IEC 61511 Nedir? Proses Endüstrisi Fonksiyonel Güvenliğine Bir Kılavuz

1.0 IEC 61511 Nedir?

IEC 61511, Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından geliştirilen ve özel olarak aşağıdakiler için uyarlanmış uluslararası bir standarttır: Proses endüstrisinde fonksiyonel güvenlikIEC 61508'in sektöre özgü uygulaması olarak hizmet eder ve dünya çapında yaygın olarak benimsenmiştir. Standart, tasarım, uygulama ve yönetimine odaklanır. Güvenlik Enstrümanlı Sistemler (SIS).

1.1 Proses Endüstrisine Giriş

Somun, cıvata veya otomotiv parçaları üretenler gibi ayrı üretim endüstrilerinin aksine, proses endüstrisi toplu malzemelerin dönüştürülmesi ve elleçlenmesiyle ilgilenir. Tipik sektörler şunlardır:

• Petrol ve gaz üretimi
• Rafine etme
• Kimyasal üretim
• İlaçlar
• Diğer sürekli işleme operasyonları

Bu ortamların yüksek riskli yapısı nedeniyle, güvenlik kontrol sistemlerinin istikrarlı ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için fonksiyonel güvenlik esastır.

1.2 Standardın Amacı ve Tanımı

IEC 61511, proses sektöründe işlevsel güvenliği sağlamak için kapsamlı bir gereksinimler kümesi belirler. Sistem mimarisi, donanım ve yazılım geliştirme ve uygulama programlamayı ele alır ve genel hedefi şunları sağlamaktır: SIS riskleri güvenilir bir şekilde azaltabilir arıza veya anormal koşullar durumunda.

IEC 61511 uyarınca, Güvenlik Enstrümanlı Sistem (SIS) bir veya daha fazla işlemi gerçekleştirmek üzere tasarlanmış otomatik bir sistem olarak tanımlanır Güvenlik Enstrümanlı Fonksiyonlar (SIF)Genellikle üç temel unsurdan oluşur:

• Sensörler
• Mantık çözücüler
• Son unsurlar

1.3 Uygulama Kapsamı

IEC 61511 şunları kapsar: tüm yaşam döngüsü Güvenlik Enstrümanlı Sistemin - konsept tasarımından ve tehlike analizinden detaylı mühendisliğe, kuruluma, devreye almaya, işletmeye, bakıma ve nihai devre dışı bırakmaya kadar. Ayrıca, işletme sırasında sistem değişiklikleri için gereklilikleri de içerir.

1.4 Standardın Yapısı

IEC 61511 üç ana bölümden oluşmaktadır:

• IEC 61511-1: Fonksiyonel Güvenlik – Sistem Gereksinimleri
  Donanım ve yazılım için temel tanımları, sistem yapısını ve teknik gereksinimleri belirler.
• IEC 61511-2: Uygulamaya Yönelik Kılavuzlar
  Bölüm 1'deki gerekliliklerin uygulanmasına ilişkin pratik rehberlik sunar.
• IEC 61511-3: Güvenlik Bütünlüğü Düzeylerini (SIL'ler) Belirlemeye Yönelik Kılavuz
  Kullanıcıların risk analizine dayanarak her güvenlik fonksiyonu için gerekli SIL'i belirlemesine yardımcı olur.

1.5 Standartın Evrimi

Güvenlik Enstrümanlı Sistemler, endüstriyel riskleri azaltmak için yarım yüzyılı aşkın süredir kullanılmaktadır. İlk SIS'ler, basit mimariler ve iyi anlaşılmış arıza modlarıyla karakterize edilen pnömatik, hidrolik veya elektrik devrelerine dayanıyordu.

1970'lerde, SIS'de programlanabilir elektronik sistemler kullanılmaya başlandı ve daha fazla esneklik sunarken aynı zamanda yeni karmaşıklıklar ve belirsizlikler de getirdi. Bu değişiklikler risk yönetiminin zorluğunu artırdı ve güncellenmiş standartlara olan ihtiyacı artırdı. IEC 61511 buna göre gelişti:

Birinci ve ikinci baskılar yayınlandı 2003.

İkinci baskı neredeyse tanıtıldı 200 güncelleme, gereklilikler dahil Güvenlik Gereksinimleri Spesifikasyonları (SRS), performans izleme, arıza oranı değerlendirmeleri, BT güvenliği ve Fonksiyonel Güvenlik Yönetimi (FSM).IEC 61511'deki Temel Unsurların Özeti

1.6 Standart Kompozisyon ve Paydaşlar

IEC 61511 genellikle şu şekilde anılır: proses endüstrisi için fonksiyonel güvenlik standardı, özellikle için Güvenlik Enstrümanlı Sistemler (SIS)Şunlardan oluşur:

1. Bölüm 1: Donanım ve yazılım için çerçeve ve gereksinimler
2. Bölüm 2: Uygulamaya ilişkin rehberlik
3. Bölüm 3: SIL belirleme metodolojisi

Sistem tedarikçileri, tesis operatörleri, bakım ekipleri, SIF tasarımcıları, SIL analistleri ve EPC yüklenicileri dahil olmak üzere güvenlik enstrümanlı işlevlerle ilgili tüm personel için önemlidir.

