ICS25.040 CCS N 10 中华人民共和国国家标准 GB/T41295.2—2022 功能安全应用指南 第2部分：设计和实现 Application guide of functional safety-Part 2:Design and realisation 2022-10-01实施 2022-03-09发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T41295.2—2022 目 次 前言 引言 N 1 范围 2 规范性引用文件 3术语和定义 缩略语 4 总则 5 6 安全生命周期 系统设计 7 系统架构设计 9 系统详细设计和实现 10 软件设计和实现 11 系统集成 12 12 系统运行和维护规程 13 13 系统的确认 14 14 生命周期各个阶段的验证 14 15 制造 16 功能安全系统评估评测 15 参考文献 图1 系统实现过程的安全生命周期· 图2系统设计要求规范与系统安全要求规范的关系 图3系统设计要求规范的分解 图4 过程工业SIL目标分配示例 图5 安全确认计划内容 GB/T41295.2—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T41295《功能安全应用指南》的第2部分。GB/T41295已经发布了以下部分： 第1部分：危害辨识和需求分析； 第2部分：设计和实现； —第3部分：测试验证； —一第4部分：管理和维护。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124）归口。 本文件起草单位：上海辰竹仪表有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、国能智深控制 技术有限公司、浙江中控技术股份有限公司、北京康吉森技术有限公司、上海辰竹安全科技有限公司。 本文件主要起草人：熊文泽、周婷、孟邹清、田雨聪、周有铮、裘坤、陈小全、黄之炯、左新、庞欣然、 来晓、王璐、张亚彬、刘晓亮、徐神玲、刘瑶、帅冰， II GB/T41295.2—2022 引言 自GB/T20438（所有部分）发布以来，电气/电子/可编程电子系统已经越来越多的应用于国内各 个领域的安全控制和安全防护，包括石油、化工、电力、轨道交通、汽车、电梯/扶梯等。近年来随着智能 制造的兴起，智能化设备（主要由电气/电子/可编程电子为技术基础）的安全问题逐渐成为一个新的研 究方向和焦点，进一步提升了对功能安全技术的需求， GB/T20438（所有部分）给出了实现功能安全的基本框架和结构，作为等同转化的标准，与国内企 业的管理体系和设计思路未能完全切合，加之很多国内工程技术人员都是初次接触功能安全技术，对于 功能安全概念一时难以理解，这就造成虽然国际功能安全标准提出了非常好的安全理念和设计措施，但 技术人员难以清楚的理解和认识。GB/T20438（所有部分）发布10多年来，国内一些领先的科研院所 和企业已经基于标准要求开展了很多工作，并积累了一定的经验。因此，基于国内目前已有的功能安全 评估、功能安全设计、功能安全测试和功能安全管理实践形成本文件，以更好地指导功能安全相关系统 的设计、分析、评估和运行维护。 GB/T41295拟制定4个部分： 第1部分：危害辨识和需求分析。目的在于给出功能安全系统设计初期的危害辨识内容和需 求如何产生的方法； 第2部分：设计和实现。目的在于给出功能安全系统的软硬件设计和实现方法和实施指南； 第3部分：测试验证。目的在于给出功能安全系统在生命周期过程各个阶段的测试导则和测 试方法解读； 一一第4部分：管理和维护。目的在于给出功能安全系统管理和维护过程的导则。 IV GB/T41295.2—2022 功能安全应用指南 第2部分：设计和实现 1范围 本文件给出了设计和实现功能安全系统的指导措施，面向的对象包括安全传感器、安全逻辑控制 器、安全通信总线和安全执行器等 本文件适用于功能安全系统研发团队（如制造商），就开发出符合相应安全完整性能力的安全产品 给出规范性指导；系统集成商、评估机构和用户用于对适当功能安全系统的选型和评价参照执行 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T19001—2016质量管理体系要求 GB/T20438.1一2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第1部分：一般要求 GB/T20438.2一2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第2部分：电气/电子/ 可编程电子安全相关系统的要求 GB/T20438.3一2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第3部分：软件要求 GB/T20438.4一2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第4部分：定义和缩 略语 GB/T20438.6一2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第6部分：GB/T20438.2 和GB/T20438.3的应用指南 GB/T34040一2017工业通信网络功能安全现场总线行规通用规则和行规定义 GB/T41295.3功能安全应用指南第3部分：测试验证g 使用预先存在的软件元素来实现全部或部分安全功能（Functionalsafetyofelectrical/electronic/pro- grammable electronic safety-related systemsPart 3-1:Software requirements-Reuse of pre-existing software elements to implement all or part of a safety function) 3术语和定义 GB/T20438.4一2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 功能安全系统functionalsafetysystem 执行安全相关功能的系统，具有功能安全相关的特性，满足特定的安全完整性等级（SIL）。 程中，功能安全系统可能是一个变送器、继电器、安全可编程序控制器或安全仪表系统。 ［来源：GB/T41295.1—2022.3.6] 1 GB/T41295.2—2022 3.2 功能安全系统研发团队teamforfunctional safetysystemresearchanddevelopment 执行功能安全系统设计研发的责任主体。 注：包括功能安全系统硬件开发人员、软件开发人员、验证测试人员、功能安全管理人员等。 3.3 功能安全系统制造团队functional safetysystemmanufactureteam 执行功能安全系统生产制造的责任主体，它可能包括功能安全系统制造过程的装配人员、测试人 员、管理人员、加工人员等。 注：为保证系统的安全功能正确制造，功能安全系统制造团队需要得到来自功能安全系统研发团队的有效协助。 3.4 故障插入测试faultinjectiontest 人为地在功能安全系统中产生一种故障模式，验证系统在故障状态下的响应情况是否符合安全要 求的一种测试方法。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ASIC：专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit） CMMI：能力成熟度模型集成（CapabilityMaturityModelIntegration） CPLD：复杂可编程逻辑器件（ComplexProgrammableLogicDevice） DC：诊断覆盖率（DiagnosticCoverage） FMEA：失效模式与影响分析（Failuremodeandeffectanalysis） FMEDA：失效模式、影响与诊断分析（Failuremode，effectanddiagnosticanalysis） FPGA：现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray） FTA：故障树分析（Faulttreeanalysis） HFT：硬件故障裕度（HardwareFaultTolerance） MooN:N取M通道架构（MoutofNchannelarchitecture） PFDavg：要求时危险失效平均概率（AverageProbabilityofdangerousFailureonDemand） PFH：危险失效平均频率（Averagefrequencyof dangerousfailure） SFF：安全失效分数（SafeFailureFraction） SIL：安全完整性等级（SafetyIntegrityLevel） 5总则 能安全基础标准的要求开展功能安全系统研发和验证工作。为保证预期的SIL目标和要求得以切实 实现，本文件给出了相关的应用指南。 注：某些领域有其特定领域的功能安全标准，这些领域的功能安全标准继承了GB/T20438.2一2017和GB/T20438.3- 2017的整体架构和核心理念，因此在符合这些领域功能安全要求时，也可参考本文件的相关内容。 5.2功能安全系统还宜满足其产品标准中关于基本安全（如电气安全）、环境适应性以及可靠性/稳定 性的特定要求，这些要求是实现相应安全完整性的前提 5.3功能安全系统的生产制造过程需要考虑第15章或相关领域功能安全标准中的规定。 2 GB/T41295.2—2022 6安全生命周期 6.1一般原则 阶段。 经验。 6.2应用考虑 6.2.1功能安全管理体系需要考虑GB/T2