IEC 61511이란? 공정 산업 기능 안전 가이드

1.0 IEC 61511이란 무엇인가요?

1.1 공정 산업 소개

너트, 볼트 또는 자동차 부품을 생산하는 것과 같은 개별 제조 산업과 달리 가공 산업 벌크 재료의 변형 및 취급을 담당합니다. 대표적인 분야는 다음과 같습니다.

• 석유 및 가스 생산
• 정제
• 화학 제조
• 제약품
• 기타 연속 처리 작업

이러한 환경은 위험성이 높기 때문에 기능적 안전은 안전 제어 시스템의 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동을 보장하는 데 필수적입니다.

1.2 표준의 목적 및 정의

IEC 61511은 공정 부문에서 기능 안전을 달성하기 위한 포괄적인 요건을 제시합니다. 시스템 아키텍처, 하드웨어 및 소프트웨어 개발, 그리고 애플리케이션 프로그래밍을 다루며, 궁극적으로 다음을 보장하는 것을 목표로 합니다. SIS는 위험을 안정적으로 줄일 수 있습니다 고장이나 비정상적 상황이 발생한 경우.

IEC 61511에 따르면 안전 계측 시스템(SIS) 하나 이상의 작업을 수행하도록 설계된 자동화 시스템으로 정의됩니다. 안전 계측 기능(SIF)일반적으로 세 가지 핵심 요소로 구성됩니다.

• 센서
• 논리 솔버
• 마지막 요소

1.3 적용 범위

IEC 61511은 다음을 다룹니다. 전체 수명 주기 안전 계측 시스템(Safety Instrumented System)의 개념 설계 및 위험 분석부터 상세 엔지니어링, 설치, 시운전, 운영, 유지보수 및 최종 해체까지 모든 과정을 포괄합니다. 또한 운영 중 시스템 수정에 대한 요구 사항도 포함합니다.

1.4 표준의 구조

IEC 61511은 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

• IEC 61511-1: 기능 안전 – 시스템 요구 사항
  하드웨어와 소프트웨어에 대한 기본 정의, 시스템 구조, 기술적 요구 사항을 제시합니다.
• IEC 61511-2: 적용 지침
  1부의 요구 사항을 구현하는 데 대한 실용적인 지침을 제공합니다.
• IEC 61511-3: 안전 무결성 수준(SIL) 결정을 위한 지침
  위험 분석을 기반으로 각 안전 기능에 필요한 SIL을 사용자가 결정하는 데 도움이 됩니다.

1.5 표준의 진화

안전 계측 시스템(SIS)은 반세기 이상 산업 위험 완화를 위해 사용되어 왔습니다. 초기 SIS는 공압, 유압 또는 전기 회로를 기반으로 했으며, 간단한 구조와 잘 알려진 고장 모드를 특징으로 했습니다.

1970년대에는 프로그래밍 가능한 전자 시스템이 SIS에 사용되기 시작하여 유연성이 향상되었지만, 새로운 복잡성과 불확실성을 야기했습니다. 이러한 변화로 인해 위험 관리의 어려움이 커졌고, 이에 따라 개정된 표준의 필요성이 대두되었습니다. IEC 61511은 이에 따라 발전해 왔습니다.

첫 번째와 두 번째 판은 다음과 같이 출시되었습니다. 2003.

두 번째 판에서는 거의 소개되었습니다 200개 업데이트, 요구 사항 포함 안전 요구 사항 사양(SRS), 성능 모니터링, 실패율 평가, IT 보안 및 기능 안전 관리(FSM).IEC 61511의 주요 요소 요약

1.6 표준 구성 및 이해 관계자

IEC 61511은 종종 다음과 같이 언급됩니다. 공정 산업을 위한 기능 안전 표준, 특히 안전 계측 시스템(SIS). 다음으로 구성됩니다.

1. 1부: 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 프레임워크 및 요구 사항
2. 2부: 구현 지침
3. 3부: SIL 결정 방법론

이는 시스템 공급업체, 플랜트 운영자, 유지관리 팀, SIF 설계자, SIL 분석가, EPC 계약자를 포함하여 안전 계측 기능과 관련된 모든 인력과 관련이 있습니다.

1.7 기능 안전 수명주기

IEC 61511은 구조화된 안전 수명주기 SIS가 안전 요건을 지속적으로 충족하도록 보장합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

프로세스 위험 분석 및 필요한 SIF 문서화

적합한 하드웨어, 소프트웨어 및 설계 방법을 사용하여 시스템 구현

시스템 성능 검증 및 필요에 따른 수정

표준화된 절차를 사용하여 SIS를 운영 및 유지 관리하고 성능을 지속적으로 모니터링합니다.

