السلامة الوظيفية

الموسوعة الحرة

السلامة الوظيفية هي جزء من السلامة الشاملة لنظام أو جهاز يعتمد على عمل الحماية التلقائية بشكل صحيح استجابةً لمدخلاتها أو فشلها بطريقة متوقعة ( نظام آمن من الأعطال ). يجب تصميم نظام الحماية التلقائية بحيث يتعامل بكفاءة مع الأخطاء النظامية المحتملة، وأعطال الأجهزة ، والضغوط التشغيلية والبيئية.

موضوعي

يهدف مفهوم السلامة الوظيفية إلى ضمان عدم وجود مخاطر غير مقبولة للإصابة الجسدية أو الإضرار بصحة الأفراد ، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر (من خلال إلحاق الضرر بالممتلكات أو البيئة)، وذلك عن طريق التطبيق السليم لوظيفة حماية تلقائية واحدة أو أكثر (تُسمى عادةً وظائف السلامة). ويتكون نظام السلامة (أو النظام المرتبط بالسلامة) من وظيفة سلامة واحدة أو أكثر.

تتسم السلامة الوظيفية بطبيعتها الشاملة، إذ يجب أن تُعامل وظيفة أي مكون أو نظام فرعي كجزء لا يتجزأ من وظيفة الحماية التلقائية الكاملة لأي نظام. وبالتالي، فرغم أن معايير السلامة الوظيفية تركز على الأنظمة الكهربائية والإلكترونية والبرمجية، فإن نطاقها الشامل يعني عمليًا أن أساليب السلامة الوظيفية يجب أن تمتد لتشمل الأجزاء غير الكهربائية والإلكترونية والبرمجية من النظام، مثل المشغلات والصمامات وأجهزة التحكم في المحركات والشاشات.

تحقيق السلامة الوظيفية

تتحقق السلامة الوظيفية عند تنفيذ جميع وظائف السلامة المحددة، وعند استيفاء مستوى الأداء المطلوب لكل وظيفة. ويتحقق ذلك عادةً من خلال عملية تتضمن الخطوات التالية كحد أدنى:

  1. تحديد وظائف السلامة المطلوبة. وهذا يعني ضرورة معرفة المخاطر ووظائف السلامة. ويتم تطبيق عملية مراجعات الوظائف، ودراسات تحديد المخاطر الرسمية (HAZID) ، ودراسات تحليل المخاطر التشغيلية (HAZOP) ، ومراجعات الحوادث لتحديد هذه الوظائف.
  2. تقييم الحد من المخاطر اللازمة لوظيفة السلامة، والذي يتضمن مستوى سلامة السلامة (SIL) أو مستوى الأداء أو أي تقييم كمي آخر. ينطبق مستوى سلامة السلامة (SIL) (أو مستوى الأداء، أو مستوى الأداء المتقدم، أو مستوى سلامة السلامة المتقدم جدًا ) على وظيفة السلامة الشاملة للنظام ذي الصلة بالسلامة، وليس على مكون أو جزء من النظام فحسب.
  3. ضمان أداء وظيفة السلامة وفقًا للغرض التصميمي، بما في ذلك في حالات إدخال بيانات خاطئة من قِبل المشغل وأنماط الأعطال. يتطلب ذلك إدارة التصميم ودورة حياة النظام من قِبل مهندسين مؤهلين وذوي كفاءة عالية، ينفذون العمليات وفقًا لمعيار معترف به للسلامة الوظيفية. في أوروبا، هذا المعيار هو IEC EN 61508 ، أو أحد المعايير الصناعية المتخصصة المشتقة منه، أو بالنسبة للأنظمة البسيطة، معيار آخر مثل ISO 13849 .
  4. يتم التحقق من استيفاء النظام لمستويات السلامة المحددة (SIL، ASIL ، PL، أو agPL) من خلال تحديد احتمالية حدوث عطل خطير، والتحقق من الحد الأدنى لمستويات التكرار، ومراجعة القدرة النظامية (SC). تُعرف هذه المعايير الثلاثة باسم "الحواجز الثلاثة". [ 1 ] عادةً ما تُحدد أنماط فشل الجهاز من خلال تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA). تُحدد احتمالات الفشل لكل نمط فشل عادةً باستخدام تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها وتشخيصها (FMEA ).
  5. إجراء عمليات تدقيق السلامة الوظيفية لفحص وتقييم الأدلة التي تثبت تطبيق تقنيات إدارة دورة حياة السلامة المناسبة بشكل متسق وشامل في مراحل دورة حياة المنتج ذات الصلة.

