Що таке стандарт функціональної безпеки IEC 61508?

Вступ

У сучасному світі, де зростає рівень автоматизації, забезпечення безпеки складних, критично важливих для безпеки систем є важливішим, ніж будь-коли. Стандарт функціональної безпеки IEC 61508 слугує основоположною глобальною рамкою для управління функціональною безпекою в різних галузях промисловості, включаючи промислову автоматизацію, електроніку, енергетику та транспорт. Цей міжнародний стандарт визначає життєвий цикл безпеки, окреслює вимоги до зниження ризиків та запроваджує рівні цілісності безпеки (SIL), щоб допомогти організаціям систематично виявляти та пом'якшувати небезпеки в електричних, електронних та програмованих електронних системах.

Незалежно від того, чи ви новачок у сфері функціональної безпеки, чи прагнете дотримуватися вимог IEC 61508, розуміння його структури, принципів та вимог до сертифікації є надзвичайно важливим. У цій статті ми розглянемо, що таке IEC 61508, його ключові компоненти, як визначити рівні SIL, а також найкращі практики впровадження та дотримання вимог, щоб забезпечити комплексну безпеку у ваших системах.

Що таке IEC 61508?

IEC 61508 – це міжнародний стандарт, розроблений Міжнародною електротехнічною комісією (IEC) для вирішення питань функціональної безпеки електричних, електронних та програмованих електронних систем (E/E/PE систем). Він забезпечує систематичний, ризик-орієнтований підхід до проектування та управління системами, відмови яких можуть призвести до небезпек, травм або шкоди навколишньому середовищу.

По суті, IEC 61508 гарантує, що критично важливі для безпеки системи функціонуватимуть надійно, коли це необхідно, особливо у відповідь на небезпечні ситуації. Він запроваджує концепцію рівнів цілісності безпеки (SIL), які визначають необхідне зниження ризику та надійність для функцій безпеки.

Цей стандарт вважається основоположним стандартом функціональної безпеки, який слугує основою для багатьох галузевих стандартів, таких як ISO 26262 (автомобільна промисловість), IEC 62061 (машинобудування) та EN 50128 (залізниця).

Які цілі IEC 61508?

IEC 61508 структурований у сім частин та охоплює весь життєвий цикл безпеки, від концепції до виведення з експлуатації. Його основні цілі:

• Забезпечити зниження ризиків за допомогою надійних функцій безпеки.
• Надавати організаціям допомогу в аналізі небезпек та ризиків, визначенні вимог безпеки, проектуванні, впровадженні та перевірці.
• Встановити вимірні вимоги функціональної безпеки.
• Забезпечити основу для відповідності та сертифікації стандарту IEC 61508.
• Щоб забезпечити відповідність систем цільовим показникам рівня цілісності безпеки (SIL) протягом усього життєвого циклу розробки та експлуатації.

Стандарт сприяє розвитку найкращих практик в управлінні функціональною безпекою, включаючи документування, контроль конфігурації та постійну оцінку ризиків.

Ключові компоненти стандарту IEC 61508

Розуміння ключових компонентів стандарту функціональної безпеки IEC 61508 є важливим для забезпечення відповідності та управління повним життєвим циклом функціональної безпеки. Стандарт є комплексним, структурованим на сім частин і надає детальні рекомендації щодо зниження ризиків за допомогою чітко визначених процесів та аналізу небезпек.

Розподіл частин IEC 61508 (частини 1–7)

Стандарт IEC 61508 поділено на такі частини:

• Частина 1 – Загальні вимоги: Окреслює загальну основу для досягнення функціональної безпеки та структуру життєвого циклу безпеки.
• Частина 2 – Вимоги до електричних/електронних/програмованих електронних систем, пов’язаних з безпекою: Охоплює технічні вимоги до цілісності безпеки апаратного забезпечення.
• Частина 3 – Вимоги до програмного забезпечення: Визначає процеси розробки програмного забезпечення, необхідні для досягнення цілісності безпеки.
• Частина 4 – Визначення та скорочення: Надає ключову термінологію та визначення, що використовуються в усьому стандарті.
• Частина 5 – Приклади та методи визначення рівнів цілісності безпеки: Пропонує рекомендації щодо визначення Рівні SIL використовуючи різні методи аналізу ризиків.
• Частина 6 – Керівні принципи щодо застосування частин 2 та 3: Пояснює, як застосовувати вимоги до апаратного та програмного забезпечення на практиці.
• Частина 7 – Огляд методів та заходів: Описує рекомендовані методи впровадження вимог безпеки.

