Safety Calculator PAScal erleichtert den Umgang mit Normen und Richtlinien
Für die Einhaltung der Maschinenrichtlinie spielt die Berechnung von Ausfallwahrscheinlichkeiten eine große Rolle. Sie ist die Grundlage, um das Sicherheitsniveau einer Sicherheits...
Für die Einhaltung der Maschinenrichtlinie spielt die Berechnung von Ausfallwahrscheinlichkeiten eine große Rolle. Sie ist die Grundlage, um das Sicherheitsniveau einer Sicherheitsfunktion zu ermitteln. Das einheitliche Datenformat 66413 des VDMA und Berechnungstools wie der Safety Calculator PAScal helfen bei der Berechnung. Der VDMA hatte sie im Februar in Frankfurt am Main vorgestellt – (siehe GIT SICHERHEIT 4/2016). In einer kleinen Serie berichten die beteiligten Unternehmen von ihren Beiträgen zur Erarbeitung der Lösung. Es beginnt Matthias Wimmer, Standards Specialist Functional Safety of Machinery bei Pilz.
EN ISO 13849-1 bzw. EN/IEC 62061 schreiben die Bewertung und Berechnung von Sicherheitsfunktionen vor. Ergebnis dieser „Rechenübung“ sind der Performance Level (PL) bzw. der Safety Integrity Level (SIL), welche die Ausfallwahrscheinlichkeit einer Steuerung ausdrücken. Um die Berechnung zu erleichtern, werden am Markt verschiedene Software-Werkzeuge angeboten. Deren Verwendung ist in der Praxis nicht ohne Hürden: Die für die Berechnung notwendigen Kennwerte der Komponenten unterscheiden sich im Format von Hersteller zu Hersteller – und nicht jedes Format lässt sich bis dato auch in jedem Berechnungs-Tool verwenden.
Einheitsblatt des VDMA erleichtert Datenaustausch
Mit dem Einheitsblatt 66413 mit dem Titel „Funktionale Sicherheit – Universelle Datenbasis für sicherheitsbezogene Kennwerte von Komponenten oder Teilen von Steuerungen“ löste der VDMA das Problem eines fehlenden einheitlichen Datenformats. Das Einheitsblatt erlaubt die einheitliche und herstellerübergreifende Berechnung der sicherheitsbezogenen Kennwerte von Steuerungen. Es beschreibt die erforderlichen Sicherheitskenndaten und die Form, in der diese bereitgestellt werden. Ein Ergebnis aus dem Arbeitskreis war letztlich die Struktur einer einheitlichen Bibliothek im XML-Format. Mittels einer Schemadatei können Programme prüfen, ob die Daten plausibel und valide sind.
Mit Berechnungstools den Aufwand minimieren
Geprüfte und zertifizierte Berechnungstools, die die Formeln und Kriterien der EN ISO 13849-1 abbilden, bieten die Möglichkeit komplette Bauteilbibliotheken von Herstellern ohne erneute Eingabe der Sicherheitskenndaten verarbeiten zu können. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlern wird damit drastisch reduziert und gleichzeitig der Aufwand für die Berechnungen auf ein Minimum reduziert.
Im Safety Calculator PAScal von Pilz sind nun die erforderlichen Kenndaten bereits im offenen Datenformat des VDMA hinterlegt. Damit Anwender vorhandene Datenbestände und Berechnungen weiter nutzen können, bietet das Software-Tool die Möglichkeit mit allen gängigen Bibliotheksformaten durchgängig zu arbeiten. Das ist Voraussetzung für eine möglichst unkomplizierte Berechnung der notwendigen Kennwerte.
