IEC 61508 Açıklaması: Fonksiyonel Güvenlik ve Güvenlik Bütünlüğü Seviyeleri (SIL) Kılavuzu

IEC 61508, Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından yayınlanan fonksiyonel güvenlik için uluslararası bir standarttır. Tam adı “Elektrik/Elektronik/Programlanabilir Elektronik Güvenlikle İlgili Sistemlerin Fonksiyonel Güvenliği” (genellikle E/E/PE veya E/E/PES olarak kısaltılır). Standart, tüm güvenlik yaşam döngüsü boyunca sistemlerin işlevsel güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamak için sistematik bir çerçeve sağlar.

IEC 61508, IEC 61511 ve IEC 62061 gibi birçok endüstriye özgü fonksiyonel güvenlik standardının temel standardı olarak hizmet eder. Endüstriyel otomasyon, proses kontrolü ve makine imalatı gibi sektörlerde yaygın olarak uygulanır.

1.0 IEC 61508'in Temel Kavramları

IEC 61508 aşağıdaki temel hususları kapsar:

• Fonksiyonel Güvenlik: Standart, sistemlerin veya ekipmanların tanımlanmış koşullar altında güvenlik işlevlerini doğru bir şekilde yerine getirmeleri gerektiğini vurgular. Eğer arızalanırlarsa, arızanın öngörülebilir ve güvenli bir şekilde gerçekleşmesi gerekir.
• Güvenlik Yaşam Döngüsü: İlk konseptten, tasarım ve geliştirmeden, işletme ve bakımdan devre dışı bırakmaya kadar tüm aşamaları kapsayan kapsamlı bir yaşam döngüsü yaklaşımı sunarak güvenlik gerekliliklerine sürekli uyumu garanti altına alır.
• Risk Tabanlı Yaklaşım: Tehlikeleri belirleyerek, ilişkili riskleri değerlendirerek ve uygun kontrol önlemlerini uygulayarak standart, riski Makul Ölçüde Uygulanabilir En Düşük (ALARP) seviyesine düşürmeye yardımcı olur.
• Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL): SIL, SIL 1 (en düşük) ile SIL 4 (en yüksek) arasında değişen güvenlik işlevlerinin güvenilirliğinin nicel bir ölçüsüdür. Her SIL seviyesi üç ana kritere göre belirlenir:
  • Sistem Yeteneği: Donanım ve yazılım tasarımının güvenilirliği
  • Mimari Kısıtlamalar: Sistem mimarisinin dayattığı sınırlamalar
  • PFDavg / PFH: Tehlikeli arıza olasılığı, talep üzerine (PFDavg) veya saat başına (PFH)
    Son SIL seviyesi bu üç kriter arasında en düşük seviyeye göre belirlenir.

1.1 IEC 61508'in Yapısı ve Kapsamı

IEC 61508 sekiz bölümden oluşmaktadır. 1 ila 7. Bölümler 1998 ile 2000 arasında yayımlanmış ve IEC/TR 61508-0 2005 yılında eklenmiştir. Standart, 2002 yılında başlayan kapsamlı bir inceleme sürecinden geçmiş ve Nisan 2010'da 2. Sürümün yayımlanmasına yol açmıştır.

Standardın tam başlığı şudur: “Elektrik/Elektronik/Programlanabilir Elektronik Güvenlikle İlgili Sistemlerin (E/E/PE sistemleri) Fonksiyonel Güvenliği”ve yapısı şu şekildedir:

1. Bölüm 0: Fonksiyonel güvenlik ve IEC 61508
2. Bölüm 1: Genel gereksinimler
3. Bölüm 2: E/E/PE güvenlikle ilgili sistemler için gereklilikler
4. Bölüm 3: Yazılım gereksinimleri
5. Bölüm 4: Tanımlar ve kısaltmalar
6. Bölüm 5: Güvenlik bütünlüğü düzeylerinin belirlenmesine yönelik yöntemlere örnekler
7. Bölüm 6: Bölüm 2 ve 3'ün uygulanmasına ilişkin kılavuzlar
8. Bölüm 7: Teknikler ve önlemlere genel bakış