Така модульна структура допомагає організаціям адаптувати стандарт до своїх конкретних систем та операційних потреб.

Модель життєвого циклу безпеки

В основі стандарту IEC 61508 лежить модель життєвого циклу безпеки, яка гарантує, що безпека вбудована в систему з самого початку та підтримується протягом усього її життєвого циклу. Життєвий цикл поділяється на три основні фази:

• Фаза аналізу:

• • Аналіз небезпек та ризиків
  • Специфікація функцій безпеки та визначення рівня безпеки (SIL)

• Фаза реалізації:

• • Проектування та розробка системи
  • Валідація та перевірка вимог функціональної безпеки

• Етап експлуатації та технічного обслуговування:

1. • Постійна оцінка ризиків
   • Моніторинг, технічне обслуговування та періодична переоцінка
   • Виведення з експлуатації після закінчення терміну служби

Дотримання цього структурованого життєвого циклу допомагає забезпечити повну функціональну безпеку та повну відповідність стандарту IEC 61508.

Важливість зниження ризиків та аналізу небезпек

Зниження ризиків є основною метою стандарту IEC 61508. Стандарт наголошує на проведенні ретельного аналізу небезпек та ризиків для виявлення потенційних системних збоїв, які можуть призвести до неприйнятних ризиків. На основі цього аналізу організації можуть:

• Визначення вимог функціональної безпеки
• Призначте відповідні рівні цілісності безпеки (SIL)
• Впроваджуйте стратегії зменшення технічних та процедурних ризиків

Систематично знижуючи ризик до допустимого рівня, IEC 61508 забезпечує безпечну та надійну роботу критично важливих для безпеки систем.

Що таке рівні безпеки (SIL)?

Одним із найважливіших аспектів стандарту функціональної безпеки IEC 61508 є концепція рівнів цілісності безпеки (SIL). SIL забезпечують кількісний спосіб вимірювання надійності та можливостей зниження ризиків функцій безпеки в критично важливих для безпеки системах. Правильне розуміння та призначення SIL гарантує, що система працюватиме належним чином, коли це найбільш важливо — під час небезпечних подій.

Рівні цілісності безпеки (SIL) – це визначені рівні зниження ризику, що забезпечуються функцією безпеки. Кожен рівень SIL відповідає цільовій ймовірності відмови на вимогу (PFD) та представляє ступінь зниження ризику, необхідний для запобігання неприйнятним наслідкам.

У стандарті IEC 61508 передбачено чотири рівні SIL:

• ЛІС 1 – Найнижчий рівень цілісності безпеки
• ЛІС 2 – Помірне зниження ризику
• ЛІС 3 – Високий рівень зниження ризиків
• ЛІС 4 – Найвищий рівень цілісності функціональної безпеки (застосовується рідко через надзвичайні вимоги до надійності)

Ці рівні допомагають організаціям проектувати системи з належною функціональною безпекою та відповідністю стандарту IEC 61508 залежно від серйозності пов'язаних ризиків.

Пояснення SIL 1 - SIL 4 з прикладами

Зі збільшенням рівня SIL зростає складність проектування, зусилля з перевірки та вартість впровадження, тому точна оцінка SIL є критично важливою протягом життєвого циклу функціональної безпеки.

Визначення рівнів SIL за допомогою аналізу ризиків

Щоб призначити правильний рівень SIL, організації повинні провести аналіз небезпек та ризиків. Можна використовувати кілька методів, зокрема:

• Графіки ризиків
• Аналіз рівня захисту (LOPA)
• Аналіз дерева несправностей (FTA)
• Дослідження небезпеки та працездатності (HAZOP)

Ці методи оцінюють серйозність, ймовірність та вплив потенційних небезпек. На основі аналізу визначається необхідний рівень безпеки (SIL), щоб забезпечити відповідність функції безпеки системи прийнятним порогам зниження ризику.

