Sicherheit von Maschinen und Funktionale Sicherheit

DIN EN ISO 13849-1:2015 mit den Erläuterungen zur DIN EN 62061 (VDE 0113-50):2015 verstehen - Bezugnahme auf europäische Richtlinien und Risikobeurteilungen - Bewertungen zahlreicher Sicherheitsfunktionen aus der Praxis

Patrick Gehlen

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Patrick Gehlen, Sicherheit von Maschinen und Funktionale Sicherheit (2016), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800741816

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Beschreibung / Abstract

Die Funktionale Sicherheit stellt einen wichtigen Baustein für die Erreichung grundlegender Schutzziele der Maschinenrichtlinie dar, sobald risikomindernde Maßnahmen als technische Schutzmaßnahmen implementiert werden. Dieses Buch beschreibt die normativen Anforderungen der Funktionalen Sicherheit im Kontext der Maschinenrichtlinie.
Der Begriff der Sicherheitsfunktion und die Bestimmung solcher Sicherheitsfunktionen sind maßgeblich für eine sinnvolle und effektive Umsetzung der geforderten Schutzziele. Zwei anscheinend miteinander konkurrierende und doch zugleich sehr vergleichbare Normen werden heute in der Praxis verwendet: DIN EN 62061 (VDE 0113-50) und DIN EN ISO 13849-1. Dieser Dualismus ist jedoch nur augenscheinlich vorhanden. Auf Basis der DIN EN 62061 (VDE 0113-50) lässt sich die DIN EN ISO 13849-1 anders darstellen und besser erklären, weil beide Normen letztendliche dasselbe Ziel haben.
In diesem Buch wird der praktische Umgang mit der Funktionalen Sicherheit aufgezeigt:
• Korrekte und sinnvolle Ermittlung und Definition von Sicherheitsfunktionen
• Beschreibung der normativen Anforderungen und Vorgehensweise der DIN EN 62061 (VDE 0113-50) und DIN EN ISO 13849-1 zur Realisierung dieser Sicherheitsfunktionen
• Konkrete und normengerechte Betrachtung typischer Sicherheitsfunktionen
• Erprobte und realisierte Lösungen, inkl. Berechnungen
• Kritische Fragen aus der Praxis

