Безопасность машин и систем для защиты пользователя в основном зависит от правильного применения стандартов и директив. Основой для этого в Европе является Директива ЕС по машинному оборудованию, которая поддерживает компании стандартизированными спецификациями для проектирования оборудования, ориентированного на безопасность. Однако многие европейские стандарты безопасности имеют большое значение и за пределами Европейской экономической зоны благодаря своему международному статусу. Важную роль в этом контексте играют также стандарты по функциональной безопасности. Требования к системам управления машинами определены как в EN ISO 13849, так и в EN МЭК 62061.
Тенденция к децентрализации ставит новые задачи по защите людей, окружающей среды и машин. Помимо классических устройств безопасности, таких как блокираторы защитных ворот, устройства аварийного останова или аварийные выключатели, для защиты машин и систем по мере повышения уровня сложности все чаще используются программируемые или конфигурируемые системы безопасности. В 2015 году была предпринята попытка объединить два стандарта EN ISO 13849 и EN МЭК 62061. Сегодня оба стандарта пересматриваются отдельно.
Каких изменений следует ожидать в отношении PL и SIL?
По некоторым пунктам оба стандарта уже сблизились, например, в области «программного обеспечения, связанного с безопасностью» и темы «кибербезопасности». Многие другие корректировки были включены в детали, что привело к общему соответствию между двумя стандартами. Влияние на предыдущие оценки безопасности должно оцениваться в каждом конкретном случае. Прочитайте наш white paper, чтобы узнать, как могут выглядеть изменения в стандарте в деталях.
Директива по машинному оборудованию содержит основополагающие требования по безопасности и охране здоровья. В официальном бюллетене Европейского Союза приведены гармонизированные с директивой стандарты. Машина соответствует основополагающим требованиям по безопасности и охране здоровья, если она была изготовлена в соответствии с данными гармонизированными стандартами.
Стандарты EN подразделяются на несколько типов:
Основные стандарты безопасности, включают в себя термины и определения, основные принципы конструирования и общие аспекты (например, концепции и методы работы), действующие в отношении всех машин, устройств и комплектных установок.
Пример стандарта:
EN ISO 12100 (Безопасность машин)
Групповые стандарты безопасности об одном аспекте безопасности или виде обеспечивающих безопасность устройств, которые могут быть использованы для целого ряда машин, устройств и оборудования.
Тип B1: Включает специальные аспекты безопасности, например, безопасные расстояния, предельные значения для температуры поверхностей.
Примеры стандартов:
EN ISO 13857 (Безопасные расстояния в опасных зонах)
EN ISO 13855 (Расчет безопасных расстояний)
EN ISO 13849 (Безопасность машин – Элементы безопасности систем управления)
Тип B2: Включает устройства, обеспечивающие безопасность, например, аварийные выключатели или двуручные устройства управления.
Примеры стандартов:
EN ISO 13850 (Безопасность машин – Аварийный останов)
EN 574 (Двуручное устройство управления)
Стандарты безопасности машин с детальными требованиями по безопасности ко всем значительным угрозам для определенной машины или группы машин. Стандарты типа C часто называют также стандартами на продукцию.
Примеры стандартов:
EN 12622 (Безопасность станочного оборудования – Гидравлические листогибочные прессы)
EN 415 (Упаковочные машины)
Функциональная безопасность – это практика правильного применения связанных с безопасностью систем (управления) и других мер снижения рисков, имеющих решающее значение для безопасности системы. При возникновении критической неисправности система управления переводит оборудование в безопасное состояние.
Для сектора машиностроения из EN 61508 были выведены стандарты EN МЭК 62061 и EN ISO 13849-1. Оба этих стандарта описывают специальные требования к связанным с безопасностью элементам систем управления на машинах.
Определение требуемого выполнения функций обеспечения безопасности является центральным аспектом функциональной безопасности систем управления машинами. В стандартах EN МЭК 62061 и EN ISO 13849-1 представлены структурированные методы оценки и определения требуемого выполнения функций обеспечения безопасности для обеспечения безопасности оборудования.
