《数字化车间功能安全要求GBT+41257-2022》详细解读

《数字化车间功能安全要求GB/T41257-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和缩略语3.1术语和定义3.2缩略语4安全生命周期5数字化车间的功能安全管理contents目录5.1组织人员和资源5.2执行和监督5.3数字化车间的功能安全管理6数字化车间危险与风险分析6.1生产制造过程及设备6.2控制层和执行层contents目录7数字化车间保护层评估7.1数字化车间保护层7.2制造过程和设备的保护层评估7.3控制层和执行层的保护层评估8安全相关系统要求8.1安全功能要求8.2安全完整性要求contents目录8.3独立性要求8.4故障响应要求8.5其他要求9功能安全管理信息系统要求9.1一般要求9.2功能要求9.3数据要求contents目录10功能安全集成要求10.1一般要求10.2人机接口要求10.3现场设备通信接口要求10.4网络通信接口要求附录A(资料性)数字化车间危险与风险分析方法和步骤contents目录A.1进行危险与风险分析所需的信息A.2数字化车间危险与风险分析的步骤A.3数字化车间的危险识别A.4数字化车间的风险评估A.5数字化车间的风险评定附录B(资料性)安全完整性等级(SIL)与性能等级(PL)之间的关系contents目录B.1安全完整性等级SILB.2性能等级PLB.3PL和SIL之间的关系参考文献011范围本标准规定了数字化车间功能安全的要求，包括数字化车间信息系统、工业控制系统、工业网络安全等方面的功能安全。标准的定义与适用范围适用于数字化车间规划、设计、建设、运行和维护过程中，对功能安全的管理和实施提供指导。涵盖数字化车间的硬件、软件、数据等要素，确保车间运行的安全可靠。123随着工业信息化的推进，数字化车间已成为制造业发展的重要趋势，功能安全是数字化车间稳定运行的基石。本标准为数字化车间功能安全提供了统一的衡量准则，有助于规范市场秩序，提升数字化车间的整体安全水平。通过实施本标准，可增强企业对数字化车间功能安全的重视程度，防范潜在的安全风险，保障企业资产和人员安全。标准的必要性与意义022规范性引用文件这些引用文件共同构成了本标准的完整技术体系。引用文件的版本和状态均有明确规定，确保标准的准确性和时效性。详述了本标准所引用的其他相关标准、规范或技术文件。引用文件概述关键引用文件解读探讨了引用文件与本标准的关联性和互补性。分析这些引用文件如何支撑本标准的实施和应用。举例解读了本标准中关键引用文件的内容和作用。010203引用文件的获取与使用提供了引用文件的获取渠道和方式，便于用户查找和使用。01说明了在标准实施过程中如何正确运用这些引用文件。02强调了遵循引用文件要求的重要性，确保标准执行的一致性和有效性。03033术语、定义和缩略语数字化车间指利用数字化技术实现生产流程自动化、信息化、智能化的生产车间。功能安全指系统或设备在面临潜在的危险或故障时，能够进入安全状态或保持安全状态的能力。安全完整性等级指功能安全要求的安全完整性等级，是衡量系统或设备安全性能的重要指标。术语指可能导致人员伤害、财产损失或环境破坏的潜在情况。危险故障安全状态指系统或设备不能执行规定功能的状态。指系统或设备在面临危险或故障时，能够达到或保持的一种无害状态。定义安全完整性等级（SafetyIntegrityLevel）。SIL可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）。PLC01020304国家标准。GB分布式控制系统（DistributedControlSystem）。DCS缩略语043.1术语和定义定义数字化车间是指通过数字化技术实现生产流程高度自动化、信息化和智能化的生产车间。特点数字化车间具备数据采集、传输、处理、分析和优化等功能，能够实现生产过程的可视化、可控制和智能化。数字化车间功能安全是指系统或设备在面临潜在的危险或故障时，能够进入安全状态或保持安全状态的能力。定义功能安全的目标是确保系统或设备在危险发生时，能够采取适当的措施防止或减少对人员、环境和设备的损害。目标功能安全数字化车间功能安全是指数字化车间在面临潜在的危险或故障时，能够确保生产过程的安全、稳定和可靠。定义数字化车间功能安全要求包括风险评估、安全设计、安全验证、安全管理和应急处置等方面，确保数字化车间的整体安全性。要求数字化车间功能安全053.2缩略语DWDigitalWorkshop，数字化车间，指通过数字化技术实现生产过程的可视化、可控制和智能化管理的车间。IIoTMES数字化车间相关缩略语IndustrialInternetofThings，工业物联网，指通过物联网技术实现工业设备与系统之间的互联互通，实现数据的采集、传输和分析应用。ManufacturingExecutionSystem，制造执行系统，是数字化车间的核心系统，负责生产计划的执行、生产过程的调度、生产数据的采集和分析等。功能安全相关缩略语SILSafetyIntegrityLevel，安全完整性等级，是衡量功能安全系统性能的重要指标，分为SIL1至SIL4四个等级，等级越高表示系统的安全性能越强。