Ayrıca, IEC 61508'den, prensipleri belirli alanlara uyarlanarak çeşitli sektöre özgü standartlar türetilmiştir:

• IEC 61511– Proses endüstrisi için (örneğin, kimya ve petrokimya tesisleri)
• IEC 62061– Makine emniyeti için
• ISO 26262– Otomotiv elektronik sistemleri için
• DO-178C– Aviyonik yazılım sistemleri için

Örnekte, genellikle E/E/PE güvenlikle ilgili sistem olarak adlandırılan tipik bir Elektrik, Elektronik ve Programlanabilir Elektronik güvenlik derecelendirmeli sistem gösterilmektedir.

1.2 Uygulama ve Uyumluluk

IEC 61508'e uyum sağlamak için kuruluşların şunları yapması gerekir:

• Öngörülen doğrulama ve onaylama süreçlerini anlayın ve takip edin
• Kritik arıza modlarını belirleyin ve azaltın
• Donanım ve yazılım sistemlerinin geçerli SIL düzeyinin kısıtlamaları dahilinde çalışmasını sağlayın
• Arıza riskini azaltmak için sistem tasarımı sırasında karmaşıklığı yönetin
• Sık kullanılan veya yalnızca tehlikeli olaylar sırasında etkinleştirilen bileşenler için uygun güvenlik stratejileri uygulayın

1.3 IEC 61508'in Pratik Uygulamaları

IEC 61508, güvenlik açısından kritik elektrik, elektronik ve programlanabilir elektronik sistemlerde yaygın olarak kullanılır. Yaygın uygulama örnekleri şunlardır:

• Makine Sanayi: Pres frenleri, lazer kesiciler, damgalama makineleri, endüstriyel robot güvenlik sistemleri
• Proses Endüstrisi: Acil kapatma sistemleri (ESD), emniyet vanaları, basınç tahliye cihazları
• Güç Sektörü: Koruyucu röleler, arıza izolasyon cihazları, akıllı devre kesiciler
• Toplu taşıma: Demiryolu sinyalizasyon sistemleri, otomatik tren kontrol (ATC) üniteleri, otomotiv güvenlik modülleri
• Tıbbi Cihazlar: Yaşam destek sistemleri, güvenlik izleme modülleri

IEC 61508'e uygun olarak tasarlanan bu sistemler, arıza durumunda hem insan hayatını hem de çevreyi koruyan, kazaları önlemeye yardımcı olan fonksiyonel güvenlik prensiplerine sahiptir.

1.4 IEC 61508 Neden Geliştirildi

1990'larda, elektronik veya programlanabilir elektronik sistemler aracılığıyla giderek artan sayıda güvenlik işlevi uygulanıyordu. Bu sistemler genellikle yüksek karmaşıklık sergiler ve bu da olası her arıza modunu belirlemeyi veya her operasyonel senaryoyu test etmeyi neredeyse imkansız hale getirir.

Temel zorluk, tehlikeli arızaları önleyebilecek veya meydana geldiklerinde güvenli bir şekilde yönetebilecek sistemler tasarlamaktı. Bu tür arızalar şunlardan kaynaklanabilir:

• Güvenlikle ilgili kontrol sistemleri için yanlış özellikler
• Eksik güvenlik gereksinimi tanımları (örneğin, tüm çalışma modlarında işlevlerin tanımlanamaması)
• Rastgele donanım arızaları
• Sistem düzeyindeki donanım hataları
• Yazılım tasarım hataları
• Yaygın nedenli arızalar
• İnsan hataları
• Çevresel faktörler (örneğin, elektromanyetik girişim, aşırı sıcaklıklar, mekanik stres)

2.0 IEC 61508 ve SIL (Güvenlik Bütünlük Seviyesi) Nedir?

IEC 61508, elektrik, elektronik ve programlanabilir elektronik güvenlikle ilgili sistemlere uygulanabilen uluslararası olarak tanınan bir işlevsel güvenlik standardıdır. Bu tür sistemlerin tasarımı, geliştirilmesi, işletimi ve bakımı için sistematik güvenlik rehberliği sağlar. Temel bileşenlerinden biri Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL), tehlikeli koşullar altında riski azaltma konusunda bir güvenlik fonksiyonunun yeteneğinin kritik bir ölçüsüdür.

