功能安全技术与应用知识讲座第二讲 功能安全的实现

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1、功能安全技术与应用知识讲座第二讲功能安全的实现　　功能安全是用与安全有关的功能能够实现的概率，来保障安全的实现。安全相关功能的失效处于完全监测之下，一旦安全相关功能失效，使被保护对象不至发生伤害事件，或至少降低伤害事件的严重性。本期“专家讲座”主要从6方面介绍安全相关系统。　　安全是将风险控制在可容忍风险之下。功能安全是用与安全有关的功能能够实现的概率，来保障安全的实现。安全的实现，以安全相关功能的概率实现来保障；同时，安全相关功能的失效处于完全监测之下，并且即使其失效，被保护对象也不至发生伤害事件，或至少降低伤害事件的严重性。这样的思想方

2、法，需要有一个机制来贯彻执行，这样的机制即安全相关系统。　　按照标准，安全相关系统（safety-relatedsystem）应满足两项要求：执行要求的安全功能，达到或保持受控设备的安全状态；自身或与其他安全相关系统、其他风险降低措施一道，达到要求的安全功能所需的安全完整性。我们可以从以下6方面了解安全相关系统。　　安全相关系统的作用　　安全相关系统是用其自身的能力，或与其他安全相关系统一起，达到必要的风险降低量，以满足所要求的可容忍风险。也就是说，当发现风险大于可容忍风险时，使用安全相关系统把风险降下来，直至降低到可容忍风险以下。而降低风

3、险的方法包括两个方面：降低危险事件发生的概率，即：安全相关系统一旦执行其安全功能，则危险事件发生的概率小于一个预期的数值；被用来减轻危险事件的影响，即：通过减轻后果的办法来降低风险。一个安全相关系统也可能同时具有上述两个组合功能。　　安全相关系统的工作方式　　安全相关系统是在探测到可导致危险事件的情况时，采取适当的动作，使被保护对象进入安全状态，防止伤害事件的发生。　　有一点要非常重视，即：安全相关系统的失效，必须被包括在导致危害的事件中。其含义是一旦安全相关系统失效，要能够被探测到，并应采取适当的动作，使被保护对象进入安全状态。任何功能都

4、有可能失效，安全功能也不例外，虽然我们采取了诸多技术和措施，来保障其失效率在一个目标值以下，但失效率仅意味着失效会以可知的概率，但在不可知的时间点发生。就好像一个1万年才可能发生一次的事件，可能就发生在你面前，而前后的9999年都不会发生。所以，安全相关系统既要保证其失效率小于预期的值，又要保证一旦其自身失效，被保护对象的相对安全。　　每个安全相关系统都应是一道独立的安全防线，尽管可能与其他安全相关系统一道使用，并可能存在多条防线，但每个安全相关系统应仅靠其自身能力达到要求将风险降低。　　安全相关系统按其工作的状态，一般被分为安全相关控制系

5、统和安全相关防护系统。　　安全相关控制系统，是指安全相关系统要不断地以连续模式工作，才能保障被保护对象处于安全状态，连续模式涵盖了实现连续控制以保持功能安全的那些安全功能。在安全功能的危险失效事件中，如不采取其他的预防动作，即使没有进一步的失效，潜在危险也会发生。用较简明的话说，即：被保护对象的安全，是靠安全相关系统连续运行来保障的。一旦安全相关系统失效，被保护对象即处于不安全状态。　　安全相关防护系统，是指安全相关系统在正常情况下是处于待命状态的。在有危险时，响应过程条件或其他要求而采取一个规定动作，使被保护对象处于安全状态。在安全功能发

6、生危险时，仅当发生失效事件时，才会发生潜在危险。换句话说，只有在被保护对象发生危险事件，要求安全相关系统保护，而安全相关系统在此时也失效的境况下，才会出现安全问题。　　安全相关系统的存在方式　　安全相关系统可以3种方式存在：第一种，安全相关系统与被保护对象是完全独立存在的，安全相关系统随时监测被保护对象，一旦发现问题，就立即实施保护动作。第二种，被保护对象本身就是安全相关系统，它能达到必要的风险降低，并满足对安全相关系统的所有要求。第三种，安全相关系统与被保护对象虽是分开的，但它们共用一个或一些组件，两者既相互独立又不充分独立。这三种方式都

7、是在现实中存在的，也是允许的。　　在具体实践中，我们推荐使用第一种方式，在不得已的情况下，再考虑使用另外两种方式。其中的原因很简单，就像老百姓的社会安全问题，需要警察来保证，但我们不能要求所有的老百姓都具有警察的能力，尤其是我们不能用管理警察的手段去管理老百姓。安全相关系统从设计到使用直至停止使用，都有严格的要求，对资源的占用也是十分可观的，所以应尽可能限制其范围。　　安全相关系统的技术基础　　安全相关系统可基于广泛的技术基础，包括电气、电子、可编程电子、液压、气动等。第一讲提到，“IEC61508”标准的名称是《E/E/PE安全相关系统的

8、功能安全》，其中E/E/PE表示由电器（如电动机、电器开关等）和/或电子（带有晶体管）和/或可编程电子（带有计算机功能，可编写并执行程序）的方式，来执行功能的系统。　　这让人易产