IEC 61508 機能安全規格とは何ですか?

イントロダクション

自動化が進む今日の世界では、複雑で安全性が極めて重要なシステムの安全性を確保することが、これまで以上に重要になっています。IEC 61508機能安全規格は、産業オートメーション、エレクトロニクス、エネルギー、輸送など、様々な業界における機能安全管理の基盤となるグローバルフレームワークです。この国際規格は、安全ライフサイクルを定義し、リスク低減要件を概説するとともに、安全度水準（SIL）を導入することで、組織が電気、電子、およびプログラマブル電子システムにおけるハザードを体系的に特定し、軽減できるよう支援します。

機能安全の知識が初めての方でも、IEC 61508への準拠を目指す方でも、その構造、原則、そして認証要件を理解することは不可欠です。この記事では、IEC 61508とは何か、その主要構成要素、SILレベルの決定方法、そしてシステムのエンドツーエンドの安全性を確保するための実装とコンプライアンスに関するベストプラクティスについて解説します。

IEC 61508とは何ですか？

IEC 61508は、国際電気標準会議（IEC）が電気、電子、およびプログラマブル電子システム（E/E/PEシステム）の機能安全に対応するために策定した国際規格です。この規格は、故障が危険、傷害、または環境被害につながる可能性のあるシステムの設計と管理のための、体系的かつリスクに基づくアプローチを提供します。

IEC 61508は、その中核を成すものであり、特に危険な状況への対応において、安全性が極めて重要なシステムが要求されたときに確実に機能することを保証するものです。安全機能に必要なリスク低減と信頼性を定義する安全度水準（SIL）の概念を導入しています。

この規格は、基本的な機能安全規格とみなされており、ISO 26262 (自動車)、IEC 62061 (機械)、EN 50128 (鉄道)​​ などの多くの業界固有の規格の基礎として機能します。

IEC 61508 の目的は何ですか?

IEC 61508はXNUMXつのパートから構成されており、構想から廃止まで、安全ライフサイクル全体を網羅しています。主な目的は以下の通りです。

• 信頼性の高い安全機能によりリスクの低減を実現します。
• 組織の危険性とリスクの分析、安全要件の仕様、設計、実装、検証をガイドします。
• 測定可能な機能安全要件を確立します。
• IEC 61508 準拠および認証のフレームワークを提供します。
• 開発および運用ライフサイクル全体を通じて、システムが安全性完全性レベル (SIL) の目標を満たしていることを確認します。

この規格は、ドキュメント化、構成管理、継続的なリスク評価など、機能安全管理におけるベスト プラクティスを推進します。

IEC 61508規格の主要構成要素

IEC 61508機能安全規格の主要構成要素を理解することは、コンプライアンスを確保し、機能安全ライフサイクル全体を管理するために不可欠です。この規格は包括的で、XNUMXつのパートに分かれており、明確に定義されたプロセスとハザード分析を通じてリスク低減を実現するための詳細なガイダンスを提供します。

IEC 61508のパート内訳（パート1～7）

IEC 61508 規格は次の部分に分かれています。

• パート1 – 一般的な要件: 機能安全を実現するための全体的なフレームワークと安全ライフサイクルの構造の概要を説明します。
• パート2 – 電気/電子/プログラム可能な電子安全関連システムの要件： ハードウェアの安全性の完全性に関する技術要件をカバーします。
• パート3 – ソフトウェア要件: 安全性の完全性を実現するために必要なソフトウェア開発プロセスを定義します。
• パート4 – 定義と略語: 標準全体で使用される主要な用語と定義を提供します。
• パート5 – 安全度水準を決定するための例と方法: 決定するためのガイダンスを提供します SILレベル さまざまなリスク分析手法を使用します。
• パート6 – パート2および3の適用に関するガイドライン: ハードウェアとソフトウェアの要件を実際の設定に適用する方法について説明します。
• パート7 – 技術と対策の概要: 安全要件を実装するための推奨手法について説明します。

このモジュール構造により、組織は特定のシステムや運用上のニーズに合わせて標準をカスタマイズできます。

安全ライフサイクルモデル

IEC 61508の中核を成すのは、安全性ライフサイクルモデルです。このモデルは、安全性がシステムの初期段階から構築され、そのライフサイクル全体にわたって維持されることを保証します。ライフサイクルはXNUMXつの主要なフェーズに分かれています。

• 分析フェーズ:

• • 危険とリスクの分析
  • 安全機能の仕様とSILの決定

• 実現フェーズ:

• • システム設計・開発
  • 機能安全要件の検証と検証

• 運用・保守フェーズ:

1. • 継続的なリスク評価
   • 監視、メンテナンス、定期的な再評価
   • 寿命終了時の廃止

この構造化されたライフサイクルに従うことで、エンドツーエンドの機能安全性と完全な IEC 61508 準拠を確保できます。

リスク低減とハザード分析の重要性

リスク低減はIEC 61508の中核目標です。この規格では、許容できないリスクにつながる可能性のある潜在的なシステム障害を特定するために、徹底的なハザードおよびリスク分析を実施することに重点を置いています。この分析に基づいて、組織は以下のことが可能になります。

• 機能安全要件を定義する
• 適切な安全度水準（SIL）を割り当てる
• 技術的および手続き的なリスク軽減戦略を実施する

IEC 61508 は、リスクを許容レベルまで体系的に低減することにより、安全性が重要なシステムの安全で信頼性の高い運用を保証します。

安全度水準 (SIL) とは何ですか?

IEC 61508機能安全規格の最も重要な側面の一つは、安全度水準（SIL）の概念です。SILは、セーフティクリティカルシステムにおける安全機能の信頼性とリスク低減能力を定量的に測定する方法を提供します。SILを正しく理解し、適切に設定することで、システムが最も重要な場面、つまり危険な事象発生時に、必要な性能を発揮できるようになります。

安全度水準（SIL）は、安全機能によって提供されるリスク低減レベルを定義します。各SILレベルは、目標とする故障発生確率（PFD）に対応し、許容できない結果を防止するために必要なリスク軽減の度合いを表します。

IEC 61508 には XNUMX つの SIL レベルがあります。

• 1年のSIL – 安全性の完全性レベルが最も低い
• 2年のSIL – 中程度のリスク低減
• 3年のSIL – 高いレベルのリスク軽減
• 4年のSIL – 最高レベルの機能安全整合性（極めて高い信頼性要件のため、ほとんど適用されない）

これらのレベルは、関連するリスクの重大度に基づいて、組織が適切な機能安全と IEC 61508 準拠を備えたシステムを設計するためのガイドとなります。

SIL 1からSIL 4までの例題による説明

SIL レベルが上がると、設計の複雑さ、検証の労力、実装コストも増加するため、機能安全ライフサイクル中に正確な SIL 評価を行うことが重要になります。

リスク分析を用いたSILレベルの決定

適切なSILレベルを割り当てるには、組織はハザードおよびリスク分析を実施する必要があります。これには、以下のようないくつかの方法があります。

• リスクグラフ
• 保護層分析（LOPA）
• フォールトツリー解析 (FTA)
• 危険性と操作性調査 (HAZOP)

これらの技術は、潜在的な危険の重大性、発生確率、および露出度を評価します。分析に基づき、システムの安全機能が許容可能なリスク低減閾値を満たすために必要なSIL目標が決定されます。

正確な SIL 決定は、IEC 61508 認証を取得し、安全ライフサイクル全体にわたってシステムのコンプライアンスを確保するために不可欠です。

IEC 61508に準拠した機能安全要件

IEC 61508機能安全規格は、システムが定められた条件下で安全関連機能を一貫して実行することを保証するための厳格な機能安全要件を規定しています。これらの要件は、コンセプト策定から設計、運用、廃止に至るまで、安全ライフサイクル全体にわたります。定性的および定量的要件の両方に適切に対応し、堅牢な機能安全管理を行うことが、IEC 61508への準拠を達成する鍵となります。

定性的安全要件と定量的安全要件

IEC 61508 では、安全要件を XNUMX つの主要なカテゴリに分類しています。

• 定性的な要件 – これらには、体系的な能力、ツールの適格性評価、構成管理、安全開発プロセスの遵守といったプロセス指向のプラクティスが含まれます。これらはベストプラクティスを通じて体系的な障害を削減することに重点を置いており、すべてのSILレベルに不可欠です。
• 定量的要件 – これらは、要求時故障確率（PFD）やハードウェアフォールトトレランスといった数値的な安全度水準の目標を指します。各安全度水準（SIL）には、特に低要求動作モードと高要求動作モードにおいて、独自の目標故障率が設定されています。

