功能安全评估在安全评价中的应用体系研究

第７卷第７期　２０１１年７月　中国安全生产科学技术　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．７　Ｎｏ．７　Ｊｕｌｙ　２０１１　文章编号：１６７３—１９３Ｘ（２０１１）一０７—０１１６—０４　功能安全评估在安全评价中的应用体系研究　文华，钮英建　１０００７０）　（首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京摘要：在工业过程控制领域，安全仪表系统监视生产过程的状态，在危险条件出现时采取相应的　措施，防止危险发生，避免潜在危险对人身、设备、环境造成伤害或减轻造成的损失，是保障生产安　全的重要措施。安全仪表系统应能在危险发生时正确的执行其安全功能，因而其自身的功能安全　成为关注的焦点。作为安全评价的延伸，应将功能安全评估引入，从而完善安全评价体系。本文　以功能安全国际标准为基础，讨论建立我国功能安全评估机构的运作模型及功能安全评估在安全　评价中的应用体系。　关键词：功能安全评估；安全评价；运作模型；应用体系　中图分类号：Ｘ９１３．４　文献标识码：Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｔｏ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ＷＥＮ　Ｈｕａ，ＮＩＵ　Ｙｉｎｇ－ｊｉａｎ　（Ｃａｐｉｔａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ａｎｄ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓａｆｅｔｙ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ．Ｔｏ　ｂｅ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ　ｉｎ　ａ　ｄａｎｇｅｒｏｕｓ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｈｏｕｌｄ　ａｌｓｏ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｃｒｕｃｉａ１．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ｓｔａｎｄａｒｄ，ａ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｔｏ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｓｔａｄｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　损失，对于过程工业领域的生产安全有着非常重要　１　引言　包括安全仪表系统在内的安全系统广泛的应用　的作用。安全仪表系统虽然降低了工业生产灾难的　发生频率，却无法保证系统的绝对安全，而由于安全　仪表系统本身发生失效，在需要它执行安全功能的　于过程工业领域中，它们监视生产过程的状态，在危　险条件出现时采取相应的措施，防止危险发生，避免　时候无法正常的采取措施，也将导致灾害的发生。　功能安全关注的重点保证安全仪表系统本身在关键　时刻不失效。　自２０００年２月，功能安全国际标准ＩＥＣ６１５０８　和ＩＥＣ６１５１１相继出台，得到了流程工业、机械工业、　潜在危险对人身、设备、环境造成伤害或减轻造成的　收稿日期：２０１１－０６－０７　作者简介：文华，讲师。　交通等领域的广泛接受。标准提出了一种全新的保　资金项目：首都经济贸易大学中青年教师科研资助项目　障安全的原理与方法，也为安全仪表系统的功能安　第７期　中国安全生产科学技术　・ｌｌ７・　全评估提供了指引，拓展了安全评价的领域。越来　越多的国家以ＩＥＣ６１５０８为基础的功能安全国际标　准系列作为安全生产风险管理体系的重要组成部　提出我国功能安全评估机构的运作模型及功能安全　评估在安全评价中的应用体系。　分，并以此为基础制定自己的相关标准及行业规范，　并制定法规规定高危领域使用的安全相关系统必须　出具功能安全评估报告，证明其能够满足风险降低　２　功能安全评估在安全评价中的应用体系　构成及作用　要求。　