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第1章 功能安全概述 1

1.1功能安全的重要性和国内外研究概况 1

功能安全的重要性 1

国外研究概况 2

国内研究概况 4

1.2术语（缩略语）和定义 5

1.3安全生命周期概念 12

目的 15

要求 16

第2章 可靠性和环境适应性技术基础 17

2.1可靠性和环境适应性的基本概念 17

可靠性的基本概念 17

环境适应性的基本概念 18

2.2可靠性特征量和常见的失效分布 19

可靠性特征量 20

产品的寿命特征 30

几种常见的失效分布 33

2.3可靠性技术 40

可靠性试验及其数据统计处理 40

可靠性预计和可靠性分析技术 55

2.4环境适应性技术 78

概况 78

工业自动化仪表工作条件 80

工业自动化仪表环境试验技术要求 85

第3章 危险和风险评估技术和方法 96

3.1危险和风险的基本概念 96

危险和风险 96

安全与风险 96

风险降低的一般概念 96

3.2危险和风险评估的目的 98

3.3危险和风险评估的要求 99

3.4风险评估技术和方法 102

安全完整性与风险降低 102

允许风险和ALARP模型 103

安全完整性等级的定量确定方法 106

第4章 E／E／PE安全相关系统的设计和开发 126

4.1目的 126

4.2要求 126

4.3SIS在检测故障时的系统行为要求 135

4.4制定E／E／PE安全相关系统的安全要求规范 136

制定目的 136

制定SIS的安全要求 136

制定机械的安全相关控制功能（SRCFs）的要求规范 140

4.5E／E／PE安全相关系统中硬件功能安全的实现和功能安全评估步骤 141

E／E／PE安全相关系统中硬件功能安全评估步骤 141

安全相关电气控制系统（SRECS）硬件功能安全的实现步骤 142

4.6SIS的安全功能分配 144

分配目的 144

分配要求 145

安全完整性等级4的附加要求 147

作为一个保护层的基本过程控制系统（BPCS）的要求 148

防止共同原因失效的要求及量化共同原因失效效应的方法 148

4.7硬件安全完整性要求 152

硬件故障裕度要求 152

硬件安全完整性的结构约束 152

硬件随机失效概率的计算 160

4.8选择部件和子系统的要求 178

4.9软件的要求 181

目的 181

软件安全生命周期的要求 181

软件安全生命周期各阶段的实现 182

4.10 SIS的现场设备要求 183

4.11 SIS的接口要求 183

操作员接口要求 183

维护／工程接口要求 184

通信接口要求 185

4.12 SIS的操作、维护和测试 185

操作和维护的要求 185

集成测试和功能检验测试 187

4.13 SIS的安全验证、确认和评估 192

安全验证 192

安全确认 192

功能安全评估 196

第5章 SIS应用软件安全生命周期的实现阶段 198

应用软件安全生命周期的要求 198

应用软件安全要求的规范 200

应用软件安全确认的计划 203

应用软件的设计和开发要求 204

应用软件与SIS子系统的集成 217

固定程序语言（FPL）和有限可变语言（LVL）软件修改规程 218

应用软件的验证 219

安全软件的评估 221

第6章 安全生命周期的管理 227

目的 227

要求 227

功能安全认证模式、认证过程和认证方法 235

第7章 特殊场合用安全装置及其安全相关系统的功能安全要求和SIL的评估 236

7.1概述 236

7.2爆炸性气体环境用安全装置的功能安全要求和SIL的评估 236

概况 236

爆炸性气体环境用安全装置的阻燃要求 237

爆炸性气体用安全装置的功能要求 238

爆炸性气体用安全装置中安全部件的特殊要求 239

爆炸性气体用安全装置的功能安全要求 240

爆炸性气体用安全装置的型式试验和例行试验 242

爆炸性气体环境用安全装置安全完整性等级（SIL）的评估 243

7.3有毒有害气体探测系统的功能安全要求和SIL的评估 244

概况 244

固定式气测系统的安全功能要求 244

模块与元件的特性和要求 248

安全功能特性 263

固定式气体探测系统SILC的确定程序 269

第8章 功能安全的应用 278

8.1功能安全评估的应用实例 278

防爆隔离式安全栅功能SIL的评估 278

某化工厂合成分离净化CO和H2装置中的SIS功能安全和SIL的评估 280

8.2 SIEMENS SIMATIC S7分布式安全装置在机床安全保护系统中的应用 286

机床及其安全相关控制系统的特征和安全相关控制功能 286

风险分析和判定SRCF要求的SIL 287

制定机床SRECS的SRCF规范 289

SRECS的结构设计 289

SRECS子系统的实现 291

结论 299

附录 300

附录A 现场工作报告 300

附录B 计划维修级别分类 301

附录C 失效分析报告 301

附录D 定数截尾MTBF双侧（或单侧）置信限系数CL、CU 302

附录E 定时截尾MTBF双侧（或单侧）置信限系数CL、CU 303

附录F x2分布分位数表 304

附录G 中位序表 306

附录H 可靠性预计分析汇总表 307

附录I 可编程电子或传感器或最终元件的评分 307

附录J Z的值：可编程电子 311

附录K Z的值：传感器或最终元件 312

附录L β和βD的计算 312

附录M 检验测试时间间隔为6个月，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率 313

附录N 检验测试时间间隔为1年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率 316

附录O 检验测试时间间隔为2年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率 319

附录P 检验测试时间间隔为10年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率 322

附录Q 检验测试时间间隔为1个月、平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下） 325

附录R 检测测试时间间隔为3个月，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下） 328

附录S 检验测试时间间隔为6个月，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下） 331

附录T 检验测试时间间隔为1年，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下） 334

附录U 电源指示设备中电子元器件失效模式及其比率的例子 337

参考文献 341