ГОСТ Р ИСО 13849-1-2003 Безопасность оборудования. Элементы систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы конструирования
4.2 Общие принципы конструирования
Исходя из оценки риска (см. ИСО 14121 [2]) для данной машины, конструктор должен определить вклад в снижение риска, который необходимо обеспечить с помощью каждого элемента системы управления, связанного с обеспечением безопасности (см. приложение Б). Этот вклад не включает общий риск управляемой машины, например связанный с эксплуатацией механического пресса или стиральной машины, а только часть риска, снижение которого обеспечивается применением определенных функций безопасности. Примером таких функций является функция останова, выполняемая путем использования электрочувствительного предохранительного устройства механического пресса, или функция блокирования двери стиральной машины.
Основная цель - конструктор должен обеспечить, чтобы элементы системы управления, связанные с соблюдением мер безопасности, вырабатывали выходные сигналы, соответствующие целям снижения риска, указанным в ИСО 14121 [2]. Это не всегда возможно, и в таких случаях конструктор должен принимать другие меры безопасности. Порядок действий по снижению риска приведен в разделе 5 ГОСТ ИСО/ТО 12100-1.
Категория и другие особенности (например, физическое расположение элементов, изоляция), выбираемые конструктором для элементов, связанных с обеспечением безопасности, будут зависеть от вклада, вносимого этими элементами в снижение риска, а также от конструкции и технологии. Конструктор должен указывать:
- какую категорию или категории используют в качестве исходных точек при конструировании;
- точное расположение точек, в которых начинает действовать элемент, связанный с обеспечением безопасности, и в которых он заканчивает действовать;
- логическое обоснование конструкции (например, учтенные или исключенные неисправности) в пределах конструирования с целью достижения заданной(ых) категории(й).
Чем больше зависимость снижения риска от элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, тем выше должна быть способность этих элементов противостоять неисправностям. Эта способность (при том условии, что необходимая функция выполняется) может быть частично выражена количественно значениями надежности и стойкой к неисправностям структурой. Как надежность, так и структура вносят свой вклад в способность элементов, связанных с обеспечением безопасности, противостоять возникновению неисправностей. Заданная стойкость к неисправностям может быть достигнута путем установления уровней надежности компонентов и(или) с помощью усовершенствованных структур для элементов, связанных с обеспечением безопасности. Эти вклады за счет надежности и структуры могут изменяться в зависимости от используемой технологии. Например, для одноканальных элементов обеспечения безопасности, обладающих высокой надежностью при одном технологическом решении, можно обеспечивать такую же или более высокую стойкость к неисправностям за счет структуры меньшей надежности при использовании другой технологии.
Примечание - Чем выше стойкость к неисправностям элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, тем ниже вероятность того, что эти элементы выйдут из строя при выполнении необходимых функций безопасности.
Надежность и безопасность - это не одно и то же (см. приложение Г). Например, существует вероятность, что безопасность системы с относительно ненадежными компонентами в избыточной (с резервированием) структуре будет выше, чем безопасность системы, имеющей упрощенную структуру с более надежными компонентами. Это понятие является важным, потому что при некоторых применениях безопасности придается самый высокий приоритет независимо от достигнутого уровня надежности, например когда последствия отказа являются всегда серьезными и, как правило, необратимыми. При таких применениях в соответствии с оценкой риска должна быть предусмотрена система обнаружения неисправностей, обеспечивающая необходимую функцию безопасности после одной, двух или более неисправностей.
Настоящий стандарт не требует расчета значений надежности для сложных конструкций в тех случаях, когда безопасность преимущественно достигается за счет улучшения конструкции элементов, связанных с обеспечением безопасности. Для менее сложных конструкций, где надежность элемента является важной для безопасности, расчет значений надежности становится полезным индикатором вклада в снижение общего риска, вносимого элементами обеспечения безопасности.
Меры, направленные на исключение неисправностей, могут оказаться полезными в случае применений с меньшим риском; для применений с более высоким риском улучшение конструкции элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, позволяет принимать меры для исключения, обнаружения или допущения неисправностей. Практические меры включают в себя резервирование, разнообразие, текущий контроль (см. также раздел 3 ГОСТ ИСО/ТО 12100-2, приложение A EH 292-2/A1 [3] и 9.4 ГОСТ Р МЭК 60204-1).
Достижение стойкого к неисправностям поведения элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, является функцией многих параметров, например:
- надежности в отношении выполнения функций безопасности;
- структуры (или архитектуры) системы управления;
- качества документации, относящейся к обеспечению безопасности;
- полноты технических требований;
- конструирования, изготовления и технического обслуживания;
- качества и точности программного обеспечения;
- объема функциональных испытаний;
- эксплуатационных характеристик машины или ее части, находящейся под контролем.
Эти параметры можно сгруппировать по трем основным характеристикам:
а) надежность технического обеспечения: уровень надежности компонентов для избежания неисправностей;
б) структура системы: расположение компонентов в элементе системы управления, связанного с обеспечением безопасности, направленное на то, чтобы исключить, допустить или обнаружить неисправности;
в) количественно необнаруживаемые, качественные аспекты, которые влияют на поведение элемента системы управления, связанного с обеспечением безопасности.