功能安全标准化发展现状分析

本文由ｋｋｄｔｋ贡献 ｐｄｆ１。

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　＆　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ 功能安全标准化发展现状分析 Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　王春喜　石镇山 （机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京市　１０００５５）　Ｗａｎｇ　Ｃｈｕｎｘｉ　Ｓｈｉ　Ｚｈｅｎｓｈａｎ　（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　＆　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００５５）　【摘　要】　通过对比国内外功能安全标准化发展及应用情况，说明我国在此领域发展相对发达国家较为落 后，提出应加强功能安全标准和技术的研究，积极开展功能安全产品认证，推动我国功能安全　标准体系的建立。

并对功能安全标准体系的建立研究课题，得出结论和建议。

【关键词】　功能安全标准化 功能安全认证体系 Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，　Ｃｈｉｎａ　ｆａｌｌｓ　ｆａｒ　ｂｅｈｉｎｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　？ｅｌｄ．　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｒｏｍｏｔｅｄ．　Ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　？ｅｌｄ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｂｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｃｅｒｔｉ？ｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ 本文对国外功能安全标准化现状和实施情况进　行了认真调研，并分析了我国石油化工、机器人等典　型行业功能安全标准化基本情况。

通过对比国外情　况，目的在于发现我国功能安全标准化当前存在的问　题，并提出我国功能安全标准体系的发展方向。

本文　是机械工业仪器仪表综合技术经济研究所正在开展的　国家标准化研究课题《工业产品及系统功能安全标准　体系研究和建立》调研报告的主要内容。

　１　功能安全标准化概述　２０００年，ＩＥＣ发布了功能安全基础标准ＩＥＣ 收稿日期：２０１０－０９－０７　作者简介：王春喜（１９７４－），长期从事我国仪器仪表行业管理、仪　器仪表及自动化领域国际和国内标准化工作及相关课题研究。

现　任机械工业仪器仪表综合技术经济研究所标准与检测中心副主　任、全国测量控制设备及系统实验室质量主管、全国工业过程测　量和控制标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ１２４）副秘书长、全国智能建筑　及居住区数字化标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ４２６）副秘书长。

　石镇山（１９６２－），教授级高级工程师，主要从事仪器仪表发展战略　研究和信息咨询，电工电子产品安全测试技术研究开发。

６１５０８“电气、电子、可编程电子安全相关系统的功　能安全”，解决了基于电气／电子／可编程电子技术的　安全系统或装置的功能安全保障理论与实践问题，在　工业界引起强烈反响。

功能安全保障技术，涉及机械　制造、流程工业、运输、医药、矿山等行业，是在安　全控制或安全保护系统设计、维护、运行等活动中规　范相关组织和人员的技术和行为，以达到防止各类装　置、机械、器械尤其是成套设备系统发生不可接受危　险的目的的技术。

以安全完整性等级（ＳＩＬ）和全安　全生命周期管理为特色的该项安全保障技术实现了安　全技术和管理理论的一大突破。

随后，不同应用领域　的功能安全标准陆续出台：ＩＥＣ　６１５１１、ＩＥＣ　６１５１３、　ＩＥＣ　６２０６１等，同时安全系统的子系统、设备功能安　全标准也开始出台，如ＩＥＣ　６１７８４－３等，ＩＥＣ功能安全　标准体系已基本形成。

　ＩＥＣ　６１５０８、ＩＥＣ　６１５１１等标准发布后，欧洲首先　采用，美国于２００３年底开始采用。

欧洲与美国将其列　为强制性法规的内容，一批专门从事功能安全评估、 ２２ 仪器仪表标准化与计量 ２０１０　．　５ 安全控制技术 培训、认证的中介服务机构已经新兴了一个产业；具　备功能安全能力（ＳＩＬ　１～４级）的测量控制设备如安　全ＰＬＣ、安全传感器、安全变送器、安全阀门、安全　总线等也纷纷出台；英维思、皮尔磁、施耐德、西门　子、罗克韦尔等跨国公司已经形成了一个安全设备供　应商集群。

　在我国，ＩＥＣ　６１５０８、ＩＥＣ　６１５１１分别于２００６年和　２００７年等同转化为我国的国家标准。

２０１０年３月ＳＡＣ／　ＴＣ１２４／ＳＣ１０功能安全分技术委员会也应运而生。

功　能安全技术受到石油化工、机械制造、铁路运输、汽　车制造、煤炭开采等行业的高度重视，对于功能安全　产品及系统的呼声越来越高。

　２　国外功能安全标准化发展现状　２．１　国外安全事故　１９８４年１２月印度博帕尔美国联合碳化物（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ）属下的农药厂发生了严重的毒气泄漏事故、　１９９４年７月英国Ｍｉｌｌｆｏｒｄ港口炼油厂２０吨可燃炭氢化合　物泄漏、２００１年９月法国图尔兹Ｔｏｕｌｏｕｓｅ的一家化工　厂发生硝酸铵爆炸、２００５年３月美国得克萨斯炼油厂　大型贮油罐发生爆炸、２００５年１２月英国邦斯菲尔德　（ＢＵＮＣＥＦＩＥＬＤ）油库发生火灾、２０１０年４月位于墨西　哥湾的“深水地平线”　钻井平台由于控制阀失效发　生爆炸并引发大火等。

