功能安全评价

基于可编程电子 元件的新产品 新技术
游 乐 设 施 新 技 术 现有工作 研究工作
机械装置和 系统方面的 新技术
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—游乐设施新技术的风险
评价
随着科技 的发展和 用户要求 的提升， 近年来越 来越多新 技术、新 材料、新 工艺出现 在游乐设 施系统当 中。 驱动系统
故障 控制
硬件安全完整性
系统安全完整性 （含软件安全完整性）
安全 管理
整体 安全 生命 周期
安全相关E/E/PE控制系统 （游乐设施安全控制系统） （EUC控制系统）
对象
风险分析
上海交通大学 2012年11月29日
可靠性分析
理论基础
研究进展—功能安全评估
• 功能安全的目的
失效率可控 通过相关硬件和软件故障控制技术和整个系统的安全管 理措施的有效实施，使为实现某一安全功能而专门设计的 E/E/PE安全相关系统在整体安全生命周期内的失效率达到与 使用环境相匹配的可接受的程度。
控制 风险 功能安全概念
研究进展—功能安全评估
危险 事件 的后 果 安全完整性（safety integrity）是在规定的条 件下、规定的时间内，安全相关系统成功实现 所要求的安全功能的概率 外部风险 降低设施 E/E/PE 安全 相关系统 其它技术 安全 相关系统 允许 风险 目标
EUC 风险
危险 事件 的频 率
必要的风险降低
EUC和EUC控 制系统
上海交通大学 2012年11月29日
风险降低设施安全完整性和与必要的风险 降低匹配的安全相关系统
研究进展—功能安全评估
安全完整性等级（SIL--sefety integrity level） 是各种因素导致故障率（包括随机硬件故 障和系统性故障），这些故障将导致不安 全状态的出现，例如硬件故障，软件故障， 电干扰所致故障等。安全完整性等级是安 全保护系统的核心指标。
基于风险评估的游乐设施 安全检验与评价方法研究
研究目标
风险分析
游乐设施 系统
游乐设施新 技术 功能安全 思想
可靠性
安全 评价 方法
安全 评价 软件 相关 标准 草案
上海交通大学 2012年11月29日
研究内容
功能安全 GB/T 20438
功能安全 传统安全
基本安全要求 GB 24803.1 传统游乐设施技术 GB8408 标准 草案 基于风险的 游乐设施安全 评价方法 软件 实现
上海交通大学 2012年11月29日
IEC61508.1、IEC62061
IEC61508.1、IEC62061 ISO22201 IEC61508.3、IEC62061 ISO22201
HFT和SFF PFD/PFH
IEC61508.2 IEC62061 ISO22201
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
研究进展—功能安全评估
适用于游乐设施 的硬件可靠性数 据库的整理 适用于游乐设施 的硬件与软件的 设计策略和建议 适用于游乐设施 的硬件与软件的 测试与确认方法
对每一种新技 术进行失效模 式的辨识、探 讨和分析，以 及分析每一种 失效的影响
上海交通大学 2012年11月29日
从对设备本身 的影响、对操 作人员与乘客 的影响、对环 境的影响等方 面进行风险分 析
建立危险、发 生频率与伤害 之间的关系， 完成危险等级 表
研究进展—游乐设施新技术的风险分析
• 游乐设施提升系统的风险分析与评价
•磁制动、驱动系统的应用
收集
曳引系统
• 扁平钢带悬挂系统 • 非金属绳悬挂系统 •轻量化座舱（采用非金属材料）
材料的变更
整理
•无线通讯的使用
电子元件的 应用
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—游乐设施新技术的风险
评价
新技术的应用伴随着新风险的出现！ 游乐设 施新技 术 失效模式 潜在风险 伤害程度
有何风险？如何判废？
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—游乐设施新技术的风险分析
• 新型驱动系统的风险分析与评价
疲劳试验 弯曲疲劳性能
摩擦试验 非金属曳引轮 和曳引绳 热试验
曳引性能
冷热敏感性
破断试验
破断强度
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研究进展—游乐设施新技术的风险分析
• 新型提升系统的风险分析与评价
用以满足 特定的安 全功能
控 制
安全 功能
功能性要求 安全性要求
安全 功能 功能 安全 E/E/PE 安全相 关系统
控 制
安 全
EUC
（受控 设备）
生 命 周 期
EUC
（受控 设备）
监 测
E/E/PE 安全相 关系统 确定 风险
关注系统 本身的可 靠性
监 测
传统安全概念
上海交通大学 2012年11月29日
• 功能安全的意义
安全性得到量化
涵盖了E/E/PE安全控制系统从概念设计、产品实现、 应用运行、维护修改，一直到停用报废的整个过程的硬件、 软件、文档、组织的管理等的安全性，并通过失效分析和专 家经验的结合使这种安全性得到量化，从而将安全性提高到 预期等级。
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
功能安全的全生命周期管理
研究进展—功能安全评估
概念设计 阶段
产品实现 阶段 应用运行 阶段
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
管理体系 文件体系 软件SIL 系统SIL 硬件SIL 功能安全评估 人员、组织、 技术活动等 设计、计划、 说明等 避免失效、故 障控制等 结构约束 随机失效 完整安全生命周期
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
现有 的可 靠性 数据 库 MIL-HDBK-217F GJB299B SN29500
GIDEP（政府—工业 界数据交换中心）
AVCO《失效 率手册》
其他军用和 商业数据库
适用于游乐设施系统的可靠性数据库
上海交通大学 2012年11月29日
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
机械部件
mechanical components
电子化部件
electronic components
机电组 合部件
electro-mechanical components
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
技术和措施
研究进展—安全评价软件
用户数据 评估报告 软件环境 VC++ 人机交互界面
危险库和 措施库
可靠性 参数库
SIL 功能安全 分析评定
风险 分析评定
SQL server
上海交通大学 2012年11月29日
C++
谢谢!
功能安全评估 的通用方法
功能安全评估 在游乐设施方面的应用
1. 分析游乐设施的安全功能 2. 确定对应于每一项安全功能的安全状态要求 3. 确定对应于每一项安全功能的安全完整性等级 针对现有技术，参照现有国外标准，分析对于我国实际情 况的适应性；针对游乐设施新技术，从风险分析着手，提出新的 安全功能和相应的SIL。
GB16899-2011中，规定最高安全完整性等级为SIL2 EN81-1：1998-A1中，规定最高安全完整性等级为SIL3
上海交通大学 2012年11月29日
研究进展—功能安全评估
计划与概念设计 分析与设计 改造与管理
Safety Lifecycle
试制与验证 操作和维护
应用运行
上海交通大学 2012年11月29日