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

  • Sicherheit von Maschinen und Funktionale Sicherheit
  • Vorwort
  • 1 Der Ursprung der DIN EN 62061 (VDE 0113-50) – darum musste sich etwas ändern
  • 1.1 Die EG-Maschinenrichtlinie und ihre Folgen
  • 1.2 Geschichte der DIN EN 954-1 – eine Norm mit Grenzen
  • 1.3 Die DIN EN 61508-1 (VDE 0803-1):2002-11 als Grundlage zur Bewertung von elektrischen/elektronischen/programmierbaren Lösungen
  • 1.4 European Project STSARCES – die EU macht Druck
  • 1.5 Die Welt der Theorie und der Praxis – eine Anwendernorm ist notwendig
  • 1.6 Der Anwender muss umdenken – was hindert ihn daran?
  • 1.7 Zusammenführung der DIN EN 62061 (VDE 0113-50) und DIN EN ISO 13849-1 – längst überfällig
  • 2 Moderne Maschinensicherheit – das europäische Referenzmodell und die Richtlinien
  • 2.1 Das europäische Regelwerk
  • 2.2 Warum grundlegende Sicherheitsanforderungen?
  • 2.3 Haftung – Motivation der Maschinenhersteller
  • 2.4 Der Anspruch der harmonisierten Normen
  • 2.5 Die Organisation und das Management – warum wiederentdeckt?
  • 2.6 Risikobeurteilung – immer notwendig und doch unterschätzt
  • 2.7 Die Dokumentation
  • 2.8 Das Ziel vor Augen – die CE-Konformitäts- oder die CE-Einbauerklärung
  • 2.9 Das CE-Kennzeichen anzubringen, aber wohin damit?
  • 2.10 Der Prozess im Überblick
  • 2.11 Wesentliche Veränderung
  • 3 Der Begriff Sicherheitsfunktion – was ist wahr?
  • 3.1 Woher kommt der Begriff eigentlich?
  • 3.2 Was muss ich berücksichtigen?
  • 3.3 Wege aus der Krise
  • 3.4 Der Streit um die Grenzen der Sicherheitsfunktion
  • 3.5 Was sind keine Sicherheitsfunktionen und werden es auch nie sein?
  • 4 Sicherheitsfunktionen und Funktionale Sicherheit – eine sinnvolle Kombination?
  • 4.1 Ist Funktionale Sicherheit etwas Neues?
  • 4.2 Warum soll Funktionale Sicherheit dem Anwender helfen?
  • 4.3 Was keine Funktionale Sicherheit sein kann
  • 4.4 Daten und Fakten
  • 4.5 Die Geschichte des Sicherheitsbauteils – was wurde früher dazu gesagt?
  • 4.6 Worin liegt der Unterschied zwischen Sicherheitsbauteil und Sicherheitsfunktion?
  • 4.7 Was kein Sicherheitsbauteil sein kann, es sei denn …
  • 4.8 Verantwortlichkeiten – nicht alles, was glänzt und gelb ist, macht auch automatisch sicher
  • 5 Die Anwendernorm DIN EN 62061 (VDE 0113-50), in Verbindung mit DIN EN ISO 13849-1
  • 5.1 Welche Norm ist anzuwenden: DIN EN ISO 13849-1 oder DIN EN 62061 (VDE 0113-50)?
  • 5.2 Die Zielsetzung
  • 5.3 Der Anwendungsbereich
  • 5.4 Begriffe und Abkürzungen
  • 5.5 Abkürzungen
  • 5.6 Der Begriff Ausfallrate
  • 5.7 Plan der Funktionalen Sicherheit – unterschätzt und doch so wertvoll
  • 5.8 Spezifikation der Anforderungen für sicherheitsbezogene Steuerungsfunktionen
  • 5.9 Entwurf und Integration des sicherheitsbezogenen elektrischen Steuerungssystems (SRECS)
  • 5.10 Entwurf des sicherheitsbezogenen elektrischen Steuerungssystems
  • 5.11 Realisierung von Teilsystemen (und SRP/CS)
  • 5.12 Abschätzung der Wahrscheinlichkeit gefahrbringender zufälliger Hardwareausfälle von Teilsystemen
  • 5.13 Bestimmung des erforderlichen Sicherheitsintegritätslevels SIL – was will ich eigentlich?
  • 5.14 Faktor der Ausfälle infolge gemeinsamer Ursache ô€‚³ (CCF-Faktor)
  • 5.15 Benutzerinformationen des sicherheitsbezogenen elektrischen Steuerungssystems (SRECS)
  • 5.16 Validierung des Steuerungssystems
  • 5.17 Modifikation
  • 5.18 Dokumentation eines SRECS
  • 5.19 Leitfaden für den Entwurf eines sicherheitsbezogenen Steuerungssystems (SRECS)
  • 5.20 Ein Beispiel zur praktischen Vorgehensweise
  • 5.21 Vereinfachte Vorgehensweis mit B10D, MTTFD und erreichbarer PFHD
  • 5.22 Zusammenfassung – Schritt für Schritt
  • 6 Das VDMA-Einheitsblatt 66413
  • 6.1 Motivation der Komponentenhersteller und Maschinenhersteller
  • 6.2 Warum erst jetzt? – ein Erklärungsversuch
  • 6.3 Gerätetypen – ohne sie geht nichts mehr heute
  • 6.4 Kennwerte auf Basis der Gerätetypen – Schluss mit den Diskussionen
  • 6.5 Anwendung der Gerätetypen – die Praxis ist maßgebend
  • 6.5.1 Anwendung Gerätetyp 1
  • 6.5.2 Anwendung Gerätetyp 2
  • 6.5.3 Anwendung Gerätetyp 3
  • 6.5.4 Anwendung Gerätetyp 4
  • 6.6 Austausch elektronischer Daten für alle lesbar – XML soll helfen
  • 6.7 Erläuterungen zu einigen wichtigen Kennwerten
  • 7 Typische grundlegende Architekturen
  • 7.1 Architekturen im Überblick
  • 7.2 Diagnosedeckungsgrad (DC)
  • 7.3 Einkanalig ohne Testung
  • 7.4 Einkanalig mit Testung
  • 7.5 Zweikanalig ohne Testung
  • 7.6 Zweikanalig mit geringer bis mittlerer Testung
  • 7.7 Zweikanalig mit hoher Testung
  • 8 Tipps und Beispiele
  • 8.1 Liste oft verwendeter Sicherheitsfunktionen
  • 8.2 Allgemeine Betrachtungen
  • 8.3 Grundsätzliche Betrachtungen – Sensorik
  • 8.4 Grundsätzliche Betrachtungen – Aktorik
  • 9 Berechnungen von typischen Sicherheitsfunktionen
  • 9.1 Sicherheitsbezogene Stoppfunktion, eingeleitet durch eine beweglich trennende Schutzeinrichtung (Schutztür, -klappe, …)
  • 9.2 Sicherheitsbezogene Stoppfunktion, eingeleitet durch eine nicht trennende Schutzeinrichtung (Lichtvorhänge, Laserscanner, …)
  • 9.3 Handbetätigte Befehlseinrichtungen (Handsteuerung)
  • 9.4 Zweihandschaltung
  • 9.5 Manuelles Aufheben von Sicherheitsfunktionen
  • 9.6 Einrichten, Teachen, Umrüsten, die Fehlersuche sowie für Reinigungs-oder Instandhaltungsarbeiten
  • 9.7 Sichere Bewegungen
  • 9.8 Sichere Positionserfassung
  • 9.9 Auswahl von Steuerungs- und Betriebsarten
  • 9.10 Zuhaltung einer Schutzeinrichtung
  • 9.11 Funktion zum Stillsetzen im Notfall
  • 9.12 SIL 1 und SIL 2 gleich SIL 3
  • 10 Mal kritisch hinterfragt
  • 10.1 Die Not-Halt-Funktion sinnvoll bewerten
  • 10.2 Betriebsarten
  • 10.3 Die Zuhaltung einer Verriegelungsreinrichtung berücksichtigen
  • 10.4 Nicht alles muss berechnet werden
  • 10.5 Nur sinnvolle Diagnosedeckungsgrade verwenden
  • 10.6 „Standard“-Komponenten mit Vorsicht wählen
  • 10.7 Ein Vergleich mit dem Anhang K der DIN EN ISO 13849-1 lohnt sich
  • 10.8 Die Einstufung des Risikos einmal anders vornehmen
  • 10.9 Den Prozess als Hilfsmittel nutzen
  • 11 Die Mathematik und das warum
  • 11.1 Definition der Wahrscheinlichkeit gefahrbringender Ausfälle
  • 11.2 Einkanalige Architektur
  • 11.3 Zweikanalige Architektur
  • 11.4 Diskussion der Ergebnisse der einkanaligen Architektur
  • 11.5 Diskussion der Ergebnisse der zweikanaligen Architektur
  • 12 Ausblick
  • 13 Terminologie
  • 14 Fachwörterbuch
  • Literatur
  • Stichwortverzeichnis

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