2.1 SIL'in Tanımı ve Rolü

IEC 61508 güvenlik bütünlüğünü şu şekilde tanımlar:

“Güvenlikle ilgili bir sistemin, belirtilen tüm koşullar altında ve belirtilen zaman içerisinde gerekli güvenlik fonksiyonunu başarıyla yerine getirme olasılığı.”

SIL seviyeleri, tehlikeli bir olay meydana geldiğinde bir güvenlik fonksiyonu tarafından sağlanan risk azaltma derecesini gösterir. SIL 1'den SIL 4'e kadar dört SIL seviyesi vardır ve daha yüksek seviyeler daha sıkı güvenlik gerekliliklerine ve daha karmaşık geliştirme ve doğrulama süreçlerine karşılık gelir.

SIL Seviyesi	Tehlike olasılığı	İlgili Geliştirme Gereksinimleri
SIL1	En yüksek olasılık	Asgari gereksinimler
SIL2	Orta	Önerilen önlemler
SIL3	Düşük	Sıkı önlemler
SIL4	En düşük olasılık	En sıkı kontroller

2.2 SIL Nasıl Belirlenir

IEC 61508, aşağıdakileri içeren SIL'i belirlemek için hem nitel hem de nicel yöntemler sağlar:

1. Tehlike ve Risk Değerlendirmesi (Bölüm 5)

• Potansiyel tehlikeleri belirleyin
• Riskin sıklığını ve ciddiyetini değerlendirin
• Gerekli risk azaltma düzeyini belirleyin (Ek A)

2. Başarısızlık Olasılığı Değerlendirmesi

SIL, aşağıdakiler kullanılarak niceliksel olarak değerlendirilebilir:

• PFDavg (Talep Üzerine Tehlikeli Arızanın Ortalama Olasılığı)düşük talepli modlar için
• PFH (Saat Başına Tehlikeli Arıza Olasılığı)sürekli modlar için

PFDavg – Düşük Talep Modu:

SIL Seviyesi	PFDavg Aralığı
SIL4	≥ 10⁻⁵ ila < 10⁻⁴
SIL3	≥ 10⁻⁴ ila < 10⁻³
SIL2	≥ 10⁻³ ila < 10⁻²
SIL1	≥ 10⁻² ila < 10⁻¹

PFH – Sürekli Mod:

SIL Seviyesi	PFH [1/saat] Aralığı
SIL4	≥ 10⁻⁹ ila < 10⁻⁸
SIL3	≥ 10⁻⁸ ila < 10⁻⁷
SIL2	≥ 10⁻⁷ ila < 10⁻⁶
SIL1	≥ 10⁻⁶ ila < 10⁻⁵

2.3 Sistem Yeteneği ve Mimari Kısıtlamalar

Sistemin belirli tasarım, test ve doğrulama yeteneklerini (örneğin FMEDA, SFF) karşılaması gerekir.

SFF (Güvenli Arıza Oranı) = (Güvenli Arızalar + Tespit Edilen Tehlikeli Arızalar) / Toplam Arızalar

2.4 Standartlar Arası Güvenlik Bütünlüğü Düzeylerinin Karşılaştırılması

SIL, IEC 61508 çerçevesinin bir parçası olsa da, diğer endüstri standartları doğrudan birbirinin yerine geçemeyen benzer güvenlik seviyelerini tanımlar:

Standart	Güvenlik Seviyeleri (Düşük → Yüksek)
IEC 61508	SİL 1, SİL 2, SİL 3, SİL 4
ISO 26262	ASİL A, ASİL B, ASİL C, ASİL D
DO-178C	Seviye E, D, C, B, A
IEC 62304	Sınıf A, B, C
EN 50128	SSIL 0, 1, 2, 3, 4