Точне визначення рівня безпеки (SIL) є важливим для отримання сертифікації IEC 61508 та забезпечення відповідності системи вимогам протягом усього життєвого циклу безпеки.

Вимоги функціональної безпеки згідно з IEC 61508

Стандарт функціональної безпеки IEC 61508 визначає суворі вимоги до функціональної безпеки, щоб забезпечити послідовне виконання системами своїх функцій, пов'язаних з безпекою, за визначених умов. Ці вимоги охоплюють весь життєвий цикл безпеки, від концепції та проектування до експлуатації та виведення з експлуатації. Правильне врахування як якісних, так і кількісних вимог, а також надійне управління функціональною безпекою, є ключем до досягнення відповідності вимогам IEC 61508.

Якісні та кількісні вимоги безпеки

Стандарт IEC 61508 класифікує вимоги безпеки на дві основні категорії:

• Якісні вимоги – Це включає в себе процеси-орієнтовані практики, такі як систематичність, кваліфікація інструментів, управління конфігурацією та дотримання процесів розробки безпеки. Вони зосереджені на зменшенні систематичних відмов за допомогою найкращих практик і є важливими для всіх рівнів SIL.
• Кількісні вимоги – Це стосується числових цільових показників цілісності безпеки, таких як ймовірність відмови на вимогу (PFD) та відмовостійкість апаратного забезпечення. Кожен рівень цілісності безпеки (SIL) має свої власні цільові показники відмов, особливо в режимах роботи з низьким або високим навантаженням.

Поєднання обох підходів є важливим для досягнення цілісної та надійної системи функціональної безпеки.

Управління функціональною безпекою та документування

Ефективне управління функціональною безпекою (FSM) є наріжним каменем IEC 61508. Воно гарантує, що безпека враховується в кожній діяльності та прийнятті рішень протягом усього життєвого циклу безпеки. Ключові практики FSM включають:

• Чітке визначення обов'язків для ролей, пов'язаних з безпекою
• Впровадження управління компетенціями та навчання
• Забезпечення незалежності у верифікації та валідації
• Проведення регулярних оцінок та аудитів безпеки

Документація відіграє вирішальну роль у демонстрації відповідності вимогам IEC 61508. Це включає:

• Плани безпеки та звіти про валідацію
• Документація аналізу небезпек та ризиків
• Записи про визначення SIL
• Результати перевірки та випробувань
• Журнали контролю змін та конфігурації

Належна документація призначена не лише для журналів аудиту — це найкраща практика для забезпечення відстеження та підзвітності протягом усього життєвого циклу функціональної безпеки.

Процес проектування та розробки функцій безпеки

Проектування та розробка систем, пов'язаних з безпекою, повинні відповідати суворим процедурам для забезпечення функціональної безпеки. Це включає:

• Специфікація вимогЧітко визначити функції безпеки та відповідні рівні безпеки (SIL)
• Проектування архітектури системи та апаратного забезпеченняЗастосування відмовостійкості та резервування
• Розробка програмного забезпеченняВикористовуйте перевірені інструменти, стандарти кодування та формальні методи
• Перевірка та перевірка: Проводити ретельне тестування на відповідність вимогам
• Аналіз режиму відмовиВизначення та усунення потенційних точок відмови

Кожна функція безпеки має бути перевірена на відповідність визначеному показнику SIL, забезпечуючи надійну роботу як за нормальних, так і за аномальних умов експлуатації.

Відповідність та сертифікація IEC 61508

Досягнення відповідності стандарту IEC 61508 є важливим для організацій, які розробляють або експлуатують критично важливі для безпеки системи. Це демонструє, що системи відповідають міжнародно визнаним стандартам функціональної безпеки. Відповідність не лише знижує ризик, але й полегшує доступ до ринку та зміцнює довіру з клієнтами та регуляторними органами. У цьому розділі описано, як дотримуватися вимог, як виглядає типовий контрольний список відповідності IEC 61508, хто надає сертифікацію IEC 61508, та ключові бізнес-переваги.

