Sicherheitsfunktionen normenkonform und herstellerunabhängig berechnen

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 das Safety ­Evaluation Tool 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. Wir setzen sie fort mit einem Beitrag von Mathias Rebling, Senior Consultant Safety, ­Siemens.

Elektronische Komponenten zur Realisierung von Sicherheitsfunktionen sind aus modernen Automatisierungslösungen nicht mehr wegzudenken. Dabei spielt die funktionale Sicherheit sowohl bei der Auslegung dieser Funktionen als auch bei deren Dokumentation eine entscheidende Rolle. So müssen Sicherheitsfunktionen neben systematischen Fehlern vor allem zufällige Hardwarefehler erkennen und zuverlässig in den sicheren Zustand wechseln.
Die Robustheit solcher Systeme wird durch einen Performance- bzw. Safety Integrity Level ausgedrückt, welchen es zu berechnen und zu dokumentieren gilt – und zwar pro Sicherheitsfunktion. Diese Berechnungsverfahren sind durch die Normen ISO 138491 und IEC 62061 vorgegeben und lassen sich mit dem kostenlosen, webbasierten Safety Evaluation Tool (SET) von Siemens durchführen.

Die wichtigste Voraussetzung für die Durchführung einer solchen Berechnung ist die Risikoanalyse. Daraus leiten sich die unterschiedlichen Sicherheitsbereiche sowie die einzelnen Sicherheitsfunktionen ab, für die die Berechnungen durchzuführen sind. Das Safety Evaluation Tool führt den Anwender schrittweise von der Festlegung der Struktur eines Sicherheitssystems über die Auswahl der Komponenten bis hin zur Ermittlung der erreichten Sicherheitsintegrität. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bedienbarkeit sowie der Hardwareunabhängigkeit. Das TÜV-geprüfte Online-Tool lässt sich auf jedem Rechner ausführen und benötigt lediglich einen Browser zur Anzeige. Sicherheitsfunktionen werden übersichtlich in einem Fenster dargestellt, so dass alle relevanten Parameter auf einen Blick ersichtlich sind. Dadurch lassen sich unterschiedliche, komplexe Konstellationen von Sicherheitsfunktionen schnell bewerten. Anwender sind damit in der Lage, verschiedene Szenarien gegenüberzustellen und so die passende Lösung für die sicherheitstechnischen Anforderungen zu finden.

Standardisiertes Austauschformat für Sicherheitskennwerte
Entscheidende Voraussetzung für eine effiziente Berechnung ist, dass im Programm die aktuellen Kennwerte der ausgewählten Produkte eingetragen sind. Bei Auswahl der von Siemens online zur Verfügung gestellten Produktlösungen sind diese von Siemens eingepflegt. Das Safety Evaluation Tool bietet zusätzlich die Möglichkeit, Kennwerte von Komponenten anderer Hersteller zu verwenden. Problematisch war in der Vergangenheit allerdings, dass sich diese Herstellerangaben in Form und Art der Bereitstellung unterschieden. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau und mehrere Hersteller haben sich deswegen auf ein elektronisches Austauschformat geeinigt und dies im VDMA Einheitsblatt 66413 „Funktionale Sicherheit – Universelle Datenbasis für sicherheitsbezogene Kennwerte von Komponenten oder Teilen von Steuerungen“ beschrieben. Dadurch steht nun ein standardisiertes Format zur Verfügung, welches es ermöglicht, Gerätekennwerte anderer Hersteller in das Safety Evaluation Tool zu importieren und dort für die Berechnung zu nutzen (Bereitstellung der Bibliothek durch den Hersteller vorausgesetzt). Egal, ob ausschließlich Siemens-Komponenten oder andere Geräte verwendet werden: Am Ende der Auslegung steht in jedem Fall ein normenkonformer Bericht, der als Sicherheitsnachweis in die Anlagendokumentation übernommen werden kann.

Import von Sicherheitskennwerten
Schon seit 2014 unterstützt das Safety Evaluation Tool diese VDMA-66413-Schnittstelle im XML-Format und bietet damit die Möglichkeit, die produktspezifischen Informationen beziehungsweise die Sicherheitskennwerte anderer Hersteller nach der gültigen Spezifikation zu importieren. Zum offiziellen Rollout am 11. Februar 2016 beim VDMA in Frankfurt am Main konnte Siemens deswegen bereits eine vollständig funktionsfähige Import-Funktion präsentieren und die durch die Teilnehmer bereitgestellten Herstellerbibliotheken importieren sowie deren Nutzbarkeit anhand praxisnaher Berechnungen demonstrieren.

Der Import von Kennwertbibliotheken geschieht im Safety Evaluation Tool über den Menüpunkt „Kennwertbibliothek“. Nach der Auswahl der zu importierenden Kennwertbibliotheken stehen diese im SET zur Verfügung. Komponenten von Siemens und von anderen Herstellern werden dabei in gleicher Weise dargestellt und es sind keine komplizierten Zusatzfunktionen notwendig, um die Kennwertbibliotheken zu verwenden. Auf diese Weise wird eine schnelle Auslegung von sicherheitsrelevanten Automatisierungsaufgaben unter Vermeidung von Eingabefehlern erreicht. Selbstverständlich ist es weiterhin möglich, die sicherheitsrelevanten Daten der Produkte manuell einzugeben.

Erstellen von Anlagendokumentationen
Das Safety Evaluation Tool in Verbindung mit umfangreichen Beispielbibliotheken bietet eine Möglichkeit, normenkonforme Anlagendokumentationen zu erstellen. Die Anwender speichern ihre Projekte lokal ab, so dass sie die Ergebnisse im ständigen Zugriff haben und bei Bedarf für weitere Projekte nutzen können. Die Kombination aus lokaler Datenarchivierung und Online-Programmnutzung erweist sich als praxisgerecht und komfortabel. All das führt zu Zeitersparnissen bei der Bewertung von Sicherheitsfunktionen und zu erhöhter Routine beim Umgang mit Normen. So lässt sich die geforderte Sicherheit von Maschinen und Anlagen ohne großen Aufwand realisieren und dokumentieren.
Sicherheitslösungen aufbauen und dokumentieren

Mit dem Safety Evaluation Tool bietet Siemens ein Werkzeug, das sowohl den Aufbau neuer Sicherheitslösungen als auch die Prüfung bestehender Sicherheitssysteme erleichtert. In wenigen Schritten begleitet das Programm den Anwender durch den gesamten Ablauf der Risikobewertung und deren Dokumentation. Dabei erfüllt das TÜV-geprüfte Online-Tool die beiden Normen IEC 62061 beziehungsweise ISO 13849 und führt zum Nachweis einer sicheren Maschine.

SERIE
Standardisierte Kennwertbibliotheken für den Maschinenbau
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