Funktionale Sicherheit Das sind die Neuerungen der EN IEC 62061

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Aufgrund der Harmonisierung zur Maschinenrichtlinie 2006/42/EG (MRL) erweist sich die EN IEC 62061 als wichtiges Hilfsmittel zur Auslegung der funktionalen Sicherheit, um die Anforderungen des Anhangs I hinsichtlich der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Steuerungen (Abschnitt 1.2.1) umzusetzen. Die Norm wurde kürzlich überarbeitet, was einige Neuerungen mit sich bringt.

Technologien entwickeln sich heute immer schneller weiter. Daher ist es unabdingbar, dass sich auch Normen und Richtlinien dem Stand der Technik anpassen, also mit der Zeit gehen. Im Maschinenbau tut sich aktuell einiges. Anstatt der derzeit geltenden Maschinenrichtlinie wird die neue Maschinenverordnung zeitnah verabschiedet. Die Übergangsfrist zwischen beiden Regelwerken beträgt voraussichtlich 42 Monate. Für den Bereich der funktionalen Sicherheit sind sowohl die EN IEC 62061 ebenso wie die EN ISO 13849-1 auf den Prüfstand gestellt worden. Die aktualisierte Version der EN IEC 62061 steht bereits seit September 2022 in englischer Sprache zur Verfügung. Die deutsche Version ist seit dem 02. Februar 2023 erhältlich. Bis zum 11. November 2023 kann die bestehende DIN EN 62061 noch zur Konformität herangezogen werden.

Auswahl und Beurteilung sicherheitsrelevanter Steuerungskomponenten

Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG fordert die Durchführung einer Risikobeurteilung. Die EN ISO 12100 gibt verschiedene Hilfestellungen, damit sich die grundsätzlichen Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen aus Anhang I der Richtlinie realisieren lassen. Während der Risikobeurteilung können konstruktive, technische und hinweisende Maßnahmen definiert werden. Komponenten, die steuerungstechnisch für die Absicherung von Gefährdungen verantwortlich sind, haben je nach Risiko eine bestimmte Zuverlässigkeit aufzuweisen. Diese Zuverlässigkeit muss für jedes Bauteil, das eine Sicherheitsfunktion zur Absicherung eines Risikos ausführt, bestimmt und bewertet werden. In diesem Bereich der sogenannten funktionalen Sicherheit unterstützen die EN IEC 62061 und die EN ISO 13849 den Hersteller.

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Sowohl die EN ISO 13849 als auch die EN IEC 62061 leiten sich aus der EN 61508 ab. Deshalb können sie gleichermaßen für die Auswahl und Beurteilung von sicherheitsrelevanten Steuerungskomponenten verwendet werden. Im Ergebnis liefern beide Normen eine Kenngröße, mit der sich die Qualität von Sicherheitsfunktionen oder einzelnen Komponenten beschreiben lässt.

Die EN ISO 13849 hat als Kenngröße den bekannten Performance Level (PL), während die EN IEC 62061 den Safety Integrity Level (SIL) angibt. Beide Kenngrößen können über eine Entsprechungstabelle gleichgesetzt werden, da jeweils der PFH(D)-Wert (average frequency of a dangerous failure per hour) zugrunde liegt.

Neuerungen in der überarbeiteten Norm

Was im Bereich der Sicherheit von Maschinen bisher lediglich aus der EN ISO 13849 bekannt war, gilt in Zukunft ebenfalls für die EN IEC 62061: Neben den elektrischen/elektronischen werden dann ebenso die mechanischen, pneumatischen und hydraulischen Systeme betrachtet und mit einem SIL-Level bewertet. Inhaltlich sind folgende relevante Aspekte der EN IEC 62061 überarbeitet worden:

• Neu hinzugekommen ist Anhang C „Typische Ausfallraten von Bauteilen (Methode nach guter Ingenieurspraxis)“.

• Ergänzt wurde auch Anhang D, der Beispiele für den Diagnosedeckungsgrad gibt.

• Anhang E zu den CCF-Maßnahmen (Common Cause Failure) enthält Erweiterungen.

• Es werden neue Anforderungen an die Anwendungssoftware gestellt.

• EMV-Anforderungen sind ergänzt worden.