我国开展安全评价工作已近三十年，安全系　统工程也已经受到了许多大中型生产经营单位和　行业管理部门的高度重视。在石油化工等过程工　业中，安全仪表系统已经得到广泛的应用，有效的　防止了事故的发生，避免潜在危险对人身、设备、　环境造成的伤害或减轻其后果造成的损失。２００７　年１月１日，与功能安全国际标准ＩＥＣ６１５０８等同　的我国功能安全标准ＧＢ２０４３８开始正式实施，与　功能安全国际标准ＩＥＣ６１５１１等同的我国功能安　全标准ＧＢ２１１０９于２００７年１２月１日开始实施。　由于我国这两个功能安全标准不是强制性实施，　并且尚未发布与标准相应的应用指南或指令，在　一定程度上也抑制了功能安全评估的开展。在我　国功能安全评估工作还没有真正开展起来，只有　少数企业提出对安全仪表系统的硬件安全完整性　进行评估。因此国内与国外的企业相比存在很大　的差距，主要体现在生产流程危险和风险分析、安　全仪表功能（ＳＩＦ）安全完整性等级（ＳＩＬ）要求的确　认验证、安全仪表系统的设计和运行维护管理等　方面的工作开展尚处于起步阶段。　由于安全评价包括确认危险Ｉ生和评价危险程度　两个方面内容，实质上是对风险是否得到有效控制　进行确认，而实施功能安全的实质就是控制风险，只　不过是通过安全相关系统的使用来达到安全生产目　标，因而功能安全评估是迄今为止所开展的系统安　全评价的延伸。目前在对企业的安全评价工作中，　对安全仪表系统的功能安全评估还基本处于空白状　态。因此，如何在安全评价中引入功能安全评估的　问题研究具有重要意义。为此，本文在对功能安全　国际标准等相关问题的研究基础上，探讨了功能安　全评估在安全评价中的应用体系构成及作用，尝试　功能安全评估，是以ＩＥＣ６１５０８和ＩＥＣ６１５ｌ１标　准为依据，从第三方的角度对安全控制系统的功能　安全进行审核，并对其安全完整性等级做出判定的　合格评定活动。评估工作的核心内容是对系统的可　靠性，特别是对其安全完整性等级进行审核。进行　功能安全评估时要以受控设备（ＥＵＣ）的安全现状　评价为基础。　从安全评价的角度，在整个功能安全评估框架　中有四个利益相关方　』：　（１）被评价单位：首先向安全评价机构提出安　全评价的要求，并与之签订安全评价合同，明确是否　包含功能安全评估内容。　（２）安全评价机构：根据国家的相关法律法规　及与被评价单位签订的安全评价合同，对被评价单　位委托的评价项目进行安全评价，出据安全评价报　告。安全评价机构应当具备功能安全评估所必要的　人员、设备等条件，并取得相关资质。如机构不具备　上述条件和资质，则应将功能安全评估的相关工作　委托第三方功能安全评估机构进行。　（３）功能安全评估机构：为第三方的独立机　构，接受被评价单位的委托，并出具功能安全证明　文件。　（４）安全主管部门：负责相关政策法规的制定，　对机构的功能安全评估资质进行审批与审查。　３我国功能安全评估机构的运作模型　功能安全评估是通过调查，依据证据来判断安　全相关系统达到的功能安全。而要判断一个或几个　系统的功能安全是否达到要求，又需要评估系统安　全功能生命周期涉及的所有方面，因此，安全相关系　统的评估需要一个完整的运作模型来保证。以此作　为安全仪表系统的功能安全评估在安全评价中的应　・１１８・　中国安全生产科学技术　第７卷　用体系框架的基础。　见图ｌ。　该运作模型由我国政府负责安全生产的主管　部门牵头，组织专家组依据国家的相关法律法规　制定功能安全评估程序与认证的方法，相关单位　可以据此申请成为第三方评估与认证机构，由政　府负责安全生产的主管部门审核后颁发相应评估　资质，第三方评估与认证机构聘请具有功能安全　评估资质的评估员对于安全相关系统进行安全评　估与认证。　国　家　相　Ｉ　关　的　法　律　法　规　图１功能安全评估机构的运作模型　４　功能安全评估在安全评价中的应用体系　框架　功能安全评估在安全评价中的应用体系的框架　如图２所示。　生产经营单位提交安全评价委托书　国家法律　法规、有　关标准　签订安全评价合同　包含功能安全评估　建设项目　ｉ组成功能安全评估小组（对不具ｉ　工程资料　组成评价小组　・　备功能安全评估资质的安评机构ｉ　应委托具备资质的第三方进行　ｉ　…………………………………．…．…．．　安全项目　，………………………………０…………・　资料　现场考察、收集资料　收集功能安全评估所需工艺流　程资料及系统可靠性资料采集　：………………………………………．…．；　！