1.7 Fonksiyonel Güvenlik Yaşam Döngüsü

IEC 61511 yapılandırılmış bir tanımlama yapar güvenlik yaşam döngüsü SIS'in güvenlik gereksinimlerini sürekli olarak karşılamasını sağlamak için. Buna şunlar dahildir:

Süreç tehlikelerini analiz etmek ve gerekli SIF'leri belgelemek

Uygun donanım, yazılım ve tasarım yöntemlerini kullanarak sistemlerin uygulanması

Sistem performansını doğrulamak ve gerektiğinde değiştirmek

Standartlaştırılmış prosedürleri kullanarak SIS'in işletilmesi ve bakımı yapılırken performansının sürekli izlenmesi

1.8 SIS Yönetim Sistemi Gereksinimleri

Standart, bir sistematik yönetim yaklaşımı Sensörler, mantık çözücüler, son elemanlar ve destekleyici bileşenlerden oluşan ve bir veya daha fazla SIF'i uygulamak için birlikte çalışan SIS'e.

Uyumlu bir SIS yönetim sistemi şunları içermelidir:

SIS yaşam döngüsü boyunca tanımlanmış bir iş akışı: değerlendirme, tasarım, doğrulama, kurulum, devreye alma, onaylama, işletme, bakım ve sürekli iyileştirme

Tüm ilgili roller için açıkça atanmış sorumluluklar

Her sorumluluğu destekleyen belgelenmiş prosedürler

Atanmış SIL'e sürekli uyumun sağlanması için performans izleme ve geri bildirim döngüleri

1.9 SIL ve Performans Değerlendirmesi

IEC 61511 şunları kullanır: Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL) Bir SIS'in riski ne kadar etkili bir şekilde azaltabileceğini ölçmek.

SIL seviyeleri, her SIF için gerekli risk azaltımına dayalı tehlike ve risk analizi yoluyla belirlenir

SIS tasarımı ve mimarisi, tahsis edilen SIL'i karşılayacak şekilde tasarlanmıştır

Çalışma sırasında performans, saha verileri ve mekanik bütünlük testleri aracılığıyla değerlendirilir

Gerçek performans amaçlanan SIL'in altında kalırsa, uyumluluğun yeniden sağlanması için düzeltici eylemler gerçekleştirilmelidir

2.0 Proses Endüstrisinde IEC 61511 ve IEC 61508'i Anlamak

2.1 Proses Güvenliği Nedir?

Proses güvenliği tehlikeli maddeleri işleyen sistemlerin ve süreçlerin bütünlüğünü sağlamak için tasarlanmış sistematik bir çerçevedir. Tehlikeli maddelerin veya enerjinin istenmeyen şekilde salınmasını önlemek için mühendislik prensiplerini, tasarım uygulamalarını ve operasyonel prosedürleri birleştirir. Kavram, ABD Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi'nden (OSHA) kaynaklanmıştır ve aşağıdakileri içeren süreçlerde yaygın olarak uygulanmaktadır: Son Derece Tehlikeli Kimyasallar (HHC'ler).

2.2 Proses Endüstrisinde Fonksiyonel Güvenlik Neden Kritiktir?

Süreç sistemleri karmaşıklaştıkça, fonksiyonel güvenlik sistemleri operasyonel riskleri azaltmak için giderek daha fazla güveniliyor. Birçok ülkede—Singapur gibi—güvenlik vaka rejimleri zorunlu hale gelmiştir. Kuruluşlar, düzenleyici yükümlülükleri karşılamak için uluslararası standartlara uygun fonksiyonel güvenlik yönetimi programları oluşturmalıdır.

2.3 IEC 61511 ve IEC 61508 Arasındaki İlişki

• IEC 61511 fonksiyonel güvenlik için proses sektörüne özgü standarttır ve odaklanmıştır Güvenlik Enstrümanlı Sistemlerin (SIS) tüm güvenlik yaşam döngüsü Petrol, gaz ve kimyasallar gibi endüstrilerde.
• IEC 61508 olarak hizmet eder temel standart Elektrik, elektronik veya programlanabilir elektronik (E/E/PE) sistemlerini içeren tüm sektörlerde fonksiyonel güvenlik için. IEC 61511'in uygulanmasını yönlendiren ana standart olarak işlev görür.

