IEC 61508-5 Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related system pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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作者:IEC

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頁數:46

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出版時間:2010

價格:0

裝幀:平裝

isbn號碼:9782889105281

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• 控製科學與技術
• IEC
• Expertise
• IEC 61508-5
• Functional Safety
• Safety-Related Systems
• Electrical Engineering
• Electronic Engineering
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• Industrial Safety
• Standards
• Reliability
• Risk Assessment

現代工業控製係統可靠性工程：基於成熟實踐的係統設計與驗證 本書聚焦於現代工業自動化和過程控製領域中，如何通過嚴謹的工程方法，確保復雜電子、電氣和可編程電子安全相關係統的長期、可靠運行。 本書深入探討瞭從概念設計到係統退役全生命周期中，確保係統滿足預定安全完整性要求（SIL/PL）的關鍵技術和管理流程。它並非僅僅停留在理論層麵，而是大量結閤瞭全球領先製造業和高風險行業（如石油化工、核能、軌道交通和高端裝備製造）的實際工程案例與最佳實踐。 第一部分：係統可靠性基礎與需求定義 本部分為後續深入分析奠定理論和方法論基礎。我們將首先迴顧係統可靠性工程的基本原理，包括故障率模型、失效模式與影響分析（FMEA/FMECA）以及可靠性分配的工程方法。核心內容在於如何將高層次的安全目標，轉化為可量化、可驗證的係統需求。 安全生命周期模型概述： 介紹一個結構化的安全生命周期框架，強調需求分析在整個流程中的核心地位。 風險評估與量化： 詳細闡述如何進行定性和定量的風險評估，包括事件樹分析（ETA）和故障樹分析（FTA）在早期設計中的應用，以及如何確定所需的係統安全完整性等級（SIL/PL）。 安全需求規範的精確性： 重點講解如何撰寫無歧義、可測試的安全需求規格說明書（SRS），特彆是針對軟件和硬件接口的需求定義。 環境影響與操作場景分析： 討論瞭環境因素（溫度、振動、電磁兼容性EMC）對係統長期可靠性的影響，以及如何將特定運行場景納入設計驗證計劃。 第二部分：硬件架構設計與冗餘策略 硬件層麵的可靠性是係統安全性的基石。本部分專注於設計滿足特定SIL等級的硬件架構，強調容錯能力和故障檢測機製。 失效統計與硬件度量： 深入分析硬件失效數據的使用，如平均故障間隔時間（MTBF）的計算，以及如何利用行業標準數據庫（如SN 29500, OREDA）進行預測。 冗餘技術與架構選擇： 全麵比較瞭不同的冗餘架構（如1oo2, 2oo3, 1oo3D等）的優缺點，並提供基於SIL目標和成本效益的架構選擇指南。重點探討瞭投票機製的設計與實現，確保投票邏輯本身不成為單點故障源。 故障檢測與診斷覆蓋率（DC）： 這是衡量硬件安全性能的關鍵指標。本書詳細介紹瞭各種內部診斷技術（如自檢、校驗和、看門狗定時器等）的設計原理，並指導讀者如何計算和優化係統的診斷覆蓋率，使其滿足目標SIL等級的要求。 安全相關部件的鑒定與使用： 討論瞭如何選擇和評估“安全相關部件”（Safety-related Parts），包括其成熟度、認證狀態以及在非安全關鍵係統共存時的隔離要求。 第三部分：軟件開發與驗證的嚴謹性 軟件在現代安全係統中占據核心地位，其復雜性也帶來瞭獨特的驗證挑戰。本部分嚴格遵循結構化和形式化的軟件工程方法，以最小化潛在的編程錯誤。 安全軟件開發生命周期（S-SDLC）： 介紹一種嚴格的、瀑布與迭代相結閤的軟件開發流程，強調需求的可追溯性、設計文檔的詳盡性，以及代碼實現過程中的強製性規範。 編程語言的選擇與限製： 討論瞭在安全攸關軟件中，為何傾嚮於使用受限的子集語言（如MISRA C/C++標準）以及對動態內存分配、遞歸等高風險特性的嚴格限製。 靜態分析與動態測試： 深度講解瞭代碼覆蓋率的各種度量標準（語句覆蓋、分支覆蓋、MC/DC等）及其在不同SIL等級下的應用要求。重點介紹使用自動化工具進行深度靜態分析，以檢測潛在的運行時錯誤和違反編碼規範的行為。 軟件集成與接口測試： 闡述瞭如何通過係統化的方法驗證不同軟件模塊之間、以及軟件與硬件之間的接口功能是否完全符閤安全規範。 第四部分：係統集成、確認與生命周期管理 係統的最終安全性是在集成和實際運行中體現齣來的。本部分關注係統層麵的驗證活動和長期的維護策略。 集成測試與確認： 區分瞭“驗證”（Verification，是否正確地構建瞭係統）和“確認”（Validation，係統是否滿足瞭最初的預期目標）。詳細介紹瞭如何設計和執行壓力測試、邊界條件測試以及故障注入測試，以模擬真實世界中最壞的情況。 功能安全評估與審計： 介紹瞭第三方獨立安全評估（ISA）的流程和關注點，以及如何準備完整的功能安全案例（Functional Safety Case）來支持最終的批準。 操作、維護與變更管理： 強調瞭即使是經過認證的係統，也需要在整個服役期內進行嚴格的管理。討論瞭對維護人員的資質要求、安全相關變更的控製流程（確保變更不引入新的隱患），以及定期的係統性能再評估。 退役規劃： 即使是係統壽命終結，也需要安全地進行退役處理，以防止意外啓動或數據泄露，本書提供瞭相應的安全關閉程序建議。 本書的特色在於： 本書內容深度貼閤實際工程挑戰，旨在為安全係統工程師、項目經理和質量保證人員提供一套可操作、可審計的工程藍圖。通過對大量工業實踐的反思和提煉，它幫助讀者超越單純的閤規性檢查，建立起一種以可靠性為導嚮的係統思維。書中的案例分析著重於“為什麼會失敗”以及“如何通過設計避免這些類型的失敗”，而非僅僅展示標準條款的字麵要求。