Як дотримуватися вимог IEC 61508

Щоб відповідати вимогам IEC 61508, організації повинні впроваджувати структурований підхід протягом усього життєвого циклу безпеки. Відповідність включає:

• Проведення аналізу небезпек та ризиків
• Визначення рівнів цілісності безпеки (SIL) для кожної функції безпеки
• Проектування та розробка систем для досягнення цілей SIL
• Дотримання визначених процесів управління функціональною безпекою
• Перевірка та валідація систем безпеки
• Підтримка відстежуваності та надійної документації

Використання інструментів управління вимогами та відстеження може значно покращити зусилля щодо дотримання вимог, особливо під час роботи зі складними системами та кількома зацікавленими сторонами.

Контрольний список відповідності IEC 61508

Ось контрольний список відповідності стандарту IEC 61508 загального рівня:

• Виконайте повну ідентифікацію небезпек та оцінку ризиків
• Визначення функцій безпеки та визначення необхідних рівнів SIL
• Застосовуйте відповідні якісні та кількісні заходи безпеки
• Впровадити офіційний процес управління функціональною безпекою
• Розробити детальні специфікації вимог безпеки
• Перевіряти програмне та апаратне забезпечення відповідно до SIL
• Підтримка конфігурації та контроль змін
• Документуйте кожен етап життєвого циклу безпеки
• Проводити незалежні оцінки або аудити
• Підготуйтеся до сертифікації третьою стороною (за потреби)

Цей контрольний список забезпечує ретельну підготовку до сертифікації та покращує загальну якість і надійність критично важливих для безпеки застосувань.

Що включає в себе процес?

Процес сертифікації за стандартом IEC 61508 зазвичай включає:

1. Аналіз прогалин або попередня оцінка
2. Огляд документації з функціональної безпеки
3. Аудит на місці та технічні оцінки
4. Функціональне та продуктивне тестування
5. Видача офіційного сертифіката відповідності

Залежно від системи та галузі, сертифікація може поширюватися на компоненти, підсистеми або цілі системи безпеки.

Переваги сертифікації IEC 61508

Отримання сертифікату пропонує кілька відчутних переваг:

• Демонструє дотримання міжнародних стандартів безпеки
• Зменшує відповідальність та посилює юридичний захист
• Підвищує довіру та авторитет клієнтів
• Забезпечує доступ до критично важливих для безпеки галузей промисловості та світових ринків
• Спрощує отримання дозвільних документів від регуляторних органів
• Покращує внутрішні процеси розробки та управління ризиками

Зрештою, сертифікація IEC 61508 слугує конкурентною перевагою та маркером інженерної досконалості у функціональній безпеці.

Кроки впровадження IEC 61508

Впровадження стандарту функціональної безпеки IEC 61508 вимагає структурованого та методичного підходу протягом усього життєвого циклу безпеки. Кожен етап має вирішальне значення для забезпечення відповідності, зниження ризиків та досягнення необхідних рівнів цілісності безпеки (SIL). У цьому розділі окреслено ключові етапи впровадження, висвітлено поширені проблеми та наведено практичні рекомендації для успішного виконання.

Ключові етапи впровадження стандарту IEC 61508

1. Аналіз небезпек та ризиків – Визначте потенційні небезпеки та проведіть оцінку ризиків, щоб визначити необхідний рівень безпеки. Цей крок закладає основу для визначення функцій безпеки та пов'язаних з ними цільових показників SIL.
2. Специфікація вимог безпеки (SRS) – Визначте як функціональні, так і нефункціональні вимоги безпеки. Система безпеки повинна охоплювати якісні та кількісні аспекти, включаючи відмовостійкість, час реагування та зменшення ризиків.
3. Визначення рівня цілісності безпеки (SIL) – Використовуйте графіки ризиків, аналіз рівнів захисту (LOPA) або матриці ризиків, щоб призначити рівень безпеки (SIL) (від 1 до 4) кожній функції безпеки на основі серйозності, частоти та ймовірності відмови.
4. Дизайн та архітектура системи – Розробити систему, яка відповідає необхідному SIL. Включити резервування, діагностичне покриття, обробку несправностей та взаємодію апаратно-програмного забезпечення на основі результатів аналізу ризиків.
5. Впровадження та інтеграція – Впроваджуйте функції безпеки відповідно до проєкту. Використовуйте сертифіковані інструменти, дотримуйтесь суворих стандартів кодування та використовуйте простежуваність для забезпечення відповідності вимогам.
6. Перевірка та перевірка – Проведіть ретельне тестування, щоб переконатися у виконанні всіх вимог безпеки. Перевірте поведінку системи в нормальних та несправних умовах, щоб забезпечити відповідність стандарту IEC 61508.
7. Оцінка функціональної безпеки – Провести незалежні оцінки безпеки, щоб перевірити відповідність стандарту та підтвердити, що ризик було достатньо знижено.
8. Експлуатація та технічне обслуговування – Встановіть процеси для постійного моніторингу, управління функціональною безпекою та технічного обслуговування. Оновлюйте документацію та повторно оцінюйте безпеку, якщо відбуваються зміни в системі.

