مستوى سلامة النظام

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في مجال السلامة الوظيفية ، يُعرَّف مستوى سلامة السلامة ( SIL ) بأنه المستوى النسبي لتقليل المخاطر الذي توفره وظيفة السلامة المُجهزة (SIF)، أي قياس الأداء المطلوب من وظيفة السلامة المُجهزة. [ 1 ]

في معايير السلامة الوظيفية المستندة إلى معيار IEC 61508 ، تم تحديد أربعة مستويات سلامة متكاملة (SILs)، حيث يُعدّ المستوى SIL4 الأكثر موثوقية، بينما يُعدّ المستوى SIL1 الأقل موثوقية. ويتم تحديد مستوى السلامة المطبق بناءً على عدد من العوامل الكمية بالإضافة إلى عوامل نوعية، مثل تقييمات المخاطر وإدارة دورة حياة السلامة . مع ذلك، قد تختلف تعريفات أرقام مستويات السلامة في المعايير الأخرى. [ 2 ]

تخصيص SIL

يُعدّ تحديد مستوى سلامة الأجهزة (SIL) عمليةً في تحليل المخاطر، حيث تُحسب المخاطر المرتبطة بخطرٍ مُحدد، يُراد الحماية منه بواسطة نظام سلامة الأجهزة (SIF)، دون احتساب تأثير تقليل المخاطر الذي يوفره هذا النظام. ثم تُقارن هذه المخاطر غير المُخففة بمستوى المخاطر المقبول. إذا كانت المخاطر غير المُخففة أعلى من المخاطر المقبولة، فيجب معالجتها من خلال تقليل المخاطر الذي يوفره نظام سلامة الأجهزة. يرتبط مقدار تقليل المخاطر المطلوب بمستوى سلامة الأجهزة المستهدف. باختصار، كل زيادة في مقدار تقليل المخاطر المطلوب تُقابلها زيادة في مستوى سلامة الأجهزة، حتى حد أقصى هو SIL4. إذا أثبت تقييم المخاطر أن مستوى سلامة الأجهزة المطلوب لا يُمكن تحقيقه بواسطة نظام سلامة الأجهزة من المستوى SIL4، فيجب تصميم ترتيبات بديلة، مثل وسائل الحماية غير المُجهزة بأجهزة قياس (مثل صمام تخفيف الضغط ). [ 1 ]

توجد عدة طرق تُستخدم لتحديد مستوى السلامة المتكاملة (SIL). وعادةً ما تُستخدم هذه الطرق مجتمعة، وقد تشمل ما يلي: [ 1 ]

من بين الطرق المذكورة أعلاه، تعد طريقة LOPA الأكثر استخدامًا في المنشآت الصناعية الكبيرة، مثل مصانع المعالجة الكيميائية على سبيل المثال .

يمكن اختبار المهمة باستخدام كل من النهج العملي ونهج قابلية التحكم، مع تطبيق إرشادات الصناعة مثل تلك التي نشرتها هيئة الصحة والسلامة المهنية في المملكة المتحدة . [ 3 ] وقد تم اعتماد عمليات تحديد مستوى السلامة المتكاملة (SIL) التي تستخدم إرشادات هيئة الصحة والسلامة المهنية للمصادقة على المهام المطورة من مصفوفات المخاطر، لتلبية معيار IEC 61508 .

مشاكل

توجد عدة مشاكل متأصلة في استخدام مستويات سلامة النظام. ويمكن تلخيصها على النحو التالي:

  • ضعف التنسيق في التعريف بين مختلف هيئات المعايير التي تستخدم SIL. [ 2 ]
  • مقاييس موجهة نحو العمليات لاستخلاص مستوى السلامة المتكاملة (SIL).
  • تقدير مستوى السلامة الوظيفية بناءً على تقديرات الموثوقية.
  • إن تعقيد النظام، وخاصة في أنظمة البرمجيات، يجعل تقدير مستوى سلامة الأنظمة (SIL) صعباً أو مستحيلاً.

يؤدي ذلك إلى عبارات خاطئة مثل التكرار الممل "هذا النظام هو نظام SIL N لأن العملية المتبعة أثناء تطويره كانت العملية القياسية لتطوير نظام SIL N"، أو استخدام مفهوم SIL خارج سياقه مثل "هذا مبادل حراري SIL 3 " أو "هذا البرنامج SIL 2". وفقًا للمعيار IEC 61508، يجب أن يرتبط مفهوم SIL بمعدل الفشل الخطير للنظام، وليس فقط بمعدل فشله أو معدل فشل أحد مكوناته، مثل البرنامج. يُعدّ تحديد أنماط الفشل الخطيرة من خلال تحليل السلامة أمرًا جوهريًا لتحديد معدل الفشل بشكل صحيح.

