QKC20190215：彭鴻霖_軌道車輛 RAMS 國際標準介紹

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品質學會品質知識社群 (QKC) 研討會
專題：軌道車輛 RAMS 國際標準介紹
時間：2019 年 02 月 15 日(星期五) 19:00 - 21:00   
地點：品質學會九樓教室（台北市羅斯福路 2 段 75 號）
主講：彭鴻霖會友
備註：配合春節放假及學會理監事聯席會議，2019年二月份 QKC 研討會合併一次辦理！


品質知識社群 QKC 2019 年研討會計畫

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鐵路應用安全性、可靠度等保證技術相關標準，主要以 IEC 國際標準和 EN 歐盟區域標準為主，包括：

軌道應用相關標準，IEC 國際標準由 IEC TC 9 負責，目前使用中者超過 109 份：EN 區域標準由 CENELEC TC 9X。

軌道應用 RAMS 標準

• IEC 國際標準：(IEC/TC 9)
  
  • IEC 62278:2002 (ed1.0), Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS)
  • IEC/TR 62278-3:2010 (ed1.0), Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) - Part 3: Guide to the application of IEC 62278 for rolling stock RAM
  • IEC/TR 62278-4:2016, (ed1.0), Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) - Part 4: RAM risk and RAM life cycle aspects
  • IEC 62279:2015 (ed2.0), Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Software for railway control and protection systems
  • IEC 62280:2014, Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Safety related communication in transmission systems
  • IEC 62425:2007 (ed1.0), Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Safety related electronic systems for signalling
  • IEC 63076:2018 (CDV), Railway applications - Rolling stock - Electric equipment in trolley busses - Safety requirements and current collection systems
    
• EN 區域標準
  
  • EN 50126-1
    
    • EN 50126-1:1999 (ed1.0), Railway applications - The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) - Part 1: Basic requirements and generic process
    • EN 50126-1:2017 (ed2.0), Railway applications - The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability, and Safety (RAMS) - Part 1: Generic RAMS Process
      
  • EN 50126-2
    
    • EN 50126-2:2007 (ed1.0), Railway applications - The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) - Part 2: Guide to the application of EN 50126-1 for safety
    • EN 50126-2:2017, Railway applications - The specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) - Part 2: Systems approach to safety
      
  • EN 50126-3
    
    • EN 50126-3:2006 (ed1.0), Railway applications - The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) - Part 3: Guide to the application of EN 50126-1 for rolling stock RAMS
    • EN 50126-3:2008 (ed2.0), Railway application - Part 3: The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability, and Safety (RAMS) - Part 3: Guide to the application of EN 50126-1 for rolling stock RAM (CLC/TR 50126-3:2008)
      
  • EN 50126-4:20xx (prEN), Railway application - The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability, and Safety (RAMS) - Part 4: Functional safety - Electrical/ electronic / programmable electronic systems
  • EN 50128, Railway applications - Communications, signalling and processing systems - Software for railway control and protection systems
    
    • EN 50128:2011
    • EN 50128:2011/prAA:2018
      
  • EN 50129:2003, Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Safety related electronic systems for signalling
    

軌道應用可恃性 (dependability) 相關標準：

• IEC 60300-3-1 (EN 60300-3-1), Dependability management - Part 3-1: Application guide - Analysis techniques for dependabiity - Guide on methodology
• IEC 60300-3-2 (EN 60300-3-2), Dependability management - Part 3-2: Application guide - Collection of dependability data from the field
• IEC 60319, Presentation and specification of reliability data for electronic components
• IEC 60605-2, Equipment reliability testing - Part 2: Design of test cycles
• IEC 60605-3-1, Equipment reliability testing - Part 3: Preferred test conditions, indoor portable equipment - Low degree of simulation
• IEC 60605-4, Equipment reliability testing - Part 4: Statistical procedures for exponential distribution - Point estimates, confidence intervals, prediction intervals and tolerance intervals
• IEC 60605-6, Equipment reliability testing - Part 6: Tests for the validity and estimation of the constant failiure rate and constant failure intensity
• IEC 60706-1, Guide on maintainability of equipment - Part 1: Section 1, 2 and 3: Introduction, requiremets and maintainability programee
• IEC 60706-2 (EN 60706-2), Maintainability of equipment - Part 2: Maintainability requirements and studies during the design and developpment phase
• IEC 60706-3 (EN 60706-3), Maintainability of equipment - Part 3: Verification and collection, analysis and presentation of data
• IEC 60706-5 (EN 60706-5), Maintainability of equipment - Part 5: Testability and diagnostic testing
• IEC 60706-6 (EN 60706-6), Guide on maintainability of equipment - Part 6: Section 9: Statistical methoods in maintainability evaluation
• IEC 60812 (EN 60812), Analysis techniques for system reliability - Procedures for failure mode and effects analysis (FMEA)
• IEC 61014 (EN 61014), Progammes for reliability growth
• IEC 61025 (EN 61025), Fault tree analysis (FTA)
• IEC 61070, Compliance test procedures for steady-state availability
• IEC 61078 (EN 61078), Analysis techniques for dependability - Reliability block diagram and boolean method
• IEC 61123, Reliability testing - Compliance test plans for success ratio
• IEC 61160 (EN 61160), Design review
• IEC 61165 (EN 61165), Application of Markov techniques
• IEC 61508 (series) (EN 61508), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems
• IEC 61703 (EN 61703), Mathematical expressions for reliability, availability, maintainability and maintenance support tems
• IEC 61709 (EN 61709), Electric components - Reliability - Reference conditions for failure rates and stress models for conversion
• IEC/TR 62380, Reliability data handbook - Universal model for reliabiity prediction of electronics components, PCBs and equipment
• ISO/IEC Guide 51, Safety aspects - Guidelines for their inclusion in standards
  