Поширені проблеми, рішення та найкращі практики

Порада професіонала: використовуйте правильні інструменти функціональної безпеки

Впровадження надійної платформи управління вимогами, яка підтримує відстеження, декомпозицію SIL та контрольні списки відповідності, може спростити весь процес впровадження IEC 61508. Це забезпечує готовність до аудиту, мінімізує помилки та прискорює час сертифікації.

IEC 61508 порівняно з іншими стандартами функціональної безпеки

Стандарт функціональної безпеки IEC 61508 слугує основоположною основою для функціональної безпеки в багатьох галузях промисловості. Однак, на його основі були розроблені специфічні для певних галузей стандарти, такі як ISO 26262, IEC 62061, EN 50128 та DO-178C, для врахування унікальних вимог предметної області. Розуміння відмінностей між цими стандартами допомагає організаціям вибрати найбільш підходящий стандарт, виходячи з їхнього операційного контексту.

IEC 61508 проти ISO 26262 (Автомобільна функціональна безпека)

Хоча обидва стандарти наголошують на зменшенні ризиків та систематичному розвитку безпеки, ISO 26262 адаптує принципи IEC 61508 до унікальних вимог автомобільного сектору.

Порівняння з IEC 62061, EN 50128 та DO-178C

• IEC 62061 адаптує IEC 61508 для програмованих систем керування в машинах та зосереджується на функціях керування, пов'язаних з безпекою.
• Стандарт EN 50128 стосується цілісності безпеки програмного забезпечення для залізничних сигнальних систем.
• DO-178C, хоча й не походить від IEC 61508, є домінуючим стандартом у сфері безпеки авіаційного програмного забезпечення, що підкреслює ретельну розробку та верифікацію програмного забезпечення.

Кожен стандарт визначає різні схеми рівнів цілісності безпеки (SIL, ASIL, DAL тощо), але має спільну мету забезпечення функціональної безпеки через процеси життєвого циклу та ризик-орієнтовані підходи.

Вибір правильного стандарту на основі галузі

Щоб забезпечити повну відповідність вимогам та сертифікацію функціональної безпеки, компанії повинні прийняти правильний стандарт, що базується на їхній галузі:

• IEC 61508Найкраще підходить для міжгалузевих застосувань, таких як промислова автоматизація, енергетичні системи та переробна промисловість.
• ISO 26262Обов'язковий для постачальників автомобільних систем та компонентів.
• IEC 62061Ідеально підходить для промислового обладнання та систем керування.
• EN 50128Необхідно для залізничних програмних систем.
• DO-178C: Загальноприйнятний стандарт для розробки програмного забезпечення для аерокосмічної галузі.

Прийняття правильного стандарту покращує відповідність вимогам, гарантію безпеки та довіру до ринку, водночас дотримуючись нормативних вимог у кожній галузі.

Як платформа ALM для вимог Visure підтримує IEC 61508?

Платформа Visure Requirements ALM — це потужний інструмент для забезпечення відповідності стандарту IEC 61508 протягом усього життєвого циклу безпеки. Вона допомагає організаціям керувати вимогами безпеки, забезпечувати повну відстежуваність, проводити оцінку ризиків та вести документацію, що є критично важливими елементами для відповідності стандартам IEC 61508.