2.5 SIL ve Yazılım Geliştirme

IEC 61508 Bölüm 3 ("Yazılım Gereksinimleri"), gömülü yazılım için SIL düzeyine bağlı olarak geliştirme önlemlerini belirtir. Yaygın uygulamalar ve bunların tavsiye düzeyleri şunları içerir:

Teknik/Uygulama	SIL1	SIL2	SIL3	SIL4
Kodlama standartlarının kullanımı	R	İnsan Kaynakları	İnsan Kaynakları	İnsan Kaynakları
İleriye doğru izlenebilirlik	R	R	İnsan Kaynakları	İnsan Kaynakları
FMEA / FMEDA analizi	İsteğe bağlı	Tavsiye edilen	Şiddetle tavsiye edilir	Zorunlu

Not: HR = Son Derece Tavsiye Edilir, R = Tavsiye Edilir, — = Tavsiye Edilmez

2.6 SIL Nasıl Değerlendirilir ve Hesaplanır?

IEC 61508'e göre uygun SIL'i belirlemek için üç temel kriter dikkate alınmalıdır:

• Sistem Yeteneği– Tasarımın işlevsel gereksinimleri karşılayıp karşılamadığı
• Mimari Kısıtlamalar– Tasarımın yedeklilik ve yapısal gereklilikleri karşılayıp karşılamadığı (örneğin, SFF)
• Rastgele Donanım Arızası Olasılığı– PFDavg veya PFH kullanılarak niceliksel olarak belirlenir

Önerilen Değerlendirme Araçları:

• Tehlike Analizi (HAZOP)
• Risk Matrisi veya Gereksinim İzlenebilirlik Matrisi
• Arıza Modu ve Etki Analizi (FMEA)
• Arıza Modları, Etkileri ve Tanı Analizi (FMEDA)

3.0 Fonksiyonel Güvenlik Nedir?

Fonksiyonel Güvenliğin Temel Kavramları:
IEC 61508'i ve uygulamasını etkili bir şekilde anlamak için aşağıdaki temel kavramları ve temel terimleri kavramak gerekir:

Fonksiyonel Güvenlik
Tanım:
Fonksiyonel güvenlik, genel sistem güvenliğinin bir parçasıdır ve sistemin belirtilen girdileri aldığında doğru bir şekilde çalışıp çalışmadığına odaklanarak, arıza durumunda tehlikeli olayların önlenmesi veya risklerin kabul edilebilir bir düzeye indirilmesidir.
Amaç:
Potansiyel tehlikeleri tespit ettiğinde tepki vermek için sistemi proaktif olarak kontrol etmek, insanların, ekipmanların ve çevrenin güvenliğini sağlamak. Örneğin:

Otomatik sprinkler sistemini tetikleyen bir duman dedektörü;

Aşırı ısınma meydana geldiğinde endüstriyel ısıtma ekipmanlarının otomatik olarak kapanması.

Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL)
SIL, bir güvenlik fonksiyonunun performansının ve güvenilirliğinin nicel bir ölçüsüdür ve sistemin gerektiğinde güvenlik fonksiyonlarını güvenilir bir şekilde yerine getirme yeteneğini gösterir.
Dört SIL seviyesi (SIL 1'den SIL 4'e) bulunmaktadır; daha yüksek seviyeler daha sıkı güvenlik gerekliliklerini ve daha titiz yazılım geliştirme ve doğrulamasını ifade eder.

SIL Seviyesi	Talep Üzerine Tehlikeli Arızanın Ortalama Olasılığı (PFDavg) – Düşük Talep Modu	Saat Başına Tehlikeli Arıza Olasılığı (PFH) – Sürekli Mod
SIL1	≥ 10⁻² ila < 10⁻¹	≥ 10⁻⁶ ila < 10⁻⁵
SIL2	≥ 10⁻³ ila < 10⁻²	≥ 10⁻⁷ ila < 10⁻⁶
SIL3	≥ 10⁻⁴ ila < 10⁻³	≥ 10⁻⁸ ila < 10⁻⁷
SIL4	≥ 10⁻⁵ ila < 10⁻⁴	≥ 10⁻⁹ ila < 10⁻⁸

⚠ Not: IEC 61508'de tanımlanan SIL seviyeleri, ISO 26262 veya IEC 61511 gibi diğer standartlardaki seviyelerle karıştırılmamalıdır.