أنواع شهادات SIL

يُعرّف معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) رقم 61508 مستوى سلامة الأجهزة ( SIL) باستخدام متطلبات مُصنّفة ضمن فئتين رئيسيتين: سلامة الأجهزة وسلامة الأنظمة . يجب أن يستوفي الجهاز أو النظام متطلبات كلتا الفئتين لتحقيق مستوى سلامة أجهزة مُحدد.

تعتمد متطلبات مستوى سلامة الأجهزة (SIL) على تحليل احتمالي للجهاز. ولتحقيق مستوى سلامة أجهزة محدد، يجب أن يستوفي الجهاز معايير محددة لأقصى احتمال لحدوث عطل خطير، وأدنى نسبة عطل آمن. يجب تعريف مفهوم "العطل الخطير" بدقة للنظام المعني، وعادةً ما يكون ذلك في شكل قيود متطلبات يتم التحقق من سلامتها طوال عملية تطوير النظام. وتختلف المعايير الفعلية المطلوبة تبعًا لاحتمالية حدوث عطل، ومدى تعقيد الجهاز (الأجهزة)، وأنواع التكرار المستخدمة.

إن احتمالية حدوث عطل خطير عند الطلب (PFD ) وعامل تقليل المخاطر (RRF ) للتشغيل عند الطلب المنخفض لمستويات السلامة المتكاملة المختلفة (SILs) كما هو محدد في معيار IEC EN 61508 هي كما يلي:

سيلPFDPFD (طاقة)RRF
10.1–0.0110⁻¹ – 10⁻²​10–100
20.01–0.00110⁻² – 10⁻³​100–1000
30.001–0.000110⁻³ – 10⁻⁴​1000–10000
40.0001–0.0000110⁻⁴ – 10⁻⁵​10,000–100,000

بالنسبة للتشغيل المستمر، تتغير هذه إلى ما يلي، حيث PFH هو احتمال الفشل الخطير في الساعة.

سيلPFHPFH (الطاقة)RRF
10.00001-0.00000110⁻⁵ – 10⁻⁶​100,000–1,000,000
20.000001-0.000000110⁻⁶ – 10⁻⁷​1,000,000–10,000,000
30.0000001-0.0000000110⁻⁷ – 10⁻⁸​10,000,000–100,000,000
40.00000001-0.00000000110⁻⁸ – 10⁻⁹​100,000,000–1,000,000,000

يجب تحديد مخاطر نظام التحكم ثم تحليلها من خلال تحليل المخاطر. ويستمر تخفيف هذه المخاطر حتى يُعتبر إجمالي مساهمتها في الخطر مقبولاً. ويُحدد المستوى المسموح به لهذه المخاطر كمتطلب أمان في صورة "احتمالية حدوث عطل خطير" مستهدفة خلال فترة زمنية محددة، ويُشار إليها بمستوى سلامة متكامل منفصل (SIL).

تُستخدم أنظمة الاعتماد، مثل نظام CASS (تقييم مطابقة الأنظمة المتعلقة بالسلامة)، لتحديد ما إذا كان الجهاز يفي بمستوى سلامة متكامل (SIL) معين. [ 4 ] تشمل الجهات الخارجية التي يمكنها منح الاعتماد: Bureau Veritas ، و CSA Group ، وTÜV Rheinland، وTÜV SÜD ، و UL، وغيرها. كما يُمكن الحصول على الاعتماد الذاتي. يُمكن استيفاء متطلبات هذه الأنظمة إما من خلال وضع عملية تطوير دقيقة، أو من خلال إثبات أن للجهاز تاريخ تشغيلي كافٍ يُثبت كفاءته في الاستخدام. يتم الحصول على الاعتماد من خلال إثبات قدرة السلامة الوظيفية (FSC) للمؤسسة، وعادةً ما يكون ذلك من خلال تقييم برنامج إدارة السلامة الوظيفية (FSM)، وتقييم أنشطة التصميم ودورة حياة المنتج المراد اعتماده، والذي يُجرى بناءً على المواصفات، ووثائق التصميم، ومواصفات ونتائج الاختبار، وتوقعات معدل الفشل، وتحليلات أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA) ، وما إلى ذلك. [ 5 ]

يمكن اعتماد الأجهزة الكهربائية والإلكترونية للاستخدام في تطبيقات السلامة الوظيفية وفقًا للمعيار IEC 61508. وهناك عدد من المعايير الخاصة بتطبيقات محددة، مستندة إلى المعيار IEC 61508 أو مُعدّلة منه، مثل المعيار IEC 61511 لقطاع الصناعات التحويلية. ويُستخدم هذا المعيار في صناعات البتروكيماويات والمواد الكيميائية الخطرة، وغيرها. [ 5 ]

المعايير

تستخدم المعايير التالية مستوى السلامة المتكاملة (SIL) كمقياس للموثوقية و/أو الحد من المخاطر.

