QJ 3273-2006 航天产品安全性分析指南.pdf
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1、中华人民共和国航天行业标准QJ 32732006航天产品安全性分析指南 Safety analysis guideline for space products 20061215发布 20070501实施国防科学技术工业委员会 发 布 FL 1600 QJ 32732006 I目 次 前言II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 安全性分析一般要求.1 5 安全性分析基本步骤和详细说明.3 5.1 基本步骤3 5.2 详细说明3 6 安全性分析工作项目说明.6 6.1 初步危险表6 6.2 初步危险分析8 6.3 分系统危险分析11 6.4 系统危险分析13 6.5
2、使用和保障危险分析13 6.6 安全性分析技术选用原则16 7 安全性分析报告及清单要求.17 7.1 报告要求17 7.2 安全性关键项目清单18 7.3 残余危险清单18 附录A (资料性附录) 航天产品一般危险源检查项目示例19 附录B (资料性附录) 航天产品危险能源检查项目示例22 附录C (资料性附录) 载人航天器任务安全性关键功能检查项目示例23 附录D (资料性附录) 航天产品使用保障活动检查项目示例24 QJ 32732006 II前言 本标准是QJ 2236A1999航天产品安全性保证要求的支持性标准。 本标准的附录A、附录B、附录C和附录D为资料性附录。 本标准由中国航天
3、科技集团公司提出。 本标准由中国航天标准化研究所归口。 本标准起草单位:中国航天标准化研究所。 本标准主要起草人:周海京、刘春雷、谷岩、肖名鑫、遇今、程卓。 QJ 32732006 1航天产品安全性分析指南 1 范围 本标准规定了航天产品安全性分析的基本方法、程序及报告要求。 本标准适用于航天产品在论证、方案、工程研制及使用阶段开展的安全性分析活动。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文
4、件,其最新版本适用于本标准。 GJB/Z 142 军用软件安全性分析指南 GJB/Z 768 故障树分析指南 QJ 2236A1999 航天产品安全性保证要求 QJ 2437 卫星故障模式影响及危害度分析 QJ 2932 航天器和导弹武器系统安全性评审指南 QJ 3050 航天产品故障模式、影响及危害性分析指南 QJ 3139 危险分析方法和程序 QJ 3217 潜在分析方法和程序 3 术语和定义 QJ 2236A1999确立的术语和定义适用于本标准。 4 安全性分析一般要求 4.1 安全性分析是QJ 2236A1999规定的航天产品安全性保证工作项目,其主要内容包括: a) 识别系统中所有可
5、能存在的危险因素; b) 分析危险引发事故的原因、过程和后果; c) 结合已采取的安全性措施,评价危险的可能性、严重性和风险; d) 依据预先确定的规则划分危险类别,确定安全性关键项目和残余危险; e) 提出分析结论和评价意见,为后续安全性设计、验证、评价和工程决策活动提供依据。 4.2 依据QJ 2236A1999的要求,航天产品在研制、使用过程中应重点开展以下安全性分析活动(工作项目): a) 初步危险表(PHL); b) 初步危险分析(PHA); c) 分系统危险分析(SSHA); d) 系统危险分析(SHA); e) 使用和保障危险分析(O&SHA)。 QJ 32732006 24.3
6、 安全性分析应从研制阶段早期开始,在整个型号研制及使用过程中,工程单位应根据工作进展情况和可获得的数据、信息逐步开展各项安全性分析工作。 4.4 安全性分析工作应贯穿整个寿命周期。在不同阶段,由于可获取的数据及信息的不同,安全性分析的重点也有所不同。在论证阶段和方案阶段初期,航天产品安全性分析重点在于考察系统固有危险特性;在方案阶段后期和工程研制阶段,安全性分析则将对故障、接口以及产品使用操作等有关的危险进行全面分析和综合评价。表1给出了4.2所述五项安全性分析工作项目的分析重点。 表1 各项安全性分析的重点 分析名称 分析重点 初步危险表 初步识别产品中的固有危险因素 初步危险分析 综合分析
