Chuyển đến nội dung
(028) 3811 0510 info@vtltech.com.vn Thứ 2 – Thứ 6 · 08:00–17:00
Công ty TNHH Kỹ Thuật Việt Thắng Lợi Yêu cầu báo giá
MTL InstrumentsCrouse-Hinds by Eaton
FSMFUNCTIONAL SAFETY
MANAGEMENT
IEC 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.

SIL1SIL2SIL3SIL4

IEC 61508 & vòng đời an toàn

An toàn chức năng là gì?

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.

IEC 61508
An toàn chức năng của hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn
IEC 61511
Công nghiệp quá trình
IEC 61513
Nhà máy điện hạt nhân
IEC 62061
An toàn máy E/E/PES
ISO 13849
An toàn máy đơn giản
IEC 61800-5-2
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’.

Sira, UKAS, CASS, The 61508 Association, Baseefa

Certificate No. CASS 00015/01

Khung tổng thể của bộ IEC 61508

Yêu cầu kỹ thuật

Phần 0An toàn chức năng và IEC 61508
▼
Phần 1Xây dựng yêu cầu an toàn tổng thể (khái niệm, phạm vi, định nghĩa, phân tích mối nguy và rủi ro) 7.1 – 7.5
▼
Phần 1Phân bổ yêu cầu an toàn cho hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn 7.6
▼
Phần 1Đặc tả yêu cầu an toàn hệ thống cho hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn 7.10
▼
Phần 2Giai đoạn hiện thực hoá cho hệ thống E/E/PE
Phần 3Giai đoạn hiện thực hoá cho phần mềm liên quan đến an toàn
▼
Phần 1Lắp đặt, chạy thử và xác nhận an toàn hệ thống E/E/PE 7.13 – 7.14
▼
Phần 1Vận hành, bảo trì, sửa chữa, cải tạo, ngừng hoạt động hoặc thải bỏ hệ thống E/E/PE 7.15 – 7.17
Phần 5Ví dụ về phương pháp xác định mức toàn vẹn an toàn
Phần 6Hướng dẫn áp dụng Phần 2 & 3
Phần 7Tổng quan kỹ thuật và biện pháp

Yêu cầu khác

Phần 4Định nghĩa & chữ viết tắt
Phần 1Tài liệu – Điều 5 & Phụ lục A
Phần 1Quản lý an toàn chức năng – Điều 6
Phần 1Đánh giá an toàn chức năng – Điều 8

Vòng đời an toàn tổng thể

1
Khái niệm
2
Xác định phạm vi tổng thể
3
Phân tích mối nguy và rủi ro
4
Yêu cầu an toàn tổng thể
5
Phân bổ yêu cầu an toàn tổng thể
Lập kế hoạch tổng thể
6
Kế hoạch vận hành và bảo trì tổng thể
7
Kế hoạch xác nhận an toàn tổng thể
8
Kế hoạch lắp đặt và chạy thử tổng thể
9
Đặc tả yêu cầu an toàn hệ thống E/E/PE
10
Hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn – Hiện thực hoá (xem vòng đời an toàn hệ thống E/E/PE)
11
Biện pháp giảm rủi ro khác – Đặc tả và hiện thực hoá
12
Lắp đặt và chạy thử tổng thể
13
Xác nhận an toàn tổng thể
14
Vận hành, bảo trì và sửa chữa tổng thể
15
Cải tạo và nâng cấp tổng thể → quay lại giai đoạn phù hợp của vòng đời
16
Ngừng hoạt động hoặc thải bỏ

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

IEC 61508
The CASS Scheme Ltd
Thành viên
Hội đồng quản trị
Cơ quan thiết kế kỹ thuật
Các ban kỹ thuật
RULES
Feedback
UKAS ▼
EN45011
Tổ chức chứng nhận
Phòng thử nghiệm
◀ Khách hàng

Quan hệ giữa các loại đánh giá CASS

Quản lý an toàn chức năng (FSM)T5
Đánh giá linh kiệnT1
Nhà cung cấp linh kiện
Đánh giá hệ thống conT2
Nhà cung cấp hệ thống con
Đánh giá hệ thống tích hợpT2a
Kỹ thuật / tích hợp hệ thống
Đánh giá yêu cầu an toànT4
Người dùng cuối / vận hành
Đánh giá vận hành và bảo trìT3
Người dùng cuối / vận hành

Vòng đời an toàn hệ thống E/E/PE (giai đoạn hiện thực hoá)

10
Hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn – Hiện thực hoá (Ô 10 của vòng đời tổng thể)
10.1
Đặc tả yêu cầu thiết kế hệ thống E/E/PE
10.2
Kế hoạch xác nhận an toàn hệ thống E/E/PE
10.3
Thiết kế & phát triển hệ thống E/E/PE, gồm ASIC & phần mềm
10.4
Tích hợp hệ thống E/E/PE
10.5
Quy trình lắp đặt, chạy thử, vận hành & bảo trì hệ thống E/E/PE → Ô 14
10.6
Xác nhận an toàn hệ thống E/E/PE → Ô 12
Mỗi hệ thống E/E/PE liên quan đến an toàn có một vòng đời an toàn E/E/PE riêng.