HAZOPHazardandOperabilityAnalysis，危险与可操作性分析，是一种用于辨识系统潜在危险并评估其风险的分析方法。FSFunctionalSafety，功能安全，指系统或设备在面临潜在的危险情况时能够进入安全状态或保持安全状态的能力。030201064安全生命周期定义与范围明确安全生命周期的定义及其涉及的关键阶段，包括概念、设计、实施、运行与维护等。目标与重要性阐述安全生命周期的目标，即确保数字化车间在整个生命周期内达到所需的安全要求，降低潜在风险。4.1安全生命周期概述强调在安全生命周期内综合考虑技术、管理、人员等要素，实现整体安全。综合性原则将安全生命周期划分为若干阶段，明确各阶段的任务、责任与交付成果。阶段性原则根据实际需求与安全评估结果，不断优化和完善安全生命周期的各个阶段。迭代性原则4.2安全生命周期管理原则0102034.3安全生命周期实施要点概念阶段明确数字化车间的安全需求，制定初步的安全策略与规划。设计阶段基于概念阶段成果，详细设计数字化车间的安全架构、系统与安全防护措施。实施阶段按照设计要求，具体落实数字化车间的安全建设，包括软硬件配置、安全策略实施等。运行与维护阶段确保数字化车间安全稳定运行，持续监控安全风险，及时响应与处理安全问题。4.4安全生命周期评估与改进改进策略根据评估结果，提出针对性的改进策略与措施，以不断提升数字化车间的安全水平。评估方法介绍定期对数字化车间安全生命周期进行评估的方法，包括定性与定量评估、风险评估等。075数字化车间的功能安全管理制定功能安全管理流程，包括风险评估、安全设计、验证与监控等环节。设立功能安全培训计划，提升员工的安全意识和操作技能。建立功能安全管理组织架构，明确各级职责与权限。5.1安全管理体系5.2风险评估与应对对数字化车间进行全面的功能风险评估，识别潜在的安全隐患。01根据风险评估结果，制定相应的安全措施和应急预案。02定期对风险评估进行复审和更新，确保安全措施的持续有效性。03010203将功能安全要求融入数字化车间的设计过程中，确保设备、系统和流程的安全性。采用符合功能安全标准的设备、技术和解决方案，降低安全风险。对安全设计进行验证和确认，确保其满足预期的安全要求。5.3安全设计与实施5.4监控与改进010203建立功能安全监控机制，实时监测数字化车间的安全状况。对安全事件进行记录、分析和处理，及时消除安全隐患。定期组织功能安全审查和改进活动，提升数字化车间的整体安全水平。085.1组织人员和资源组织架构清晰企业应建立明确的数字化车间组织架构，包括车间管理层、技术层、操作层等，确保各层级职责明确，形成高效的工作机制。职责分工明确5.1.1组织架构和职责在组织架构基础上，应详细划分各岗位的职责，如车间主任、技术负责人、安全员等，确保各项功能安全工作得以有效落实。0102人员能力评估企业应对数字化车间相关岗位的人员进行能力评估，确保其具备胜任相应工作的技能和知识。定期培训制度应建立定期的培训制度，对车间人员进行功能安全、操作技能、应急处理等方面的培训，不断提高人员的专业水平和安全意识。5.1.2人员能力和培训VS企业应根据数字化车间的实际需求，合理配置各类资源，包括设备、工具、原材料等，确保车间正常运营。资源管理制度应建立完善的资源管理制度，对资源的采购、存储、使用、维护等环节进行规范，确保资源的安全性和有效性。同时，要定期对资源进行盘点和更新，以满足车间不断发展的需求。资源合理配置5.1.3资源配备和管理095.2执行和监督培训与教育定期对员工进行功能安全培训与教育，提高员工的安全意识与操作技能，确保员工能够熟练掌握并遵守相关安全要求。明确责任与权限在数字化车间中，应明确各级管理人员、操作人员及维护人员的责任与权限，确保各项功能安全要求得到有效执行。制定操作规程根据数字化车间的特点，制定详细的操作规程，包括设备操作、数据录入、异常处理等方面，以指导员工正确、安全地进行操作。执行层面要求建立专门的监督机制或机构，对数字化车间的功能安全进行定期或不定期的检查与评估，确保各项安全要求得到落实。设立监督机制利用数字化技术手段，对车间内的关键设备、重要数据进行实时监控与记录，以便及时发现问题并采取相应措施。监控与记录定期对数字化车间的功能安全进行审核，针对存在的问题提出改进措施，并跟踪改进效果的实施情况，以实现持续改进与提升。审核与改进监督层面要求105.3数字化车间的功能安全管理提高数字化车间的可靠性和稳定性，保障生产过程的连续性和产品质量。降低数字化车间运行过程中的安全风险，减少潜在的安全隐患。确保数字化车间设备和系统的功能安全，防止因设备故障或人为错误导致的安全事故。功能安全管理目标功能安全管理原则010203预防为主通过科学合理的设计、选型、安装和调试等过程，确保数字化车间具备较高的功能安全水平。综合治理针对数字化车间运行过程中可能出现的各种安全问题，采取综合性的管理措施和技术手段进行防范。持续改进定期对数字化车间的功能安全状况进行评估和审查，及时发现并整改存在的问题，不断完善功能安全管理体系。人员管理加强对数字化车间操作人员的培训和管理，提高其安全意识和操作技能。设备维护建立完善的设备维护制度，确保数字化车间设备始终处于良好的工作状态。应急响应制定数字化车间安全事故应急预案，提高应对突发事件的快速反应能力。安全检查定期对数字化车间进行安全检查，及时发现并处理存在的安全隐患。