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作為一名從事係統集成工作的技術人員，這本書為我提供瞭寶貴的體係結構設計指導。IEC 61508-5 在係統層麵的方法論，讓我能夠更清晰地理解如何構建一個具有良好安全冗餘和故障隔離能力的係統。書中對不同安全機製的組閤和互補性進行瞭深入的分析，並提供瞭關於如何進行係統層麵的風險再評估的建議。我尤其欣賞書中關於“安全鏈”的概念，以及如何確保整個安全鏈上的每一個環節都能達到所需的SIL級彆。這對於避免齣現“短闆效應”，確保整體安全性能至關重要。書中豐富的圖示和流程圖，將復雜的係統設計思路可視化，極大地提升瞭我的理解效率。

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這本書在“失效概率”的量化計算和評估方麵，給瞭我很大的啓發。IEC 61508-5 詳細介紹瞭如何根據元器件的失效率數據，以及係統的硬件結構，來計算硬件隨機失效的概率，並判斷其是否滿足SIL級彆的要求。書中對於“安全失效”和“危險失效”的區分，以及如何評估不同失效模式的概率，都講解得非常清晰。這讓我意識到，在安全係統設計中，僅僅依靠經驗是不夠的，必須要有量化的依據來支持安全決策。書中提供的計算方法和錶格，為我進行瞭準確的概率評估提供瞭實際的工具。

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在接觸這本書之前，我對軟件在安全係統中的作用一直存在一些模糊的認識。IEC 61508-5 的齣版，無疑填補瞭我在這方麵的知識空白。書中對可編程電子安全相關係統的軟件開發過程進行瞭詳盡的規範。它不僅僅關注軟件的編碼，更重要的是強調瞭從需求分析、設計、實現、測試到維護的整個生命周期中的安全考量。我特彆被書中關於軟件故障檢測和容錯機製的討論所吸引。作者列舉瞭多種先進的技術和方法，比如冗餘、多樣化、校驗和、監控程序等，並詳細說明瞭它們在不同SIL級彆下的適用性和有效性。這讓我深刻理解到，一個真正可靠的安全係統，軟件的健壯性和可信度是至關重要的。

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這本書在驗證和確認（V&V）方麵的內容，對我而言具有極其重要的實踐價值。IEC 61508-5 詳盡地闡述瞭在不同開發階段，如何通過一係列的驗證和確認活動來證明係統的安全性。我非常贊賞書中對於獨立性原則的強調，以及如何通過不同的V&V方法，如審查、測試、仿真和現場試驗，來發現潛在的安全缺陷。書中列舉瞭大量具體的V&V技術和工具，並根據不同的SIL級彆給齣瞭相應的要求。這為我製定詳細的V&V計劃，並有效執行提供瞭堅實的依據，從而確保最終交付的安全係統真正符閤預期。

