MANAGEMENTIEC 61508:2010
Quản lý an toàn chức năng
Tóm tắt IEC 61508:2010 – vòng đời an toàn, mức toàn vẹn an toàn (SIL), chương trình chứng nhận CASS và thuật ngữ. Tài liệu tham khảo của MTL Instruments, do VTL TECH – đại diện MTL tại Việt Nam – biên soạn tiếng Việt.
IEC 61508 & vòng đời an toàn
Trong các ngành công nghiệp quá trình, an toàn được hiểu là được bảo vệ trước rủi ro không chấp nhận được gây thương tích hoặc thiệt hại cho con người, tài sản hay môi trường. An toàn chức năng là phần của an toàn tổng thể phụ thuộc vào việc vận hành đúng của hệ thống điện/điện tử/điện tử lập trình được dùng cho an toàn – hệ thống thiết bị an toàn (SIS). Các yêu cầu đối với SIS được quy định trong bộ tiêu chuẩn IEC 61508.
An toàn chức năng của hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn
Công nghiệp quá trình
Nhà máy điện hạt nhân
An toàn máy E/E/PES
An toàn máy đơn giản
Bộ biến tần
IEC 61508 nhằm:
- khai thác tiềm năng của công nghệ E/E/PE để nâng cao cả an toàn lẫn hiệu quả kinh tế;
- cho phép phát triển công nghệ trong một khuôn khổ an toàn tổng thể;
- đưa ra cách tiếp cận dựa trên hệ thống, chặt chẽ về kỹ thuật và đủ linh hoạt cho tương lai;
- đưa ra cách tiếp cận dựa trên rủi ro để xác định mức tính năng cần có của hệ thống liên quan đến an toàn;
- đưa ra các yêu cầu dựa trên nguyên tắc chung để tạo điều kiện:
- nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng cho nhà cung cấp hệ thống con và linh kiện cho nhiều ngành;
- cải thiện trao đổi thông tin và yêu cầu (làm rõ những gì cần được quy định);
- phát triển kỹ thuật và biện pháp dùng chung cho mọi ngành, tăng nguồn lực sẵn có;
- phát triển dịch vụ đánh giá sự phù hợp khi cần.
Quản lý an toàn chức năng (FSM)
Yêu cầu cơ bản của tiêu chuẩn là mọi hoạt động trong vòng đời an toàn phải thể hiện được việc Quản lý an toàn chức năng. Bên cạnh thiết bị, điều này bao gồm cả quản lý năng lực nhân sự của người dùng cuối, nhà thầu, nhà cung cấp và nhà thầu phụ.
(Tại Anh, xem thêm hướng dẫn của HSE: “Managing competence for safety-related systems”.) MTL Application Note AN9025 giới thiệu tổng quan về chủ đề này. MTL Instruments là thành viên của ‘The 61508 Association’.
Certificate No. CASS 00015/01
Khung tổng thể của bộ IEC 61508
Yêu cầu kỹ thuật
Yêu cầu khác
Vòng đời an toàn tổng thể
Chương trình CASS
CASS là chương trình đánh giá sự phù hợp của các hệ thống liên quan đến an toàn với yêu cầu của IEC 61508 và các tiêu chuẩn liên quan. CASS đưa ra cách tiếp cận có hệ thống để tổ chức chứng nhận và các bên khác đánh giá sự phù hợp ở mọi giai đoạn – từ đặc tả yêu cầu an toàn, thiết kế, phát triển và sản xuất linh kiện, đến tích hợp, chạy thử, vận hành và bảo trì.
Chứng nhận có công nhận cho hệ thống an toàn… theo IEC 61508 và các tiêu chuẩn liên quan
Quan hệ giữa các loại đánh giá CASS
Vòng đời an toàn hệ thống E/E/PE (giai đoạn hiện thực hoá)
Quan hệ và phạm vi của IEC 61508-2 & IEC 61508-3
Mức toàn vẹn an toàn (SIL)
Toàn vẹn an toàn là khả năng của SIS thực hiện chức năng an toàn yêu cầu đúng lúc và đúng như yêu cầu. Có bốn mức toàn vẹn an toàn, mỗi mức tương ứng một khoảng xác suất mục tiêu cho sự cố của chức năng an toàn. SIL 4 là mức toàn vẹn an toàn cao nhất, SIL 1 là thấp nhất.
Lưu ý: SIL là thuộc tính của một chức năng an toàn, không phải của một hệ thống hay bộ phận của hệ thống.
