IEC TS 630742023 机械安全.与安全相关控制系统功能安全相关的安全方面标准立项发展报告

机械安全与安全相关控制系统功能安全相关的安全方面标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SafetyofMachinery-SecurityAspectsRelatedtoFunctionalSafetyofSafety-RelatedControlSystems摘要随着工业4.0、智能制造和工业物联网技术的迅猛发展，机械装备的数字化、网络化和智能化程度日益提升，安全相关控制系统从传统的独立硬线逻辑结构逐步演变为高度集成、网络互联的复杂信息物理系统。这一变革在提升生产效率与柔性制造能力的同时，也引入了日益严峻的网络安全威胁——恶意攻击、非授权访问、数据篡改等安全事件可能直接危及机械安全相关控制系统的功能安全，进而对操作人员人身安全和生产设备安全构成重大风险。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年2月正式发布了IECTS63074:2023《机械安全与安全相关控制系统功能安全相关的安全方面》技术规范。该标准首次系统性地将信息安全（Security）维度纳入机械安全（Safety）领域的功能安全评估框架，构建了安全与安保一体化（Safety&SecurityCo-Engineering）的技术方法论。本报告对该标准的立项背景、核心内容、关键技术框架及其行业影响进行全面阐述与分析，重点解析了威胁识别、安全等级（SL）评定、攻击路径分析及安全措施选择等核心环节，旨在为机械装备制造商、系统集成商、安全评估机构和相关技术人员提供系统的技术参考和实施指南。关键词：机械安全；功能安全；信息安全；安全相关控制系统；IECTS63074；威胁分析；安全等级Keywords:MachinerySafety;FunctionalSafety;Cybersecurity;Safety-RelatedControlSystems;IECTS63074;ThreatAnalysis;SecurityLevel一、引言1.1标准立项背景进入21世纪第三个十年，全球制造业正经历着深刻的技术变革。工业物联网（IIoT）、数字孪生、边缘计算和人工智能等新一代信息技术的广泛应用，推动传统机械装备向智能化、网联化方向加速演进。然而，技术进步往往伴随着新风险的涌现。当安全相关控制系统（SRCS）从封闭的专用系统走向开放互联的网络环境，其面临的信息安全威胁急剧增加，网络安全事件对功能安全的影响已成为国际标准化组织和工业界高度关注的焦点问题。以往，机械安全领域的国际标准体系——以ISO12100（机械安全设计通则）、IEC62061（机械安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全）和ISO13849（控制系统安全相关部件）为核心——主要关注随机硬件失效和系统性失效对安全功能的影响，对蓄意攻击或恶意行为导致的安全功能失效缺乏系统性考量。然而，近年来的多起工业安全事件（如勒索软件攻击导致生产线停摆、恶意代码注入篡改安全参数等）表明，信息安全威胁已成为功能安全的不可忽视的外部扰动因素。1.2标准编制过程IEC/TC44（机械安全——电气技术委员会）与国际标准化组织ISO/TC199（机械安全技术委员会）密切合作，结合ISO/TC199/WG10和IEC/TC44/WG31的工作成果，启动了针对机械安全领域信息安全问题的专项标准化工作。经过多次国际会议讨论、草案征询和投票表决，最终于2023年2月正式发布IECTS63074:2023技术规范。该技术规范作为IEC62061在信息安全领域的补充和延伸，填补了机械安全领域Safety与Security交叉方向的国际标准空白。二、范围与核心术语2.1适用范围IECTS63074:2023适用于机械安全相关控制系统在其生命周期各阶段（设计、开发、集成、运行、维护、退役）中面临的信息安全威胁分析与管理。该标准主要面向以下对象：-安全相关控制系统的设计者和制造商；-机械设备的系统集成商；-机械设备的使用者和维护方；-功能安全评估和认证机构；-信息安全评估服务提供方。2.2核心术语定义该标准明确区分了以下关键术语：-安全（Safety）：不存在不可接受的风险（通常指物理性伤害风险），涉及随机硬件失效和系统失效的管控；-安保（Security）：防止未经授权的访问、篡改、拒绝服务等蓄意行为对系统造成危害；-功能安全（FunctionalSafety）：依赖于系统对输入的正确响应而实现的安全功能，以确保设备或系统处于安全状态；-安全相关控制系统（SRCS）：执行安全功能的控制系统，其失效可能导致人员伤害或设备损坏；-安全等级（SecurityLevel,SL）：评估和量化安全相关控制系统抵御信息安全管理能力等级的指标。