【摘要】本文介紹了SISTEMA的產(chǎn)生背景，基本功能和使用方法。
【關(guān)鍵詞】EN ISO 13849-1 德國(guó)社會(huì)事故保險(xiǎn)職業(yè)安全和健康研究所 機(jī)械安全控制
Abstract: The article introduces birth background of SISTEMA. It also explains basic functions and usage of this tool.
Key word: EN ISO 13849-1 BGIA SISTEMA
1 背景
十幾年來(lái)，機(jī)械控制安全相關(guān)部件的設(shè)計(jì)和評(píng)估都遵從EN 954-1安全標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的修改版本使用了很多新技術(shù)，諸如：硬件、軟件，以及更多更細(xì)的考慮。新修訂的標(biāo)準(zhǔn)，EN ISO 13849-1:2006，類(lèi)別的確定和失效概率（元件的服務(wù)時(shí)間，測(cè)試的質(zhì)量）的新需求也納入了實(shí)施方法。早在90年代中期，BGIA（德國(guó)社會(huì)事故保險(xiǎn)職業(yè)安全和健康研究所）已具有備相關(guān)的知識(shí)和量化的經(jīng)驗(yàn)，并成功應(yīng)用于安全組件的測(cè)試，如參與了歐洲的STSARCES項(xiàng)目（安全相關(guān)復(fù)雜電子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)）。這個(gè)專(zhuān)用工具對(duì)使用標(biāo)準(zhǔn)的修改版本，提供了簡(jiǎn)化的分析方法和關(guān)鍵參數(shù)輸入。
在機(jī)械控制的設(shè)計(jì)中，上述分析方法和可靠性數(shù)據(jù)的處理仍然有一些未知性。盡管簡(jiǎn)化了方法，在實(shí)踐中仍顯復(fù)雜。在標(biāo)準(zhǔn)修改期間，由于BGIA已經(jīng)有了使用的背景知識(shí)，通過(guò)這個(gè)免費(fèi)的設(shè)計(jì)工具，有利地支持了新標(biāo)準(zhǔn)的推廣和應(yīng)用。工具之一就是PC版的SISTEMA軟件，用于機(jī)械的安全控制。SISTEMA是德語(yǔ)“機(jī)械安全控制”的縮寫(xiě)。基本說(shuō)來(lái)，SISTEMA的目標(biāo)是使控制系統(tǒng)的失效概率有效，通過(guò)快速而簡(jiǎn)單地分析，判斷計(jì)劃和實(shí)施是否成功。除了增強(qiáng)對(duì)新方法的接收程度，用戶(hù)指南也確保完整、無(wú)差錯(cuò)地遵從 EN ISO 13849-1標(biāo)準(zhǔn)。使用一致性檢查和三層指示器系統(tǒng)，SISTEMA防止了用戶(hù)的錯(cuò)誤發(fā)生。這個(gè)工具在設(shè)計(jì)、集成和評(píng)估機(jī)械控制的安全相關(guān)部件方面幫助了機(jī)械制造商、控制系統(tǒng)制造商和測(cè)試機(jī)構(gòu)。它可以針對(duì)所有相關(guān)的控制技術(shù)。
程序要求按照定義的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)它的最后形式做系統(tǒng)檢查，并與原先獲得經(jīng)驗(yàn)的原型相結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)中列舉了不同方法，在軟件的模型中，用戶(hù)需要按照輸入對(duì)話(huà)框輸入他們的數(shù)據(jù)，然后就會(huì)得到一系列計(jì)算結(jié)果。另外的要求是要把數(shù)據(jù)庫(kù)按照不同的用戶(hù)界面，如項(xiàng)目、安全功能和元件進(jìn)行拆分。除了可靠的計(jì)算功能，SISTEMA還有對(duì)用戶(hù)有益的功能，諸如使用標(biāo)準(zhǔn)元件和控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)分析而預(yù)知結(jié)果。軟件還增強(qiáng)了服務(wù)功能，如：報(bào)告的文件生成和軟件使用時(shí)的“向?qū)А惫δ艿取?/span>
