安全度水準

機能安全において、安全度水準（SIL ）は安全計装機能（SIF）によって提供されるリスク低減の相対的なレベル、すなわちSIFに要求される性能の測定値として定義されます。^[1]

IEC 61508規格に基づく機能安全規格では、4つのSILが定義されており、SIL4が最も信頼性が高く、SIL1が最も信頼性が低い。適用可能なSILは、リスク評価や安全ライフサイクル管理などの定性的な要因と組み合わせたいくつかの定量的な要因に基づいて決定されます。ただし、他の規格ではSIL番号の定義が異なる場合があります。^[2]

SIL割り当て

SIL の割り当ては、リスク分析の演習であり、SIF によって保護されることが意図されている特定の危険に関連するリスクを、SIF の有益なリスク低減効果なしで計算します。次に、その軽減されていないリスクを許容可能なリスク目標と比較します。軽減されていないリスクと許容可能なリスクの差は、軽減されていないリスクが許容可能なリスクよりも高い場合、SIF によって提供されるリスク低減によって対処する必要があります。この必要なリスク低減の量は、SIL 目標と相関しています。本質的に、必要なリスク低減の各桁は、最大 SIL4 まで、SIL の増加と相関しています。リスク評価によって、必要な SIL が SIL4 SIF では達成できないことが判明した場合は、非計装安全装置 (圧力逃し弁など) などの代替手段を設計する必要があります。^[1]

SILを割り当てる方法はいくつかある。これらは通常、組み合わせて使用され、次のようなものがある: ^[1]

リスクマトリックス
リスクグラフ
保護層分析(LOPA)

上記の方法のうち、LOPA は、化学プロセスプラントなどの大規模な工業施設で圧倒的に最も一般的に使用されています。

割り当ては、英国HSEが発行したような業界ガイダンスを適用して、実用的アプローチと制御可能性アプローチの両方を使用してテストすることができます。^[3]リスクマトリックスから開発された割り当てを承認するためにHSEガイダンスを使用するSIL割り当てプロセスは、IEC 61508を満たすことが認定されています。

問題

安全度水準の使用にはいくつかの固有の問題があります。これらは次のようにまとめることができます: ^{[引用が必要]}

SILを利用するさまざまな標準化団体間での定義の調和が不十分である。^[2]
SIL を導出するためのプロセス指向のメトリック。
信頼性推定に基づく SIL の推定。
特にソフトウェアシステムでは、システムの複雑さにより SIL の推定が困難または不可能になります。

これらは、「このシステムは SIL N システムです。開発中に採用されたプロセスは、SIL N システムの開発の標準プロセスだったからです」という同義語や、「これは SIL 3 の熱交換器です」や「このソフトウェアは SIL 2 です」といった文脈外の SIL 概念の使用といった誤った記述につながります。IEC 61508 によれば、SIL 概念は、システムの故障率やソフトウェアなどのコンポーネント部品の故障率だけでなく、システムの危険な故障率に関連している必要があります。安全性分析による危険な故障モードの定義は、故障率の適切な判定に不可欠です。^{[引用が必要]}

SIL タイプと認証

国際電気標準会議(IEC) の規格IEC 61508では、ハードウェア安全度とシステム安全度という2 つの大まかなカテゴリにグループ化された要件を使用して SIL を定義しています。デバイスまたはシステムは、特定の SIL を達成するには、 両方のカテゴリの要件を満たす必要があります。

ハードウェアの安全性の完全性に関する SIL 要件は、デバイスの確率分析に基づいています。所定の SIL を達成するには、デバイスは危険な故障の最大確率と安全な故障率の最小の目標を満たす必要があります。「危険な故障」の概念は、通常、システム開発全体を通じて完全性が検証される要件制約の形で、問題のシステムに対して厳密に定義する必要があります。実際に必要な目標は、要求の可能性、デバイスの複雑さ、および使用される冗長性のタイプによって異なります。

IEC EN 61508 で定義されているさまざまな SIL の低需要操作のPFD (需要時危険側故障確率) と RRF (リスク低減係数) は次のとおりです。

連続運転の場合、これらは次のように変わります。PFH は1 時間あたりの危険側故障確率です。

制御システムの危険性は、リスク分析を通じて特定され、分析される必要があります。これらのリスクの軽減は、危険性に対する全体的な影響が許容できるとみなされるまで続けられます。これらのリスクの許容レベルは、特定の期間における目標「危険な故障の確率」の形で安全要件として指定され、個別の SIL として示されます。

CASS スキーム (安全関連システムの適合性評価) などの認証スキームは、デバイスが特定の SIL を満たしているかどうかを確認するために使用されます。^[4]認証を提供できるサードパーティには、CSA Group Testing (旧称 SIRA)、TüV、Exida などがあります。自己認証も可能です。これらのスキームの要件は、厳格な開発プロセスを確立するか、デバイスが使用中で実証されていると主張できる十分な動作履歴を持っていることを証明することで満たすことができます。認証は、通常、機能安全管理 (FSM) プログラムの評価による組織の機能安全能力 (FSC) の証明と、仕様、設計文書、テスト仕様と結果、故障率予測、FMEAなどに基づいて実施される認証対象製品の設計とライフサイクル活動の評価によって達成されます。 ^[5]