لا يمكن تحديد السلامة أو السلامة الوظيفية بمعزل عن دراسة النظام ككل والبيئة التي يتفاعل معها. فالسلامة الوظيفية بطبيعتها شاملة لجميع جوانب النظام. غالبًا ما تحتوي الأنظمة الحديثة على برمجيات تتحكم بشكل مكثف في الوظائف الحيوية للسلامة. لذا، يجب أن تشمل هندسة السلامة الوظيفية وظائف البرمجيات وسلوكها الصحيح لضمان مستوى مقبول من مخاطر السلامة على مستوى النظام.

اعتماد السلامة الوظيفية

يجب أن تخضع أي ادعاءات تتعلق بالسلامة الوظيفية لأي مكون أو نظام فرعي أو نظام كامل لشهادة مستقلة وفقًا لأحد معايير السلامة الوظيفية المعترف بها. ويمكن بعد ذلك اعتبار المنتج الحاصل على الشهادة آمنًا وظيفيًا وفقًا لمستوى معين من سلامة النظام أو مستوى أداء محدد ضمن نطاق معين من التطبيقات؛ حيث تُقدم الشهادة وتقرير التقييم للعملاء، موضحين نطاق وحدود الأداء.

هيئات إصدار الشهادات

السلامة الوظيفية مجالٌ ذو تحديات تقنية كبيرة. ينبغي أن تُمنح الشهادات من قِبل منظمات مستقلة ذات خبرة وعمق تقني كبير (في الإلكترونيات، والإلكترونيات القابلة للبرمجة، والميكانيكا، والتحليل الاحتمالي). تُمنح شهادات السلامة الوظيفية من قِبل هيئات اعتماد معتمدة. ويُمنح الاعتماد لهذه الهيئات من قِبل هيئة اعتماد. في معظم الدول، توجد هيئة اعتماد واحدة. في الولايات المتحدة، يُعد المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) هيئة الاعتماد المختصة باعتماد السلامة الوظيفية. أما في المملكة المتحدة، فتُقدم هيئة الاعتماد البريطانية (UKAS) اعتماد السلامة الوظيفية. هيئات الاعتماد أعضاء في المنتدى الدولي للاعتماد (IAF) فيما يتعلق باعتماد أنظمة الإدارة والمنتجات والخدمات والأفراد، أو في التعاون الدولي لاعتماد المختبرات (ILAC) فيما يتعلق باعتماد اختبارات المختبرات. يضمن اتفاق الاعتراف متعدد الأطراف بين هيئات الاعتماد الاعتراف العالمي بهيئات الاعتماد المعتمدة.

وضعت العديد من هيئات الاعتماد العالمية برامج شهادات السلامة الوظيفية وفقًا لمعيار IEC 61508. وقد حددت كل هيئة منها نظامها الخاص استنادًا إلى هذا المعيار ومعايير السلامة الوظيفية الأخرى. يُدرج هذا النظام المعايير المرجعية ويحدد الإجراءات التي تصف أساليب الاختبار، وسياسة التدقيق والمراقبة، وسياسات التوثيق العلني، وغيرها من الجوانب الخاصة ببرنامجها. وتُقدم برامج شهادات السلامة الوظيفية لمعيار IEC 61508 عالميًا من قبل العديد من هيئات الاعتماد المعترف بها، بما في ذلك Intertek و SGS و TÜV Rheinland وTÜV SÜD و UL .

يُعدّ الرصد المستمر من قِبل جهة الاعتماد عنصرًا أساسيًا في شهادة السلامة الوظيفية. وقد أدرجت معظم منظمات منح الشهادات عمليات تدقيق رصدية ضمن برامجها. يضمن هذا الرصد أن المنتج أو النظام الفرعي أو النظام لا يزال يُصنّع وفقًا لما تم اعتماده أصلاً للسلامة الوظيفية. قد يختلف معدل تكرار الرصد اللاحق باختلاف جهة الاعتماد، ولكنه عادةً ما يركز على سجل أعطال المنتج في الميدان، وتغييرات تصميم الأجهزة، وتغييرات البرامج، بالإضافة إلى التزام الشركة المصنّعة المستمر بأنظمة إدارة السلامة الوظيفية.

