes Teilsystem)
0 1 (0*) 2 (1*) 0 1 (0*) 2 (1*)< 60 % SIL1 SIL2 SIL3 nicht erlaubt SIL1 SIL2
60 %... < 90 % SIL2 SIL3 SIL4 SIL1 SIL2 SIL390 %... < 99 % SIL3 SIL4 SIL4 SIL2 SIL3 SIL4
≥ 99% SIL3 SIL4 SIL4 SIL3 SIL4 SIL4
SFF – HFT – SIL – Typ A, Typ B
Terminologie
Technische Anforderungen
= Safe Failure Fraction (SFF) in %
Ausfallarten von Sicherheitsfunktionen und Teilsystemen
Ermittlungen der sicherheits-technischen Kenngrößen
Anlagenrisiko verfahrenstechnische Anlage, Maschine
Risiken für Personen, Umwelt und Sachwerte
Risikoreduzierung
notwendige Risikoreduzierung
Restrisiko Tolerierbares Risiko Anlagenrisiko
tatsächliche Risikoreduzierung
zunehmendes Risiko
Gefahren- und Risikoanalyse
Risikoreduzierung mit elektrischen/elektronischen/programmierbar elektronischen sicherheitsbezogenen Systemen
Funktionale Sicherheit nach IEC 61508 bzw. anwendungsspezifi schen Normen
Sicherheitsfunktion (sicherheitsbezogenes System)
Sensor 35 %*
Logikeinheit 15 %*
Aktor 50 %*
*Verteilung PFDav auf
Teilsysteme
• Funktionale Sicherheit: Teil der Gesamtanlagen- sicherheit, der von der korrekten Funktion sicherheits-bezogener Systeme zur Risikoreduzierung abhängt. Funktionale Sicherheit ist gegeben, wenn jede Sicher-heitsfunktion wie spezifi ziert ausgeführt wird.• Sicherheitsbezogenes System: System, das Sicher-heitsfunktionen ausführt, um einen sicheren Zustand für ein überwachtes System zu erreichen oder aufrecht zu erhalten.• Sicherheitsfunktion: Aufgabe: Sicheren Zustand für ein überwachtes System erreichen oder aufrecht erhalten, wenn vorher festgelegte Bedingungen verletzt werden. • Safety Lifecycle: Beschreibt alle notwendigen Tätig-keiten bei der Realisierung sicherheitsbezogener Systeme von der Konzeptphase bis zur Außerbetriebnahme.• Management der Funktionalen Sicherheit: Erfor-derliche Managementtätigkeiten, technische Tätigkeiten und Verantwortlichkeiten während des Safety Lifecycle zur Erreichung der Funktionalen Sicherheit.• Beurteilung der Funktionalen Sicherheit:Untersuchung, ob die Funktionale Sicherheit durch die sicherheitsbezogenen Systeme erreicht wurde.• Safety Integrity Level (SIL): Vier diskrete Stufen (SIL1 bis SIL4). Je höher der SIL eines sicherheitsbezo-genen Systems, umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass das System die geforderten Sicherheitsfunktionen nicht ausführen kann.• Average Probability of Failure on Demand (PFDav): Mittlere Versagenswahrscheinlichkeit einer Sicherheits-funktion bei niedriger Anforderung.• Probability of Failure per Hour (PFH): Versagens-wahrscheinlichkeit einer Sicherheitsfunktion bei hoher oder kontinuierlicher Anforderung.• Safe Failure Fraction (SFF): Prozentualer Anteil sicherheitsgerichteter Ausfälle eines sicherheitsbezogenen Systems (Sicherheitsfunktion) bzw. Teilsystems.• Hardware Fehlertoleranz (HFT): HFT = n bedeutet, dass n+1 Fehler zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion führen können.• Betriebsart Low demand mode: Betriebsart mit niedriger Anforderungsrate. Anforderungsrate an sicherheitsbezogenes System nicht mehr als einmal pro Jahr und nicht größer als die doppelte Frequenz der Wiederholungsprüfung.• Betriebsart High demand oder continuous mode: Betriebsart mit hoher oder kontinuierlicher Anforderung der Sicherheitsfunktion. Anforderungsrate an sicherheits-bezogenes System mehr als einmal pro Jahr oder größer als die doppelte Frequenz der Wiederholungsprüfung.• Gerätetyp A (einfaches Teilsystem): Gerät, bei dem das Ausfallverhalten aller eingesetzten Bauteile und das Verhalten unter Fehlerbedingungen vollständig bekannt ist.• Gerätetyp B (komplexes Teilsystem): Gerät, bei dem das Ausfallverhalten der eingesetzten Bauteile und das Verhalten unter Fehlerbedingungen nicht vollständig bekannt ist (z. B. µC, ASIC).• FMEDA (Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis): Analysemethode für elektronische Schaltungen und Mechanik zur quantitativen Ermittlung von Ausfall-arten und Ausfallraten.• Ausfallraten λ:λSD: Gesamtausfallrate für sichere erkannte AusfälleλSU: Gesamtausfallrate für sichere unerkannte AusfälleλDD: Gesamtausfallrate für gefährliche erkannte AusfälleλDU: Gesamtausfallrate für gefährliche unerkannte Ausfälle• Mean Time Between Failures (MTBF): Mittlere Ausfallwahrscheinlichkeit• Intervall für Wiederholungsprüfungen (T1):Zeitintervall zwischen wiederkehrenden Prüfungen einer Sicherheitsfunktion zur Aufdeckung gefährlicher Ausfälle.
Basisstandard
IEC 61508 (generische Norm)
anwendungsspezifi sche NormenIEC 61511 (Prozessindustrie)IEC 61513 (Kernkraftwerke)IEC 62061 (Maschinenbereich)IEC 61800-5-2 (Antriebssysteme)
Ausfallart erkannt unerkanntsicher safe
detected SD
safe undetected
SUgefährlich dangerous
detected DD
dangerous undetected
DU
* Mit Nachweis der Betriebsbewährung nach IEC 61511
FMEDA
Ausfallraten λSD, λSU, λDD, λDU
SFF, PFDav, HFT, MTBF, T1
Normen
Safety Lifecycle
zurü
ck z
u an
gem
esse
ner P
hase
Modifi kation, Nachrüstung
Konzept
Gefahren- und Risikoanalyse
Sicherheitsanforderungen
Planung, Realisierung
Installation, Inbetriebnahme
Betrieb, Wartung, Reparatur
Außerbetriebnahme, Entsorgung
Management und Beurteilung der Funktionalen Sicherheit
Qualifi kation, Schulung und Dokumentation
Organisatorische Anforderungen
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