Основні характеристики для відповідності стандарту IEC 61508

1. Комплексне управління вимогами – Легко визначайте та відстежуйте вимоги функціональної безпеки протягом усього життєвого циклу, забезпечуючи відповідність рівням цілісності безпеки (SIL).
2. Відстежуваність та можливість аудиту – Повна відстежуваність від аналізу небезпек до проектування та перевірки, що забезпечує прозорість та спрощує аудит.
3. Визначення рівня безпекової безпеки (SIL) та аналіз ризиків – Інтегровані інструменти для призначення та управління рівнями SIL з автоматизованою оцінкою ризиків для досягнення цілей IEC 61508.
4. Контроль версій та управління змінами – Ефективно керувати версіями та змінами, забезпечуючи документування всіх модифікацій та їх відповідність стандартам безпеки.
5. Міжкомандна співпраця – Оптимізована співпраця між інженерними командами, що забезпечує узгодженість вимог безпеки між усіма зацікавленими сторонами.
6. Автоматизоване тестування та валідація – Підтримка автоматизованої валідації для забезпечення відповідності стандарту IEC 61508 під час тестування та верифікації.
7. Безшовна інтеграція інструментів – Інтегрується з іншими інструментами, забезпечуючи цілісний підхід до управління функціональною безпекою.
8. Звіти про відповідність нормативним вимогам – Автоматизовані звіти, що спрощують дотримання стандарту IEC 61508 під час аудитів та сертифікації.

Переваги використання платформи Visure Requirements ALM для відповідності стандарту IEC 61508

• Спрощена відповідністьVisure спрощує процес відповідності стандарту IEC 61508, автоматизуючи багато ручних завдань та забезпечуючи дотримання всіх вимог безпеки на кожному етапі життєвого циклу.
• Знижений ризикЗабезпечуючи повну відстежуваність, надійний контроль версій та інтегроване управління ризиками, Visure допомагає організаціям зменшити ризик помилок та невідповідності.
• Швидший час виходу на ринокЗавдяки автоматизованій перевірці, відстеженню вимог та можливостям інтеграції, Visure пришвидшує процес розробки та сертифікації, що дозволяє швидше виводити на ринок критично важливі для безпеки системи.
• Покращена співпрацяФункції спільної роботи Visure забезпечують кращу комунікацію та координацію між міжфункціональними командами, покращуючи результати безпеки та зменшуючи ймовірність збоїв у безпеці.
• Готова для аудиту документаціяVisure гарантує, що ваша документація завжди буде повною та точною, спрощуючи процес аудиту та полегшуючи підтвердження відповідності IEC 61508 під час перевірок сторонніми організаціями.

Підсумовуючи, платформа Visure Requirements ALM надає всі інструменти, необхідні для забезпечення відповідності стандарту IEC 61508 на кожному етапі життєвого циклу безпеки. Використовуючи функції Visure, організації можуть впевнено керувати критично важливими для безпеки системами, зменшувати ризики та відповідати найвищим стандартам функціональної безпеки.

Висновок

На завершення, IEC 61508 є критично важливим стандартом для забезпечення функціональної безпеки електричних, електронних та програмованих систем у галузях, критично важливих для безпеки. Незалежно від того, чи працюєте ви в промисловій автоматизації, нафтогазовій промисловості чи електроніці, дотримання IEC 61508 допомагає мінімізувати ризики, підвищити надійність системи та забезпечити відповідність нормативним вимогам.

Дотримуючись структурованого життєвого циклу безпеки та впроваджуючи необхідні рівні цілісності безпеки (SIL), організації можуть досягти безпечніших та ефективніших систем. Такі інструменти, як платформа Visure Requirements ALM, є незамінними для оптимізації всього процесу, від аналізу небезпек до валідації та сертифікації, забезпечуючи повну відповідність вимогам та зменшуючи ризики протягом усього життєвого циклу.

Для безперешкодного та ефективного шляху до відповідності стандарту IEC 61508 розгляньте можливість використання платформи Visure Requirements ALM.

Почніть свою подорож сьогодні, ознайомившись з потужними можливостями Visure. Перегляньте 14-денну безкоштовну пробну версію та на власні очі відчуйте, як Visure може підтримати ваші зусилля з функціональної безпеки та дотримання стандарту IEC 61508.