本文以某開(kāi)關(guān)量輸入安全柵取得TUV功能安全認(rèn)證為例，介紹基于IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)的功能安全認(rèn)證的過(guò)程，并對(duì)認(rèn)證過(guò)程中各步驟順序、各階段主要工作、德國(guó)認(rèn)證審核工程師最新要求變化等核心步驟進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。為用于過(guò)程測(cè)試和控制裝置等產(chǎn)品取得功能安全認(rèn)證提供參考。

大約2010年左右，很多中石油、中石化單位選用設(shè)備時(shí)，在標(biāo)書(shū)中明確要求需要提供功能安全認(rèn)證證書(shū)。若沒(méi)有功能安全認(rèn)證，儀表廠商錯(cuò)失了很多參與機(jī)會(huì)，大家逐漸認(rèn)識(shí)到了功能安全認(rèn)證的重要性，開(kāi)始積極準(zhǔn)備功能安全認(rèn)證。相信有人也是一樣，剛接觸認(rèn)證時(shí)很茫然，不知從哪做起。本文結(jié)合開(kāi)關(guān)量輸入安全柵功能安全認(rèn)證實(shí)際經(jīng)歷，介紹認(rèn)證要求、認(rèn)證流程和注意事項(xiàng)。

功能安全認(rèn)證對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的安全作用這里就不班門(mén)弄斧了，網(wǎng)上有許多專(zhuān)業(yè)文章闡述功能安全的作用。本文主要開(kāi)關(guān)量輸入安全柵為例，基于IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行功能安全認(rèn)證的過(guò)程介紹。

1、防爆認(rèn)證安全柵作為防爆產(chǎn)品，若想進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，必須符合強(qiáng)制性國(guó)際防爆認(rèn)證要求，在功能安全認(rèn)證之前需取得相關(guān)防爆認(rèn)證。很多認(rèn)證機(jī)構(gòu)都會(huì)提供IECEX防爆認(rèn)證流程的介紹。
①申請(qǐng)單位向IECEX體系授權(quán)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)以書(shū)面形式提出認(rèn)證的申請(qǐng)，及相關(guān)產(chǎn)品文件資料。機(jī)構(gòu)受理后，申請(qǐng)單位與認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽訂委托認(rèn)證合同。
②認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)申請(qǐng)認(rèn)證產(chǎn)品進(jìn)行防爆型式檢驗(yàn)(包括圖紙文件防爆審查和樣機(jī)試驗(yàn))；審核防爆檢驗(yàn)報(bào)告。
③認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)申請(qǐng)認(rèn)證的制造單位進(jìn)行工廠質(zhì)量條件檢查。
④認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)型式檢驗(yàn)結(jié)果和工廠檢查結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)合格頒發(fā)IECEX認(rèn)證證書(shū)。
⑤認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)申請(qǐng)單位實(shí)施年度監(jiān)督。

實(shí)際上，因功能安全認(rèn)證審核需進(jìn)行儀表安全完整性的評(píng)估，有可能改動(dòng)電路，影響防爆參數(shù)；或防爆認(rèn)證審核時(shí)要求電路調(diào)整，產(chǎn)品的安全完整性需重新評(píng)估，所以推薦防爆認(rèn)證和功能安全認(rèn)證同步進(jìn)行，以免造成時(shí)間、人員、費(fèi)用等不必要的浪費(fèi)。根據(jù)大量公司取證經(jīng)驗(yàn)，建議先行提交防爆認(rèn)證原理圖紙和功能安全認(rèn)證概念階段的審核，等防爆相關(guān)圖紙審核通過(guò)后，可轉(zhuǎn)向功能安全認(rèn)證的FMEA分析、FIT測(cè)試、EMC/環(huán)境測(cè)試等工作。待以上完成，原理圖和電路圖可基本確定，可繼續(xù)防爆認(rèn)證后繼的文件定稿、樣機(jī)測(cè)試、工廠審核等工作。

