Funktionale Sicherheit für Maschinen, Anlagen und Umbauten

Wir unterstützen Hersteller, Integratoren und Betreiber bei der Bewertung von Sicherheitsfunktionen nach ISO 13849-1: PLr-Festlegung, SISTEMA-Modellierung, Berechnung und dokumentierte Validierung. Ergebnis sind prüffähige Nachweise für Sicherheitsketten aus Sensor, Logik und Aktor inklusive Test-/Prüfkonzept. Grundlage ist die Risikobeurteilung: Aus ihr ergeben sich die Sicherheitsfunktionen und der jeweils erforderliche Performance Level.

Typische Sicherheitsfunktionen

Performance Level bestimmen: der Risikograph nach EN ISO 13849-1

Der erforderliche Performance Level (PLr) einer Sicherheitsfunktion ergibt sich aus drei Parametern, bewertet für die Gefährdung ohne die betrachtete Sicherheitsfunktion:

• S, Schwere der Verletzung: S1 leicht, üblicherweise reversibel; S2 schwer, üblicherweise irreversibel, einschließlich Tod
• F, Häufigkeit und Dauer der Gefährdungsexposition: F1 selten bis weniger häufig oder kurz; F2 häufig bis dauernd oder lang
• P, Möglichkeit zur Vermeidung: P1 unter bestimmten Bedingungen möglich; P2 kaum möglich

PL a ist die geringste, PL e die höchste Anforderung. Gibt eine Typ-C-Norm für die Maschine einen PLr vor, hat diese Vorgabe Vorrang vor dem Risikographen.

Erreichter PL: Kategorie, MTTFd, DCavg, CCF und PFHd

Ob die umgesetzte Sicherheitsfunktion den PLr erreicht, zeigt die Berechnung nach EN ISO 13849-1. Sie verbindet die Architektur (Kategorie) mit der Zuverlässigkeit der Bauteile (MTTFd), dem Diagnosedeckungsgrad (DCavg) und den Maßnahmen gegen Ausfälle gemeinsamer Ursache (CCF). Ergebnis ist die mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde (PFHd).

Die Risikoanalyse ist ein Bestandteil der Risikobeurteilung nach MA-RL 2006/42/EG Anhang I Punkt 1.2 „Steuerung und Befehlseinrichtungen". Um die gesamte Maschine darauf auszulegen, sollte jedes Teil der Maschine ein akzeptables Risiko nach dem Stand der Technik aufweisen. Sicherheitsbezogene elektrische Systeme dienen dazu, dieses mittels Schutzmaßnahmen auf ein Restrisiko zu mindern.

Die Arbeitsschritte beinhalten:

Bei der Berechnung wird während der Konstruktion überprüft, ob die vorgesehenen Architekturen und die Bauelemente nach den Anforderungen umgesetzt wurden. Des Weiteren wird die Betriebszeit sicherheitsbezogener Elemente (z.B. durch Betrachtung der Zykluszeit, Betätigungen, etc.) berechnet. Wir unterstützen Sie gern bei der Ermittlung der funktionalen Sicherheit für Ihre Maschine oder Anlage. Durch die Zusammenarbeit sparen Sie Zeit und können unser Wissen nutzen. Sie erhalten von uns Informationen über die anzuwendenden Normen und Richtlinien. Bei der gemeinsamen Erstellung wird Ihr Personal automatisch geschult und kann diese Erfahrungen und Erkenntnisse bei der Konstruktion der nächsten oder ähnlichen Maschinen anwenden.

Wir ermitteln mit Ihnen nach:

• DIN EN ISO 13849-1: Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze,
• DIN EN ISO 13849-2: Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 2: Validierung,
• DIN EN 62061: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme,
• DIN EN 61508-1 bis 7: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme,
• DIN EN 61511-1 bis 3: Sicherheitstechnische Systeme für die Prozessindustrie.

Die Aufgaben der funktionalen Sicherheit:

Menschen machen Fehler bei der Entwicklung, bei der Produktion und, nicht zu vernachlässigen, bei der Bedienung. Selbst wenn in ferner Zukunft automatisierte Systeme von Anfang bis Ende von Maschinen entwickelt, produziert und gar bedient werden, bleibt der Verschleiß an Komponenten. Darunter fallen nicht nur mechanische, sondern auch elektrische Komponenten. Der menschgemachte Fehler, oder der Verschleiß rufen einen Fehler in der Maschine hervor, welcher eine Gefahr darstellen kann. Die Aufgabe der Funktionale Sicherheit ist es, Menschen und Umwelt vor Gefahren durch Fehler von (automatisierten) Systemen zu schützen. Zudem hilft sie im Falle eines rechtlichen Konflikts, die Haftung zu klären.

IEC 62061:

Die IEC 62061 ist im April 2022 als harmonisierte Norm EN IEC 62061 inhaltsgleich im Amtsblatt der EU veröffentlicht worden. Seitdem löst sie in der EU die Vermutungswirkung aus. Ein Hersteller kann davon ausgehen, dass er die Anforderungen der Maschinenrichtlinie an Gesundheitsschutz und Sicherheit einhält, wenn er sich an die Regelungen der EU-Norm hält. Im Konformitätsbewertungsverfahren kann er mit Abgabe der Konformitätserklärung das CE-Kennzeichen an seiner Maschine oder Anlage anbringen.

Seitdem können neue Konformitätserklärungen die Vermutungswirkung nur noch auf die EN IEC 62061:2021 stützen.

Die IEC 62061 befasst sich mit der Frage, wie zuverlässig ein sicherheitsrelevantes Steuerungssystem sein muss. In diesem Fall basiert die Abschätzung auf einer hybriden Methode, einer Kombination aus einer Matrix und einem quantitativen Ansatz. Sie befasst sich auch mit der Validierung von Sicherheitsfunktionen auf der Grundlage von strukturellen und statistischen Methoden. Wie auch bei der EN ISO 13849-1/2 lautet das Ziel, festzustellen, inwiefern Sicherheitsmaßnahmen zur Minderung von Risiken geeignet sind. Dabei sind auch im Rahmen dieser Norm umfangreiche Berechnungen erforderlich. Den Aufwand hierfür können Sie durch unser Expertenwissen deutlich verringern.