Sannolikhet för fel vid behov (PFD)

är ett viktigt mått inom funktionell säkerhet, specifikt definierat i EN 61508-standarden Del 6 (utg. 2). Kvantifierar sannolikheten för att en säkerhetsfunktion inte kommer att utföra den erforderliga åtgärden vid behov och används vanligtvis för att utvärdera säkerhetssystems tillförlitlighet.

För att beräkna PFD för ett system enligt EN 61508 Del 6, flera behövs ingångsparametrar nyckel. Dessa parametrar hjälper till att definiera systemets tillförlitlighet och den säkerhetsnivå det kan erbjuda.

Viktiga inmatningsparametrar för PFD-beräkning enligt EN 61508 del 6, utg. 2:

Säkerhetsintegritetsnivå (SIL):

SIL 1, SIL 2, SIL 3 eller SIL 4Den erforderliga säkerhetsintegritetsnivån (SIL) avgör den övergripande tillförlitligheten och riskreduceringen som krävs för säkerhetsfunktionen. Varje SIL har specifika PFD:er och sannolikhetsintervall som är acceptabla för systemet.

SIL bestäms vanligtvis baserat på utvärderingen av risk (eller riskmatris) av systemet.

Komponentfelfrekvens (λ):

λ (Felfrekvens): Felfrekvensen för säkerhetsrelaterade komponenter (sensorer, ställdon, logiklösare etc.), uttryckt i haverier per timme (till exempel fel/timme eller fel/år).

Felfrekvenser baseras ofta på tillförlitlighetsdata från tillverkare eller specifika branschstandarder som IEC 61508, IEC 61511 eller FIT (Fel i tid).

Testintervall (T):

T (Testintervall): Tiden mellan tester eller inspektioner av säkerhetsfunktioner. Detta värde är viktigt för att beräkna PFD, eftersom det tar hänsyn till frekvensen av testning eller systemunderhåll.

Ju kortare testintervallet är, desto lägre PFD, eftersom testning kan hjälpa till att identifiera fel innan en efterfrågan uppstår.

Genomsnittlig reparationstid (MTTR):

MTTR: den genomsnittliga tiden det tar att reparera en trasig komponent eller ett trasigt system.

Vid ett fel påverkar MTTR hur snabbt systemet kan återställas till ett säkert tillstånd.

Diagnostisk täckning (DC):

DC (Diagnostisk täckning): Procentandelen fel som diagnossystemet kan upptäcka. Det uttrycks som ett värde mellan 0 och 1 (0 % till 100 %).

Diagnostisk täckning hjälper till att avgöra andelen fel som kan upptäckas innan de orsakar ett farligt fel. En högre likström innebär en lägre PFD.

Vanlig orsak till fel (CCF):

CCFSannolikheten för att ett fel som påverkar flera komponenter inträffar samtidigt. Fel med gemensam orsak kan uppstå på grund av miljöförhållanden eller delade resurser.

Det är viktigt att ta hänsyn till vanliga felorsaker när man beräknar systemets totala tillförlitlighet.

Systemarkitektur:

SystemkonfigurationSystemkonfigurationen, såsom 1oo1 (en av en), 1oo2 (en av två), 2oo2 (två av två), 2oo3 (två av tre) etc., avgör antalet komponenter som krävs för att systemet ska fungera korrekt och påverkar beräkningen av PFD.

Arkitekturen kommer att avgöra om redundans används för att förbättra systemets tillförlitlighet (till exempel två sensorer parallellt för att minska sannolikheten för fel).

Testintervall:

Testintervall (PTI): Detta är det schemalagda tidsintervallet under vilket systemet testas fullständigt för att säkerställa att det fortfarande fungerar korrekt.

En kortare PTI kan minska PFD genom att säkerställa att oupptäckta fel identifieras innan de orsakar ett systemfel.

PFD-beräkningsformel

De Flyväska för ett system kan beräknas med följande allmänna formel:

PFD=λ⋅T+(1−DC)⋅MTTR²PFD = \frac{\lambda \cdot T + (1 - DC) \cdot \text{MTTR}}{2}PFD=2λ⋅T+(1−DC)⋅MTTR

Där:

λ är felfrekvensen för komponenten eller komponenterna,

T det är testintervallet,

e.Kr. det är den diagnostiska täckningen,

MTTR-systemet Det är den genomsnittliga tiden det tar att reparera systemet.

För mer komplexa arkitekturer, såsom system med redundans, beräknas PFD olika baserat på den specifika arkitekturen (t.ex. röstningssystem, 1oo2, 2oo3, etc.).