　历年来，在世界各地都在不断上演着由于工厂　安全保障系统的缺失或不完善而引发的一次又一次惨　案，这得到了各国政府对于安全的高度重视。

一个机　器或设备的安全基本定义为该机器或设备的控制和安　全装置的安全功能。

当考虑功能安全后，出现的任何　风险或危险都应通过安全装置降至足够的低，以保障　机器或设备的安全。

在正常状况和非正常状况都应保　证安全功能的实施，并且在发生故障时，安全功能也　不能丧失。

　有关各主要制造商业绩的统计信息都会在世界　范围内公布，尤其是引起伤亡的各种事故更是会成为　头条新闻。

最近对一些重大事故的调查进一步证明了　国际标准ＩＥＣ　６１５０８以及ＩＥＣ　６１５１１在安全仪表系统的　管理、设计、应用和操作中作为公认的良好惯例基准　的重要性。

　２．２　国外功能安全标准的应用情况　虽然功能安全早在２０世纪８０年代就已经提出，　然而多年来工业领域的功能安全保障问题一直没有得　到有效地解决。

工业界在设计、操作、维护安全系统　方面积累了大量经验，但在监控、评估和保证整个系　统功能的功能安全保障方面缺乏理论依据和量化指　标，对于系统功能的安全性与人、器件（软硬件）、　网络和子系统的可靠性之间没有建立量化关系。

常常　是采用多重冗余，选择可靠性最高的器件，但系统的　安全性并没有提高。

　２０００年，ＩＥＣ发布了功能安全基础标准ＩＥＣ　６１５０８《电气、电子、可编程电子安全相关系统的功　能安全》，解决了困扰多年的对复杂系统功能进行功　能安全保障的理论与实践问题。

随后，不同应用领域　的功能安全标准陆续出台。

ＩＥＣ　６１５０８作为功能安全　的基本标准，衍生出不同的基础标准和行业应用标　准。

　——机械行业：ＩＳＯ　１３８４９，　ＩＥＣ　６２０６１，　ＩＥＣ　６０２０４－１，　ＮＦＰＡ　７９；　——过程工业：ＩＥＣ　６１５１１；　——核电：ＩＥＣ　６１５１３；　——锅炉：ＥＮ　５０１５６，　ＥＮ　２３０，　ＥＮ　２９８，　ＥＮ　１２９６７　等；　——铁路：ＥＮ　５０１２６，　ＥＮ　５０１２８，　ＥＮ　５０１２９；　——升降机：ＥＮ　８１，　Ａ１７．ｘ／Ｂ４４．ｘ　（美国适用）　；　——扶梯：ＥＮ　１１５；　——……。

　同时安全系统的子系统、设备功能安全标准也　开始出台，如ＩＥＣ　６１７８４－３《测量和控制数字数据通　信　第３部分：工业网络中功能安全通信行规》、ＩＥＣ　６１１３１－６　《可编程序控制器　第６部分：功能安全》　等。

　使用安全部件来降低风险的安全应用已遍布工　业领域各个环节，其中包括：工业机械、自动化生产　线（机器人等）、化工（测量、控制和监控设备）、　钻井平台、核电厂、锅炉、电梯和升降机、剧院舞台　升降机、起重机的无线控制、特殊用途车辆等。

　为了保证安全部件达到要求，必须进行严格的　审查。

只有最终得到第三方认可的安全部件，才可　证明该部件符合相关安全要求，并适合预期应用中　的风险降低。

在审核过程中，需要根据应用区域的　不同而遵循不同的标准，例如：功能安全标准；电　气安全、设备、标记的标准；环境要求的标准（包　括ＥＭＣ）；应用特定标准（定义操作模式、响应时　间、要求的安全等级、特性、接口等）。

　由于安全系统的要求越来越严格，国际标准ＩＥＣ　６１５０８以及ＩＥＣ　６１５１１越来越多地被用作公认的良好惯　例的基准，来证明已经达到所需功能安全并且已经符　合相关法规要求。

这些标准的采用无疑增强了对安全　仪表系统的依赖性。

　３　我国典型行业功能安全标准化基本情况　３．１　石油化工行业功能安全　石油化工工艺过程中，主要存在着物理反应过　程与化学反应过程，在这两个工艺处理过程中都存在 仪器仪表标准化与计量 ２０１０　．　５ ２３ Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　＆　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ 危险源。

物理过程危险源存在于：精馏过程、透平压　缩机工作过程，罐区存储过程、提浓过程。

化工反应　过程危险源存在于各类化学反应及其反应装置中。

　此外，化工生产过程中的排放系统，例如火炬　系统，原料，中间产物，譬如乙烯、丙烯、重油、液　化气储罐、充满粉尘的空间等也都是危险源。

　依据需要防护危险源的差异，应采用不同的安　全仪表系统，例如：　石化、化工厂装置区域环境监测与安全保护　主要采用的是火灾及气体检测系统（Ｆｉｒｅ　ａｎｄ　ｇａｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ－Ｆ＆Ｇ）。

　针对石化、工过程主要工艺流程的安全防　护，目前采用的主要是紧急停车系统（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　Ｓｈｕｔｄｏｗｎ　Ｄｅｖｉｃｅ－ＥＳＤ），有时也称为安全联锁系　统（Ｓａｆｅｔｙ　Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ　ｓｙｓｔｅｍ－ＳＩＳ）或安全相关系统　（Ｓａｆｅｔｙ　Ｒｅｌａｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ－ＳＲＳ）。

它适用于高温、高　压、易燃、易爆等连续性生产作业领域。