2、功能安全認(rèn)證
功能安全認(rèn)證流程大致可分為概念階段審核、主檢階段審核、工廠審核和德國(guó)復(fù)審及發(fā)證；再細(xì)分的話主要工作又可分為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)文檔管理評(píng)估，硬件可靠性計(jì)算和評(píng)估、EMC電磁兼容性測(cè)試、環(huán)境測(cè)試等。本文介紹功能安全認(rèn)證流程是以開(kāi)關(guān)量輸入安全柵為例的，開(kāi)關(guān)量輸入安全柵為純硬件電路設(shè)計(jì)，無(wú)需軟件安全完整性的審核評(píng)估，其他的儀表可能還需要進(jìn)行軟件安全完整性的審核評(píng)估。

①概念階段
◆ 安全計(jì)劃(SP)
安全計(jì)劃中確定項(xiàng)目組織、項(xiàng)目人員及資質(zhì)、安全生命周期劃分、故障避免措施計(jì)劃、變更處理程序、配置管理等信息。

圖1  項(xiàng)目組織圖
◆ 驗(yàn)證確認(rèn)計(jì)劃(VVP)
驗(yàn)證確認(rèn)計(jì)劃中確定安全生命周期各階段驗(yàn)證活動(dòng)、確認(rèn)的輸入、輸出文件和驗(yàn)證人。
◆ 安全需求規(guī)范(SRS)
安全需求規(guī)范中確定安全功能、安全狀態(tài)、輸入/輸出描述和參數(shù)、故障響應(yīng)時(shí)間、SIL安全完整性等級(jí)、安全柵在整個(gè)安全回路中所占比例（TUV推薦值10%）、安全失效分?jǐn)?shù)SFF、硬件故障裕度、檢驗(yàn)測(cè)試間隔、操作模式、環(huán)境要求等。
◆ 安全概念(SC)
安全概念中確定可靠性框圖，功能框圖(功能安全部分用不同顏色區(qū)分)各功能塊的功能、各功能塊使用的診斷措施(滿足對(duì)應(yīng)SIL等級(jí))各功能塊診斷測(cè)試間隔、診斷后各功能塊如何進(jìn)入安全狀態(tài)。
實(shí)際上，為確保安全失效分?jǐn)?shù)滿足SIL等級(jí)，減少后期文檔調(diào)整，本司認(rèn)證的安全柵首先進(jìn)行簡(jiǎn)單降額和FMEA分析摸底，盡可能排除嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷。
◆ 需求追蹤表(RT)
另外還有一非常重要文檔貫穿整個(gè)認(rèn)證周期，那就是需求追蹤表：安全需求規(guī)范(SRS)、安全概念(SC)以及測(cè)試計(jì)劃(TP)、測(cè)試報(bào)告(TR)等文檔中每個(gè)安全相關(guān)項(xiàng)均使用序號(hào)(SR1、SC1、TP1、TR1等)行排序，體現(xiàn)各文檔間安全相關(guān)項(xiàng)的關(guān)系，方便各個(gè)文檔間的相互追蹤。
認(rèn)證機(jī)構(gòu)的審核意見(jiàn)會(huì)以LOP文檔形式發(fā)給申請(qǐng)單位，經(jīng)過(guò)幾輪修改，LOP中認(rèn)證機(jī)構(gòu)意見(jiàn)全部關(guān)閉，就表示安全柵通過(guò)了認(rèn)證機(jī)構(gòu)概念階段的審核評(píng)估，認(rèn)證進(jìn)入了主檢階段。

② 主檢階段
主檢階段任務(wù)：進(jìn)一步的功能、安全和環(huán)境測(cè)試，驗(yàn)證是否達(dá)到定義的安全功能和SIL等級(jí)。
◆ 降額報(bào)告
萊茵TUV要求器件降額，在2/3原則和GJB/Z 35-93中的2級(jí)降額中選擇嚴(yán)酷的一種要求執(zhí)行；本安器件保險(xiǎn)絲、齊納管等降額參照國(guó)標(biāo)GB 3836要求執(zhí)行。如有器件降額不滿足降額要求，則需重新選擇合適器件。
表1    降額

開(kāi)關(guān)量輸入雙路輸出安全柵可靠性框圖如圖3所示。根據(jù)德國(guó)認(rèn)證工程師最新要求，繼電器需作為單獨(dú)功能塊進(jìn)行考核，參與FMEA分析。電源和輸入存在共因失效，對(duì)PFD和PFH進(jìn)行計(jì)算。

圖2   可靠性框圖和PFD計(jì)算