功能安全管理要素116数字化车间危险与风险分析设备故障控制系统是数字化车间的核心，存在漏洞可能导致非法入侵或恶意篡改，严重威胁车间安全。控制系统漏洞数据安全风险数字化车间产生的数据量大且价值高，数据泄露或被篡改可能带来重大损失。数字化车间涉及大量自动化设备，设备故障可能导致生产中断甚至引发安全事故。危险源识别供应链风险数字化车间的设备、系统等多来自外部供应商，供应链的安全性直接影响车间安全。操作风险操作人员技能水平不足或违规操作可能导致设备损坏、生产事故等。环境风险车间环境如温度、湿度、电磁干扰等可能影响设备正常运行，进而引发安全风险。030201风险点分析采用先进的安全防护技术，加强控制系统的访问控制和漏洞修补。完善控制系统安全防护建立严格的数据安全管理制度，采用加密、备份等措施保护数据安全。强化数据安全保护定期对设备进行维护和检修，确保设备处于良好状态，降低故障率。加强设备维护与检修风险防范措施应急处置预案制定详细的应急处置流程针对可能发生的各种安全事故，制定详细的应急处置流程，确保在事故发生时能够迅速响应。定期组织应急演练通过定期组织应急演练，提高员工的应急处置能力，确保预案的有效性。建立事故报告与追踪机制对发生的安全事故进行及时报告和追踪，分析原因并采取措施防止类似事故再次发生。126.1生产制造过程及设备确保数字化车间的工艺流程设计合理，遵循安全生产标准，预防潜在的安全风险。工艺流程安全性实施对关键生产过程的实时监控，设置合理的报警阈值，及时发现并处理异常情况。过程监控与报警建立完善的应急响应流程，确保在突发安全事件发生时能够迅速、有效地进行应对。应急响应机制生产制造过程的安全要求设备选择与采购选用符合相关安全标准的设备，确保其性能稳定、安全可靠。设备安全防护对重要设备实施安全防护措施，如安装防护罩、设置安全光栅等，防止人员误操作或设备故障导致的安全事故。设备维护与检修建立定期的设备维护和检修制度，确保设备始终处于良好的工作状态，及时发现并排除潜在的安全隐患。020301设备安全要求136.2控制层和执行层控制层功能安全要求01控制系统应设计成具有高可靠性，能够抵御外部干扰和内部故障，确保车间生产过程的连续稳定运行。控制层需具备安全控制逻辑，能够对生产过程中的潜在危险进行及时识别并作出相应的安全保护措施，防止事故发生。控制层应确保与执行层、信息层之间的数据传输安全，采用加密、校验等技术手段，防止数据被篡改或窃取。0203确保控制系统的可靠性实现安全控制逻辑保障数据传输安全精确执行控制指令执行层需准确无误地执行来自控制层的指令，确保生产过程的精确控制，避免因执行错误而导致的安全事故。执行层功能安全要求具备设备状态监测与诊断功能执行层应能够实时监测设备的运行状态，及时发现异常情况并进行诊断，为维修人员提供准确的故障信息，提高设备维修效率。保障执行机构安全可靠执行层的执行机构需具备高可靠性和稳定性，能够在恶劣环境下长时间稳定运行，确保生产过程的顺利进行。同时，应采用冗余设计，避免因单个执行机构故障而导致整个生产线的瘫痪。017数字化车间保护层评估定义保护层是指为防止危险事件发生或减轻其后果而设计的措施或系统。分类根据保护层的性质和作用，可将其分为安全保护层、控制保护层、防护保护层等。保护层定义与分类保护层应覆盖数字化车间的所有关键区域和环节，确保无遗漏。完整性保护层应具备高可靠性，能够长时间稳定运行并准确执行预定功能。可靠性关键保护层应设计冗余措施，确保在单点故障时仍能保持功能。冗余性数字化车间保护层构建要求010203首先识别数字化车间中的潜在风险点，评估其可能造成的损失和发生概率。风险评估针对已识别的风险点，分析现有保护层的有效性，确定是否需要加强或改进。保护层有效性分析通过定量计算和定性分析，综合评估保护层的整体性能和效果。定量与定性评估相结合数字化车间保护层评估方法持续投入研发，提升保护层的科技含量和智能化水平。加强技术研发制定详细的检查与维护计划，确保保护层的完好与有效。定期开展检查与维护加强保护层相关人才的培养与引进，提高团队的整体素质。培养专业人才数字化车间保护层优化建议027.1数字化车间保护层定义数字化车间保护层是指通过先进的技术手段和管理措施，对车间内的人员、设备、环境等要素进行全方位保护的系统层级。功能防止危险事件的发生，降低事故风险，确保车间生产的安全、稳定和高效。保护层定义与功能管理措施完善建立健全的安全管理制度和应急预案，提高员工安全意识，确保各项保护措施的落实。风险评估与分级对车间进行全面的风险评估，确定各要素的风险等级，为保护层的构建提供依据。技术手段应用运用传感器、监控系统、数据分析等先进技术，实时监测车间状态，及时发现并处理异常情况。保护层构建要点制定具体的评估指标，如事故发生率、安全隐患整改率等，对保护层的实施效果进行量化评估。评估指标根据评估结果，及时调整保护层的构建策略和管理措施，实现车间安全水平的持续提升。持续改进保护层实施效果评估037.2制造过程和设备的保护层评估制造过程保护层评估流程梳理对制造全流程进行细致梳理，明确各环节的安全需求和潜在风险点。风险评估针对制造过程中可能出现的安全风险进行定量与定性评估，确定风险等级。保护层设计根据风险评估结果，设计相应的保护层措施，如安全联锁、紧急停车等，以降低或消除风险。