الفضاء العسكري

بالنسبة لأنظمة الفضاء والدفاع العسكرية، يتناول معيار MIL-STD-882E تحليلات المخاطر الوظيفية (FHA) وتحديد الوظائف المهمة للسلامة والمُنفذة في الأجهزة والبرامج. ويركز هذا المعيار على ضمان تحليل وظائف السلامة الحرجة وسلاسل العمليات الوظيفية في النظام والنظام الفرعي والبرنامج، والتحقق من صحة سلوكها وفقًا لمتطلبات السلامة، بما في ذلك حالات الفشل الوظيفي والأعطال، والتدابير المناسبة للتخفيف من آثارها في التصميم. وقد طُوّرت مبادئ سلامة النظام هذه، التي تُشكّل أساس السلامة الوظيفية، في الصناعات العسكرية والنووية والفضاء، ثم تبنّتها صناعات النقل بالسكك الحديدية والمعالجة والتحكم، حيث طُوّرت معايير خاصة بكل قطاع. تُطبّق معايير السلامة الوظيفية في جميع القطاعات الصناعية التي تتعامل مع متطلبات السلامة الحرجة، وهي ذات أهمية خاصة عندما يُصدر البرنامج أوامر أو يتحكم أو يراقب وظيفة حرجة للسلامة. وتتوافق آلاف المنتجات والعمليات مع المعايير المستندة إلى معيار IEC 61508 ، بدءًا من دُش الحمامات، [ 2 ] ومنتجات السلامة في السيارات، وأجهزة الاستشعار، والمشغلات، ومعدات الغوص، [ 3 ] ووحدات التحكم في العمليات ، [ 4 ] و [ 5 ] و[ 6 ] وتكاملها مع السفن والطائرات والمصانع الكبرى.

الطيران

تعتمد إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) إجراءات مماثلة لاعتماد السلامة الوظيفية، مثل ARP4761، ​​وUS RTCA DO-178C للبرمجيات، وDO-254 للأجهزة الإلكترونية المعقدة، [ 7 ] [ 8 ] والتي تُطبق على نطاق واسع في صناعة الطيران. وتُوثق السلامة الوظيفية وضمان التصميم في طائرات النقل المدنية/التجارية في SAE ARP4754A كمستويات ضمان التصميم الوظيفي (FDALS). وتُحدد مستويات ضمان التصميم الوظيفي للنظام عمق تحليل السلامة الهندسية. ويعتمد مستوى الدقة (LOR) أو مهام السلامة المُنفذة لضمان مستوى مقبول من المخاطر على تحديد حالة فشل وظيفي مُحددة وشدة المخاطر المتعلقة بالوظائف الحيوية للسلامة (SCF). وفي كثير من الحالات، يُحلل السلوك الوظيفي في البرمجيات المُدمجة ويُختبر بدقة لضمان عمل النظام كما هو مُخطط له في ظل ظروف أعطال وفشل مُحتملة. وتُصبح السلامة الوظيفية النهج المُعتمد في الأنظمة المعقدة كثيفة البرمجيات والأنظمة عالية التكامل ذات التبعات الأمنية. تُنفَّذ مهام سلامة البرمجيات التقليدية ومهام السلامة الوظيفية القائمة على النماذج لتوفير أدلة موضوعية على سلامة النظام، تُثبت أن وظائف النظام وميزات السلامة تعمل كما هو مُخطط لها في حالات الأعطال العادية وغير العادية. تبدأ السلامة الوظيفية مبكرًا بإجراء تحليلات المخاطر الوظيفية (FHA) لتحديد المخاطر والتأثير على متطلبات تصميم السلامة وتخصيص الوظائف وتفكيكها للتخفيف من حدة المخاطر. يُعد سلوك البرمجيات ووظائف سلسلة التوريد (SCFs) على مستوى النظام جزءًا أساسيًا من أي جهد للسلامة الوظيفية. تُوثَّق نتائج التحليلات والتنفيذ في تقييمات المخاطر الوظيفية (FHA) أو تقييمات سلامة النظام أو دراسات السلامة . غالبًا ما تُستخدم عمليات السلامة الوظيفية القائمة على النماذج، بل وتُعدّ ضرورية، في الأنظمة البرمجية المعقدة والمتكاملة للغاية لفهم جميع التفاعلات والسلوك المتوقع، وللمساعدة في عملية التحقق من السلامة واعتمادها.