该标准强调安全与安保之间的相互依赖关系：信息安全措施可能影响功能安全的性能和可靠性，功能安全要求也可能对信息安全架构产生约束。三、技术框架与核心内容3.1总体方法论IECTS63074:2023将信息安全评估纳入机械安全生命周期的整体框架，提出了以下几个核心步骤：（1）安全威胁识别：识别潜在攻击者类型、攻击动机与攻击路径。典型威胁源包括：非授权操作人员（内部人员）、远程网络攻击者（外部人员）、恶意软件（勒索软件、蠕虫、木马）、供应链攻击（恶意固件、伪造组件）以及物理接触攻击（USB设备植入、调试端口篡改等）。（2）安全等级（SL）评定：基于风险评估的方法，评估每个安全功能的潜在安全等级需求。安全等级评定需综合考虑以下因素：-潜在的人员伤害严重程度（S）；-暴露于危险区域的频率和持续时间（F）；-避免或限制伤害的可能性（P）；-攻击者能力、资源和动机的等级（A）；-攻击被发现和阻止的难度。（3）攻击路径分析：分析攻击者可能利用的潜在传播途径。典型攻击路径包括：-通过网络接口（以太网、Wi-Fi、蓝牙等）对控制系统进行远程攻击；-通过调试端口（如JTAG、UART）进行物理攻击；-通过可移动存储介质（U盘、外置硬盘）传播恶意代码；-通过供应链环节（固件更新、软件补丁）植入后门；-通过云平台或边缘计算节点对控制系统进行间接攻击。（4）信息安全措施选择与实施：根据评定出的安全等级选择相应强度的安全措施，并遵循纵深防御和最小权限原则。技术措施包括：身份认证与访问控制、数据加密传输与存储、网络安全分区与防火墙、入侵检测与安全监控、安全启动与固件签名验证等。管理措施包括：安全策略制定、安全培训与意识提升、供应链安全管理、漏洞管理与安全补丁机制、安全事件应急响应计划等。（5）安全验证与确认：通过测试、分析和评估验证信息安全措施的有效性，评估残余风险并确认可接受程度。验证活动应包括：漏洞扫描与渗透测试、安全功能验证测试、安全措施共存性验证（确保信息安全措施不影响功能安全性能）以及安全等级符合性评估。3.2安全与安保的协调（Safety&SecurityCo-Engineering）IECTS63074:2023的核心思想之一是强调安全与安保的协同设计。二者之间并非简单的叠加关系，而是需要在系统的需求分析阶段就进行联合考虑。具体包括：-确保信息安全措施（如强身份认证、通信加密）不会引入安全功能不可接受的延迟或故障模式；-确保功能安全诊断机制可以有效检测由安全攻击引发的系统异常行为；-建立统一的风险评估框架，避免安全评估和安保评估的割裂与冲突；-通过安全完整性等级（SIL）与安全等级（SL）之间的映射关系，协调两类目标的满足程度。3.3与相关标准的关系IECTS63074:2023与以下标准存在关联关系：|标准编号|标准名称|关系说明||---------|---------|---------||IEC62061:2021|机械安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全|基础性功能安全标准，IECTS63074为其信息安全补充||ISO13849-1:2023|机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则|功能安全设计标准，与IECTS63074存在协同关系||ISO/SAE21434|道路车辆网络安全工程|汽车行业网络安全标准，方法论可借鉴||IEC62443系列|工业过程测量、控制和自动化网络与系统安全|工业自动化的信息安全标准，提供了IACS安全等级框架基础||ISO/IEC27001:2022|信息安全网络安全和隐私保护信息安全管理体系|信息安全管理的通用框架标准|其中，IECTS63074:2023在安全等级（SL）的评定方法上，充分参考了IEC62443系列标准中关于目标安全等级（TargetSL）和能力安全等级（CapabilitySL）的概念框架，并结合机械安全领域的特点进行了适配和裁剪。四、关键技术要点4.1安全等级（SL）评估模型IECTS63074:2023中，安全等级的评定采用多维风险评估方法。与IEC62061中SIL的评定类似，SL的评定同样采用参数化方法。评估参数包括：攻击的可能性、攻击者的能力等级、脆弱性的可利用性、攻击对安全功能的影响程度以及潜在的人员伤害后果。每项参数按等级划分，最终通过查表或计算确定所需的安全等级。安全等级从SL0到SL4分为五级，其中SL0表示不需要特定的信息安全防护措施，SL4表示需要最高等级的信息安全防护（如多重认证、高强度加密、物理安全、持续监测等）。不同安全等级对应不同的安全措施强度和深度防御程度。4.2威胁建模与风险评估流程该标准建议采用结构化的威胁建模方法，推荐使用微软STRIDE方法（Spoofing欺骗、Tampering篡改、Repudiation抵赖、InformationDisclosure信息泄露、DenialofService拒绝服务、ElevationofPrivilege权限提升）或其他等效方法进行系统化威胁识别。