Güvenlik Yaşam Döngüsü
IEC 61508, ilk konseptten sistemin devre dışı bırakılmasına kadar tüm proje yaşam döngüsü boyunca fonksiyonel güvenlik sorunlarını yönetmek için yapılandırılmış bir süreç tanımlar.
Güvenlik yaşam döngüsü şunları vurgular:

Tehlike tanımlama ve risk değerlendirmesi

Güvenlik gerekliliklerinin tanımı;

Güvenlik tasarımının uygulanması;

Doğrulama ve onaylama;

Bakım ve sürekli iyileştirme.
Bu süreç, sistemin tüm yaşam döngüsü boyunca güvenlik gereksinimlerini sürekli olarak karşılamasını sağlar.

3.1 Fonksiyonel Güvenliğin Önemi

Fonksiyonel güvenlik neden kritiktir?
Özellikle endüstri, ulaşım ve enerji gibi yüksek riskli ortamlarda sistem karmaşıklığı arttıkça, potansiyel tehlikeler de artar. İşlevsel güvenliğin amacı, aşağıdakileri sağlamak için arıza risklerini proaktif olarak belirlemek ve azaltmaktır:

• Personel ve kullanıcıların güvenliği;
• Ekipmanların güvenilir şekilde çalışması;
• İşletmeler için ekonomik kayıpların en aza indirilmesi.

Üretimde fonksiyonel güvenlik sistemleri fabrikaların ekipmanları daha iyi kontrol etmesine, verimliliği artırmasına ve duruş sürelerini azaltmasına yardımcı olarak genel üretkenliği artırır.

Neden sertifikasyona ihtiyacınız var?

• Yasal gereklilikler:Bazı endüstriler ve bölgeler fonksiyonel güvenlik sertifikasyonunu yasa gereği zorunlu kılmaktadır.
• Pazar erişimi:Sertifikası olmayan ürünlerin bazı pazarlarda satışı yasaklanabilir.
• Müşteri güveni:Son kullanıcılar ve sistem entegratörleri genellikle tedarikçilerden bağımsız üçüncü taraf sertifikasyonuna ihtiyaç duyarlar.
• Sigorta uyumluluğu:Birçok sigortacı, teminat koşulu olarak fonksiyonel güvenlik sertifikasyonunu zorunlu tutar.
  Sertifikasyon standartları genellikle IEC 61508 veya sektöre özgü türevlerine dayanmaktadır.

3.2 IEC 61508: Temel Fonksiyonel Güvenlik Standardı

IEC 61508, belirli standartları olmayan tüm endüstrilere uygulanabilen fonksiyonel güvenlik için "ana standarttır". Risk değerlendirme metodolojisine dayanır ve sistem tasarımı ve uygulamasından doğrulamaya kadar kapsamlı rehberlik sağlar.

IEC 61508, aşağıdakiler de dahil olmak üzere güvenlikle ilgili sistem bileşenlerini kapsar:

• Sensörler (sinyal algılama);
• Kontrol mantık üniteleri (PLC'ler veya gömülü kontrolörler gibi);
• Aktüatörler (örneğin röleler, frenler, alarm sistemleri);
• Yazılım bileşenleri (firmware ve uygulama mantığı dahil).

Standart, nicel risk değerlendirmesine dayalı olarak SIL gerekliliklerini belirler ve şunları ele alır:

• Sistem arızaları;
• Rastgele donanım arızaları;
• Yazılım mantığı veya sistemsel arızalar.