2.4 Güvenlik Enstrümanlı Sistemler (SIS) ve Güvenlik Enstrümanlı Fonksiyonlar (SIF)

Bir Güvenlik Enstrümanlı Sistem (SIS) tipik olarak birden fazla sistemden oluşur Güvenlik Enstrümanlı Fonksiyonlar (SIF'ler)Her SIF aşağıdaki temel bileşenleri içerir:

• Sensörler– normal çalışma koşullarından sapmaları tespit etmek
• Mantık çözücüler– sensör girişlerini işleyin ve güvenlik mantığını yürütün
• Son unsurlar– güvenli bir yanıt başlatın (örneğin, vanaları çalıştırın veya ekipmanı kapatın)

2.5 Güvenlik Bütünlüğü Düzeyleri (SIL'ler) ve Risk Azaltma

Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL) bir SIS'in risk azaltma kapasitesini ölçmek için kullanılan performans ölçüsüdür. IEC 61511 uyarınca, SIL gereklilikleri şu şekilde belirlenir: Tehlike ve Risk Analizi (H&RA) ve hem sistem tasarımına hem de doğrulamasına rehberlik etmek için kullanılır.

2.6 IEC 61511'in Yapısı

IEC 61511 şu şekilde yapılandırılmıştır: dört ayrı bölüm:

2.7 Güvenlik Yaşam Döngüsü: Analizden Devre Dışı Bırakmaya Kadar Kapalı Döngü Yaklaşımı

IEC 61511, bir SIS güvenlik yaşam döngüsü modeliSistemin operasyonel ömrü boyunca fonksiyonel güvenliğin sağlanması.

Aşama 1: Analiz (Mavi Aşama)

• PHA – Proses Tehlike Analizi: Risk kaynaklarını, olası sonuçları ve olay sıklığını belirleyin.
• SIL Belirlenmesi: Bir atama yapın Gerekli Risk Azaltma Faktörü (RRF) ve her SIF için karşılık gelen SIL.
• SRS – Güvenlik Gereksinimleri Spesifikasyonu:Her SIF'in parametrelerini ve işlevsel hedeflerini tanımlayın.
• FSA – Fonksiyonel Güvenlik Değerlendirmesi: Analiz aşamasının üçüncü bir tarafça bağımsız olarak doğrulanması.

Aşama 2: Tasarım ve Uygulama (Kırmızı Aşama)

• Cihaz Seçimi: Uygun SIL sertifikasyonuna veya kullanım geçmişi kanıtlanmış bileşenler seçin.
• Sistem Tasarımı:SRS'ye göre mantık yapısını, yedekliliği ve test stratejilerini tanımlayın.
• SIL Doğrulaması: Şu gibi araçları kullanın: exSILentia veya SILcet güvenilirlik ölçütlerini hesaplamak için.
• FAT/SAT ve SIS Doğrulaması: SRS uyumluluğunu sağlamak için Fabrika ve Saha Kabul Testlerini gerçekleştirin.
• FSA Aşama 2:Tasarım ve uygulama kalitesinin bağımsız değerlendirilmesi.

Aşama 3: İşletme ve Bakım (Yeşil Aşama)

• SIS Bakım Planı:Her SIF'in uzun vadeli güvenilirliğini ve düzenli testlerini sağlayın.
• Performans İzleme ve Arıza Yönetimi: Gerçek dünya operasyonunu değerlendirmek için temel performans göstergelerini (KPI'lar) izleyin
• Sistem Değişiklikleri ve Değişim Yönetimi: Değişiklikler sırasında istenmeyen risk oluşumunu önlemek için IEC 61511'in 17. Maddesine uyun.
• Devam eden FSA: İşletme ve Bakım sırasında sürekli uyumluluğun ve etkinliğin sağlanması için periyodik denetimler gerçekleştirin.

3.0 IEC 61511 ve IEC 61508: Temel Farklılıklar ve Birbirlerine Bağımlılıklar

3.1 Temel Ayrımlar: Kapsam ve Hedef Kullanıcılar

IEC 61511 bir sektöre özgü türev IEC 61508'in, proses endüstrisinin ihtiyaçlarına göre özelleştirilmiş hali. Uygulamada uyarlanmış olsa da, her iki standart da tutarlı bir çerçeveyi paylaşır yaşam döngüsü modelleri, güvenlik ölçümleri (örneğin, SIL, PFD/PFH) ve işlevsel güvenlik yönetimi ilkeleri.

3.2 IEC 61511 Proses Endüstrisi İçin Neden Önemlidir?

Bir sistem IEC 61508'e uygun bileşenler kullansa bile genel olarak fonksiyonel güvenlik süreç endüstrisinde yalnızca bireysel cihaz uyumluluğuna güvenilemezIEC 61511, aşağıdakiler aracılığıyla sistem düzeyinde risk azaltımını garanti eder:

SIF performans güvencesi:Gerekli Güvenlik Bütünlüğü Düzeylerinin (SIL) elde edildiğini doğrulamak için cihazlar arasındaki karşılıklı bağımlılıkları değerlendirir.