7、产品固有危险因素,事故的原因、后果及其安全性措施,补充、完善产品安全性设计准则或安全性设计要求 分系统危险分析 研究分系统、设备、单机等独立产品中的固有危险和故障危险,考虑相应的安全性措施,评价其安全性 系统危险分析 针对接口和工作界面,研究危险因素及其安全性措施 使用和保障危险分析 研究与产品使用、操作、维修等有关的危险因素,以及相应的安全性措施 航天产品研制中的各项安全性分析均是反复迭代、不断完善的过程,随着研制工作的进展、可获得的数据和信息的增多,设计人员应及时更新、补充、完善安全性分析结果。 4.5 各项安全性分析工作与型号研制过程关系如图1所示。 工程研制阶段 阶段划分 论证阶段 方
8、案论证及确认阶段 初样 正(试)样 定型、生产及使用改进阶段 工程研制活动 确定系统需求 方案论证、原理样机设计、生产、试验 样机设计、生产、试验 生产、运输、使用过程 安全性分析工作项目 阶段评审点 图1 各项安全性分析工作与型号研制过程的关系 4.6 对工程更改部分,应补充实施安全性分析,确保充分识别和评价工程更改对安全性的影响。 4.7 实施安全性分析应充分利用相关历史数据、经验和信息(如类似产品信息、工程研制信息、可靠性分析结果等),以提高分析的有效性和效率。 4.8 安全性分析工作应形成记录。在研制的适当时刻(例如转阶段时),应形成型号安全性分析报告,报告内容要求见第7 章。安全性分
9、析报告应由主管人员审批,并作为依据QJ 2932实施安全性评审活动的重要内容。 4.9 航天产品中所包含的软件部分的安全性分析还应符合GJB/Z 142等相关标准的要求。 初步危险表 初步危险分析 分系统危险分析、系统危险分析 使用和保障危险分析 QJ 32732006 35 安全性分析基本步骤和详细说明 5.1 基本步骤 航天产品各项安全性分析活动一般应遵循如图 2 所示的基本分析步骤。在航天产品全寿命周期内,工程研制人员和分析人员应依据此步骤,反复迭代,最终完成安全性分析工作。 5.2 详细说明 5.2.1 明确分析对象、分析要求和基本规则 5.2.1.1 明确分析对象 开展安全性分析工作
10、首先必须明确分析对象,主要包括: a) 明确分析对象的名称和范围; b) 明确分析对象的研制和使用要求、边界及接口要求、任务剖面及安全性要求; c) 明确分析对象所处的研制阶段及其技术状态。 5.2.1.2 确定分析要求和基本规则 开展安全性分析工作需确定的分析要求和基本规则包括: a) 确定安全性分析的时机和类型(如初步危险表、初步危险分析、分系统危险分析、系统危险分析、使用和保障危险分析)以及应使用的工作表格格式(见第 6 章)、输出结果形式和分析报告编写要求(见第7章); b) 定义危险严重性分类按QJ 2236A1999,本标准推荐使用的危险严重性分类及定义见表2; c) 定义危险可能
11、性等级按QJ 2236A1999,本标准推荐使用的危险可能性等级见表3及表4; d) 确定风险评价规则按QJ 2236A1999,本标准推荐使用的危险风险评价矩阵及评价原则见表5及表6。 应依据型号具体的技术特点和安全性要求,对本标准规定的内容进行细化,以提高安全性分析工作的有效性。所确定的分析对象、分析要求和基本规则等内容,应以清晰、准确的方式在型号安全性大纲或工作计划中明确表述,作为指导和评价安全性分析活动的基本依据。 表2 危险严重性分类表(QJ 2236A1999表1) 等级 程度 定义 I 灾难性的 人员死亡、系统完全损失或报废、环境严重破坏 II 严重的 人员严重伤害(含严重职业病
12、)、系统或环境较严重破坏 III 轻度的 人员轻度伤害(含轻度职业病)、系统或环境轻度破坏 IV 可忽略的 轻于III类的人员伤害、轻于III类的系统或环境破坏 表3 危险可能性等级表(QJ 2236A1999表2) 说明 等级 产品个体 产品总体(或系统) 频繁 A 可能经常发生 连续发生 很可能 B 在寿命期内可能发生若干次 频繁发生 偶然 C 在寿命期内可能偶尔发生 发生若干次 很少 D 在寿命期内不易发生,但有可能 不易发生,但有理由预期可能发生 极少 E 不易发生,可认为不会发生 不易发生,但有可能 当具备条件时,可按具体危险发生概率值划分危险可能性等级,其等级划分定义如表4所示。Q