3.3 Sektöre Özel Fonksiyonel Güvenlik Standartları (IEC 61508'den türetilmiştir)

Sanayi	Türetilmiş Standart	Tanım
Proses Endüstrisi	IEC 61511	Kimyasal ve petrokimya tesisleri gibi sürekli kontrol süreçleri için
Makineler	IEC 62061	Makine ekipman ve robotik sistemler için
Otomotiv Elektroniği	ISO 26262	Karayolu taşıtlarının elektronik/elektrik sistemleri için
Havacılık ve Uzay	DO-178C / DO-254	Sivil havacılık yazılım/donanım geliştirme ve doğrulaması için
Tıbbi Cihazlar	IEC 62304	Tıbbi yazılım yaşam döngüsü yönetimini kapsar
Nükleer Sanayi	IEC 61513	Nükleer santral enstrümantasyonu ve kontrol sistemleri için
Ev Aletleri/Tüketici Malları	IEC 60730	Otomatik kontrol cihazlarının güvenliğine odaklanın

4.0 IEC 61508 Neden Endüstri 4.0 İçin Önemli Bir Standarttır?

Endüstri 4.0'ın gelişmesi ve otomasyon ve bağlantının artmasıyla birlikte, IEC 61508 işlevsel güvenliğin sağlanması için kritik bir standart haline gelmiştir. Özellikle şunlar için önemlidir:

• Sistem Karmaşıklığını Yönetmek:IEC 61508, sensörlerin, aktüatörlerin ve kontrol sistemlerinin koordineli çalışması da dahil olmak üzere Endüstri 4.0 sistemlerinin giderek karmaşıklaşan mimarilerini ele almak için yapılandırılmış bir yaklaşım sunarak karmaşıklığın güvenliği tehlikeye atmamasını sağlar.
• Risk Azaltma:Otomasyon arttıkça sistem arızaları riski de artar. IEC 61508, sistem yaşam döngüsü boyunca (tasarımdan devre dışı bırakmaya kadar) risk tanımlama ve azaltma konusunda rehberlik sağlayarak sürekli ve güvenilir güvenliği garanti eder.
• Çalışabilirliğin Sağlanması:Endüstri 4.0, çeşitli sistem ve cihazların sorunsuz bir şekilde entegre edilmesini gerektirir. IEC 61508, farklı tedarikçilerin ve platformların güvenlikten ödün vermeden birlikte çalışabilmesini sağlayan birleşik bir güvenlik çerçevesi sunar.
• Otonom Sistemlerin Güvenilirliğinin Artırılması:Yazılım kontrollü endüstriyel sistemlerin yaygın olarak benimsenmesiyle birlikte, yazılım güvenilirliği kritik öneme sahiptir. IEC 61508, güvenlik açısından kritik yazılım geliştirme için açık gereksinimleri tanımlayarak, işletmelerin istikrarlı ve güvenilir akıllı sistemler oluşturmasına yardımcı olur.
• Uygunluğun Gösterilmesi:IEC 61508'i takip etmek, işletmelerin düzenleyici ve endüstri standartlarını karşılamalarına yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda pazarlara ve düzenleyicilere karşı güvenliğe olan bağlılıklarını göstererek marka itibarını ve rekabet üstünlüğünü artırır. Bu, özellikle güvenlik açısından kritik sözleşmelere teklif verirken veya düzenlenmiş pazarlara girerken önemlidir.

IEC 61508, yalnızca endüstriler genelinde fonksiyonel güvenliğin temellerini atmakla kalmıyor, aynı zamanda dijital dönüşüm çağında dayanıklı, güvenilir ve sertifikalandırılabilir sistemler oluşturmak için bir yol haritası da sunuyor.

5.0 《IEC 61508 IEC 61508:2010 PDF》 ile ilgili önerilen kaynaklar

🔗 IEC 61508:2010 PDF'ini indirin

🔗 IEC 61508 ve Fonksiyonel Güvenlik-2022

6.0 IEC 61508 ve SIL – Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

 

Referanslar

dra.com/iec-61508/#61508-1

www.tuvsud.com/tr-tr/hizmetler/fonksiyonel-guvenlik/iec-61508

www.perforce.com/blog/qac/what-iec-61508-güvenlik-bütünlük-seviyeleri-sils

www.gt-engineering.it/en/insights/functional-safety-300321/iec-61508-all-parts/