  • ANSI/ISA S84 (السلامة الوظيفية لأنظمة السلامة المجهزة لقطاع الصناعات التحويلية)
  • IEC 61508 (السلامة الوظيفية للأنظمة الكهربائية/الإلكترونية/الإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة)
    • IEC 61511 (تطبيق IEC 61508 في قطاع الصناعات التحويلية)
    • IEC 61513 (تطبيق IEC 61508 في الصناعة النووية)
    • IEC 62061 (تطبيق IEC 61508 في مجال سلامة الآلات)
  • EN 50128 (تطبيقات السكك الحديدية - برامج للتحكم في السكك الحديدية وحمايتها)
  • EN 50129 (تطبيقات السكك الحديدية - الأنظمة الإلكترونية المتعلقة بالسلامة للإشارات)
  • EN 50657 (تطبيقات السكك الحديدية - البرامج الموجودة على متن عربات السكك الحديدية)
  • EN 50402 ( أنظمة الكشف عن الغاز الثابتة)
  • ISO 26262 ( صناعة السيارات )
  • MISRA (إرشادات لتحليل السلامة والنمذجة والبرمجة في تطبيقات السيارات)

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 مارشال، إدوارد م.؛ شاربف، إريك و. (2002). اختيار مستوى سلامة النظام: أساليب منهجية تشمل تحليل طبقات الحماية . ريسيرش تراينجل بارك، كارولاينا الشمالية: جمعية الأجهزة والأنظمة والأتمتة (ISA) . ISBN 1-55617-777-1.
  2. 1 2 ريدميل، فيليكس (2000). "فهم استخدام مستويات سلامة السلامة وإساءة استخدامها واستغلالها" . تم الاطلاع عليه في 7 يوليو 2023 .
  3. ↑ تشارلوود، مارك؛ تيرنر، شين؛ وورسيل، نيكولا (2004). منهجية لتحديد مستويات سلامة الأنظمة (SILs) لوظائف التحكم المتعلقة بالسلامة التي تُنفذها أنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة في الآلات (ملف PDF) . تقرير بحثي رقم 216. سودبري: منشورات HSE . ISBN 0-7176-2832-9.
  4. ↑ جونز، سي.؛ بلومفيلد، آر إي؛ فروم، بي كي دي؛ بيشوب، بي جي (2001). طرق تقييم سلامة برامج السلامة ذات الأصل غير المؤكد (SOUP) (ملف PDF) . تقرير بحثي 337/2001. سودبري: منشورات HSE . ص 6. ISBN  0-7176-2011-5.
  5. 1 2 سميث، ديفيد جيه؛ سيمبسون، كينيث جي إل (2016). دليل الأنظمة الحرجة للسلامة (الطبعة الرابعة ). كيدلينجتون وكامبريدج، ماساتشوستس: باتروورث-هاينمان . ISBN  978-0-12-805121-4.

للمزيد من القراءة

  • هارتمان، هـ.؛ توماس، هـ.؛ شاربف، إ. (2022). الاختيار العملي لأهداف مستوى السلامة المتكاملة - تحليل المخاطر وفقًا لدورة حياة السلامة IEC 61511. إكسيدا. ISBN 978-1-934977-20-0
  • هوترمانز، إم جي إم (2014). SIL والسلامة الوظيفية باختصار (الطبعة الثانية). المخابرات الرئيسية. آسين B00MTWSBG2
  • ميدوف، م.؛ فالر، ر. (2014). السلامة الوظيفية - عملية تطوير متوافقة مع معيار IEC 61508 SIL 3 (الطبعة الثالثة). إكسيدا. ISBN 978-1-934977-08-8
  • بانش، ماركوس (2013). السلامة الوظيفية لصناعات التعدين والصناعات القائمة على الآلات (الطبعة الثانية). تينامبيت، نيو ساوث ويلز: ماركوس بانش. ISBN 978-0-9807660-0-4