مجالس مراجعة السلامة

في شركة بوينغ ، يختص مجلس مراجعة السلامة (SRB) بتحديد ما إذا كانت المسألة تُشكل خطرًا على السلامة أم لا. يضم هذا المجلس نخبة من خبراء الشركة المتخصصين في مجالات متعددة. يقوم الخبير الأكثر درايةً بعرض المسألة، بمساعدة وتوجيه من قسم سلامة الطيران. ويتم اتخاذ قرار السلامة عن طريق التصويت، حيث يُؤدي أي تصويت لصالح "السلامة" إلى قرار مجلس الإدارة بالموافقة على "السلامة". [ 9 ]

فضاء

في الولايات المتحدة، طورت وكالة ناسا بنية تحتية للأنظمة بالغة الأهمية للسلامة، والتي اعتمدتها الصناعة على نطاق واسع، سواء في أمريكا الشمالية أو غيرها، وذلك من خلال معيار [ 10 ] مدعوم بإرشادات [ 11 ] . يستند معيار ناسا وإرشاداتها إلى معيار ISO 12207 ، وهو معيار خاص بممارسات البرمجيات وليس معيارًا للسلامة، ومن هنا تأتي طبيعة الوثائق الشاملة التي اضطرت ناسا إلى إضافتها، مقارنةً باستخدام معيار مصمم خصيصًا لهذا الغرض مثل IEC EN 61508. وتوجد عملية اعتماد للأنظمة المطورة وفقًا لإرشادات ناسا [ 12 ] .

السيارات

طوّرت صناعة السيارات معيار ISO  26262 "معيار السلامة الوظيفية للمركبات على الطرق" استنادًا إلى معيار IEC 61508. ويضمن اعتماد هذه الأنظمة الامتثال للوائح ذات الصلة، ويساهم في حماية الجمهور. كما اعتمد توجيه ATEX معيارًا للسلامة الوظيفية، وهو BS  EN  50495:2010 "أجهزة السلامة المطلوبة للتشغيل الآمن للمعدات فيما يتعلق بمخاطر الانفجار"، والذي يغطي أجهزة السلامة مثل وحدات التحكم في التطهير وقواطع  دوائر محركات Ex e. ويتم تطبيقه من قبل الهيئات المُخوّلة بموجب توجيه ATEX . ويتناول معيار ISO  26262 بشكل خاص دورة تطوير السيارات. وهو معيار متعدد الأجزاء يُحدد المتطلبات ويُقدّم إرشادات لتحقيق السلامة الوظيفية في الأنظمة الكهربائية والإلكترونية المُثبّتة في سيارات الركاب المُنتجة بكميات كبيرة.  ويُعتبر ISO 26262 إطارًا لأفضل الممارسات لتحقيق السلامة الوظيفية في السيارات. [ 13 ] وعادةً ما تستغرق عملية الامتثال وقتًا، حيث يحتاج الموظفون إلى التدريب لتطوير الكفاءات المطلوبة.

معايير السلامة الوظيفية المعاصرة

فيما يلي قائمة بمعايير السلامة الوظيفية الأساسية المستخدمة حاليًا:

  • تعتبر الأجزاء من 1 إلى 7 من معيار IEC EN 61508 معيارًا أساسيًا للسلامة الوظيفية، ويتم تطبيقه على نطاق واسع على جميع أنواع الأنظمة الإلكترونية/الإلكترونية/الكهربائية الحرجة للسلامة وعلى الأنظمة ذات وظيفة السلامة التي تتضمن الأنظمة الإلكترونية/الإلكترونية/الكهربائية.
  • المعيار الدفاعي البريطاني 00-56 الإصدار 2
  • US RTCA DO-178C ، برمجيات إلكترونيات الطيران في أمريكا الشمالية
  • معيار RTCA الأمريكي DO-254 ، أجهزة إلكترونيات الطيران في أمريكا الشمالية
  • EUROCAE ED-12B، أنظمة السلامة الجوية الأوروبية
  • IEC 61513 ، محطات الطاقة النووية - أجهزة القياس والتحكم للأنظمة المهمة للسلامة - المتطلبات العامة للأنظمة، استنادًا إلى EN 61508
  • IEC 61511 -1، السلامة الوظيفية - أنظمة السلامة المجهزة لقطاع الصناعات التحويلية - الجزء 1: الإطار، والتعريفات، ومتطلبات النظام، والأجهزة، والبرامج، استنادًا إلى EN 61508
  • IEC 61511-2، السلامة الوظيفية - أنظمة السلامة المجهزة لقطاع الصناعات التحويلية - الجزء 2: إرشادات لتطبيق IEC 61511-1، استنادًا إلى EN 61508
  • IEC 61511-3، السلامة الوظيفية - أنظمة السلامة المجهزة لقطاع الصناعات التحويلية - الجزء 3: إرشادات لتحديد مستويات سلامة السلامة المطلوبة، استنادًا إلى EN 61508
  • IEC 62061 ، سلامة الآلات - السلامة الوظيفية لأنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة، استنادًا إلى EN 61508
  • المعيار الدولي ISO 13849 -1، -2، سلامة الآلات - الأجزاء المتعلقة بالسلامة في أنظمة التحكم. معيار غير مرتبط بالتكنولوجيا لسلامة أنظمة التحكم في الآلات.
  • المعيار الأوروبي EN 50126 ، خاص بصناعة السكك الحديدية - مراجعة الموثوقية والصيانة والإصلاح والتشغيل لمعدات المشروع
  • المعيار الأوروبي EN 50128 ، خاص بصناعة السكك الحديدية - مراجعة سلامة البرمجيات (أنظمة الاتصالات والإشارات والمعالجة)
  • المعيار الأوروبي EN 50129 ، خاص بصناعة السكك الحديدية - سلامة الأنظمة في الأنظمة الإلكترونية
  • EN 50495 ، أجهزة السلامة المطلوبة للتشغيل الآمن للمعدات فيما يتعلق بمخاطر الانفجار
  • إرشادات ناسا المتعلقة بالسلامة الحرجة
  • ISO 19014 ، آلات نقل التربة - السلامة الوظيفية
  • ISO 25119 ، الجرارات والآلات الزراعية والحرجية - الأجزاء المتعلقة بالسلامة في أنظمة التحكم
  • ISO 26262 ، السلامة الوظيفية للمركبات على الطرق

يتناول معيار ISO 26262 بشكل خاص دورة تطوير السيارات. وهو معيار متعدد الأجزاء يحدد المتطلبات ويقدم إرشادات لتحقيق السلامة الوظيفية في الأنظمة الكهربائية والإلكترونية المثبتة في سيارات الركاب المنتجة بكميات كبيرة. ويُعتبر معيار ISO 26262 إطار عمل لأفضل الممارسات لتحقيق السلامة الوظيفية في السيارات. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ فان بوردن ، إيوان (نوفمبر 2017). “التحقق من وظائف السلامة: الحواجز الثلاثة” (PDF) . exida.
  2. ↑ "RADA Sense - Shower T3" (ملف PDF) . رادا. 2008. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يوليو 2009 .
  3. ↑ "مثال على حالة السلامة وفقًا لمعيار IEC 61508: معدات الغوص" . ديب لايف. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2016-03-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2013-01-22 .
  4. ↑ "نظام تكنولوجيا المعلومات الصناعية 800xA عالي الموثوقية" . ABB.
  5. ↑ "نظام تشغيل في الوقت الحقيقي معتمد وفقًا لمعيار IEC 61508 SIL 3" . شركة غرين هيلز للبرمجيات.
  6. ↑ "قائمة عناصر أتمتة السلامة" . exida.
  7. ↑ ف. هيلدرمان، ت. باغا، "شهادة إلكترونيات الطيران"، دليل شامل لمعياري DO-178B وDO-254، رقم ISBN 978-1-885544-25-4
  8. ↑ سي. سبريتزر، "دليل إلكترونيات الطيران الرقمية، الطبعة الثانية - مجموعة من مجلدين (دليل الهندسة الكهربائية)، مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-0-8493-5008-5
  9. ^ كذبة سيمون (2014). السلامة في الخدمة في شركة Boeing . ورقة مقدمة في ندوة ISASI 2014، أكتوبر 2014، أديليد، أستراليا. عيسىي.
  10. ↑ معيار ناسا لسلامة البرمجيات NASA STD 8719.13A
  11. ↑ NASA-GB-1740.13-96، دليل ناسا للبرمجيات الحساسة للسلامة.
  12. ↑ نيلسون، ستايسي (يونيو 2003). "عمليات اعتماد برامج الفضاء الجوي ذات الأهمية البالغة للسلامة والمهمة" (ملف PDF) . NASA/CR–2003-212806.
  13. 1 2 "26262-1:2011" . المنظمة الدولية للمقاييس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أبريل 2013 .