電気・電子機器は、IEC 61508に従って機能安全アプリケーションで使用するために認証を受けることができます。プロセス産業向けのIEC 61511など、IEC 61508に基づいた、またはIEC 61508から適応されたアプリケーション固有の規格が多数あります。この規格は、石油化学産業や危険化学産業などで使用されています。^[5]

標準

次の規格では、信頼性および/またはリスク軽減の尺度として SIL を使用します。

ANSI/ISA S84 (プロセス産業分野の安全計装システムの機能安全)
IEC 61508 (電気/電子/プログラム可能な電子安全関連システムの機能安全)
- IEC 61511（プロセス産業分野におけるIEC 61508の実装）
- IEC 61513（原子力産業におけるIEC 61508の実装）
- IEC 62061（機械安全の分野でのIEC 61508の実装）
EN 50128 (鉄道アプリケーション – 鉄道制御および保護用ソフトウェア)
EN 50129 (鉄道用途 - 信号用安全関連電子システム)
EN 50657 (鉄道アプリケーション – 鉄道車両搭載ソフトウェア)
EN 50402 (固定ガス検知システム)
ISO 26262 (自動車産業)
MISRA (自動車アプリケーションにおける安全性分析、モデリング、プログラミングのガイドライン)

参照

参考文献

^ abc Marszal, Edward M.; Scharpf, Eric W. (2002). Safety Integrity Level Selection: Systematic Methods Including Layer of Protection Analysis . Research Triangle Park, NC: ISA – The Instrumentation, Systems, and Automation Society . ISBN 1-55617-777-1。
^ ab Redmill, Felix (2000). 「安全度水準の使用、誤用、乱用を理解する」2023年7月7日閲覧。
^ Charlwood, Mark; Turner, Shane; Worsell, Nicola (2004)。機械の安全関連電気、電子、プログラム可能な電子制御システムによって実装される安全関連制御機能への安全度水準 (SIL) の割り当て方法( PDF)。研究レポート 216。サドベリー: HSE Books。ISBN 0-7176-2832-9。
^ Jones, C.; Bloomfield, RE; Froome, PKD; Bishop, PG (2001). 不確実な系譜の安全関連ソフトウェアの安全性の完全性を評価する方法 (SOUP) (PDF)。研究報告書 337/2001。サドベリー: HSE Books。p . 6。ISBN 0-7176-2011-5。
^ ab スミス、デビッド J.; シンプソン、ケネス GL (2016)。セーフティクリティカルシステムハンドブック（第4版）。マサチューセッツ州キドリントンおよびケンブリッジ：バターワース・ハイネマン。ISBN 978-0-12-805121-4。

さらに読む

Hartmann, H.; Thomas , H.; Scharpf, E. (2022)。実践的な SIL ターゲット選択 - IEC 61511 安全ライフサイクルによるリスク分析。Exida。ISBN 978-1-934977-20-0
ハーターマンズ、MJM (2014)。SIL と機能安全の概要(第 2 版)。プライムインテリジェンス。 ASIN B00MTWSBG2
Medoff, M.; Faller, R. (2014).機能安全 - IEC 61508 SIL 3 準拠開発プロセス(第 3 版). Exida. ISBN 978-1-934977-08-8
パンチ、マーカス (2013)。鉱業および機械産業の機能安全(第 2 版)。テナンビット、ニューサウスウェールズ州: マーカスパンチ。ISBN 978-0-9807660-0-4

外部リンク

61508.org - 61508 協会
機能安全の基本ガイド
IEC の安全性と機能安全 - IEC の機能安全サイト
安全度水準マニュアル (アーカイブ) - Pepperl+Fuchs SIL マニュアル

[:0-1] Marszal, Edward M.; Scharpf, Eric W. (2002). Safety Integrity Level Selection: Systematic Methods Including Layer of Protection Analysis . Research Triangle Park, NC: ISA – The Instrumentation, Systems, and Automation Society . ISBN 1-55617-777-1。

[Redmill_UseMisuseAbuseSILs-2] Redmill, Felix (2000). 「安全度水準の使用、誤用、乱用を理解する」2023年7月7日閲覧。

[3] Charlwood, Mark; Turner, Shane; Worsell, Nicola (2004)。機械の安全関連電気、電子、プログラム可能な電子制御システムによって実装される安全関連制御機能への安全度水準 (SIL) の割り当て方法( PDF)。研究レポート 216。サドベリー: HSE Books。ISBN 0-7176-2832-9。

[4] Jones, C.; Bloomfield, RE; Froome, PKD; Bishop, PG (2001). 不確実な系譜の安全関連ソフトウェアの安全性の完全性を評価する方法 (SOUP) (PDF)。研究報告書 337/2001。サドベリー: HSE Books。p . 6。ISBN 0-7176-2011-5。

[:1-5] スミス、デビッド J.; シンプソン、ケネス GL (2016)。セーフティクリティカルシステムハンドブック（第4版）。マサチューセッツ州キドリントンおよびケンブリッジ：バターワース・ハイネマン。ISBN 978-0-12-805121-4。