Schritt für Schritt zur Sicherheit
Mit dem Safety Calculator PAScal unterstützt Pilz bei der im Rahmen der Risikobeurteilung vorgeschriebenen Bewertung und Berechnung von Sicherheitsfunktionen. Ergebnis dieser Berechnungen sind der Performance Level (PL) bzw. der Safety Integrity Level (SIL), welche die Ausfallwahrscheinlichkeit einer Sicherheitsfunktion ausdrücken. Die Software kann mittels eines grafischen Editors diese Sicherheitsfunktionen bzw. die eingesetzten Komponenten modellieren und deren Struktur sowie das Nutzungsverhalten der einzelnen Komponenten komfortabel bewerten. Durch umfangreiche Bibliotheksfunktionen ist es möglich Gerätekenndaten in den gängigen Bibliotheksformaten zu importieren oder eigene Bibliotheken zu erstellen und zu verwalten. Das Ergebnis wird mit den erforderlichen Sicherheitskenngrößen der Sicherheitsfunktionen verglichen und grafisch dargestellt.
Im ersten Schritt werden die allgemeinen Daten des Projekts oder der Maschine erfasst. Das ist wahlweise anhand eines vorgegebenen Arbeitsablaufs möglich oder direkt in einer Projektverwaltung. Die Versionsverfolgung geschieht hierbei sowohl über eine automatische Änderungsverfolgung mit aktuellem Datum als auch über eine frei vergebbare Versionsnummer.
Anschließend werden die zugehörigen Sicherheitsfunktionen für alle Risiken sukzessive angelegt. Basis für die Berechnung sind dabei die harmonisierten Sicherheitsnormen EN ISO 13849-1 und EN/IEC 62061. Am Beispiel der EN ISO 13849-1 werden hier die Sicherheitsfunktionen benannt, deren Funktion beschrieben und die erforderlichen PL direkt eingegeben oder über den Risikographen ermittelt. Wahlweise ist dies auch mit der EN/IEC 62061 (SIL) möglich.
Modellierung per „Drag and Drop“
Als nächstes folgt die Modellierung der einzelnen Sicherheitsfunktionen aus den vorhandenen Schaltplänen. Dank umfangreicher Bibliotheken können Komponenten mittels „Drag and Drop“ aus den Bibliotheken in das Fenster des Editors gezogen werden. Eine Suchfunktion hilft bei der Identifikation der korrekten Komponenten. Die Auswahl zwischen den unterschiedliche Versionen oder Verwendungsarten eines Gerätes wird dabei erst nach der grundsätzlichen Geräteauswahl erforderlich. Falls notwendig, können Dokumente, Bilder, Schaltpläne oder andere Dokumente hinzugefügt werden, um die Beurteilung aussagekräftiger zu machen.
Bei Komponenten, deren Verschleiß von der Zahl der Schaltzyklen abhängt, hilft ein integriertes Umrechnungstool diese Werte zu ermitteln. Welche Daten für das jeweilige Gerät oder die jeweilige Struktur erforderlich sind, zeigt PAScal an. Entsprechend erfolgt auch die Bewertung der Fehler gemeinsamer Ursache (CCF, Common Cause Failure) mittels Programmunterstützung. Hierbei ist der Fragenkatalog der EN ISO 13849-1 als Checkliste, mit der Option, die Einträge zu kommentieren, umgesetzt.
Wiederverwendbarkeit spart Zeit
Solange der erforderliche Sicherheitslevel PLr noch nicht erreicht ist, geben Warnhinweise und Markierungen der kritischen Elemente Hilfe für die weitere Betrachtung. Im SRP/CS-Ergebnis Tab kann hierzu während der kompletten Modellierung der aktuelle Stand der Bewertung für alle Sicherheitsfunktionen eingesehen werden. Der abschließende Report enthält alle erforderlichen Informationen zur Archivierung und kann in Umfang, Design und Sprache an die Erfordernisse angepasst werden. Weil sich Projekte häufig ähneln, kann der Anwender in PAScal auf vorliegende Daten zugreifen und beim nächsten Projekt Zeit sparen.
SERIE
Standardisierte Kennwertbibliotheken für den Maschinenbau
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