Performance Level Berechnung
Der Hersteller oder sein Bevollmächtigter muss für Produkte, die unter die Maschinenrichtlinie fallen, vor dem Inverkehrbringen und/oder der Inbetriebnahme sicherstellen, dass die Maschine die in Anhang I aufgeführten, für sie geltenden grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen erfüllt.
In der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ist eine der „grundlegenden Sicherheits- und Schutzanforderungen“ die „Sicherheit und Zuverlässigkeit von Steuerungen“ (1.2.1).
Diese Anforderung kann man durch Einhaltung der EN ISO 13849-1 rechtssicher einhalten, da die Norm die Übereinstimmung mit der Anforderung 1.2.1 der Maschinenrichtlinie durch Veröffentlichung im Amtsblatt der harmonisierten Normen der Maschinenrichtlinie bestätigt.
Performance Level & Sicherheits-Integritätslevel
Performance Level (PL) oder Sicherheits-Integritätslevel (SIL) bestimmen die Fähigkeit, sicherheitsbezogener Teile einer Steuerung, ein Risiko zu vermindern. Um Ihre Maschine sicher zu gestalten, werden Sie Sicherheitsfunktionen planen, die durch eine geeignete Maschinensteuerung sicher realisiert werden.
Bei der Berechnung des Performance Levels oder Sicherheits-Integritätslevels werden alle an der Ausführung der Sicherheitsfunktion beteiligten Geräte einbezogen.
Technologievergleich EN ISO 13849-1 (PL) vs. EN 62061 (SIL)
| Technologie | EN ISO 13849-1 (PL) | EN 62061 (SIL) |
|---|---|---|
| Hydraulik | Anwendbar | Nicht anwendbar |
| Pneumatik | Anwendbar | Nicht anwendbar |
| Mechanik | Anwendbar | Nicht anwendbar |
| Elektrik | Anwendbar | Anwendbar |
| Elektronik | Anwendbar | Anwendbar |
| Programmierbare Elektronik | Anwendbar | Anwendbar |
Der VDMA empfiehlt wegen der Anwendbarkeit auch auf die Bereiche Hydraulik, Pneumatik und Mechanik die EN ISO 13849-1 anzuwenden.
Als Klassifizierungsschema sind in DIN EN 61508 und EN 62061 sogenannte Sicherheits-Integritätslevel (SIL) festgelegt. Dieser ermittelte Wert ist ein Gradmesser für die sicherheitsgerichtete Zuverlässigkeit. Beide Normen sind im Anwendungsbereich auf elektrische, elektronische und programmierbar elektronische Systeme beschränkt.
Die DIN EN ISO 13849-1 definiert den Performance Level (PL).
Er spezifiziert die Fähigkeit von sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung, eine Sicherheitsfunktion unter vorhersehbaren Bedingungen auszuführen. Eine Betrachtung, die sowohl quantitative als auch qualitative Aspekte einbezieht.
Die PL-Abstufungen (a – e) geben die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde für die Sicherheitsfunktion an (probability of dangerous failure per hour – PFHd). Sie sind so gewählt, dass sie mit den SIL-Abstufungen aus der EN 62061 übereinstimmen.
Folgende Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen PL und SIL über den PFHd – Wert (probability of dangerous failure per hour – PFH).
In einer Risikobeurteilung wird mithilfe eines Risikographen für jedes Risiko ein erforderlicher PL-Wert ermittelt (PLr). Durch die in der DIN EN ISO 13849-1 beschriebenen Berechnungen können Sie feststellen, ob die sicherheitsbezogenen Teile Ihrer Maschinensteuerung die geforderten PL-Werte erreichen.
Performance Level und SIL Level
| Performance Level | Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls (PFHd) [1/h] | SIL Level |
|---|---|---|
| a | 10-5 ≤ PFHd < 10-4 | -- |
| b | 3 x 10-6 ≤ PFHd < 10-5 | SIL 1 |
| c | 10-6 ≤ PFHd < 3 x 10-6 | SIL 1 |
| d | 10-7 ≤ PFHd < 10-6 | SIL 2 |
| e | 10-8 ≤ PFHd < 10-7 | SIL 3 |
SISTEMA
Für die Berechnung der Performance Level setzen wir die Software SISTEMA vom Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung ein.
SISTEMA (Sicherheit von Steuerungen an Maschinen) bietet Hilfestellung bei der Bewertung der Sicherheit von Steuerungen im Rahmen der DIN EN ISO 13849-1. Das Windows-Tool bildet die Struktur der sicherheitsbezogenen Steuerungsteile (SRP/CS, Safety-Related Parts of a Control System) auf der Basis der sogenannten vorgesehenen Architekturen nach und berechnet Zuverlässigkeitswerte auf verschiedenen Detailebenen einschließlich des erreichten Performance Level (PL).
Risikoparameter zur Bestimmung des erforderlichen Performance Level (PLr), die Kategorie, die Maßnahmen gegen Fehler gemeinsamer Ursache (CCF) bei mehrkanaligen Systemen, die mittlere Bauteilgüte (MTTFd) und die mittlere Testqualität (DCavg) von Bauelementen bzw. Blöcken lassen sich Schritt für Schritt erfassen. Die Auswirkung jeder Parameteränderung auf das Gesamtsystem wird direkt angezeigt und kann als Report ausgedruckt werden.
SISTEMA bietet u. a. die folgenden Möglichkeiten:
- Schnittstelle zu Safexpert
- Anlegen von Projekten und Sicherheitsfunktionen mit erforderlichem Performance Level (PLr);
- Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit von Sicherheitsfunktionen mit nachvollziehbarer Dokumentation;
- Erstellung eines Berichts, aus dem durch ein Ampelsystem direkt hervorgeht, ob die Ausfallwahrscheinlichkeit gering genug ist und ob die Normanforderungen erfüllt sind.