Toàn vẹn an toàn gồm hai thành phần:
- Toàn vẹn an toàn phần cứng: phần liên quan đến hỏng hóc ngẫu nhiên của phần cứng ở chế độ nguy hiểm. Có thể cần dùng kiến trúc dự phòng để đạt đủ mức toàn vẹn an toàn phần cứng.
- Toàn vẹn an toàn hệ thống: phần liên quan đến hỏng hóc mang tính hệ thống ở chế độ nguy hiểm. Các kỹ thuật như kênh dự phòng với phần cứng giống hệt nhau – rất hiệu quả với hỏng hóc ngẫu nhiên – hầu như không giúp giảm hỏng hóc hệ thống như lỗi phần mềm.
Thiết bị, phần tử và hệ thống có thể thuộc Loại A hoặc Loại B.
Loại A khi mọi linh kiện cần để thực hiện chức năng đáp ứng tất cả các điều kiện sau:
a) Các dạng hỏng của mọi linh kiện được xác định rõ; và
b) Hành vi của thiết bị khi có lỗi được xác định hoàn toàn; và
c) Có đủ dữ liệu hỏng hóc tin cậy để chứng minh tỉ lệ hỏng nguy hiểm phát hiện được và không phát hiện được đạt mức công bố.
Loại B đơn giản là khi một hoặc nhiều linh kiện cần để thực hiện chức năng không thuộc Loại A.
| Mức toàn vẹn an toàn (SIL) | Tần suất trung bình hỏng nguy hiểm của chức năng an toàn [h⁻¹] (PFH) |
|---|---|
| 4 | ≥ 10⁻⁹ đến < 10⁻⁸ |
| 3 | ≥ 10⁻⁸ đến < 10⁻⁷ |
| 2 | ≥ 10⁻⁷ đến < 10⁻⁶ |
| 1 | ≥ 10⁻⁶ đến < 10⁻⁵ |
| Mức toàn vẹn an toàn (SIL) | Xác suất trung bình hỏng nguy hiểm khi có yêu cầu của chức năng an toàn (PFDavg) |
|---|---|
| 4 | ≥ 10⁻⁵ đến < 10⁻⁴ |
| 3 | ≥ 10⁻⁴ đến < 10⁻³ |
| 2 | ≥ 10⁻³ đến < 10⁻² |
| 1 | ≥ 10⁻² đến < 10⁻¹ |
Thông tin trên trang được biên soạn từ poster “Functional Safety Management” (ZL-P-FSM-EN-0713) của MTL Instruments. MTL Instruments không bảo đảm, cam kết hay chịu trách nhiệm pháp lý về tính chính xác, đầy đủ hay hữu ích của thông tin. Bản dịch tiếng Việt chỉ để tham khảo; khi áp dụng, căn cứ theo tiêu chuẩn IEC 61508 chính thức.
| Tỉ lệ hỏng an toàn của phần tử (SFF) | Dung sai lỗi phần cứng (HFT) | ||
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 2 | |
| < 60 % | SIL 1 | SIL 2 | SIL 3 |
| 60 % – < 90 % | SIL 2 | SIL 3 | SIL 4 |
| 90 % – < 99 % | SIL 3 | SIL 4 | SIL 4 |
| ≥ 99 % | SIL 3 | SIL 4 | SIL 4 |
| Tỉ lệ hỏng an toàn của phần tử (SFF) | Dung sai lỗi phần cứng (HFT) | ||
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 2 | |
| < 60 % | Không cho phép | SIL 1 | SIL 2 |
| 60 % – < 90 % | SIL 1 | SIL 2 | SIL 3 |
| 90 % – < 99 % | SIL 2 | SIL 3 | SIL 4 |
| ≥ 99 % | SIL 3 | SIL 4 | SIL 4 |
Thuật ngữ & chữ viết tắt
Định nghĩa và chữ viết tắt
| Viết tắt | Đầy đủ |
|---|---|
| AC/DC | Dòng xoay chiều/một chiều (Alternating current/direct current) |
| AIChE | American institute of chemical engineers |
| ALARP | Thấp ở mức hợp lý có thể thực hiện (As Low As Reasonably Practicable) |
| ANSI | American National Standards Institute |
| ASIC | Application Specific Integrated Circuit |
| BPCS | Hệ thống điều khiển quá trình cơ bản (Basic process control system) |
| CCF | Hỏng hóc do nguyên nhân chung (Common Cause Failure) |
| CPLD | Complex Programmable Logic Device |
| CCPS | Center for chemical process safety |
| DC | Độ bao phủ chẩn đoán (Diagnostic Coverage) |
| (E)EPLD | (Electrically) Erasable Programmable Logic Device |
| E/E/PE | Điện/Điện tử/Điện tử lập trình được (Electrical/Electronic/Programmable Electronic) |
| E/E/PE (system) | Hệ thống Điện/Điện tử/Điện tử lập trình được (Electrical/Electronic/Programmable Electronic System) |
| EEPROM | Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory |
| EPROM | Erasable Programmable Read-Only Memory |
| EMC | Tương thích điện từ (Electro-magnetic compatibility) |
| EUC | Thiết bị được điều khiển (Equipment Under Control) |
| FAT | Thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy (Factory acceptance testing) |
| FPGA | Field Programmable Gate Array |
| FPL | Fixed program language |
| FSA | Đánh giá an toàn chức năng (Functional safety assessment) |
| FTA | Phân tích cây sự cố (Fault tree analysis) |
| FVL | Full variability language |
| GAL | Generic Array Logic |
| H&RA | Đánh giá mối nguy & rủi ro (Hazard & risk assessment) |
| HFT | Dung sai lỗi phần cứng (Hardware Fault Tolerance) |
| IEC | International Electrotechnical Commission |
| IEV | International Electrotechnical Vocabulary |
| ISA | Instrumentation, Systems & Automation Society |
| ISO | International Organization for Standardization |
| LVL | Limited variability language |
| MooN | Kiến trúc M trên N kênh (ví dụ 1oo2: 1 trên 2 kênh, một trong hai kênh có thể thực hiện chức năng an toàn) (M out of N channel architecture (for example 1oo2 is 1 out of 2 architecture, where either of the two channels can perform the safety function)) |
| MooND | Kiến trúc M trên N kênh có chẩn đoán (M out of N channel architecture with Diagnostics) |
| MTBF | Thời gian trung bình giữa các lần hỏng (Mean Time Between Failures) |
| MTTR | Thời gian trung bình để sửa chữa (Mean Time To Repair) |
| MRT | Thời gian sửa chữa trung bình (Mean Repair Time) |
| NP | Không lập trình được (Non-programmable) |
| PAL | Programmable Array Logic |
| PE | Programmable Electronic |
| PES | Programmable electronic system |
| PFD | Xác suất hỏng nguy hiểm khi có yêu cầu (Probability of Dangerous Failure on Demand) |
| PFDavg | Xác suất trung bình hỏng nguy hiểm khi có yêu cầu (Average Probability of dangerous Failure on Demand) |
| PFH | Tần suất trung bình hỏng nguy hiểm [h⁻¹] (Average frequency of dangerous failure [h⁻¹]) |
| PLA | Programmable Logic Array |
| PLC | Bộ điều khiển logic lập trình (Programmable logic controller) |
| SAT | Thử nghiệm nghiệm thu tại hiện trường (Site acceptance test) |
| SC | Năng lực hệ thống (Systematic capability) |
| SFF | Tỉ lệ hỏng an toàn (Safe failure fraction) |
| SIF | Chức năng thiết bị an toàn (Safety instrumented function) |
| SIL | Mức toàn vẹn an toàn (Safety integrity level) |
| SIS | Hệ thống thiết bị an toàn (Safety instrumented system) |
| SRS | Đặc tả yêu cầu an toàn (Safety requirement specification) |
| UON | Trừ khi có ghi chú khác (Unless otherwise noted) |
| λs or λsafe | Tỉ lệ của mọi hỏng hóc an toàn (Failure rate of all safe failures) |
| λd or λdangerous | Tỉ lệ của mọi hỏng hóc nguy hiểm (Failure rate of all dangerous failures) |
| λdd | Tỉ lệ hỏng nguy hiểm phát hiện được (Failure rate of all dangerous detected failures) |
| λdu | Tỉ lệ hỏng nguy hiểm không phát hiện được (Failure rate of all dangerous undetected failures) |
| λsu | Tỉ lệ hỏng an toàn không phát hiện được (Failure rate of all safe undetected failures) |
| λsd | Tỉ lệ hỏng an toàn phát hiện được (Failure rate of all safe detected failures) |
Đại diện MTL Instruments tại Việt Nam
Công ty TNHH Kỹ Thuật Việt Thắng Lợi (VTL TECH)
19A Cộng Hòa, Phường Bảy Hiền, TP. Hồ Chí Minh
Tel: (028) 3811 0510 / 11 · Fax: (028) 3811 0512
Email: info@vtltech.com.vn