保护层验证通过模拟仿真、实际测试等手段，验证保护层的可靠性和有效性。设备保护层评估设备清单列出制造过程中涉及的所有关键设备，明确设备的安全功能和性能要求。02040301保护层配置针对设备风险，配置相应的保护层，如安全防护装置、故障诊断系统等。设备风险评估对每台设备进行详细的风险评估，识别潜在的安全隐患和故障模式。保护层维护与更新定期对设备保护层进行维护检查，确保其处于良好工作状态，并根据实际情况进行必要的更新升级。047.3控制层和执行层的保护层评估评估控制系统的硬件和软件是否具备高可靠性，能否在恶劣环境下稳定运行。控制系统可靠性检查控制层与上层管理系统及执行层设备间的数据传输是否采用加密措施，确保数据的完整性和机密性。数据传输安全性验证控制层是否实施严格的权限管理，防止未授权访问和误操作。权限管理与访问控制控制层评估执行层评估设备安全性能评估执行层设备（如传感器、执行器等）是否满足相关安全标准，能否在异常情况下及时响应并保护系统安全。实时性与同步性故障诊断与容错能力检查执行层设备的数据采集、传输和执行指令的实时性，以及各设备之间的同步性，确保整个系统的协调运行。验证执行层是否具备故障诊断和容错能力，能够在设备故障时及时发现并切换至备用设备，保证生产线的连续运行。058安全相关系统要求架构应确保系统的可靠性、可用性和可维护性。应建立适当的冗余设计，以提高系统的容错能力。应明确系统的整体架构，包括硬件、软件及网络等组成部分。8.1安全相关系统架构010203硬件设备应满足相关功能安全标准，如具备相应的安全完整性等级。应对硬件设备进行充分的测试与验证，确保其性能稳定可靠。硬件设备应具备良好的抗干扰能力，以防止外部干扰对系统造成不良影响。8.2安全相关系统硬件要求软件应基于可靠的编程语言和框架进行开发，以降低潜在的软件缺陷风险。8.3安全相关系统软件要求应实施严格的软件开发生命周期管理，包括需求分析、设计、编码、测试等阶段。软件应具备完善的安全机制，如访问控制、数据加密等，以确保信息安全。123网络通信应满足实时性、稳定性和安全性的要求。应采用加密技术对网络通信进行保护，防止数据泄露和篡改。应建立有效的网络监控机制，及时发现并处理网络异常事件。8.4安全相关系统网络通信要求068.1安全功能要求安全控制策略数字化车间应制定明确的安全控制策略，包括访问控制、数据保护、应急响应等，以确保车间运行过程中的安全性。安全控制系统安全控制流程8.1.1安全控制功能建立专业的安全控制系统，对车间内的各类设备、系统实施统一的安全管理和控制，防范潜在的安全风险。制定完善的安全控制流程，包括定期的安全检查、风险评估、漏洞修复等，确保车间安全功能的持续有效。实时监测数字化车间应具备对关键设备和系统的实时监测功能，及时发现异常情况并采取相应措施。报警机制建立有效的报警机制，当监测到潜在的安全威胁时，能够迅速触发报警，通知相关人员及时处置。报警记录与分析对报警信息进行详细记录，并定期进行报警数据的统计与分析，为车间安全管理提供数据支持。8.1.2安全监测与报警功能8.1.3安全防护功能确保数字化车间的物理环境安全，包括设备安全、门禁系统、监控摄像头等，防止非法入侵和破坏。物理安全防护加强车间的网络安全建设，采取防火墙、入侵检测系统等措施，保护车间网络免受外部攻击。网络安全防护实施严格的数据加密、备份和恢复措施，确保车间数据的安全性和完整性。数据安全防护8.1.4安全培训与应急响应安全培训定期对车间员工进行安全培训，提高员工的安全意识和操作技能，减少人为因素引起的安全问题。应急响应计划制定详细的应急响应计划，包括应急组织、通讯联络、现场处置等方面，以应对可能发生的突发安全事件。应急演练定期组织应急演练活动，检验应急响应计划的有效性和员工的应急反应能力，不断完善应急预案。078.2安全完整性要求等级划分按照国际标准，将安全完整性等级划分为多个级别，以满足不同车间系统的安全需求。定制化方案根据具体车间的工艺流程、设备布局等因素，制定符合实际需求的安全完整性解决方案。风险评估根据车间系统的潜在风险，通过专业的风险评估方法确定所需的安全完整性等级。安全完整性等级确定01紧急停车系统设置紧急停车系统，确保在危险情况下能够迅速、安全地停止车间生产。安全功能要求02安全联锁装置关键设备之间应设置安全联锁装置，防止因误操作而引发的安全事故。03故障诊断与预警建立完善的故障诊断与预警机制，实时监测车间系统的运行状态，及时发现并处理潜在的安全隐患。制定详细的安全完整性验证流程，包括验证计划、验证方法、验证数据等，确保车间系统的安全功能得到有效验证。验证流程在验证完成后，应出具安全完整性确认报告，全面评估车间系统的安全性能，为后续的改进和优化提供依据。确认报告验证与确认定期对车间系统的安全完整性进行评估，及时发现并解决潜在的安全问题。定期评估技术更新人员培训随着技术的不断进步，及时将先进的安全技术应用到车间系统中，提高系统的安全性能。加强员工的安全意识和技能培训，确保员工能够熟练掌握安全操作规程，降低人为因素引发的安全风险。持续改进088.3独立性要求功能独立数字化车间的各功能模块应相互独立，互不干扰，确保各自稳定、可靠地运行。安全隔离各功能模块之间应实现安全隔离，防止因某一模块的问题而影响到其他模块或整个系统的安全性。模块化设计采用模块化设计理念，便于系统的扩展、维护和升级，同时提高系统的整体可靠性。