…………………………………………一：　危险有害因素辨识　・　生产流程的危险有害因素辨识ｉ　●　…………………………………………‘　至至　…．　将功能安　为单独的　主　ｌ　・定性或定量评价　｝．　…　安全仪表功能（ｉ对生产流程进行风险分析，……～…………………………………一‘ｓＩＦ）是否满足安全ｉ确定ｉ　　　———１———一　完整性等级要求　ｉ　安全对策措施　二＝二二［二＝　安全评价结论和建议　编制安全评价报告　图２功能安全评估和认证在安全评价中的应用体系　（１）安全评价资料、数据采集　Ｊ。是进行安全　评价必要的关键性基础工作，分为安全评价依据和　各种评价材料。评价依据主要包括适用的法律法　规、标准规范和风险判别指标等。收集功能安全评　估所需工艺流程资料及系统可靠性资料采集、安全　仪表系统等相关安全系统制造商在内的各设备制造　商提供的固定和移动设备的检测、检验材料及安全　证明文件　，相关管理制度、操作规程、技术规程以　及执行情况等材料，检验、检修制度及报告等。现场　的多年积累的安全仪表系统运行故障数据；制造商　提供的失效模式、影响及其诊断分析（ＦＭＥＤＡ）报　告、标准数据库数据；中介机构提供的可靠性数据　库等。　（２）评价单元划分及危险、有害因素辨识。在　实施安全评价时，应在危险、有害因素分析、辨别的　基础上，按一定原则如依据项目生产工艺或场所的　特点等将系统分成有限的和确定范围的评价单元分　别进行评价。应将生产系统的安全仪表等安全相关　系统作为一个评价单元，单独进行评估，再综合为整　个系统进行评价。这不仅可以简化评价工作，减少　评价工作量，避免遗漏，而且由于能够得出各评价单　元危险性的比较概念，避免以最危险单元的危险性　来表征整个系统的危险性，从而提高评价的准确性，　降低采取措施所需要的安全投入。　（３）选择评价方法进行定性、定量评价。在对　评价单元划分的基础上，针对不同类型的评价单元　选择合适的安全评价方法。对安全仪表等安全相关　系统进行定性、定量评价确定其系统的风险度，结合　最小风险要求（ＡＬＡＲＰ），选择适当的方法对该系统　进行初步的安全完整性等级（ＳＩＬ）的分析，确定其　可靠度是否满足要求。如评价机构不具备功能安全　评估条件和资质，则应将功能安全评估的相关工作　委托第三方功能安全评估机构进行。　（４）安全对策措施、评价结论及建议。根据　定性、定量评价结果，对系统中未达到安全要求　的部分，提出消除或减弱危险、有害因素的技术　和管理措施及建议，给出简要的综合安全评价结　论，提交安全评价报告。对一些高危领域内或过　第７期　中国安全生产科学技术　・ｌｌ９・　程工业领域内的起关键作用的安全仪表等安全　相关系统，安全评价机构可以以定性、定量评价　结果、安全完整性等级（ＳＩＬ）分析结果为依据，在　安全技术对策措施中向被评价单位提出对该系　统的功能安全评估与认证的相应改进建议。最　终，安全评价结果及功能安全评估结果都将反映　在安全评价报告中。以此在安全评价中引入功　能安全评估，一方面填补了现今安全仪表系统等　安全相关系统的评估缺口，同时也使安全评价体　系得到进一步完善。　５　结语　在过程工业的安全控制领域，ＩＥＣ６１５０８和　ＩＥＣ６１５１１已经成为公认的最为权威的标准。其中　安全生命周期模型及其规定的各个阶段的工作已　经成为业界的工作准则。随着我国国家标准　ＧＢ２０４３８和ＧＢ２１１０９的出台以及在今后的不断完　善，功能安全评估与认证将会成为安全系统设计、　运行和维护工作中必不可少的部分，我国必须建　立起自己的功能安全评估与认证机构。功能安全　评估作为安全评价的延伸，可以进一步完善安全　评价体系。为使功能安全评估在安全评价中的应　用得到推广，应当创建并完善我国功能安全评估　机构的运作模型及功能安全评估在安全评价中的　应用体系框架。与欧美等国家相比，我国在功能　安全评估在安全评价中的应用上的研究还很少，　面临的最大问题是相关体制的健全及功能安全评　估人员的培养。本文所建立的体系框架只是作为　该研究领域的一个参考，它仍需继续探讨、深化，　并在以后的研究中进一步究完善。　参考文献　［１］　ＩＥＣ　ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ－－Ｓａｆｅｔｙ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｓｅｃｔｏｒ—Ｐａｒｔｌ：Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，ｓｙｓｔｅｍ，ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　［Ｓ］．