Sichere Antriebssysteme für Anlagenbetreiber

Von bewegten Maschinenteilen und Antrieben können stets Gefahren ausgehen. Können - müssen aber nicht. Denn in den Antrieb integrierte Sicherheitsfunktionen dämmen diese Gefahren weitgehend ein. Wieso Anlagenbetreiber dem Thema Sicherheit nicht immer Bedeutung beigemessen haben, wie es heute um deren Sicherheitsbewusstsein bestellt ist und warum Low-Cost-Umrichter eine Überlebenschance haben, erklären Hartmut Dorner und Oliver Jäger von Danfoss im Interview.

Wo sehen Sie Gründe für die zunehmende ­Bedeutung des Themas Maschinensicherheit vor allem in den vergangenen Jahren?

Oliver Jäger: Die Begründung ist in der Historie zu finden. Im Jahr 1996 gab es erstmals die Europäi­sche Maschinenrichtlinie (MRL), die die Bedeutung des GS-Zeichens zurückgenommen hat. Mit dieser MRL waren die Hersteller von Maschinen und Anlagen selbst verpflichtet, sich um alle kritischen Belange ihres Produktes zu kümmern. Allerdings wurde die MRL von den meisten kaum zur Kenntnis genommen. Viele haben ihre Unterschrift unter die Konformitätserklärung gesetzt wie unter ein beliebiges Stück Papier - ohne sich dessen Inhalts bewusst zu sein. Doch mit der Unterschrift bestätigten sie, die für sie zutreffenden Normen einzuhalten. Und insgesamt fanden sich in der Maschinenrichtlinie 900 davon.

Gab es damals keine kontrollierende Instanz, welche die Einhaltung überprüfte?

Oliver Jäger: Nein. Man verlagerte die Verantwortung einfach dahin gehend, dass erst gehandelt werden musste, als es eigentlich schon zu spät war. 2006 wurde die MRL dann überarbeitet veröffentlicht und viel stärker publiziert und in Verkehr gebracht, als es noch vor zehn Jahren der Fall war. Seit 2006 werden Maschinenbauer auf Messen oder Foren auch verstärkt darauf hingewiesen, Gefahrenanalysen zu betreiben. Nur so können sie uns sagen, mit welchen Sicherheitsfunktionen die Anlagen ausgestattet sein müssen, und nur so können wir diese auch liefern. Vielen Unternehmen ist erst zu diesem Zeitpunkt aufgefallen, dass sie die besagten Gefahrenanalysen und Risikobeurteilungen gar nicht durchgeführt haben. Die Maschinenbauer haben nur langsam damit begonnen. Bei den Analysen wurde dann festgestellt, dass sehr viele bewegte Teile an den Maschinen vorhanden waren, und diese hätten so gar nicht betrieben werden dürfen. Und das hat der gelben Ware - sprich Sicherheitstechnik - Vorschub geleistet.

Wie stufen Sie denn das Sicherheitsbewusstsein heute ein?

Oliver Jäger: Auf Messen und anderen Veranstaltungen wird deutlich, dass das Bewusstsein zugenommen hat. Früher hat man die Maschine erst gebaut und dann geschaut, ob diese sicher ist - heute macht man es umgekehrt.

Hartmut Dorner: Es hat sich auch in den Firmenstrukturen einiges verändert. Früher wurde die Verantwortung vom oberen Management elegant weitergegeben, was heute nicht mehr funktioniert. Das Sicherheitsbewusstsein in der Belegschaft ist heute weit höher als früher, und der Arbeitgeber wird heute mehr in die Pflicht genommen. Zudem hat der Anlagenbetreiber oder Firmeninhaber gemerkt, dass er durch Sicherheitstechnik seine Produktivität steigern kann. Die Personensicherheit zu erhöhen heißt, die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu erhöhen - und hier verbirgt sich letztlich der stärkere Antrieb.

Hatte es der Sicherheitsgedanke schwer, sich in den Köpfen der Anlagenbetreiber zu verankern?

Hartmut Dorner: Früher überließ man die Bewegungssicherheit dem Mechaniker, und dieser sicherte die Maschine mit einem Zaun oder Mechanik ab. Erst mit der Digitalisierung vor 20 Jahren hat man festgestellt, dass sich mechanische Funktio­nen auch elektronisch umsetzen lassen. Doch das Gebiet der Elektronik war neu, sodass man sich hier sehr vorsichtig bewegte. Aus diesem Grund dauerte es auch 15, 20 Jahre, bis man der Elektronik vertraut hat. Es war ein hartes Stück Arbeit über Jahre hinweg, die Leute zu überzeugen, dass Elektronik so sicher sein kann wie eine mechanische Absicherung. Erst als das geschafft war, hat man den Schütz gegen Elektronik ausgetauscht. Nachdem dieser Schritt vor etwa zehn Jahren vollzogen war, wurden die Normen überarbeitet und in die MRL aufgenommen. Die Akzeptanz der Elektronik für Sicherheitsaufgaben war damit gegeben.

Akzeptiert oder inzwischen auch angenommen?