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這本書的內容，從我個人的閱讀體驗和對相關領域知識的理解來看，無疑是一部在功能安全領域具有裏程碑意義的著作。它所涵蓋的理論深度和實踐廣度，都深深地吸引瞭我。在閱讀過程中，我尤其被作者對於風險評估方法論的詳盡闡述所打動。書中提齣的係統性方法，不僅僅是簡單的列舉各種潛在風險，而是深入到風險産生的根源，並為如何量化和評估這些風險提供瞭清晰的指導。例如，它詳細解釋瞭如何根據不同行業和應用場景的特性，選擇最恰當的風險評估工具和技術，並提供瞭大量的案例研究來佐證這些方法的有效性。這種嚴謹的態度，讓我對如何科學地識彆、分析和控製與電氣、電子和可編程電子安全相關係統相關的風險有瞭全新的認識。

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在閱讀過程中，我尤其被書中關於“失效分析”的深度所吸引。IEC 61508-5 提供瞭多種係統性的失效分析技術，例如故障樹分析（FTA）、失效模式與影響及危害性分析（FMEA）等，並詳細解釋瞭如何將其應用於安全相關係統的設計和評估中。書中通過具體的例子，展示瞭如何運用這些工具來識彆潛在的失效模式，評估其發生的可能性和潛在的後果，並提齣相應的預防和緩解措施。這種嚴謹的分析方法，使我能夠更深入地理解係統的脆弱性，並有針對性地采取措施來提高係統的可靠性和安全性。

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這本書所強調的“安全生命周期”的概念，對我理解功能安全的整體性具有深刻的意義。IEC 61508-5 並非將安全視為一個一次性的設計任務，而是貫穿於産品或係統的整個生命周期，從概念階段到退役。書中詳細闡述瞭在不同生命周期階段，需要進行的活動和交付物，以及如何保持安全在整個過程中得到持續的管理和控製。我特彆被書中關於“操作和維護”階段的安全考量所吸引，認識到即使一個設計上非常安全的産品，如果操作和維護不當，也可能導緻嚴重的事故。這種全局觀，讓我對功能安全有瞭更全麵和深刻的認識。

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對於我這樣一個對國際標準體係不太熟悉的讀者來說，IEC 61508-5 提供瞭對該係列標準背後邏輯和目的的清晰解讀。雖然書中並未直接闡述其他子標準的內容，但它作為核心標準之一，其所蘊含的原理和方法論，可以類比並推導至其他相關領域。我深刻理解到，功能安全並非孤立的技術範疇，而是需要與風險管理、質量管理等體係緊密結閤。書中對管理體係的關注，包括組織結構、人員能力、文件記錄以及變更管理等方麵，都為建立一個持續有效的安全管理提供瞭框架。這讓我認識到，技術上的先進性固然重要，但健全的管理體係更是保證安全長期有效的基石。

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這本書最讓我印象深刻的一點，是它對安全完整性等級（SIL）的細緻剖析。作者並非簡單地定義SIL，而是深入探討瞭SIL的確定過程，包括如何根據風險評估結果，結閤失效概率、失效模式以及失效的潛在後果，來層層遞進地確定所需的SIL級彆。在這一點上，書中的講解非常具象化，通過各種圖錶和公式，以及與實際工業應用相結閤的例子，讓原本抽象的概念變得易於理解。我特彆欣賞書中對於不同SIL級彆所要求的硬件和軟件設計、驗證和確認活動的詳細說明。這些信息對於工程技術人員來說，是極其寶貴的實踐指南，可以幫助他們避免在設計和實施安全係統時走彎路，確保最終交付的係統能夠滿足最嚴格的安全標準。

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在閱讀這本書的過程中，我最直觀的感受是其對“過程安全”理念的深入貫徹。IEC 61508-5 並沒有將功能安全僅僅局限於設備本身，而是將其置於整個工藝流程的背景下進行考量。書中詳細闡述瞭如何將安全相關的係統集成到更廣泛的工藝控製係統中，並強調瞭在工藝操作、維護以及緊急情況下的安全管理。我特彆被書中關於“安全儀錶係統（SIS）”的配置和驗證部分的詳細內容所吸引。它提供瞭量化的方法來評估SIS在降低工藝風險方麵的有效性，並明確瞭其與基本過程控製係統（BPCS）之間的界限和接口要求。這對於確保整個工廠或裝置的整體安全運行具有決定性的意義。

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