総合的で信頼性の高い機能安全システムを実現するには、両方のアプローチを組み合わせることが不可欠です。

機能安全管理と文書化

効果的な機能安全管理（FSM）は、IEC 61508の基盤です。これにより、安全ライフサイクル全体を通じて、あらゆる活動と意思決定において安全性が考慮されることが保証されます。主要なFSMの実践例には以下が含まれます。

• 安全関連の役割に明確な責任を割り当てる
• 能力管理とトレーニングの実施
• 検証と妥当性確認における独立性の確保
• 定期的な安全性評価と監査の実施

文書化は、IEC 61508 への準拠を証明する上で重要な役割を果たします。これには次のものが含まれます。

• 安全計画と検証レポート
• 危険およびリスク分析文書
• SIL決定記録
• 検証とテスト結果
• 変更および構成管理ログ

適切なドキュメントは監査証跡のためだけのものではありません。機能安全ライフサイクル全体にわたって追跡可能性と説明責任を維持するためのベスト プラクティスです。

安全機能の設計開発プロセス

安全関連システムの設計・開発は、機能安全を確保するために厳格なプロセスに準拠する必要があります。これには以下が含まれます。

• 要件仕様: 安全機能とそれに対応するSILを明確に定義する
• システムおよびハードウェアアーキテクチャ設計: フォールトトレランスと冗長性を適用する
• ソフトウェア開発: 検証済みのツール、コーディング標準、形式手法を使用する
• 妥当性確認と検証: 要件に対する厳格なテストを実行する
• 故障モード解析: 潜在的な障害点を特定し、軽減する

すべての安全機能は、定義された SIL ターゲットを満たしていることを確認するために検証する必要があり、通常の動作条件と異常な動作条件の両方で信頼性の高いパフォーマンスが保証されます。

IEC 61508コンプライアンスと認証

IEC 61508への準拠は、セーフティクリティカルなシステムを開発または運用する組織にとって不可欠です。これは、システムが機能安全に関する国際的に認められた規格を満たしていることを証明します。準拠はリスクを軽減するだけでなく、市場へのアクセスを容易にし、顧客や規制当局との信頼関係を構築します。このセクションでは、準拠方法、一般的なIEC 61508準拠チェックリストの概要、IEC 61508認証の発行機関、そして主なビジネスメリットについて概説します。

IEC 61508に準拠する方法

IEC 61508に準拠するには、組織は安全ライフサイクル全体にわたって構造化されたアプローチを実施する必要があります。コンプライアンスには以下が含まれます。

• 危険およびリスク分析の実施
• 各安全機能の安全度水準（SIL）の決定
• SIL目標を満たすシステムの設計と開発
• 定義された機能安全管理プロセスに従う
• 安全システムの検証と検証
• トレーサビリティと堅牢な文書の維持

要件管理およびトレーサビリティ ツールを使用すると、特に複雑なシステムや複数の関係者を扱う場合に、コンプライアンスの取り組みを大幅に改善できます。

IEC 61508コンプライアンスチェックリスト

以下は、IEC 61508 準拠の高レベルのチェックリストです。

• 完全な危険の特定とリスク評価を実行する
• 安全機能を定義し、必要なSILレベルを決定する
• 適切な定性的および定量的安全対策を適用する
• 正式な機能安全管理プロセスを実装する
• 詳細な安全要件仕様を策定する
• SILに従ってソフトウェアとハ​​ードウェアを検証する
• 構成と変更管理を維持する
• 安全ライフサイクルのすべての段階を文書化する
• 独立した評価または監査を実施する
• 第三者認証の準備（必要な場合）

このチェックリストにより、認証のための徹底した準備が保証され、安全性が重要なアプリケーションの全体的な品質と信頼性が向上します。

このプロセスには何が関係しますか？

IEC 61508 認証プロセスには通常、次の内容が含まれます。

1. ギャップ分析または事前評価
2. 機能安全文書のレビュー
3. 現地監査と技術評価
4. 機能およびパフォーマンステスト
5. 正式な適合証明書の発行

システムと業界に応じて、認証はコンポーネント、サブシステム、または安全システム全体に適用される場合があります。

IEC 61508認証のメリット

認定を取得すると、次のような具体的なメリットが得られます。

• 国際安全基準への準拠を実証
• 責任を軽減し、法的防御力を高める
• 顧客の信頼と信用を高める
• 安全性が重要な産業やグローバル市場へのアクセスを可能にする
• 規制承認を合理化
• 社内開発プロセスとリスク管理の改善