风险评估应与IEC62061规定的功能安全风险评估流程衔接，形成统一的风险管理路径。4.3安全措施的实施指南该技术规范按照管理类、技术类和运营类三个维度对安全措施进行分类，并明确了各类措施在不同安全等级下的适用性：-管理类措施：安全管理体系建立、供应商安全管理要求、安全培训与意识教育、风险评估与安全审计制度；-技术类措施：网络架构设计（安全分区）、身份认证与授权管理（多因素认证）、数据完整性与保密性保护（密码算法）、安全日志与追溯、入侵检测与防护；-运营类措施：漏洞管理流程、安全补丁管理、安全事件监测与响应、系统安全状态持续监控。五、标准实施的意义与影响5.1对机械安全领域的影响IECTS63074:2023的发布标志着国际机械安全标准体系首次将信息安全因素系统性地纳入功能安全的评估和设计框架中。这一转变对行业产生以下深远影响：-机械装备制造商需要在产品设计阶段同时考虑功能安全和信息安全的要求，实现安全与安保的协同设计；-风险评估的范围从传统的机械危险（如挤压、剪切、卷入、抛射等）扩展至网络安全威胁引发的次生风险；-功能安全的验证和确认活动中需增加信息安全测试内容，安全评估的技术门槛和认证难度相应提升；-机械产品的合规性要求扩展至IEC62061、ISO13849等标准中关于规避外部干扰和蓄意攻击的要求。5.2对产业发展的推动六、主要制定机构与参与单位介绍6.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责电工技术和电子工程领域的国际标准化工作。IEC现有83个正式成员国和64个准成员国，覆盖全球约90%的人口和95%的电力产能。IEC的宗旨是促进电工、电子和相关技术领域的国际标准化合作，推动国际间技术理解和贸易发展，其发布的国际标准在全球范围内被广泛采用。在机械安全领域，IEC的TC44（机械安全——电气技术委员会）是核心技术委员会，负责制定机械电气安全相关的国际标准和技术规范。TC44的工作范围涵盖了机械电气设备的安全要求、安全相关控制系统的功能安全、机械安全的数据通信和软件安全等方面。IECTC44与ISO/TC199（机械安全）建立了紧密的合作关系，根据维也纳协定（ViennaAgreement）和技术合作协议，实现标准的联合制定和相互认可。6.2标准制定过程贡献IECTS63074:2023由IEC/TC44/WG31（机械安全中信息安全相关工作组）具体负责制定。参与该标准编制的包括来自德国、美国、日本、中国、法国、意大利、瑞士等主要工业国家的技术专家，以及来自机械制造商协会、安全认证机构、科研院所和高等院校的代表。各参与方在以下方面作出了重要贡献：-德国工业界：作为全球机械装备制造强国，德国专家在标准框架设计和技术方案论证方面发挥了重要作用，提供了大量基于工业实践的应用案例；-日本和韩国：在机器人安全和智能制造安全方面提供了前沿技术输入；-中国：在国际标准化工作中积极参与，推动将智能装备信息安全的需求融入标准体系；-美国：在工业控制系统信息安全方面提供了丰富的技术经验（如ISA/IEC62443方法论）。七、结论与展望IECTS63074:2023的正式发布，填补了国际机械安全标准体系中关于信息安全与功能安全交叉领域的空白，为机械安全相关控制系统在数字化和网络化背景下的安全评估提供了系统性的方法论和可操作的技术指南。该标准首次将安全（Safety）与安保（Security）纳入统一的协同框架，强调从系统全生命周期视角进行综合风险管理，代表了国际机械安全标准化发展的前沿方向。参考文献[1]IECTS63074:2023,Safetyofmachinery-Securityaspectsrelatedtofunctionalsafetyofsafety-relatedcontrolsystems[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC62061:2021,Safetyofmachinery-Functionalsafetyofsafety-relatedcontrolsystems[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2021.[3]ISO13849-1:2023,Safetyofmachinery-Safety-relatedpartsofcontrolsystems-Part1:Generalprinciplesfordesign[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[4]ISO12100:2010,Safetyofmachinery-Generalprinciplesfordesign-Riskassessmentandriskreduction[