Bakım optimizasyonu: Kanıt test aralıkları ve sistem güvenilirliğinin sürdürülmesi için stratejileri tanımlar.

Operasyonel aşama gereksinimleri: Kurulum, devreye alma, işletme ve bakım konusunda temel rehberlik sağlar.

Değişim yönetimi: Proses sistemleri geliştikçe, IEC 61511 şunu zorunlu kılar: Herhangi bir değişikliğin fonksiyonel güvenlik üzerindeki etkisi değerlendirilmelidir.

Uygulama yazılımı doğrulaması: IEC 61508 gömülü yazılımları yönetirken, IEC 61511 doğrulama yöntemlerini ana hatlarıyla belirtir uygulama düzeyindeki mantık için (örneğin, Seviye/Akış kontrol programları).

3.3 SIL Uygulamasında Standartlar Arasındaki Koordinasyon

IEC 61511 şu konulara odaklanıyor: sistem düzeyinde uygulama ve yaşam döngüsü yönetimiIEC 61508 ise şunları sağlar: ekipman düzeyinde tasarım, sertifikasyon ve gömülü güvenlik işlevselliğiBirlikte bir tamamlayıcı fonksiyonel güvenlik çerçevesi.

3.4 IEC 61511 Mekanik Elemanlar İçin Gereksinimler

IEC 61511'in odak noktası elektrik/programlanabilir elektronik sistemler, birçok son unsur mekaniktir (örneğin, kapatma vanaları, pnömatik aktüatörler, basınç tahliye vanaları). Mekanik arızalar doğrudan SIF arızasına neden olabilir. Bu nedenle standart şunları gerektirir:

Mekanik Bileşenler için Güvenilirlik Verileri

Mekanik bileşenler PFD/PFH verilerini sağlamanız gerekir;

Uygunluk şu şekilde gösterilebilir:

• Kullanımda kanıtlanmış Veriler (IEC 61508 gerekliliklerine uygun);
• SIL uygunluğu ifadeler üreticilerden;
• Üçüncü taraf sertifikaları(örneğin TÜV veya Exida'dan).

Periyodik Kanıt Testi

Uygun olanı tanımlayın kanıt test aralıkları;

Bakım planları şunları içermelidir: fonksiyonel test (örneğin, valf çalıştırma tepkisi);

Test verileri şu şekilde olmalıdır: risk değerlendirmelerine ve yaşam döngüsü güncellemelerine geri bildirimde bulunulur.

Sistem Güvenilirlik Modellemesine Dahil Etme

Mekanik unsurları dahil edin sistem düzeyinde FMEA veya FTA modelleri;

PFD'yi hesaplayın tüm son kontrol elemanı döngüsü (vana + aktüatör + mantık);

Sistem, atanan SIL'i karşılamalıdır işletmeye girmeden önce.

3.5 Koordineli Uygulama Stratejisi

4.0 Çözüm

IEC 61508 ve IEC 61511 birlikte proses endüstrisindeki işlevsel güvenliğin omurgasını oluşturur. IEC 61508 güvenlikle ilgili sistemler için genel, cihaz düzeyinde bir çerçeve sağlarken, IEC 61511 bu ilkeleri gerçek dünyadaki Güvenlik Enstrümanlı Sistemlerin (SIS) tüm yaşam döngüsü boyunca özel ihtiyaçlarına göre uyarlar; risk değerlendirmesinden ve sistem tasarımından devam eden bakım ve değişikliğe kadar.

Karmaşık ve yüksek riskli endüstriyel ortamlarda, yalnızca cihaz düzeyinde uyumluluk yeterli değildir. Yalnızca kapsamlı, yaşam döngüsü tabanlı bir yaklaşım (SIF tanımı, SIL tahsisi, doğrulama ve performans izlemeyi kapsayan) kanıtlanabilir güvenlik ve operasyonel güvenilirlik sağlayabilir.

Bu iki standardın birbirini nasıl tamamladığını anlamak, sağlam SIS mimarileri oluşturmayı ve sürdürmeyi amaçlayan mühendisler, entegratörler ve güvenlik yöneticileri için önemlidir. IEC 61508 ve IEC 61511 birlikte etkili bir şekilde uygulandığında, risk azaltma, düzenleyici uyumluluk ve uzun vadeli tesis güvenliği için tutarlı, denetlenebilir bir yol sağlar.

Referanslar

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

safetyandsis.com/uyumluluk-ile-iec-61511/

www.tuvsud.com/en-in/resource-centre/blogs/iec-61511-explained—all-you-need-to-know

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

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