最終的に、IEC 61508 認証は競争上の優位性となり、機能安全におけるエンジニアリングの卓越性の指標となります。

IEC 61508の実装手順

IEC 61508機能安全規格の導入には、安全ライフサイクル全体にわたる構造化された体系的なアプローチが必要です。各フェーズは、コンプライアンスの確保、リスクの低減、そして必要な安全度水準（SIL）の達成に不可欠です。このセクションでは、主要な導入フェーズの概要、一般的な課題、そして成功のための実践的なベストプラクティスを紹介します。

IEC 61508規格の実装における主要なフェーズ

1. 危険とリスク分析 – 潜在的な危険を特定し、リスクアセスメントを実施して必要な安全レベルを決定します。このステップは、安全機能とそれに関連するSIL目標を定義するための基礎となります。
2. 安全要件仕様（SRS） – 機能的安全要件と非機能的安全要件の両方を定義します。SRSは、フォールトトレランス、応答時間、リスク軽減など、定性的および定量的な側面をカバーする必要があります。
3. 安全度水準（SIL）の決定 – リスク グラフ、保護層分析 (LOPA)、またはリスク マトリックスを使用して、障害の重大度、頻度、および確率に基づいて各安全機能に SIL (1 ～ 4) を割り当てます。
4. システム設計とアーキテクチャ – 必要なSILを満たすシステムを開発します。リスク分析結果に基づき、冗長性、診断範囲、障害処理、ハードウェアとソフトウェアの連携を組み込みます。
5. 実装と統合 – 設計に従って安全機能を実装します。認定ツールを適用し、厳格なコーディング標準に準拠し、トレーサビリティを活用して要件との整合性を維持します。
6. 検証と検証 – すべての安全要件が満たされていることを確認するために、徹底的なテストを実施します。通常時および障害時のシステム動作を検証し、IEC 61508への準拠を確保します。
7. 機能安全評価 – 独立した安全性評価を実施して、標準への準拠を検証し、リスクが十分に軽減されていることを確認します。
8. 運用と保守 – 継続的な監視、機能安全管理、および保守のためのプロセスを確立します。システムに変更があった場合は、ドキュメントを更新し、安全性を再評価します。

一般的な課題、解決策、ベストプラクティス

プロのヒント: 適切な機能安全ツールを活用する

トレーサビリティ、SIL分解、コンプライアンスチェックリストをサポートする堅牢な要件管理プラットフォームを導入することで、IEC 61508の実装プロセス全体を効率化できます。これにより、監査への準備が確実に整い、エラーが最小限に抑えられ、認証取得までの期間が短縮されます。

IEC 61508と他の機能安全規格の比較

IEC 61508機能安全規格は、複数の業界における機能安全の基盤となるフレームワークとして機能します。しかしながら、ISO 26262、IEC 62061、EN 50128、DO-178Cといった業界固有の要件に対応するため、この規格から派生した規格も存在します。これらの規格の違いを理解することで、組織は運用状況に応じて最適な規格を選択することができます。

IEC 61508とISO 26262（自動車機能安全）

どちらもリスク軽減と体系的な安全性の開発を重視していますが、ISO 26262 は自動車業界特有の要求に合わせて IEC 61508 の原則を採用しています。

IEC 62061、EN 50128、DO-178Cとの比較

• IEC 62061 は、機械のプログラム可能な制御システム向けに IEC 61508 を採用し、安全関連の制御機能に重点を置いています。
• EN 50128 は、鉄道信号システムのソフトウェアの安全性の完全性について規定しています。
• DO-178C は IEC 61508 から派生したものではありませんが、厳格なソフトウェア開発と検証を重視した航空ソフトウェアの安全性に関する主要な規格です。

各規格では異なる安全性完全性レベル スキーム (SIL、ASIL、DAL など) が定義されていますが、ライフサイクル プロセスとリスクベースのアプローチを通じて機能安全性を確保するという共通の目標を共有しています。

業界に基づいた適切な標準の選択

完全なコンプライアンスと機能安全認証を確保するには、企業は業界に基づいて適切な標準を採用する必要があります。

• IEC 61508: 産業オートメーション、電力システム、プロセス産業などの業界横断的なアプリケーションに最適です。
• ISO 26262: 自動車システムおよび部品サプライヤーにとって必須です。
• IEC 62061: 産業機械や制御システムに最適です。
• EN 50128: 鉄道ソフトウェアシステムに必要です。
• DO-178C: 航空宇宙ソフトウェア開発の標準規格。

適切な標準を採用すると、各ドメインの規制要件に準拠しながら、コンプライアンス、安全性の保証、市場の信頼性が向上します。

Visure Requirements ALM プラットフォームは IEC 61508 をどのようにサポートしますか?

