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 spezielle Berechnungstools helfen bei der Berechnung. Der VDMA hatte sie im Februar in Frankfurt am Main vorgestellt – (siehe GIT SICHERHEIT 4/2016). Zum Abschluss unserer kleinen Serie zum Thema geht es diesmal um eine Lösung von ABB. Knud Jansen, Produktmanager Machinery Drives and PLC bei ABB, stellt sie vor.

Fehlfunktionen von Maschinen können gravierende Folgen haben und die Gesundheit von Menschen gefährden. Es liegt also im Interesse der Maschinenbauer, OEMs und Systemintegratoren, für die Sicherheit der von ihnen gelieferten Produkte und Maschinen Sorge zu tragen. Das Tool FSDT-01 von ABB hilft Konstrukteuren bei der Auslegung und Überprüfung der funktionalen Sicherheit von Maschinen. Es unterstützt bei der Risikobewertung, berechnet die erreichten Sicherheitsstufen (SIL/PL) und erstellt die gewünschte Dokumentation. Bibliotheken im Format VDMA 66413 werden unterstützt.

Die Maschinenrichtlinie fordert von den Maschinenherstellern, die Ausfallwahrscheinlichkeit der Sicherheitsfunktionen einer Maschine zu bewerten und zu berechnen. Die erste Aufgabe des Safety-Designers stellt hier die Gefahrenanalyse dar, die darauf abzielt, wo an der betreffenden Maschine Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind. Anschließend legt er die Sicherheitsstufen und -funktionen fest, die für eine sichere Maschine notwendig sind.

Tool zur Arbeitserleichterung
Das von ABB entwickelte Design-Tool für funktionale Sicherheit FSDT-01 erleichtert durch seine übersichtliche grafische Oberfläche Konstrukteuren die Arbeit und berechnet den erforderlichen, geplanten und erreichten Safety Integrity Level (SIL) bzw. den Performance Level (PL). Es unterstützt sie bei der Festlegung, Prüfung und Dokumentation mit einer sehr logischen und schrittweisen Vorgehensweise. Größere Projekte werden übersichtlich in einzelne Sicherheitsbereiche untergliedert. Die Windows-Anwendung vereinfacht das Design und die Überprüfung der Sicherheitsfunktion und erzeugt die erforderliche Dokumentation zum Nachweis, dass die Normen der Maschinensicherheit EN IEC 62061 und EN ISO 13849-1 eingehalten werden. Der gesamte Prozess des Sicherheitsdesigns wird damit vereinfacht und beschleunigt. Damit trägt das Design-Tool dazu bei, die Sicherheit der Bediener in der Nähe von Maschinen zu erhöhen.

Bibliotheken im VDMA-Datenformat werden unterstützt
Das Design-Tool für die funktionale Sicherheit unterstützt die Verwendung von Bibliotheken, die das vom VDMA in VDMA 66413 spezifizierte universelle Datenformat haben. Das beschleunigt die Berechnungen und die Geräteauswahl erheblich. Diese Bibliotheken können in das Tool importiert werden. Bibliotheken können auch im ABB-Format aus dem Tool exportiert werden, um sie an andere Benutzer zu liefern. Alternativ kann der Nutzer mit dem FSDT-01 auch seine eigenen Bibliotheken erstellen und bearbeiten und sie importieren oder exportieren.

Eine wichtige Funktion von FSDT-01 ist das Updaten bestehender Projekte über die Bibliotheken. Wird eine Bibliothekskomponente in einem Projekt verwendet, werden die Sicherheitswerte der Komponente zusammen mit dem Projekt gespeichert, sodass die Werte beim erneuten Öffnen des Projekts aus der Projektdatei abgerufen werden. Dies ist erforderlich, um das Projekt so zu erhalten, wie es gestaltet wurde. Baut ein Unternehmen später die gleiche Maschine noch einmal und haben sich zwischenzeitlich die Sicherheitsdaten von Geräten geändert, können bestehende Projekte mittels der Updatefunktion mit neuen Bibliotheken aktualisiert werden.

Bewertung in vier Schritten
Die Bewertung der Sicherheitsfunktionen erfolgt in vier Schritten. Mit logischen Schritten und indem es den Maschinennormen EN IEC 62061 und EN ISO 13849-1 folgt, reduziert das Tool die Arbeitsbelastung der Konstrukteure durch ein vereinfachtes Designverfahren und stellt sicher, dass die Berechnungen normgemäß erfolgen. FSDT-01 führt den Nutzer durch diese vier Schritte.

Schritt 1:
ISO- oder IEC-Projekt auswählen
Hier werden alle Projekteigenschaften festgelegt. Der Nutzer hat dabei die Auswahl der Berechnung nach EN ISO 13849-1 oder EN IEC 62061. Des Weiteren werden allgemeine Informationen zu diesem Sicherheitsberechnungsprojekt gegeben und die Maschine in Sicherheitszonen gegliedert.

Schritt 2:
Sicherheitslevel definieren
In diesem Schritt werden die erforderlichen Sicherheitsfunktionen festgelegt und die Sicherheitsstufe (SIL oder PL), die für die Sicherheitsfunktion erforderlich ist, gemäß der Risikoanalyse definiert. Hierbei kann der angestrebte Sicherheitslevel manuell aus einer separaten Risikoanalyse übernommen oder über die aus der Norm vorgegebenen Kriterien zur Abschätzung ermittelt werden.

Schritt 3:
Sicherheitsfunktionen planen
Hier wird die Sicherheitsfunktion bestimmt, indem die entsprechenden Komponenten eingefügt und ihre Sicherheitsdaten eingetragen werden. Die Sicherheitsfunktionen können entweder durch Auswahl der Sicherheitseinrichtungen aus den Bibliotheken oder durch Erstellen eigener Einrichtungen aufgebaut werden. Die grafische Oberfläche und die Drag-and-Drop-Funktionalität des FSDT-01 erleichtern deren Design. Die erforderlichen Funktionen werden einfach per Drag-and-Drop hinzugefügt und wie Funktionsblöcke aneinandergereiht. Die grafische Oberfläche beinhaltet außerdem einen Projektbaum sowie ergänzende Informationen, die themenspezifisch eingeblendet werden.

Schritt 4:
Bericht erstellen
In diesem Schritt wird der Inhalt des Berichts festgelegt und der Bericht erstellt. Der Nutzer kann die Berichtsinhalte auswählen. Der Bericht wird als PDF erzeugt. Das Sicherheitsprojekt kann anschließend gespeichert werden.

Nützliche Unterstützung
Das FSDT-01 unterstützt den Nutzer mit nützlichen Hilfefunktionen, die ihm die Arbeit zusätzlich erleichtern. Dazu zählt ein Assistent, der dem Nutzer mittels auffälliger Sicherheitsbalken aufzeigt, wo er noch eine Eingabe tätigen muss. Zusätzlich bekommt dieser in einem Statusfeld angezeigt, was zu tun ist. Checklisten, beispielsweise zum Ermitteln möglicher Common-Cause-Fehler, bieten weitere Hilfen.

SERIE
Standardisierte Kennwertbibliotheken für den Maschinenbau
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