1.8 SIS 관리 시스템 요구 사항

표준은 다음을 요구합니다. 체계적인 관리 접근 방식 SIS는 센서, 논리 솔버, 최종 요소, 지원 구성 요소로 구성되어 있으며, 모두 함께 작동하여 하나 이상의 SIF를 구현합니다.

규정을 준수하는 SIS 관리 시스템에는 다음이 포함되어야 합니다.

SIS 수명 주기 전반에 걸쳐 정의된 워크플로: 평가, 설계, 검증, 설치, 시운전, 검증, 운영, 유지 관리 및 지속적인 개선

관련된 모든 역할에 대한 책임이 명확하게 할당됨

각 책임을 뒷받침하는 문서화된 절차

지정된 SIL을 지속적으로 준수하도록 보장하기 위한 성능 모니터링 및 피드백 루프

1.9 SIL 및 성능 평가

IEC 61511은 다음을 사용합니다. 안전 무결성 수준(SIL) SIS가 얼마나 효과적으로 위험을 줄일 수 있는지 정량화합니다.

SIL 수준은 각 SIF에 필요한 위험 감소를 기반으로 위험 및 위험 분석을 통해 결정됩니다.

SIS 설계 및 아키텍처는 할당된 SIL을 충족하도록 맞춤화되었습니다.

작동 중 성능은 현장 데이터 및 기계적 무결성 테스트를 통해 평가됩니다.

실제 성능이 의도한 SIL에 미치지 못하는 경우 규정 준수를 회복하기 위해 시정 조치를 취해야 합니다.

2.0 공정 산업에서 IEC 61511 및 IEC 61508 이해

2.1 공정 안전이란 무엇인가?

공정 안전 위험 물질을 취급하는 시스템과 프로세스의 무결성을 보장하기 위해 설계된 체계적인 프레임워크입니다. 엔지니어링 원리, 설계 관행, 운영 절차를 결합하여 위험 물질이나 에너지의 의도치 않은 방출을 방지합니다. 이 개념은 미국 직업안전보건청(OSHA)에서 유래되었으며, 다음과 같은 프로세스에 널리 적용됩니다. 고위험 화학 물질(HHC).

2.2 공정 산업에서 기능적 안전이 중요한 이유는 무엇입니까?

프로세스 시스템이 점점 더 복잡해짐에 따라 기능 안전 시스템 운영상의 위험을 완화하기 위해 점점 더 의존하고 있습니다. 싱가포르와 같은 많은 국가에서안전 케이스 체제 의무화되었습니다. 조직은 규제 의무를 충족하기 위해 국제 표준을 준수하는 기능 안전 관리 프로그램을 구축해야 합니다.

2.3 IEC 61511과 IEC 61508의 관계

• 아이씨이씨 61511 기능 안전을 위한 프로세스 부문별 표준으로 다음에 초점을 맞춥니다. 안전 계측 시스템(SIS)의 전체 안전 수명 주기 석유 및 가스, 화학 등의 산업에서.
• 아이씨이씨 61508 역할을 합니다 기초 표준 전기, 전자 또는 프로그래밍 가능 전자(E/E/PE) 시스템을 포함하는 모든 분야의 기능 안전을 위한 표준입니다. IEC 61511 구현을 안내하는 상위 표준 역할을 합니다.

2.5 안전 무결성 수준(SIL) 및 위험 감소

안전 무결성 수준(SIL) SIS의 위험 감소 역량을 정량화하는 데 사용되는 성능 측정 기준입니다. IEC 61511에 따라 SIL 요구 사항은 다음을 통해 결정됩니다. 위험 및 위험 분석(H&RA) 시스템 설계와 검증을 안내하는 데 사용됩니다.

2.6 IEC 61511의 구조

IEC 61511은 다음과 같이 구성됩니다. 네 개의 뚜렷한 부분:

부분	콘텐츠
1부	규범적 요구 사항: 용어, 시스템 설계, 소프트웨어 개발, 검증, 테스트
2부	응용 프로그램 지침: 1부 구현을 위한 실용적 권장 사항
3부	위험 및 위험 평가 및 SIL 결정에 대한 지침
4부	기술 보고서: 2판에 도입된 업데이트의 근거 및 설명

2.7 안전 수명 주기: 분석에서 해체까지의 폐쇄 루프 접근 방식

IEC 61511은 다음을 채택합니다. SIS 안전 수명주기 모델시스템의 작동 수명 동안 기능적 안전이 유지되도록 보장합니다.

