本文是赛迪功能安全系列报道的第三篇，前两篇文章主要介绍了功能安全基本概念和标准中对于机器人产品功能安全的具体要求。本文将着重介绍ISO 13849标准在机器人领域的应用，帮助读者理解机器人标准的功能安全的实践路径。

ISO 13849系列标准源自EN 954-1《机械安全：控制系统有关安全的部件》，并吸收功能安全标准IEC 61508系列的部分概念和思想衍生而来，是安全控制系统在机械产品中的最佳工程实践。国标GB/T 16855系列标准等同采用ISO 13849，详见下表。

表1：机械领域功能安全标准对照表

1、适用对象

• 采用液压、气动技术的对象；

• 对机械零组件及相关设备的要求；

• 电气∕电子∕可编程电子安全相关系统。

2、核心指标

本标准将控制系统安全相关部件在预期条件下执行安全功能的能力称之为性能等级PL（Performance Level），分为a、b、c、d和e五个离散等级。这些性能等级由每小时发生危险失效的概率来定义，即PFH_D，见表2。

表2：性能等级对应的每小时危险失效率范围

安全功能危险失效的概率取决于如下因素，包括：

1）、类别(Cat.)：硬件部分使用的安全架构，通过结构设计、故障检测和部件的可靠性来达到；

2）、诊断覆盖率(DC)：故障检测机制的范围，通过对通道中的元件施加不同措施的检测手段以尽可能达到在下一次要求安全功能时故障被检测到；

3）、平均危险失效间隔时间（MTTFD）:组件或系统在发生故障前的平均寿命，其值受使用环境、频率和强度等因素的影响；

4）、共因失效（CCF）:对于共因故障的保护-设计的可靠性；

5）、其他：设计流程、运行负荷、环境条件和操作程序等。

其中使用类别（Cat.）、诊断覆盖率（DC）和平均危险失效间隔时间（MTTFD）的关系如图1所示。

图1 ISO 13849-1中类别、MTTFD、DC和PL等级

通过以上参数和因素，可以分析并计算出安全功能实际的危险失效率和对应的性能等级，如果此性能等级大于所需的性能等级（PLr），即PL≥PLr，则证明此安全功能的安全回路设计是符合要求。反之需要重新修改设计，包括更改软硬件结构，更换安全零部件，增加通道的诊断覆盖率等，直至满足PL≥PLr。

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  3、评估方法

  3.1 确定所需性能等级PLr

  对于机器人而言，不同机器人涉及不同的安全功能，相应的产品也有不同的规定，详见表3、表4和表5。若机器人产品没有适用的C类标准，则可通过风险评估的方式确定PLr。

  表3：不同机器人对应标准及功能安全要求

表4：物流机器人功能安全要求

表5：个人助理机器人功能安全要求

赛迪机器人检测认证中心作为中国机器人CR认证服务的权威机构，将持续推进机器人相关标准的制定工作，关注产品质量和安全问题，促进产业的标准化和规模化，为机器人产业的安全保驾护航。