整体遵循标准:ISO 13849、IEC 61508、IEC 62061、IEC 62443,评估分为两大板块:功能安全(人身机械电气风险)、工控信息安全(网络入侵、程序篡改风险),分为 7 个标准化步骤。
一、评估前期准备工作
收集全套设备资料机器人电气原理图、控制柜图纸、安全回路接线图、伺服手册、总线拓扑、PLC 程序、安全参数、产线布局、工位作业流程。
划分评估范围明确评估边界:控制柜、伺服驱动、电机编码器、安全回路、示教器、IO 模块、工业总线、上位机、MES 通讯、远程运维通道。
组建评估小组电气工程师、安全管理员、工艺操作工、网络运维人员,多人交叉识别风险。
确定使用工况与人员暴露等级区分全自动隔离工位、人机协同工位、人工频繁介入工位;区分焊接、打磨、喷涂、防爆等高风险场景。
二、步骤 1:危险识别(HAZOP / 危险树分析法)
逐条梳理电气控制系统全部潜在危险点,分四大类:
1. 电气触电类风险
380V 动力端子裸露、线缆破皮漏电;
电容未充分放电检修触电;
接地失效、绝缘老化;
潮湿环境机柜凝露短路漏电。
2. 功能安全运动伤人风险(电气系统引发)
单通道安全回路断线,急停 / 安全门失效;
编码器故障、总线通讯丢失,机器人失控漂移;
伺服过流、飞车、力矩失控;
软限位失效、安全参数被随意修改;
安全继电器单点故障无冗余。
3. 设备烧毁与火灾风险
散热堵塞导致伺服、电源过热起火;
母线电容老化鼓包爆炸;
端子松动发热打火;
粉尘导电造成电路板短路。
4. 工控信息安全风险
默认弱密码、无分级权限,他人篡改运动程序;
总线无加密,伪造指令控制机器人误动作;
外网直连控制器,病毒、恶意攻击;
固件无校验,程序被篡改无日志追溯;
跨设备横向渗透,整条产线失控。
三、步骤 2:风险分析(确定严重度 S、发生频率 F、可探测度 D)
采用风险矩阵法,对每一条危险点打分定级:
严重度 S(伤害等级)S1:轻微擦伤;S2:轻伤;S3:重伤;S4:致死 / 重大设备损毁
发生频率 FF1:极难发生;F2:偶尔;F3:经常;F4:持续存在
可探测度 DD1:自动报警提前检测;D2:人工点检可发现;D3:故障出现才知晓;D4:完全无法察觉
通过 S×F×D 计算风险等级:
高风险:必须立即停机整改;
中风险:限期改造升级;
低风险:纳入日常点检管控。
四、步骤 3:现有安全措施有效性判定
对照现有电气安全配置,判断防护是否足够:
功能安全核查项
安全回路是否双通道冗余;
是否使用认证安全继电器、双通道限位;
有无独立安全 PLC,与运动主控隔离;
碰撞力矩检测、分级减速安全功能是否启用;
硬限位、软限位、抱闸制动双重保护是否完好;
接地、绝缘、漏电保护是否有效。
信息安全核查项
网络是否分区隔离、有无工业防火墙;
账号分级权限、是否禁用默认密码;
通讯报文是否加密、操作日志是否留存;
远程运维是否采用单向隔离网关;
固件是否支持安全启动防篡改。
若现有措施无法降低风险至可接受水平,判定为风险不可接受,必须升级改造。
五、步骤 4:确定安全性能指标(PL/SIL 等级判定)
机械功能安全(ISO13849)根据风险等级确定目标性能等级 PL:PLa<PLb<PLc<PLd<PLe人机协同、高速焊接工位要求PLd/PLe,硬件容错 HFT≥1;
电气安全完整性(IEC61508)高风险工位控制器、安全回路需达到 SIL2~SIL3;
信息安全(IEC62443)工厂产线机器人最低 SL2,高安全要求产线 SL3。
六、步骤 5:制定风险控制整改措施
按优先顺序采取防护手段:
本质安全改造(优先)更换双通道安全回路、驱控一体冗余控制器、屏蔽绝缘线缆、机柜恒温防潮装置;
工程防护加装激光安全扫描仪、漏电保护器、工业防火墙、浪涌防雷模块;
管理防护建立权限分级、程序变更审批、定期安全点检制度;
个体防护与应急配备绝缘工具、防静电手环,制定触电、设备失控应急停机流程。
七、步骤 6:风险再验证与文档归档
整改完成后复测:模拟断线、急停失效、网络攻击、绝缘破损等故障,验证安全系统能否正常动作;
重新计算风险等级,确认所有高、中风险降至可接受范围;
完整归档全套资料:
风险识别清单、风险打分矩阵;
安全回路检测记录、绝缘 / 接地电阻测试报告;
整改改造图纸、测试记录、安全培训记录;
年度复评计划。
八、持续动态复评机制
常规工位:每年 1 次全面安全风险评估;
人机协同、焊接、防爆等高风险工位:每半年复评;
触发临时复评条件:
机器人电气硬件大修、更换控制器 / 伺服;
产线改造、新增通讯联网、开通远程运维;
发生安全报警、触电、碰撞事故后。
考试简答题精简背诵版
前期准备:收集电气图纸、划分评估范围、组建评估团队,明确现场工况;
危险识别:识别电气触电、运动失控、设备起火、网络入侵四类电气控制系统风险;
风险定级:采用风险矩阵,按严重度、发生频率、可探测度划分高 / 中 / 低风险;
核查现有防护:检验双通道安全回路、接地绝缘、网络隔离、权限管理等现有安全措施有效性;
确定安全指标:依据风险等级设定 PLd/PLe、SIL2/3、SL2 以上安全目标;
制定整改方案:按本质改造、工程防护、管理制度、应急措施分级落实管控;
复测验证与归档:改造后模拟故障测试,确认风险达标,完整留存评估报告;
建立定期复评制度,设备改造、事故后开展临时专项评估。