1단계: 분석(파란색 단계)

• PHA – 공정 위험 분석: 위험 요인, 잠재적 결과, 사건 빈도를 파악합니다.
• SIL 결정: 할당하다 필수 위험 감소 계수(RRF) 각 SIF에 해당하는 SIL입니다.
• SRS – 안전 요구 사항 사양: 각 SIF의 매개변수와 기능적 목표를 정의합니다.
• FSA – 기능 안전 평가: 제3자에 의한 분석 단계의 독립적인 검증.

2단계: 설계 및 구현(빨간색 단계)

• 장치 선택: 적절한 SIL 인증이나 검증된 사용 내역이 있는 구성요소를 선택하세요.
• 시스템 설계: SRS에 따라 논리 구조, 중복성, 테스트 전략을 정의합니다.
• SIL 검증: 다음과 같은 도구를 사용하세요. exSILentia 또는 실셋 신뢰도 지표를 계산합니다.
• FAT/SAT 및 SIS 검증: SRS 규정 준수를 보장하기 위해 공장 및 현장 수용 테스트를 실시합니다.
• FSA 2단계: 설계 및 구현 품질에 대한 독립적인 평가.

3단계: 운영 및 유지 관리(녹색 단계)

• SIS 유지 관리 계획: 각 SIF의 장기적 신뢰성과 정기적 검증 테스트를 보장합니다.
• 성능 모니터링 및 장애 관리: 실제 운영을 평가하기 위해 핵심 성과 지표(KPI)를 추적합니다.
• 시스템 수정 및 변경 관리: 수정 중 의도치 않은 위험 발생을 방지하기 위해 IEC 61511의 조항 17을 준수하세요.
• 진행 중인 FSA: O&M 기간 동안 지속적인 규정 준수와 효과성을 보장하기 위해 정기 감사를 실시합니다.

3.0 IEC 61511 대 IEC 61508: 주요 차이점 및 상호 의존성

3.1 핵심 구분: 범위 및 대상 사용자

기준	범위	기본 사용자	집중 영역
IEC 61508	기능 안전을 위한 기본 표준	장치 제조업체, 시스템 설계자	하드웨어 및 임베디드 소프트웨어의 안전 관련 기능 설계 및 검증
IEC 61511	공정 산업을 위한 부문별 표준	시스템 통합자, 최종 사용자(예: 화학, 석유화학, 제약)	안전 계측 시스템(SIS)의 수명 주기 관리

IEC 61511은 부문별 파생상품 IEC 61508의 요구사항을 공정 산업의 요구에 맞춰 맞춤화했습니다. 두 표준 모두 적용 방식에 있어 맞춤화되어 있지만, 다음과 같은 측면에서 일관된 프레임워크를 공유합니다. 수명 주기 모델, 안전 측정 항목(예: SIL, PFD/PFH) 및 기능 안전 관리 원칙.

3.2 IEC 61511이 공정 산업에 중요한 이유

시스템이 IEC 61508을 준수하는 구성 요소를 사용하더라도 전체적으로 기능적 안전 공정 산업에서 개별 장치 규정 준수에만 의존할 수 없습니다.IEC 61511은 다음을 통해 시스템 수준의 위험 감소를 보장합니다.

SIF 성과 보증: 필수 안전 무결성 수준(SIL) 달성 여부를 확인하기 위해 장치 간 상호 종속성을 평가합니다.

유지 관리 최적화: 검증 테스트 간격과 시스템 안정성 유지를 위한 전략을 정의합니다.

운영 단계 요구 사항: 설치, 시운전, 운영 및 유지관리에 대한 주요 지침을 제공합니다.

변화 관리: 프로세스 시스템이 발전함에 따라 IEC 61511은 다음을 요구합니다. 모든 수정 사항은 기능적 안전에 미치는 영향을 평가해야 합니다..

응용 소프트웨어 검증: IEC 61508은 임베디드 소프트웨어를 관리하지만, IEC 61511은 검증 방법을 설명합니다. 애플리케이션 수준 논리(예: 수준/흐름 제어 프로그램)의 경우.

3.3 SIL 구현에서의 표준 간 조정

프로젝트 영역	IEC 61511 요구 사항	IEC 61508과의 관계
SIS 설계 및 검증	SRS, 검증, 테스트, 유지 관리를 포함한 전체 수명 주기 제어가 필요합니다.	사용되는 장치는 IEC 61508을 준수해야 합니다.
SIF SIL 결정	SIL 1~3은 IEC 61511 내에서 관리될 수 있습니다.	SIL 4에는 IEC 61508 설계 및 검증이 필요합니다.
안전 성능 데이터	사용을 허용합니다 사용 입증됨 운영 내역	데이터는 IEC 61508 무결성 요구 사항을 충족해야 합니다.