独立性原则独立性实施要点010203明确功能边界对数字化车间的各功能模块进行明确划分，确保每个模块的功能清晰、职责明确。采用独立物理设备对于关键功能模块，应采用独立的物理设备或硬件资源，以实现物理层面的隔离。软件层面的隔离在软件层面，采用虚拟化技术、容器化技术等手段，实现各功能模块之间的逻辑隔离。功能测试对各功能模块进行安全性评估，检查是否存在潜在的安全风险，以及是否满足相关的安全标准。安全评估性能评估评估各功能模块在独立运行时的性能表现，包括响应时间、处理速度、资源占用等指标。对数字化车间的各功能模块进行独立的功能测试，确保每个模块的功能符合设计要求。独立性验证与评估098.4故障响应要求实时监测系统状态数字化车间应具备实时监测系统关键参数与状态的能力，确保及时发现异常情况。故障检测与诊断故障诊断机制建立完善的故障诊断机制，通过数据分析与比对，准确判断故障类型及原因。故障记录与追溯对检测到的故障进行详细记录，包括故障时间、位置、原因等信息，便于后续追溯与分析。响应时间要求明确各类故障的响应时间要求，确保在规定时间内采取有效措施进行处理。故障处理流程制定详细的故障处理流程，包括应急措施、维修步骤、验证环节等，提高处理效率与质量。协同与上报机制建立多部门协同处理机制，对重大故障及时上报，确保信息畅通与资源共享。故障响应与处理故障预防与改进措施预防性维护计划制定预防性维护计划，定期对关键设备与系统进行维护，降低故障发生概率。01改进措施实施针对已发生的故障，深入分析原因，制定并实施有效的改进措施，防止类似故障再次发生。02经验总结与分享定期总结故障处理经验，组织内部培训与分享，提升团队整体故障应对能力。03108.5其他要求123系统应具备一定的安全防护能力，包括物理安全、网络安全、数据安全和信息安全等方面，以确保数字化车间的整体安全性。数字化车间应建立可靠的数据备份和恢复机制，以防止数据丢失或损坏，确保车间生产的连续性和稳定性。系统应具备容错和冗余设计，能够在部分设备或模块发生故障时，自动切换到备用设备或模块，保证车间生产不受影响。安全性与可靠性要求兼容性与扩展性要求数字化车间应具备开放性和标准化的接口，以便与其他企业信息系统进行集成，实现数据的共享和交互。系统应采用模块化设计，便于根据生产需求进行功能扩展和升级，以适应企业不断发展的需求。数字化车间应具备良好的兼容性，能够支持多种不同厂商、不同型号的设备和系统的集成与协同工作。010203数字化车间的操作界面应简洁明了，易于理解和使用，降低操作人员的培训成本。操作与维护要求系统应提供完善的维护工具和功能，便于对车间设备和系统进行日常检查、故障诊断和远程维护。数字化车间应建立设备档案和维护记录，为设备的预防性维护和计划性维修提供数据支持。119功能安全管理信息系统要求该信息系统需具备收集、处理、分析及报告功能安全相关数据的能力。信息系统应支持与其他管理系统（如质量管理、环境管理等）的集成与交互。功能安全管理信息系统是数字化车间确保功能安全的重要组成部分。9.1总则010203收集车间内各类功能安全相关数据，包括但不限于设备状态、操作记录、故障信息等。确保数据的完整性、准确性和可追溯性，以满足功能安全分析和审计的需求。采用合适的数据存储方案，保障数据的安全性和可用性。9.2数据收集与存储定期对功能安全数据进行趋势分析，为车间管理层提供决策支持。对收集到的功能安全数据进行预处理，包括数据清洗、格式转换等，以提高数据质量。运用统计分析、数据挖掘等技术手段，深入剖析数据，发现潜在的功能安全隐患及改进点。9.3数据处理与分析010203123生成功能安全相关的报告，包括定期报告、异常报告等，以及时反映车间的功能安全状况。设定关键性能指标（KPI），对车间的功能安全进行持续监控和评估。通过可视化工具展示功能安全数据和分析结果，提高车间员工的功能安全意识。9.4报告与监控129.1一般要求安全性原则数字化车间应具备完善的安全防护措施，包括物理安全、网络安全、数据加密等，以确保车间生产环境的安全。车间内部各系统之间应实现安全互联，确保数据和信息的安全传输，防止数据泄露或被非法获取。数字化车间应遵循安全性原则，确保整个系统的可靠性和稳定性，防止潜在的安全风险。010203车间应具备实时的数据采集与监控功能，对生产现场的各项数据进行实时采集、分析和处理，为生产决策提供有力支持。数字化车间应支持灵活的生产调度与排程，根据订单和生产计划，智能生成生产排程，提高生产效率和响应速度。数字化车间应具备高度自动化的生产能力，通过集成各类智能设备与系统，实现生产流程的自动化执行。功能性要求兼容性要求数字化车间应具备良好的兼容性，能够支持多种不同厂商、不同型号的设备与系统之间的无缝集成。车间内部的数据格式和通信协议应统一标准，确保各系统之间的顺畅交互，降低因数据格式不统一而导致的沟通成本。可扩展性要求数字化车间应设计灵活且易于扩展，能够随着企业业务的发展和市场需求的变化而进行相应的调整和优化。车间内部的软硬件系统应支持模块化设计，便于后续的升级和维护，延长整个系统的使用寿命。““139.2功能要求安全输入处理数字化车间应具备对安全相关输入信号进行采集、处理与识别的能力，确保输入信号的正确性和可靠性。9.2.1安全控制功能安全逻辑运算系统应能执行安全相关的逻辑运算，包括但不限于安全联锁、安全时序控制等，以实现车间设备的安全运行。