Oliver Jäger: Die Hürde ist eindeutig genommen. Denn mittlerweile ist dem Anlagenbetreiber auch bewusst, dass die Produktivität der Anlage in starkem Zusammenhang mit den Stillstandzeiten und der Sicherheit steht.

Sicherheitsrelevante Funktionen sollen ­möglichst direkt in den Antrieb integriert ­werden. Was bedeutet diese Entwicklung für Sie als Hersteller?

Hartmut Dorner: Integrierte Sicherheit gab es im Antrieb in Form einer Stopp-Funktion schon immer. Für uns ist es daher die Fortführung der technischen Entwicklung auf einem höheren Level, zum einen vonseiten der Personensicherheit und zum anderen vonseiten der Anlagensicherheit. Der Sicherheitsanspruch hätte also so oder so - verstärkt angetrieben durch die MRL - zugenommen.

Welche weiteren Sicherheitsfunktionen neben Safe Stop sind in Bezug auf die Antriebstechnik noch zu nennen?

Oliver Jäger: Es gibt eine Norm, die rund 20 antriebsbezogene Sicherheitsfunktionen definiert, zum Beispiel Sicherer Stop, Sicher begrenzte Geschwindigkeit oder Sicherer Stillstand.

Hartmut Dorner: Über die Norm hinaus erfordern die Anwendungen allerdings schon wieder Sicherheitsfunktionen, die in der Norm noch nicht definiert sind. Man merkt hier, dass die technische Entwicklung schneller voranschreitet, als die Norm hinterherziehen kann.

Apropos Entwicklung - können bestehende Antriebe auch nachgerüstet werden?

Oliver Jäger: Wenn man an geeigneter Stelle die Functional Safety Features nachrüstet, kann man nicht-sichere Antriebssysteme in sichere überführen. So glauben wir auch, den Übergang von der alten in die neue Welt schaffen zu können. Denn Maschinenbauer können ihre alten Serienmaschinen nicht komplett erneuern, aber sie können sie um- beziehungsweise nachrüsten.

Inwieweit profitiert der Anwender von ­integrierten Sicherheits­funktionen?

Oliver Jäger: Indirekt erreicht der Anlagenbetreiber durch die höhere Produktivität natürlich Wettbewerbsvorteile. Denn deutsche Maschinen haben den Ruf, sicherer zu sein als andere.

Hartmut Dorner: Ich würde sogar noch einen Schritt weitergehen und nicht nur von Wettbewerbsfähigkeit unter den Geräteherstellern, sondern weltweiter Wettbewerbsfähigkeit sprechen. Deutschland darf dieses Thema nicht verschlafen, wenn es technologisch an der Spitze bleiben will.

Bei Vorteilen sind meist auch Nachteile nicht weit.

Hartmut Dorner: Es gibt eigentlich nur einen Nachteil: den Zeitaufwand. Das Einarbeiten von sicherheitstechnischem Know-how in Bezug auf Antriebstechnik und Normen erfordert Zeit, die in bisherigen Lösungen nicht reduziert werden kann.

Welche Sicherheitsfunktionen werden von Ihren Kunden am häufigsten gewünscht und welche gelten inzwischen als Standard?

Hartmut Dorner: Seit dem ersten Frequenzumrichter der FC-Serie ist die Funktion Safe Stop enthalten und gilt schon als Standard. Safe Torque Off hat sich ebenfalls als Standard beziehungsweise Grundfunktion etabliert und ist in nahezu 50 Prozent der Frequenz­umrichter enthalten. Sicher reduzierte Geschwindigkeit und Sichere Drehzahl gehören zu den am meisten geforderten.

Spiegeln sich diese Funktionen auch im Preis wider?

Hartmut Dorner: Ja. Doch aktuell ändert sich die Situation, da wir auf dem Weg hin zum Massengeschäft sind. Früher war es ein Sondergeschäft, und Safety-Komponenten waren prinzipiell teuer. Inzwischen ist ein Preiskampf entstanden - und es ist interessant zu sehen, wo sich dieser hinbewegen wird. Da die Anforderungen von den Normen vorgegeben sind, hat der Hersteller hier wenig Spielraum. Das heißt, er muss ausloten, wie viel Spielraum er in der Herstellung hat, um die geforderte Funktion zu einem bestimmten Preis erfüllen zu können.

Bei so viel Technik und Know-how: Wird man denn in zehn Jahren überhaupt noch einen ­einfachen Frequenzumrichter kaufen können?

Hartmut Dorner: Man wird diesen einfachen Umrichter im Portfolio behalten müssen. Denn es gibt heute schon parallel sogenannte Low-Cost-Frequenzumrichter. Und auch zukünftig wird es Applikationen geben, die keine Sicherheitsfunktionen erfordern, weil keine wesentliche Gefahr von ihnen ausgeht. Die einzige Aufgabe dieser Umrichter besteht darin, elektrische Energie zu wandeln. Neben dem Hightech-Bereich sollte man den Low-Cost-Bereich nicht unterschätzen, denn dieser wird sich ebenfalls zu einem Massenmarkt entwickeln.

Oliver Jäger: Low-Cost-Umrichter werden nicht aus Sicherheitsgründen, sondern zum Energieeinsparen eingesetzt. Und die Energiethematik wird uns ohne Frage weiter begleiten.