Расчет класса SIL
Важным параметром надежности связанных с безопасностью функций является уровень полноты безопасности (SIL).
Для определения требуемого уровня полноты безопасности оцениваются различные критерии:
Определение уровня эффективности защиты
Для выявления требуемого уровня эффективности защиты (PLr) необходимо оценить различные критерии: масштабы ущерба, частота и продолжительность, а также возможности предотвращения угрозы.
Параметры риска:
S: Тяжесть травмирования:
F: Частота и/или продолжительность подверженности риску:
P: Возможность избежать угрозы:
Примечание: В случаях, когда вероятность возникновения определяется как «низкая», требуемый уровень эффективности защиты (PLr) может быть уменьшен на одну ступень.
После разработки архитектуры управления определяется эффективность функций обеспечения безопасности. Стандарты EN МЭК 62061 и EN ISO 13849-1 используют различные подходы и параметры для обеспечения надежного выполнения функции обеспечения безопасности.
Характеристика безопасности для подсистем выводится из следующих значений:
Уровень эффективности защиты (PL) связанного с безопасностью элемента системы управления (SRP/CS) определяется путем оценки следующих параметров:
Отношение между концепциями PL и SIL
Согласно Приложению I к Директиве ЕС по машинному оборудованию, оценка риска должна проводиться для каждой машины, поставляемой на рынок ЕС. Оставшиеся остаточные риски можно минимизировать в рамках технических средств защиты путем использования релевантных для безопасности компонентов управления. Если компоненты системы управления разработаны в соответствии с гармонизированными стандартами EN ISO 13849 и EN МЭК 62061, требуемая минимизация риска может быть достигнута с помощью функции(й) обеспечения безопасности с SIL или PL.
Спецификация функциональных требований представляет собой подробное описание соответствующих функций обеспечения безопасности. Для его получения необходимо определить ключевые интерфейсы к другим функциям управления и реакции на неисправности. Полученный документ является важнейшей основой для последующего процесса проектирования.
Определение требуемой эффективности в соответствии с EN МЭК 62061 или EN ISO 13849-1.
После разработки архитектуры управления определяется эффективность функций обеспечения безопасности. Стандарты EN МЭК 62061 и EN ISO 13849-1 используют различные подходы и параметры для обеспечения надежного выполнения функции обеспечения безопасности.
EN МЭК 62061: Отказы аппаратного обеспечения ведут к вероятности возникновения других опасных отказов связанных с безопасностью функций управления (SRCF). Эта вероятность должна быть меньше или равна установленного порога отказов, заданного в спецификации (см. шаг 1):
Уровень полноты безопасности (SIL), достигаемый связанной с безопасностью электрической системой управления (SRECS), меньше или равен заявленному пределу уровня полноты безопасности SIL отдельной подсистемы, задействованной в выполнении функции обеспечения безопасности.
EN ISO 13849-1: Различные функции безопасности требуют, чтобы уровень эффективности защиты (PL) соответствующих элементов безопасности систем управления (SRP/CS) совпадал с «требуемым уровнем PL».
Уровни PL различных элементов безопасности систем управления, которые являются частью функции обеспечения безопасности, должны быть выше или равны требуемому уровню эффективности защиты для данной функции.
В конце вся связанная с безопасностью функция управления анализируемой системы должна быть проверена на пригодность к использованию в рамках этой системы. Пригодность может быть определена путем анализа или тестирования, например, с помощью моделирования определенных типов сбоев.
Стандарты функциональной безопасности
Хотите получить дополнительную информацию о текущем пересмотре международных стандартов EN ISO 13849 и EN МЭК 62061?
Из нашего white paper Вы можете узнать подробности по темам:
❯ Предстоящие изменения стандартов EN ISO 13849 и EN МЭК 62061
❯ Последствия для кибербезопасности
❯ Изменения в области программного обеспечения, связанного с безопасностью