ＩＥＣ６１５１　１　Ｐａｒｔｌ，２００３　［２］　国家安全生产监督管理局．安全评价［Ｍ］．北京：煤炭　工业出版社，２００３：１６—２４　［３］　冯小升．功能安全技术讲座．第一讲．功能安全基本概　念的建立［Ｊ］．仪器仪表标准化与计量，２００７（１）：７－９　ＦＥＮＧ　Ｘｉａｏ－ｓｈｅｎｇ．Ｃｈａｐｔｅｒｌ：Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆｕｎｃ—　ｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｂａｓｉｃ　Ｃｏｎｃｅｐｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａ—　ｔｉｏｎ＆Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，２００２（１）：７－９　［４］　冯晓升，史学玲．功能安全——一种保障安全的新思　路［Ｊ］．中国仪器仪表，２００５（１０）：４６－５６　ＦＥＮＧ　Ｘｉａｏ—ｓｈｅｎｇ．ＳＨＩ　Ｘｕｅ—ｌｉｎｇ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ—Ａ　Ｎｅｗ　ｗａｙ　ｔｏ　Ｅｎｓｕｒｅ　Ｓａｆｅｔｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，　２００５（１０）：４６－５６　［５］鲁晓玲．安全仪表系统的功能安全评估研究［Ｄ］．北　京．首都经济贸易大学，２００８　［６］史学玲．第十二讲，安全相关系统的评估与认证［Ｊ］．　仪器仪表标准化与计量，２００８（６）：１８－２０　ＳＨＩ　Ｘｕｅ－ｌｉｎｇ．Ｃｈａｐｔｅｒ　１　２：Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｅｒｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ．Ｒｅｌａｔｅｄ．Ｓｙｓｔｅｍ『Ｊ］．Ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　＆Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，２００８（６）：１８－２０　［７］　王菲，范明．高速铁路信号系统的安全评估研究［Ｊ］．　中国铁路，２００９（２）：２３－２５　［８］秦亮，朱志凌，沈强．轨道交通信号系统安全评估与认　证体系研究［Ｊ］．江苏科技信息，２０１０（１）：１９—２０　［９］　姜巍巍，李玉明，王春利，张卫华．安全仪表系统功能　安全评估进展及应用［Ａ］．２００９中国过程系统工程年　会暨中国ｍｅｓ年会论文集［Ｃ］．中国系统工程学会，　２００９：５３－５７　ＪＩＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｗｅｉ，ＬＩ　Ｙｕ－ｕｒｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｃｈｕｎ—ｌｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｈｕａ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎ—　ｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ａ］．２００９：５３－５７　［１０］　丁露，梅恪．安全证明文件在功能安全中的应用［Ｊ］．　中国仪器仪表，２０１０（６）：４６４８　ＤＩＮＧ　Ｌｕ，ＭＥＩ　Ｋｅ．Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｃａｓｅ　ｉｎ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅｔｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，２０１０（６）：　４６４８