IEC 61511은 다음에 초점을 맞춥니다. 시스템 수준 구현 및 수명 주기 거버넌스, IEC 61508은 다음을 보장합니다. 장비 수준 설계, 인증 및 내장형 안전 기능. 함께 그들은 형성합니다 보완적 기능 안전 프레임워크.

3.4 IEC 61511 기계 요소에 대한 요구 사항

IEC 61511은 다음에 중점을 둡니다. 전기/프로그래밍 가능 전자 시스템, 많은 최종 요소가 기계적입니다 (예: 차단 밸브, 공압 액추에이터, 압력 릴리프 밸브). 기계적 고장은 SIF 고장의 직접적인 원인이 될 수 있습니다. 따라서 이 표준은 다음을 요구합니다.

기계 부품의 신뢰성 데이터

기계 부품 PFD/PFH 데이터를 제공해야 합니다.;

준수 사항은 다음을 통해 입증할 수 있습니다.

• 사용상 검증됨 데이터(IEC 61508 요구 사항에 따라)
• SIL 적합성 진술 제조업체로부터;
• 제3자 인증(예: TÜV 또는 Exida).

주기적 검증 테스트

적절한 것을 정의하다 보증 시험 간격;

유지 관리 계획에는 다음이 포함되어야 합니다. 기능 테스트 (예: 밸브 작동 응답)

테스트 데이터는 다음과 같아야 합니다. 위험 평가 및 수명 주기 업데이트로 피드백됨.

시스템 신뢰성 모델링에 포함

기계적 요소를 통합합니다 시스템 수준 FMEA 또는 FTA 모델;

PFD를 계산하세요 전체 최종 제어 요소 루프 (밸브 + 액추에이터 + 로직);

시스템은 지정된 SIL을 충족해야 합니다. 작업에 들어가기 전.

3.5 조정된 구현 전략

활동 영역	권장 표준	핵심 구현 초점
장치 선택	IEC 61508	SIL 인증 또는 검증된 사용 데이터가 있는 구성 요소를 선택하세요.
시스템 아키텍처	IEC 61511	SRS 정의, 안전 아키텍처 구성, 검증 전략 계획
O&M 관행	IEC 61511	증명 테스트 수행, 변경 사항 관리, 실시간 성능 모니터링
높은 SIL 요구 사항	IEC 61508 + 61511	SIL 4의 경우 장치 수준과 시스템 수준 설계 및 검증이 모두 필수입니다.

4.0 결론

IEC 61508 IEC 61508과 IEC 61511은 공정 산업에서 기능 안전의 중추를 이룹니다. IEC 61508은 안전 관련 시스템에 대한 일반적인 장치 수준의 프레임워크를 제공하는 반면, IEC 61511은 위험 평가 및 시스템 설계부터 지속적인 유지 보수 및 수정에 이르기까지 전체 수명 주기에 걸쳐 실제 안전 계측 시스템(SIS)의 특정 요구 사항에 맞춰 이러한 원칙을 조정합니다.

복잡하고 위험도가 높은 산업 환경에서는 장치 수준의 규정 준수만으로는 충분하지 않습니다. SIF 정의, SIL 할당, 검증 및 성능 모니터링을 포괄하는 포괄적인 수명 주기 기반 접근 방식만이 입증 가능한 안전성과 운영 신뢰성을 제공할 수 있습니다.

이 두 표준이 어떻게 상호 보완적인지 이해하는 것은 견고한 SIS 아키텍처를 구축하고 유지하려는 엔지니어, 통합자, 그리고 안전 관리자에게 필수적입니다. IEC 61508과 IEC 61511을 효과적으로 함께 적용하면 위험 감소, 규정 준수, 그리고 장기적인 플랜트 안전을 향한 일관되고 감사 가능한 경로를 확보할 수 있습니다.

 

참고문헌

www.wolterskluwer.com/en/expert-insights/functional-safety-the-next-edition-of-iec-61511

safetyandsis.com/compliance-with-iec-61511/

www.tuvsud.com/en-in/resource-centre/blogs/iec-61511-explained—당신이 알아야 할 모든 것

www.abhisam.com/iec-61511-iec-61508/

https://www.alekvs.com/iec-61508-explained-functional-safety-and-safety-integrity-levels-sil-guide/