SISTEMA現(xiàn)在的版本只有德文和英文版，以后還準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)其他語(yǔ)言的版本，使得該軟件具有國(guó)際化的市場(chǎng)。BGIA的測(cè)試員通過(guò)對(duì)真實(shí)控制系統(tǒng)的案例分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序的考核。另外，還對(duì)多個(gè)例舉的電路進(jìn)行了分析，已在2008年2月的BGIA報(bào)告中發(fā)布。
2 SISTEMA怎樣工作
SISTEMA軟件工具為開(kāi)發(fā)者和測(cè)試者提供了關(guān)于機(jī)械控制相關(guān)安全方面的支持，遵從EN ISO 13849-1標(biāo)準(zhǔn)的分析。這個(gè)工具運(yùn)行在Windows環(huán)境下，允許用戶(hù)按照指定的體系結(jié)構(gòu)，建立安全相關(guān)控制元件的模型，最后可以在不同層次自動(dòng)分析可靠性數(shù)值，包括達(dá)到的性能等級(jí)（PL）和每小時(shí)的平均失效概率（PFH）。
輸入對(duì)話(huà)框用于逐步地輸入相關(guān)的參數(shù)，諸如所需的性能等級(jí)（PLr），控制系統(tǒng)類(lèi)別（Cat.），多通道系統(tǒng)的公因失效（CCF），平均元件質(zhì)量（平均危險(xiǎn)失效時(shí)間，MTTFd）和元件/模塊平均測(cè)量質(zhì)量（平均診斷覆蓋率，DCavg )。一旦把需要的數(shù)據(jù)輸入到SISTEMA中，結(jié)果會(huì)馬上計(jì)算出來(lái)，并顯示在屏幕上。對(duì)用戶(hù)而言，一個(gè)最實(shí)際的好處是：每個(gè)參數(shù)的變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，會(huì)馬上在用戶(hù)界面上顯示出來(lái)。用戶(hù)為此可以節(jié)省大量的查表和計(jì)算時(shí)間（用“元件計(jì)數(shù)”計(jì)算MTTFd，對(duì)每個(gè)通道計(jì)算MTTFd，估算DCavg，PFH和PL的計(jì)算等）。這使得軟件可對(duì)參數(shù)進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”，得到變化后對(duì)全局影響的評(píng)估，而不需要費(fèi)很大的力氣。最后結(jié)果會(huì)總結(jié)成報(bào)告，隨時(shí)可以打印輸出。
雖然有SISTEMA這樣好的分析工具，用戶(hù)仍會(huì)面對(duì)一定的挑戰(zhàn)，這需要用實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)去克服。在使用SISTEMA之前，必須首先指定安全功能，然后建立安全相關(guān)控制系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)模型。這個(gè)模型必須是一種安全相關(guān)的模塊圖。在實(shí)踐中，真實(shí)的結(jié)構(gòu)不總是按照標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)搭建的。有了模型之后，第二個(gè)挑戰(zhàn)是得到所有必要的、相關(guān)于元件的失效概率數(shù)據(jù)。合理的診斷覆蓋率（DC）也需要適當(dāng)?shù)毓烙?jì)，它的變化是巨大的（過(guò)程的失效檢測(cè)：DC = 0－99%）。
3 SISTEMA的使用
SISTEMA從頭到尾有6個(gè)不同的層次處理基本元素：項(xiàng)目（PR），安全功能（SF），子系統(tǒng)（SB），通道（CH）/測(cè)試通道（TE），模塊（BL）和元件（EL）。他們不同層次之間的內(nèi)部關(guān)系由下圖總結(jié)出來(lái)（見(jiàn)圖1）。
圖1：在SISTEMA中不同的層次關(guān)系