安全输出控制数字化车间应能对安全相关输出进行控制，确保在危险情况下能够及时、准确地执行安全动作，防止事故扩大。9.2.2安全监控功能安全状态监测系统应能实时监测车间内各设备的安全状态，包括设备的运行、停止、故障等状态，以及与安全相关的参数信息。故障诊断与预警数字化车间应具备对设备故障进行诊断与预警的能力，及时发现并处理潜在的安全隐患，确保车间的稳定运行。安全事件记录与分析系统应能记录车间内发生的所有安全事件，包括事件的发生时间、原因、处理过程等信息，以便后续进行事件分析与追溯。9.2.3安全通信功能安全数据传输数字化车间应确保安全相关数据在传输过程中的保密性、完整性和可用性，防止数据被篡改或泄露。安全通信协议系统应采用符合国际标准的安全通信协议，以实现与其他系统或设备之间的安全通信，确保信息的准确传递。网络安全防护数字化车间应具备完善的网络安全防护措施，包括防火墙、入侵检测等，确保车间网络系统的安全稳定运行。149.3数据要求无缺失数据确保在数字化车间运行过程中，所有关键数据均被完整记录，无遗漏。数据校验机制实施定期的数据校验，以验证数据的准确性和完整性，及时发现并纠正潜在的数据问题。数据备份与恢复建立数据备份机制，确保在数据意外丢失或损坏时能够迅速恢复。030201数据完整性实施严格的访问控制策略，确保只有授权人员能够访问敏感数据。访问控制数据加密安全审计对重要数据进行加密处理，防止数据在传输或存储过程中被非法窃取或篡改。定期对数据安全进行审计，检查是否存在潜在的安全漏洞，并及时进行修补。数据安全性建立审计日志系统，记录所有对数据的操作行为，以便在必要时进行追溯和审查。审计日志实施数据版本控制，确保能够追踪到数据的变更历史，并对比不同版本之间的差异。数据版本控制为每条数据分配唯一的标识，并记录其生成、修改、删除等操作的历史信息。数据标识与记录数据可追溯性数据处理与交换数据交换安全在数据交换过程中实施安全措施，确保数据的机密性、完整性和可用性不受损害。数据处理流程优化优化数据处理流程，提高数据处理的效率和准确性，降低出错率。数据格式标准化制定统一的数据格式标准，确保不同系统之间的数据能够顺畅交换与共享。0110功能安全集成要求数字化车间功能安全集成应满足相关法规、标准以及车间安全需求的要求。10.1一般要求应确保功能安全集成过程中的各项活动得到妥善规划与执行，包括风险评估、安全设计、验证与确认等。功能安全集成应考虑车间内各系统之间的交互影响，确保整体功能的安全性。10.2风险评估应进行全面的风险评估，识别数字化车间内潜在的安全风险与威胁。01风险评估应基于车间的实际情况，包括设备、工艺、操作流程等，以及可能的安全漏洞与脆弱性。02应根据风险评估结果制定相应的安全措施与预案，降低风险的发生概率与影响程度。03安全设计应考虑系统的冗余性、容错性、故障隔离等，以提高系统的安全性能。应针对关键设备与重要数据实施加密、备份等保护措施，防止数据泄露与非法访问。数字化车间的功能安全设计应遵循相关安全设计原则，确保系统的可靠性与稳定性。10.3安全设计完成功能安全集成后，应进行全面的验证与确认活动，确保系统的安全性能符合预期要求。验证与确认过程应包括功能测试、性能测试、安全测试等，确保各项安全措施得到有效实施。10.4验证与确认应对验证与确认过程中发现的问题进行及时整改与跟踪，直至问题得到彻底解决。0210.1一般要求010203车间必须遵循基本的安全设计原则，确保数字化车间的整体安全。数字化车间应建立完善的安全管理体系，明确各级安全管理职责。车间应定期进行安全风险评估，及时识别并处理潜在的安全隐患。安全性原则功能安全要求010203数字化车间应具备对关键设备和系统的功能安全保护能力，防止故障或误操作导致的安全事故。车间应建立功能安全验证流程，确保设备和系统在投入使用前符合功能安全要求。车间应定期对功能安全进行监测和维护，确保其持续有效。数字化车间应建立完善的信息安全体系，保护车间数据免受未经授权的访问、泄露、破坏或篡改。信息安全要求车间应采取适当的信息安全措施，如加密技术、访问控制等，确保数据在传输、存储和处理过程中的安全性。车间应定期对信息安全进行审计和检查，及时发现并处理信息安全事件。人员培训与安全意识数字化车间应为员工提供必要的安全培训，确保他们了解并遵守车间的各项安全规定。01车间应定期组织安全演练，提高员工应对突发安全事件的能力。02车间应培养员工的安全意识，鼓励他们主动发现并报告安全隐患。030310.2人机接口要求人机接口应设计得直观、易懂，符合操作人员的使用习惯，降低误操作风险。人性化设计同一车间内不同设备、系统间的人机接口应保持风格一致，便于操作人员快速熟悉和掌握。一致性原则人机接口应具备一定的可配置性，以适应不同操作场景和人员需求。灵活性原则10.2.1人机接口设计原则01020310.2.2人机接口功能要求信息显示人机接口应能清晰、准确地显示设备状态、生产数据等信息，便于操作人员实时监控车间生产情况。控制操作报警与提示人机接口应提供便捷的控制操作功能，包括设备启停、参数调整等，确保操作人员能够迅速响应生产需求。当设备出现故障或异常情况时，人机接口应能及时发出报警信息，并提供相应的处理提示，协助操作人员迅速排除故障。