安全仪表系统（Safety Instrumented System,SIS）是过程工业中检测和控制异常事件发生的重要保障装置。其作用是当工艺生产过程发生异常事件时,能迅速准确地执行既定的安全动作,使工艺流程恢复到正常状态或使装置可控停车。准确评估安全仪表系统的关键指标,包括需求时失效概率和安全失效概率对于保障过程工业安全生产意义重大。本文主要研究进展如下:（1）基于Markov模型,考虑共因失效、在线诊断以及周期检测等因素,提出多阶段SIS安全失效量化模型。多阶段SIS的分段点为周期检测点。考虑周期检测存在一定的失效率以及周期检测自身可能会导致系统发生安全失效这两个因素会导致检测前后系统各状态概率发生变化,通过引入通道矩阵将周期检测前后的系统Markov模型进行连接,建立SIS整个运行阶段的安全失效Markov量化模型。解决了SIS误动作导致工业生产误停车事件难以准确量化的问题以及传统计算模型由于参数考虑较少导致量化不精确的问题。（2）石化企业中重要设备或工艺通常采用多重表决SIS来提高SIS的可靠性。为解决多重表决结构需求时失效概率难以准确量化的问题,本文将多重表决的内层表决实时输出作为外层表决相应通道的实时输入,建立基于Markov模型的多重表决结构可靠性评估模型。填补了将多重表决结构内外层作为整体进行建模的研究空白,并且该模型可以为企业提供预警作用、可以作为企业周期检测间隔设定的参考且该模型具有很好的稳定性。结合上述研究结果,对石化行业典型工艺设备的丙烯腈反应器的安全仪表系统进行安全失效评估。考虑周期检测和多重表决两大因素对该设备进行安全失效建模,并与事故树模型计算结果比较,验证本文提出的Markov模型在SIS的安全失效评估和多重表决结构评估中较于传统方法具有更高的准确度和实用性。