軌道應用品質管理相關標準：

• ISO/TS 22163:2017, Railway applications - Quality management system - Business management system requirements for rail organization: ISO 9001:2015 and particular requirements for application in the rail sector
• ISO 9001 (EN ISO 9001), Quality management systems - Requirements
  

軌道應用設備類標準

• IEC 62497 (series), Railway applications - Insulation coordination
• EN 50122-2:1999, Railway applications - Fixed installations - Part 2: Protective provisions against the effects of stray currents caused by d.c. traction systems
• EN 50123-1:2003, Railway applications - Fixed installations - D.C. switchgear - Part 1: General
• EN 50123-2:2003, Railway applications - Fixed installations - D.C. switchgear - Part 2: D.C. circuit breakers
• EN 50123-3:2003, Railway applications - Fixed installations - D.C. switchgear - Part 3: Indoor d.c. disconnectors, switch-disconnectors and earthing switches
• EN 50124 (series), Railway applications - Insulation coordination
  

• EN 50155:2007, Railway applications - Electronic equipment used on rolling stock
  

• EN 50207:2001, Railway applications - Electronic power converters for rolling stock
  

參考資料：

• List of 141 publications by IEC TC 9 Electrical equipment and systems for railways
• List of publications by CLC/TC 9X Electrical and electronic applications for railways
  

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歐盟將軌道系統分為軌道車輛 (rolling stock)、指令控制與號誌 (command control and signalling) （有時簡稱號誌 signalling）、固定裝備 (fixed installations)（電力設備）。IEC 62278 系列 RAMS 國際標準討論軌道應用這三大系統的 RAM 與功能安全性議題。至於廣義軌道產業的基礎建設 (infrastructure) ，則採用 ISO 5500X (2014) 系列資產管理 (asset management, AM) 國際標準討論相關議題。軌道產業最新的品質管理系統國際標準為 ISO 22163:2017。

軌道應用領域將 RAMS 定義為服務品質屬性之一，RAMS 包括：可靠性 (R)、可用性 (A)、維護性 (M)、與安全性 (S) 四項指標。主要著眼於安全性及可用性 (safety and availability)！廣義的安全性包括涉及人員、財物與環境的安全性 (safety)，以及資訊網路的保全性 (security)，可用性更廣義的專業名詞為可恃性 (dependability)。從生命週期的觀點，相關議題分為交貨以前的可靠度與維護度，交貨以後的操作與維護。




軌道應用 RAMS 國際標準的未來發展：

• 標準整合與調和趨勢，為方便採購招標作業，以 EN 歐盟標準為基礎發展 IEC 國際標準。
• 配合工業 4.0，虛網安全性或保全性 (cyber security) 是重點功課！
• 以系統生命週期為切入點，增加更多的生命週期管理 (PLM) 相關技術和軟體的發展與推廣應用。
  

從安全性觀點，探討功能性設計相關議題，包括：系統、架構、技術、措施等四個層次。
軌道應用 RAMS 國際標準是由 IEC 62278、IEC 62279、IEC 62525 系列所構成，這三份國際標準的擬定主要以歐盟區域標準 EN 50126、EN 50128、EN 50129 系列為基礎：

• EN 50126 ⇒ IEC 62278, Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS)
• EN 50218 ⇒ IEC 62279, Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Software for railway control and protection systems
• EN 50129 ⇒ IEC 62425, Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Safety-related electronic systems for signalling
  