13、J 32732006 4图2 安全性分析基本步骤 明确分析对象、分析要求和基本规则 预处理安全性数据和工程信息 研制任务要求、安全性要求、工程研制进展 安全性大纲或工作计划中的安全性分析策划内容 辨识危险并推演危险事件 产品信息、研制信息 故障报告、分析和纠正措施系统 支持分析的结果 检查单 设计准则 已完成的安全性分析结果 历史经验信息 安全性基础数据 安全性分析活动的基本输入信息 填写图5表:危险原因、危险事件及其后果 危险源清单 划分危险等级并进行风险评价 事先确定的危险等级划分和风险评价规则 填写图5表:危险等级划分和风险指数 确定安全性改进措施 验证安全性改进措施,更新危险等级划分和
14、风险评价结果 风险接受原则 设计改进,提高产品安全性水平 汇总分析结果 形成分析报告 完成安全性分析报告(包括残余危险清单和安全性关键项目清单) 填写图5表:安全性改进措填写图5表:安全性改进措施验证、评价结果更新 有效性、充分性验证支持其它安全性工作和工程决策 工程决策,确认是否符合工程要求 完成工程迭代 否 是 补充、完善安全性设计要求QJ 32732006 5表4 依据发生概率划分的危险可能性等级(参考QJ 2236A1999表A7) 危险发生概率范围 对应的可能性等级 说明 X10-1 A 频繁 10-1X10-2 B 很可能 10-2X10-3 C 偶然 10-3X10-6 D 很少
15、 X10-6 E 极少 表5 危险风险评价矩阵(QJ 2236A1999表A6) 危 险 类 别 频率 I(灾难性的) II(严重的) III(轻度的) IV(可忽略的) 频繁 1 3 7 13 很可能 2 5 9 16 偶然 4 6 11 18 很少 8 10 14 19 极少 12 15 17 20 表6 针对不同危险风险指数的风险接受原则(QJ 2236A1999表A6) 危险风险指数 风险接受原则 15 不可接受 69 不希望(需要管理者决策) 1017 可接受,但需管理者评审 1820 不需评审即可接受 5.2.2 预处理安全性数据和工程信息 5.2.2.1 基本安全性数据和工程信息
16、 安全性分析所采用的基本安全性数据和工程信息包括: a) 细化分析对象的功能及安全性要求、任务剖面、使用操作过程及限制条件; b) 明确分析对象的组成、工作原理以及各组成部分的相互关系,确定系统的功能框图; c) 收集、整理有关的工程分析结果及研制信息,包括产品设计、采购、生产、试验等的有关信息,还包括来自故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS)的工程信息; d) 收集支持分析的结果,根据分析类型的不同,可采用的支持分析也不相同,一般采用的支持分析主要包括故障模式及影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、潜在分析(SA)、操作危险分析(HAZOP)等(见6.6); e) 明确型号已制定
17、的危险(源)检查单、安全性设计准则或设计评审检查单; f) 收集、整理分析对象及其各组成部分当前已完成的安全性分析的结果,包括分析记录、各类清单和安全性分析报告等。 5.2.2.2 其它安全性数据和工程信息 安全性分析还应使用其它安全性数据和工程信息,包括: a) 相似产品历史经验数据,特别是事故信息; b) 相关的产品安全性基础数据,如火工品的引爆条件、推进剂的毒性和爆炸极限等。 5.2.3 辨识危险并推演危险事件 明确安全性分析的基本输入信息后,应结合分析要求,针对分析对象开展危险(源)辨识和危险事QJ 32732006 6件推演。 危险(源)辨识主要是利用检查单、工程信息、支持分析和现有
18、安全性分析的结果、历史经验数据、安全性基础数据等内容,全面检查、识别分析对象产品中所有可能的潜在危险因素(危险源),并按规定在分析记录表格的适当位置,以准确、清晰的方式进行叙述,有关分析记录表格的填写说明详见第6章。 危险事件推演的重点是,针对所识别的危险因素(危险源),通过事件推理,确定其引发的危险事件或事故的条件(原因)、过程及其后果,并记录在图5所示分析表格的相应位置中,详见第6章。 必要时,应针对危险的演变和传播过程,实施时间分析,为确定安全性改进措施提供依据。 当同一个危险因素(危险源)可能引发多个危险事件或事故时,应逐一进行分析和描述。 5.2.4 划分危险等级并进行风险评价 针对
