U funkcionalnoj bezbednosti, bezbednosna funkcija mašine mora raditi više od jednokratne reakcije. Mora pouzdano funkcionisati pod predvidivim operativnim uslovima i uslovima greške.
Tu dolaze do izražaja Nivoi Performansi, ili PL. Nivo Performansi definiše sposobnost delova kontrolnog sistema povezanih sa bezbednošću da izvrše određenu bezbednosnu funkciju. U praksi, ovo pomaže inženjerima da procene da li bezbednosni krug ili podkrug obezbeđuje potreban nivo smanjenja rizika.
Ovaj članak pruža sažet pregled glavnih parametara korišćenih za određivanje Nivoa performansi. Ovo je namenjeno kao tehnička smernica, a ne kao zamena za procenu rizika specifičnu za projekat, validaciju ili pregled standarda.
Nivo performansi opisuje sposobnost sigurnosnog kola da izvrši sigurnosnu funkciju pod predvidivim uslovima. Nivoi performansi su definisani kao pet odvojenih nivoa:
PL a predstavlja najniži nivo, a PL e najviši nivo u ovoj klasifikaciji.
Nivoi performansi se određuju samo za kompletne sigurnosne krugove ili kompletne sigurnosne podkrugove. Oni se ne dodeljuju izolovanim standardnim komponentama bez uzimanja u obzir kompletne sigurnosne funkcije i arhitekture kruga.
Pre nego što se nivo performansi može proceniti, rizik od mašine mora biti procenjen. Procena rizika definiše potreban nivo smanjenja rizika za svaku sigurnosnu funkciju.
Na osnovu te procene rizika, potreban nivo performansi se dodeljuje svakom sigurnosnom krugu koji izvršava sigurnosnu funkciju ili podfunkciju. Postignuti nivo performansi implementiranog kruga mora se zatim proceniti u odnosu na taj zahtev.
Ovaj redosled je važan:
1. Identifikujte opasnost
2. Odredite potreban nivo performansi
3. Definišite potrebnu sigurnosnu funkciju
4. Dizajnirajte sigurnosni krug ili sigurnosni podkrug
5. Procenite da li postignuti nivo performansi ispunjava zahtev
6. Validirajte sigurnosnu funkciju u kontekstu mašine
Nekoliko kvantitativnih i kvalitativnih parametara utiče na postignuti nivo performansi. Sledeći pregled objašnjava najvažnije stvari.
Struktura sigurnosnog kola zavisi od rasporeda komponenti, dijagnostike i mera pouzdanosti. Ove strukture su podeljene u kategorije od B do 4.
Kategorija opisuje koliko je sigurnosno kolo otporno na greške i kako se ponaša kada dođe do greške. Na primer, arhitektura može uticati na to da li jedna greška može dovesti do gubitka sigurnosne funkcije ili da li se greška otkriva i da li se upravlja njenim rešavanjem.
Srednje vreme do opasnog kvara, ili MTTFD uzima u obzir pouzdanost komponenti koje se koriste u sigurnosnom krugu.
MTTFD se fokusira na opasne kvarove. To su kvarovi koji mogu sprečiti pravilno obavljanje sigurnosne funkcije. Podaci o pouzdanosti svih relevantnih komponenti povezanih sa sigurnošću moraju se uzeti u obzir u kontekstu celokupnog kruga.
Pokrivenost dijagnostike, odnosno DC, meri efikasnost dijagnostike u sigurnosnom krugu.
Ona opisuje odnos između opasnih kvarova koji mogu biti otkriveni i opasnih kvarova koji ostaju neotkriveni. Uopšteno, veći rizik zahteva efikasniju dijagnostiku. Mere dijagnostike mogu stoga imati veliki uticaj na postignuti nivo performansi.
Kvarovi zajedničkog uzroka, odnosno CCF, javljaju se kada dva ili više odvojenih kvarova nastanu zbog istog problema.
Ovo je posebno važno za višekanalne sigurnosne krugove. Čak i ako su dva kanala dizajnirana odvojeno, zajednički uzrok kao što je ekološki stres, nepravilna instalacija, neodgovarajuće pretpostavke dizajna ili problem sa zajedničkim napajanjem može uticati na oba kanala. Mere protiv kvarova zajedničkog uzroka pomažu u smanjenju verovatnoće da će više kanala otkazati iz istog razloga.
Ponašanje sigurnosnog kruga u uslovima greške mora biti procenjeno. Važne greške i kvarovi treba da se analiziraju koristeći odgovarajuće metode kao što su:
U zavisnosti od primene, kategorije kola i odabranih komponenti, mogu biti potrebne dodatne mere dizajna ili dijagnostike kako bi se ispunili zahtevi ISO 13849.
Ako je softver korisnika vezan za bezbednost deo kontrolnog sistema, proces razvoja mora uključiti mere za sprečavanje grešaka.
Struktuirani model razvoja, kao što je V-model, može podržati definisanje specifikacija, implementaciju, verifikaciju i validaciju. Cilj je softver koji je čitljiv, razumljiv, može se testirati, održiv je i što slobodniji od grešaka.
Sistematske greške nisu nasumične greške hardvera. One su često rezultat ljudskih, procesnih ili uzroka povezanih sa dizajnom.
Primeri uključuju:
Plan funkcionalne bezbednosti je jedan od najvažnijih alata za rešavanje sistemskih kvarova. Definiše mere za sprečavanje netačne specifikacije, implementacije, verifikacije, validacije ili kasnije modifikacije funkcija vezanih za bezbednost.
Završna procena nivoa performansi okuplja sve relevantne parametre. Pregled treba da pokaže kako kategorija kola, MTTFD, dijagnostika pokrivenosti, mere za zajedničke uzroke kvarova, ponašanje u slučaju greške, kvalitet softvera i mere za sistematske kvarove doprinose postignutom PL-u funkcije bezbednosti.
Procena nivoa performansi nije samo vežba proračuna. To je zadatak iz oblasti bezbednosnog inženjeringa koji zavisi od kompletnog konteksta mašine.
Istoj komponenti ponašanje može biti različito u zavisnosti od bezbednosne funkcije, strukture kola, dijagnostike, softvera, okruženja i koncepta validacije. Zato bezbednosne krugove treba procenjivati u odnosu na ukupne funkcije ili potfunkcije, a ne na izolovane komponente.
Festo pruža graditeljima mašina komponente za automatizaciju, dokumentaciju i znanje o primeni koje može da ih podrži tokom rada na bezbednosnom dizajnu. Konačna odgovornost za procenu rizika, implementaciju i validaciju ostaje na graditelju mašine ili inženjerskom timu.