Quan hệ và phạm vi của IEC 61508-2 & IEC 61508-3

Phạm vi IEC 61508-3
Đặc tả yêu cầu thiết kế hệ thống E/E/PE
Yêu cầu an toàn phần mềm
Thiết kế & phát triển phần mềm
Tích hợp điện tử lập trình được (phần cứng & phần mềm)
Phạm vi IEC 61508-2
Kiến trúc hệ thống E/E/PE
Đặc tả yêu cầu an toàn phần cứng
Phần cứng điện tử lập trình được
Phần cứng không lập trình được
Thiết kế & phát triển điện tử lập trình được
Thiết kế & phát triển phần cứng không lập trình được
Tích hợp hệ thống E/E/PE

Mức toàn vẹn an toàn (SIL)

Định nghĩa

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.

SIL cho chế độ yêu cầu cao (High Demand)
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
SIL cho chế độ yêu cầu thấp (Low Demand)
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.

Hệ thống an toàn Loại A
Tỉ lệ hỏng an toàn của phần tử (SFF)Dung sai lỗi phần cứng (HFT)
012
< 60 %SIL 1SIL 2SIL 3
60 % – < 90 %SIL 2SIL 3SIL 4
90 % – < 99 %SIL 3SIL 4SIL 4
≥ 99 %SIL 3SIL 4SIL 4
Hệ thống an toàn Loại B
Tỉ lệ hỏng an toàn của phần tử (SFF)Dung sai lỗi phần cứng (HFT)
012
< 60 %Không cho phépSIL 1SIL 2
60 % – < 90 %SIL 1SIL 2SIL 3
90 % – < 99 %SIL 2SIL 3SIL 4
≥ 99 %SIL 3SIL 4SIL 4

Thuật ngữ & chữ viết tắt

Định nghĩa và chữ viết tắt

Viết tắtĐầy đủ
AC/DCDòng xoay chiều/một chiều (Alternating current/direct current)
AIChEAmerican institute of chemical engineers
ALARPThấp ở mức hợp lý có thể thực hiện (As Low As Reasonably Practicable)
ANSIAmerican National Standards Institute
ASICApplication Specific Integrated Circuit
BPCSHệ thống điều khiển quá trình cơ bản (Basic process control system)
CCFHỏng hóc do nguyên nhân chung (Common Cause Failure)
CPLDComplex Programmable Logic Device
CCPSCenter for chemical process safety
DCĐộ bao phủ chẩn đoán (Diagnostic Coverage)
(E)EPLD(Electrically) Erasable Programmable Logic Device
E/E/PEĐiện/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)
EEPROMElectrically Erasable Programmable Read-Only Memory
EPROMErasable Programmable Read-Only Memory
EMCTương thích điện từ (Electro-magnetic compatibility)
EUCThiết bị được điều khiển (Equipment Under Control)
FATThử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy (Factory acceptance testing)
FPGAField Programmable Gate Array
FPLFixed program language
FSAĐánh giá an toàn chức năng (Functional safety assessment)
FTAPhân tích cây sự cố (Fault tree analysis)
FVLFull variability language
GALGeneric Array Logic
H&RAĐánh giá mối nguy & rủi ro (Hazard & risk assessment)
HFTDung sai lỗi phần cứng (Hardware Fault Tolerance)
IECInternational Electrotechnical Commission
IEVInternational Electrotechnical Vocabulary
ISAInstrumentation, Systems & Automation Society
ISOInternational Organization for Standardization
LVLLimited variability language
MooNKiến 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))
MooNDKiến trúc M trên N kênh có chẩn đoán (M out of N channel architecture with Diagnostics)
MTBFThời gian trung bình giữa các lần hỏng (Mean Time Between Failures)
MTTRThời gian trung bình để sửa chữa (Mean Time To Repair)
MRTThời gian sửa chữa trung bình (Mean Repair Time)
NPKhông lập trình được (Non-programmable)
PALProgrammable Array Logic
PEProgrammable Electronic
PESProgrammable electronic system
PFDXác suất hỏng nguy hiểm khi có yêu cầu (Probability of Dangerous Failure on Demand)
PFDavgXác suất trung bình hỏng nguy hiểm khi có yêu cầu (Average Probability of dangerous Failure on Demand)
PFHTần suất trung bình hỏng nguy hiểm [h⁻¹] (Average frequency of dangerous failure [h⁻¹])
PLAProgrammable Logic Array
PLCBộ điều khiển logic lập trình (Programmable logic controller)
SATThử nghiệm nghiệm thu tại hiện trường (Site acceptance test)
SCNăng lực hệ thống (Systematic capability)
SFFTỉ lệ hỏng an toàn (Safe failure fraction)
SIFChức năng thiết bị an toàn (Safety instrumented function)
SILMức toàn vẹn an toàn (Safety integrity level)
SISHệ thống thiết bị an toàn (Safety instrumented system)
SRSĐặc tả yêu cầu an toàn (Safety requirement specification)
UONTrừ khi có ghi chú khác (Unless otherwise noted)
λs or λsafeTỉ lệ của mọi hỏng hóc an toàn (Failure rate of all safe failures)
λd or λdangerousTỉ lệ của mọi hỏng hóc nguy hiểm (Failure rate of all dangerous failures)
λddTỉ lệ hỏng nguy hiểm phát hiện được (Failure rate of all dangerous detected failures)
λduTỉ lệ hỏng nguy hiểm không phát hiện được (Failure rate of all dangerous undetected failures)
λsuTỉ lệ hỏng an toàn không phát hiện được (Failure rate of all safe undetected failures)
λsdTỉ 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

Tư vấn kỹ thuật SIL, thiết bị an toàn nội tại và chống sét MTL:

(028) 3811 0510
Crouse-Hinds by Eaton