軌道應用國際標準主要內容：

• IEC 62278:2002 (ed1.0)，說明軌道應用相關可靠度、可用度、維護度與安全性 (RAMS) 的整體概念，分為兩個面向：系統產品如何訂定 要求的規格，以及展示是否達成這些要求，內容包括：RAMS 參數、RAMS 規格、RAMS 管理、RAMS 生命週期 (⇐ EN 50126:1999)
• IEC/TR 62278-3:2010 (ed1.0)，以軌道車輛為論述對象，說明軌道車輛 RAM 的相關議題，內容包括：初步 RAM 分析，RAM 要求的目標，RAM 規格制定過程，RAM 計畫管理架構、型態管理和文檔要求，生命週期的RAM 保證、LCC 模型中的 RAM 參數 (指導綱要 ⇐ EN 50126-3:2006)
• IEC/TR 62278-4:2016 (ed1.0)，討論軌道應用有關 RAM 的技術議題，內容包括：RAM 風險分析，RAM 生命週期 (⇐ EN 50126:1999)
• IEC 62279:2015 (ed2.0)，說明軌道系統中作為安全性控制與保護系統中的應用程式、作業系統、支援工具與韌體等軟體系統的發展過程與技術議題。
• IEC 62280:2014 (ed1.0)，說明軌道應用傳輸系統的通訊安全性議題。
• IEC 62425:2007 (ed1.0)，說明軌道應用號誌系統中安全性相電子系統與設備的安全性議題。
  

軌道應用 IEC 國際標準與 EN 歐盟區域標準之間的關係：



IEC 62278:2002 (EN 50126-1:1999) 將軌道產業將軌道系統的生命週期分為三個階段、14 個時期：

一、招投標階段 (Tender Phase)
1. 概念
2. 系統定義與應用條件：
3. 風險分析：
4. 系統要求：
5. 系統要求配當：

二、設計階段 (design phase)：
6. 設計與實現
7. 製造
8. 安裝
9. 系統查證（包括安全性接收及試運轉）
10. 系統接收

運作階段
11. 運作與維護
12. 性能監視
13. 修改與翻修
14. 除役與報廢




上圖是 V 形系統發展模型的延伸，從研究發展、製造接收，運作與維護，到最後退役與報廢整個完整的生命週期。



歐盟 EN 軌道車輛 RAMS 區域標準包括 EN 50126 (整車系統）、EN 50128 （軟體）、及 EN 50129 （系統 = 硬體 + 軟體）所構成，其間的架構關係：



一般來說，標準有每五年改版一次的不成文規矩，EN 軌道 RAMS 區域標準改版時程規劃：




參考資料

• RAMBOLL (2017), New CENELEC Standards & CSM-RA
• UIC (2016), UIC Railway Application Guide - Practical implementation of Asset Management through ISO 55001
  

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標準架構分為：國際標準、區域標準、國家標準、團體標準、公司標準。國家標準和公司標準有主權意識，國際標準、區域標準、和團體標準沒有主權意識。

國際標準對於國家標準採用國際標準有調和協定，稱為調和標準 (harmonized standards)，分為等同 (IDT, identical)、修改 (MOD, modified) 及不同 (NEQ, not equivalent) 三類。(參考 ISO/IEC Guide 21-1:2005)

Identical: identical to ISO or IEC standard under the following conditions:
identical in technical content, structure, and wording (or is an identical translation), or
with minimal editorial changes

國內相關單位擬定的各種標準在引用時，應該注意階層關係，例如：EN 50155 為歐盟區域標準、BS EN 50155 為英國國家標準，BS EN 50155 為 EN 50155 的等同標準，但是 EN 50155 的位階比 BS EN 50155 高，因此在引用或參考此類標準時，應該以區域標準 EN 50155 為優先，例如亞太經濟合作 (Asia-Pacific Economic Coorporation, APEC)。假如存在的話，最理想當然是直接引用或參考 ISO 或 IEC 國際標準。

國內科技期刊相關文章應該重視標準化工作，對於涉及標準之文章內容應該引用國家標準或國際標準：在建議擬定國家標準時，遵循國際標準採用三原則。



APEC 標準及符合性次級委員會 (SCSC) 創立於 1994 年。鼓勵 APEC 會員經濟體設立與國際標準達成相當一致性的國家標準，以推廣開放區域主義 (open regionalism) 及市場驅動經濟 (market-driven economic)。

APEC/CTI/SCSC 中華台北聯絡點的角色與義務？
APEC (2017): 2017/SOM3/SCSC/JRAC/009，有沒有落實在國家標準的內容？

• CTI: Committee on Trade and Investment
• SCSC: Sub-Committee on Standards and Conformance
• JRAC: Joint Regulatory Advisory Committee on Electrical and Electronic Equipment
  

亞太地區另一個標準制定組織：
PASC: Pacific Area Standard Congress (太平洋地區標準委員會)



參考資料

• APEC Sub-Committee on Standards and Conformance (SCSC)
• PASC, Establishment and Role of PASC