Visure要件ALMプラットフォームは、安全ライフサイクル全体を通じてIEC 61508への準拠を確保するための強力なツールです。組織が安全要件を管理し、完全なトレーサビリティを確保し、リスク評価を実施し、文書を整備する上で重要な役割を果たします。これらはIEC 61508規格への準拠に不可欠な要素です。

IEC 61508準拠の主な特徴

1. 包括的な要件管理 – ライフサイクル全体にわたって機能安全要件を簡単に定義および追跡し、安全度水準 (SIL) との整合性を確保します。
2. トレーサビリティと監査可能性 – 危険分析から設計、検証までの完全なトレーサビリティにより、透明性が確保され、監査が簡素化されます。
3. SILの決定とリスク分析 – IEC 61508 ターゲットを満たすための自動リスク評価を備えた、SIL レベルの割り当てと管理のための統合ツール。
4. バージョン管理と変更管理 – バージョンと変更を効果的に管理し、すべての変更が文書化され、安全基準に準拠していることを確認します。
5. チーム間のコラボレーション – エンジニアリング チーム間のコラボレーションを合理化し、すべての関係者が安全要件について一致できるようにします。
6. 自動テストと検証 – テストおよび検証中に IEC 61508 への準拠を保証するための自動検証のサポート。
7. シームレスなツール統合 – 他のツールと統合し、機能安全管理への総合的なアプローチを提供します。
8. 規制コンプライアンスレポート – 監査および認証中の IEC 61508 コンプライアンスを簡素化する自動レポート。

IEC 61508コンプライアンスのためのVisure Requirements ALMプラットフォームを使用する利点

• 合理化されたコンプライアンスVisure は、多くの手動タスクを自動化し、ライフサイクルのあらゆる段階ですべての安全要件が満たされるようにすることで、IEC 61508 コンプライアンス プロセスを簡素化します。
• リスクの軽減: 完全なトレーサビリティ、堅牢なバージョン管理、統合リスク管理を提供することで、Visure は組織がエラーやコンプライアンス違反のリスクを軽減できるよう支援します。
• 製品開発期間の短縮化: 自動化された検証、要件追跡、統合機能により、Visure は開発と認証プロセスを高速化し、安全性が重要となるシステムの市場投入までの時間を短縮します。
• コラボレーションの改善Visure のコラボレーション機能により、部門横断的なチーム間のコミュニケーションと調整が改善され、安全性が向上し、安全上の失敗の可能性が低減します。
• 監査対応ドキュメントVisure は、ドキュメントが常に完全かつ正確であることを保証し、監査プロセスを簡素化し、サードパーティのレビュー中に IEC 61508 への準拠を証明しやすくします。

まとめると、Visure要件ALMプラットフォームは、安全ライフサイクルのあらゆるフェーズにおいてIEC 61508への準拠を確保するために必要なすべてのツールを提供します。Visureの機能を活用することで、組織は安全性が極めて重要なシステムを自信を持って管理し、リスクを軽減し、最高の機能安全基準を満たすことができます。

結論

結論として、IEC 61508は、安全性が重視される産業における電気、電子、およびプログラマブルシステムの機能安全を確保するための重要な規格です。産業オートメーション、石油・ガス、エレクトロニクスなど、どのような業界でも、IEC 61508に準拠することで、リスクを最小限に抑え、システムの信頼性を高め、規制要件へのコンプライアンスを確保できます。

構造化された安全ライフサイクルに従い、必要な安全度水準（SIL）を実装することで、組織はより安全で効率的なシステムを実現できます。Visure Requirements ALM Platformのようなツールは、ハザード分析から検証、認証に至るまでのプロセス全体を合理化し、包括的なコンプライアンスを確保し、ライフサイクル全体にわたるリスクを軽減するために不可欠です。

IEC 61508 コンプライアンスへのシームレスで効率的なパスを実現するには、Visure Requirements ALM プラットフォームの活用を検討してください。

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