Typiska PFD-intervall för SIL

Standarden EN 61508 definierar följande acceptabla intervall för skyddsutrustning för varje Säkerhetsintegritetsnivå (SIL):

SIL 1: PFD = 0,1 till 0,01

SIL 2: PFD = 0,01 till 0,001

SIL 3: PFD = 0,001 till 0,0001

SIL 4: PFD < 0,0001



Exempel på PFD-beräkning

Låt oss anta ett system med följande värden:

SIL: 2

Felfrekvens (λ): 0,0001 fel/timme

Testintervall (T): 6 månader (eller 4380 timmar)

Diagnostisk täckning (DC): 90 % (0,9)

Genomsnittlig reparationstid (MTTR): 20 timmar

Med hjälp av den förenklade formeln för PFD:

PFD=(0,0001 fel/timme)⋅(4380 timmar)+(1−0,0» 9)⋅(20 timmar)²PFD = \frac{(0,0001 \, \text{fel/timme}) \cdot (4380 \, \text{timmar}) + (1 - 0,9) \cdot (20 \, \text{timmar})}{2}PFD=2(0,0001 fel/timme)⋅(4380 timmar)+(1−0,9)⋅(20 timmar) PFD=0,438+0,12=0,5382=0,269PFD = \frac{0,438 + 0,1}{2} = \frac{0,538}{2} = 0,269PFD=20,438+0,1=20,538=0,269

Detta värde skulle vara acceptabelt för SIL 2 eftersom den ligger inom det acceptabla intervallet mellan mellan 0,01 och 0,001.

Slutsats

För att beräkna Flyväska andra EN 61508 Del 6, är det nödvändigt att noggrant utvärdera systemfelfrekvenser, testintervall, diagnostiktäckning, reparationstider och den övergripande systemarkitekturen. Dessa parametrar påverkar direkt säkerhetsintegriteten och graden av riskreducering som säkerhetsfunktionen tillhandahåller.

Per calcolare il PFH (Probability of Failure per Hour)  secondo la norma EN 61508 Part 6, Ed. 2 utilizzando i dati che hai fornito, possiamo utilizzare un approccio simile a quello del calcolo PFD, ma applicato per ottenere i valori di PFH. Questo calcolo si concentra sulla probabilità di guasto per unità di tempo, che è la metrica chiave per la sicurezza di un sistema.

Es. Dati di Input:

• Tasso di guasto per errori pericolosi non rilevati (λ): 357,2 FIT
• Tasso di guasto per errori pericolosi rilevati (λ): 1770 FIT
• Intervallo di tempo per il test di prova regolare: 1,5 anni
• Tempo di riparazione per errori rilevati: 78 ore
• Tempo di riparazione per errori non rilevati: 8 ore
• Percentuale di errori non rilevati con causa comune: 15%
• Percentuale di errori rilevati con causa comune: 2%

Calcolo del PFH:

La formula per il calcolo del PFH per un sistema in conformità con la EN 61508 è la seguente:

PFH=(λ⋅T)+(1−DC)⋅MTTRTestTime(inhours)PFH = \frac{(λ \cdot T) + (1 - DC) \cdot MTTR}{Test Time (in hours)}PFH=TestTime(inhours)(λ⋅T)+(1−DC)⋅MTTR​

Dove:

λ è il tasso di guasto per unità di tempo (in FIT)

T è l'intervallo di tempo per il test (in ore)

DC è la copertura diagnostica

MTTR è il Mean Time To Repair (tempo medio di riparazione) in ore

Formula per i diversi sistemi:

PFH per il Sistema a Singolo Canale (1oo1):

PFH1oo1=λ⋅T+(1−DC)⋅MTTR2PFH_{1oo1} = \frac{λ \cdot T + (1 - DC) \cdot MTTR}{2}PFH1oo1​=2λ⋅T+(1−DC)⋅MTTR​

PFH per il Sistema 2oo2:

PFH2oo2=2⋅PFH1oo1⋅(1−PFH1oo1)PFH_{2oo2} = 2 \cdot PFH_{1oo1} \cdot (1 - PFH_{1oo1})PFH2oo2​=2⋅PFH1oo1​⋅(1−PFH1oo1​)

PFH per il Sistema 1oo2:

PFH1oo2=PFH1oo1⋅(1−PFH1oo1)PFH_{1oo2} = PFH_{1oo1} \cdot (1 - PFH_{1oo1})PFH1oo2​=PFH1oo1​⋅(1−PFH1oo1​)

PFH per il Sistema 1oo3:

PFH1oo3=PFH1oo1⋅(1−PFH1oo1)⋅(1−PFH1oo1)PFH_{1oo3} = PFH_{1oo1} \cdot (1 - PFH_{1oo1}) \cdot (1 - PFH_{1oo1})PFH1oo3​=PFH1oo1​⋅(1−PFH1oo1​)⋅(1−PFH1oo1​)

PFH per il Sistema 2oo3:

PFH2oo3=3⋅PFH1oo1⋅(1−PFH1oo1)⋅(1−PFH1oo1)PFH_{2oo3} = 3 \cdot PFH_{1oo1} \cdot (1 - PFH_{1oo1}) \cdot (1 - PFH_{1oo1})PFH2oo3​=3⋅PFH1oo1​⋅(1−PFH1oo1​)⋅(1−PFH1oo1​)