权限管理人机接口应实施严格的权限管理，确保只有经过授权的操作人员才能访问和操作系统关键功能。操作记录防呆设计10.2.3人机接口安全要求人机接口应能自动记录操作人员的操作行为，包括操作时间、操作内容等，为后续的审计和追溯提供有力支持。人机接口应采用防呆设计，避免操作人员在误操作情况下对系统造成不可逆的损害。例如，对于关键操作，可设置二次确认机制，确保操作的正确性。0410.3现场设备通信接口要求现场设备的通信接口应符合国际或国内相关行业标准，如Ethernet/IP、Profinet、Modbus等，以确保不同厂商设备之间的兼容性与互操作性。遵循行业通用标准规定统一的物理接口类型，如RJ45、M12等，简化布线与维护工作，提高系统的可靠性。统一的物理接口通信接口标准化采用可靠的通信协议选用经过验证的、具有高可靠性的通信协议，确保数据传输的稳定性与准确性。通信安全性保障通信接口应支持数据加密、身份验证等安全机制，防止数据泄露与非法侵入。通信协议与安全实时数据传输通信接口应满足数字化车间对实时性的要求，确保数据在传输过程中的低延迟与高吞吐量。可扩展性设计考虑到未来设备的扩展与升级需求，通信接口应具备良好的可扩展性，支持更多设备的接入与数据的传输。实时性与可扩展性故障诊断功能通信接口应具备故障诊断功能，能够实时监测通信状态，及时发现并处理潜在问题。容错与冗余设计故障诊断与容错机制为确保数字化车间的稳定运行，通信接口应采用容错与冗余设计，降低单点故障对整体系统的影响。01020510.4网络通信接口要求网络通信接口标准化标准化协议使用标准化的通信协议，如TCP/IP、UDP等，保障数据传输的可靠性和稳定性。遵循通用标准网络通信接口应符合国际或国内相关标准，如以太网、现场总线等，确保与其他系统的互联互通。数据加密通信过程中应对敏感数据进行加密处理，防止数据泄露和非法获取。访问控制实施严格的访问控制策略，确保只有授权用户或系统能够访问网络通信接口。接口安全性要求优化数据传输机制，提高网络通信接口的传输效率，降低传输延迟。传输效率采取必要措施，如冗余设计、故障恢复等，确保网络通信接口的稳定运行。稳定性保障接口性能与稳定性监控与诊断提供接口状态和性能的监控与诊断功能，便于及时发现和解决问题。扩展性设计考虑未来业务和技术发展需求，设计具备良好扩展性的网络通信接口。接口可维护与扩展性06附录A(资料性)数字化车间危险与风险分析方法和步骤识别数字化车间中的潜在危险源包括设备故障、人为操作失误、环境因素等。危险与风险识别分析危险源可能导致的事故类型如机械伤害、电气伤害、化学品泄漏等。评估事故发生的可能性和严重程度通过历史数据、专家判断等方法进行定量或定性评估。危险与风险评估确定风险评估的目标和范围明确评估的对象、目的以及所需资源的支持。选择合适的风险评估方法如风险矩阵法、故障模式与影响分析法等。实施风险评估收集相关数据和信息，对识别出的危险源进行逐一评估，确定风险的大小和可接受程度。01根据风险评估结果，提出针对性的风险控制措施包括技术控制、管理控制和个人防护等。对风险控制措施进行可行性分析和效果预测确保措施的有效性和可实施性。制定风险控制计划明确实施步骤、责任人和时间节点，确保措施的有效落实。风险控制措施制定0203定期对数字化车间进行危险与风险监测通过定期检查、测试等方式，及时发现和解决潜在问题。对已实施的风险控制措施进行效果评估根据实际情况调整和优化措施，确保其持续有效。及时更新危险与风险信息和评估结果以便为数字化车间的安全管理提供最新、准确的数据支持。危险与风险监测与更新07A.1进行危险与风险分析所需的信息评估危险源和风险点对人员、设备、环境等可能造成的危害程度为制定有效的安全措施提供决策依据识别数字化车间内潜在的危险源和风险点A.1.1危险与风险分析的目的和背景数字化车间的工艺流程、设备布局、控制系统等基础信息国内外相关行业的事故案例与统计数据类似车间或工艺的安全评估报告与经验反馈现场操作人员的实际经验与反馈意见A.1.2所需信息的范围与来源01采用现场调研、专家访谈等方式获取一手资料运用风险评估方法，对危险源和风险点进行定性与定量分析通过文献资料、网络检索等方式收集相关信息对收集到的信息进行分类整理，提取关键数据A.1.3信息收集与处理方法020304A.1.4信息安全与保密要求严格遵守国家及行业的信息安全与保密规定对涉及商业秘密和个人隐私的信息进行脱敏处理确保信息收集、传输、存储等环节的安全性定期对信息安全与保密工作进行检查与评估08A.2数字化车间危险与风险分析的步骤A.2.1确定危险源识别车间内所有潜在的危险源，包括设备、工艺、物料等。对每个危险源进行详细的描述，包括其性质、位置、可能造成的危害等。““A.2.2危险区域划分与风险评估根据危险源的性质和可能造成的危害程度，将车间划分为不同的危险区域。对每个危险区域进行风险评估，确定风险的大小、发生概率以及可能造成的损失。针对每个危险区域和风险评估结果，制定相应的风险控制措施。风险控制措施应包括工程技术措施、管理措施、个人防护措施等。A.2.3制定风险控制措施010203建立完善的监控系统，对车间内的危险源进行实时监控。制定应急响应计划，明确在发生危险事件时的应对措施和责任人。定期组织应急演练，提高员工的应急响应能力。A.2.4监控与应急响应09A.3数字化车间的危险识别初步危险分析对数字化车间进行整体评估，初步识别出可能存在的危险源。