19、每一个危险因素,分析确定其引发特定危险事件或事故的可能性,以及事故后果的严重程度,并依据事先确定的规则划分危险等级(见5.2.1)。 依据所确定的危险可能性和严重性等级,使用表5提供的风险评价矩阵,给出危险的风险指数。当条件具备时,也可利用概率风险评价(PRA)技术,实施定量风险评估。 上述分析活动的结果应按规定记录在图5所示分析表格的相应位置(详见第6章)。当一个危险因素可能引发多个危险事件或事故时,应逐一确定其可能性、严重性和风险指数。 5.2.5 确定安全性改进措施 确定危险风险指数后,应根据表6提供的风险接受原则,确定是否需要采取安全性改进措施。 应按QJ 2236A1999中4.3规
20、定的优先次序,确定所需采取的安全性改进措施。在论证阶段及方案阶段,所提出的安全性改进措施应作为产品安全性设计要求或设计准则的重要补充。 应在图5所示分析表格中记录已采取或准备采取的安全性改进措施。 5.2.6 验证安全性改进措施,更新危险等级划分和风险评价结果 应对所采取的安全性改进措施的有效性实施验证,结合安全性工程验证活动,在图5所示分析表格的相应位置描述所采取的验证方法。 所确定的安全性改进措施经过验证后,应通过更新危险等级划分和风险评价结果,度量其实际效果。 应根据更新后的风险指数,考核安全性措施的有效性和充分性,确定是否需要进一步开展安全性改进活动(重复5.2.5的工作步骤),以支持
21、工程迭代过程。 5.2.7 汇总分析结果,形成分析报告 在研制的适当阶段,应根据研制进度和工作计划等的要求,对已完成的分析结果进行汇总和整理,形成安全性分析报告,经主管人员审核、批准后提交,以支持其它安全性活动。有关安全性分析报告的编写要求见第7章。 对于采取措施后仍不能满足安全性要求且不能或不打算采取进一步安全性改进措施的危险,应确定为残余危险。应将所有的残余危险形成清单,并说明理由。残余危险清单格式见图9。 6 安全性分析工作项目说明 6.1 初步危险表 6.1.1 分析目的 初步危险表是指在系统研制的初期,通过检查和分析,最终编制的危险项目表。该危险项目表初步识别了特定系统方案中可能存在
22、的固有危险因素,是开展后续的安全性设计和分析活动的基本参考和依据。 6.1.2 分析内容 QJ 32732006 7初步危险表是系统研制过程中开展的第一项安全性分析活动,其工作重点是依据系统研制任务要求和所确定的设计方案,检查并初步识别固有的危险因素,形成危险项目表。 为提高分析的针对性和有效性,研制单位应根据产品历史经验和工程信息等,整理、编制危险(源)检查单,并适时进行补充和更新。 在识别危险因素的基础上,应分析这些危险因素可能造成的事故或危害及其发生过程,并将其记录在初步危险表中。 6.1.3 分析时机 在论证阶段,应与论证同步开始拟制初步危险表;在方案论证过程中,应依据设计进展及时对初
23、步危险表进行补充和更新。初步危险表在系统方案确定时最终完成。 6.1.4 分析方法 初步危险表通常从较高层次产品开始,采用自上而下的方法进行,并随研制进展不断细化。编制初步危险表应完成以下两部分工作: 6.1.4.1 填写初步危险(源)检查表 对照系统任务要求和技术方案,填写完成初步危险(源)检查表,识别系统可能存在的固有危险因素。初步危险(源)检查表如图3所示。 初步危险(源)检查表 型号名称及代号: 分析对象名称: 研制阶段: 所属上一级产品名称: 表格编号: 各组成部分名称 危险(源)检查项目 XXX XXX XXX 高压 高温 毒性 易燃物 注:在对应空格内标记,“”表示可能存在此类危
24、险因素,“”表示不可能存在此类危险。 编写: 日期: 审核: 日期: 第 页 共 页 图3 初步危险(源)检查表 图3填写说明如下: a) 表头内容: 1) 型号名称及代号:填写分析对象所属的型号名称及代号; 2) 分析对象名称:填写分析对象的具体名称; 3) 所属上一级产品名称:填写分析对象所属上级产品名称,如推进分系统; 4) 研制阶段:填写分析对象所处的研制阶段,如方案阶段; 5) 表格编号:填写用于识别和管理的表格标识号。 b) 表格内容: 1) 各组成部分名称:此栏列出分析对象的所有组成部分,供分析检查; 2) 危险(源)检查项目:此栏列出识别危险(源)需要考虑的范围和检查内容。危险
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