危险与可操作性分析针对初步识别出的危险源，进行详细的危险与可操作性分析，确定危险的具体性质、可能造成的后果以及触发条件。危险源辨识与风险评估综合上述分析结果，对数字化车间的危险源进行全面辨识，并评估其风险等级。危险识别流程识别全面确保对数字化车间的各个角落、各个环节进行细致排查，不遗漏任何潜在危险。识别准确基于专业的知识和技术，准确判断危险源的性质和危害程度。识别及时随着数字化车间的运行和变化，及时识别新出现的危险源，确保安全生产的持续进行。030201危险识别要点故障类型和影响分析针对数字化车间中的关键设备或系统，分析其可能出现的故障类型以及故障对车间安全的影响，为危险识别提供有力支持。安全检查表法制定详细的安全检查表，对数字化车间的各项设施、设备、操作进行逐一检查，以发现潜在危险。预先危险性分析在数字化车间设计或改造阶段，对可能存在的危险进行预先分析，提前采取防范措施。危险识别技术与方法10A.4数字化车间的风险评估风险评估流程明确数字化车间风险评估的具体对象和边界，包括设备、系统、人员等要素。确定评估目标和范围通过调研、访谈、文档审查等方式，收集与数字化车间相关的潜在风险信息。根据风险评估结果，制定相应的风险降低、风险规避等应对措施，并明确责任人和实施计划。收集风险信息对收集到的风险信息进行分类、整理，运用定性、定量等方法分析风险的大小、发生概率和可能造成的损失。风险识别与分析01020403制定风险应对措施设备与系统安全评估数字化车间中的各类设备和系统的安全性，包括控制系统、传感器、执行器等，确保其稳定可靠运行，防范潜在的安全隐患。网络安全评估数字化车间的网络安全状况，防范外部攻击和内部泄露，保障车间网络的稳定运行。人员与操作安全评估人员的技能水平、安全意识以及操作规程的合理性，确保人员在数字化车间中的操作行为安全可靠，防范人为因素引发的安全事故。数据安全对数字化车间产生的数据进行全面评估，包括数据的采集、传输、存储、处理等环节，确保数据的完整性、保密性和可用性。风险评估内容提升数字化车间安全性通过风险评估，可以及时发现并处理数字化车间中的潜在安全风险，从而提升车间的整体安全性。指导安全措施制定风险评估结果可以为数字化车间安全措施的制定提供有力依据，确保安全措施的针对性和实效性。减少安全事故发生通过风险评估和应对措施的落实，可以有效降低数字化车间安全事故的发生概率，保障车间的稳定生产和人员安全。风险评估的意义11A.5数字化车间的风险评定识别数字化车间中潜在的危险源包括设备故障、人为操作失误、环境因素等。风险识别分析危险源可能导致的事故类型如机械伤害、电气安全、化学品泄漏等。评估事故发生的可能性和后果严重性通过历史数据、专家判断等方法进行综合分析。定量评估运用数学模型、统计分析等工具，对风险进行量化评估，更精确地描述风险的大小和发生概率。半定量评估结合定性和定量评估的优点，通过为定性评估赋予一定数值，实现风险的相对量化排序。定性评估依据经验、知识等，对风险进行直观、快速的评估，确定风险的大小和可接受程度。风险评估方法工程技术措施教育培训措施管理措施应急处理措施采用先进的安全技术、设备，消除或减少危险源，降低事故发生的概率。加强员工的安全教育和技能培训，提高员工的安全意识和自我保护能力。建立完善的安全管理制度和操作规程，确保人员行为规范，防止人为失误导致的风险。制定应急预案，配备相应的应急设施和器材，确保在事故发生时能够迅速、有效地应对。风险控制措施风险评定持续改进定期对数字化车间进行风险评定随着车间环境、设备、工艺等的变化，及时识别新的危险源，调整风险评估结果。收集和分析风险评定数据通过数据分析，发现风险评定的不足之处，提出改进措施，提高评定的准确性和有效性。持续改进风险控制措施根据风险评定的结果，不断优化风险控制措施，提高数字化车间的安全水平。12附录B(资料性)安全完整性等级(SIL)与性能等级(PL)之间的关系SIL与PL的定义PL（PerformanceLevel）性能等级，用于评估机器安全相关控制系统在特定危险情况下能达到的安全性能水平。SIL（SafetyIntegrityLevel）安全完整性等级，用于描述安全相关系统执行所需安全功能的可靠性。SIL1对应PLa最低的安全完整性等级，适用于较低风险的系统。在此等级下，系统能够检测到一些基本的故障，并提供基本的保护措施。SIL3对应PLc较高的安全完整性等级。在此等级下，系统能够检测到绝大多数的故障，并提供非常可靠的保护措施。PLc的性能要求远高于PLa和PLb，适用于对安全性要求极高的系统。SIL2对应PLb中等的安全完整性等级。系统能够检测到更多的故障，并提供更为有效的保护措施。与PLa相比，PLb在故障检测和处理方面更为可靠。SIL4对应PLd最高的安全完整性等级。系统能够检测到几乎所有的故障，并提供几乎绝对可靠的保护措施。PLd代表了最高的性能等级，其安全性和可靠性达到了极高的水平。SIL与PL的对应关系风险评估结果根据实际的风险评估情况，确定所需的安全完整性等级和性能等级。SIL与PL选择的影响因素系统复杂性系统的复杂性越高，对安全完整性等级和性能等级的要求也相应提高。法律法规要求相关的法律法规可能对安全完整性等级和性能等级有具体规定，需要遵循相应要求。SIL与PL的应用实例在工业自动