• Eine Erweiterung hat ebenfalls bei den Anforderungen zu periodischen Tests stattgefunden.

• Der Begriff „Security“ wurde eingeführt.

• Das Thema der überlappenden Gefährdungen ist neu aufgenommen worden.

Maschinensicherheit

Wesentliche Änderungen an Maschinen und ihre Konsequenzen

Die wesentlichen Änderungen

Im Folgenden werden die wesentlichen Änderungen näher erläutert:

Software-Level für sichere Anwendungssoftware: Der Begriff des Software-Levels wird neu in die EN IEC 62061 eingeführt. Nutzt der Anwender sichere Software, hat diese auch die Anforderungen an einen SIL-Level zu erfüllen. Je nach ihrer Komplexität geschieht eine Zuordnung der Software zu einem Software-Level, das wiederum einem SIL-Level zugewiesen werden kann. Die Software, die in einer Sicherheitsfunktion eingesetzt wird, muss eine SIL-Bewertung durchlaufen, damit die Sicherheitsfunktion einen Gesamt-SIL erreicht.

Des Weiteren wird das V-Modell für die Erstellung von Software eingeführt. Bei sicherer Software nach Vorgaben der EN ISO 13849-1 wird ein vergleichbares V-Modell schon seit längerem verwendet. Es zeigt die unterschiedlichen Entwicklungsstufen bei der Generierung von Software mit den jeweils zugehörigen Spezifikations- und Verifikationsschritten, um eine geplante und systematisch geprüfte Software zu erstellen. Abhängig von der Komplexität der Software erfolgt hier ebenfalls eine Unterteilung in verschiedene Software-Level. Das V-Modell ist für die Software-Level 2 und 3 zu nutzen. Für das Software-Level 1 kann das vereinfachte V-Modell eingesetzt werden.

Unabhängigkeitsgrade für Verifikation und Validierung von Software: Als neu erweist sich ebenso, dass die prüfenden Personen Unabhängigkeitsgrade für die Verifikation und Validierung von Software brauchen. Abhängig von dem für die Software zu erreichenden SIL-Level muss es sich bei der prüfenden Person in den meisten Fällen um eine „unabhängige Person“ handeln. Je nach Anforderung kann die Unabhängigkeit durch eine externe Prüfstelle oder durch die eigene Unternehmensstruktur gegeben sein.

Beispiele zur Bestimmung des Diagnosedeckungsgrads: Wie in der EN ISO 13849 wird jetzt in der EN IEC 62061 eine Tabelle aufgelistet, die Beispielmaßnahmen zur Bestimmung des Diagnosedeckungsgrads für Komponenten aus Sicherheitsfunktionen umfasst. Je nach verwendeter Diagnosemaßnahme lässt sich der erzielte Diagnosedeckungsgrad der Tabelle entnehmen (Bild 6).

Berücksichtigung der Security: Mit der neuen Maschinenverordnung konkretisiert sich die Forderung nach Maßnahmen zur Security von Maschinen immer mehr. Das Thema ist mittlerweile in der EN IEC 62061 angekommen, was die Brisanz des Zugriffs böswilliger Dritter unterstreicht. Sobald die Security Einfluss auf Systeme der funktionalen Sicherheit hat, müssen die Aspekte genauer untersucht werden. Die EN IEC 62061 beschreibt keine konkreten Maßnahmen, sondern weist lediglich darauf hin, dass solche Aspekte berücksichtigt werden müssen. Sie verweist vielmehr auf andere Normen – wie die IEC 62443 – oder technische Regeln.

Grundlagenseminar

EN ISO 20607: Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau

Annäherung an die EN ISO 13849

Die ursprüngliche Idee, die EN ISO 13849 und die EN IEC 62061 in einer Norm zusammenzuführen, wird aktuell nicht mehr verfolgt. Die beiden Normen nähern sich jedoch immer weiter an. So lässt sich die EN IEC 62061 in Zukunft auch für elektrische/elektronische, mechanische, pneumatische und hydraulische Systeme anwenden, unterscheidet sich im Einsatzbereich somit nicht mehr sehr von der EN ISO 13849. Ebenso weisen die Inhalte und Verweise in der EN IEC 62061 stetig mehr Ähnlichkeiten auf. Ihre Modifikationen führen jetzt zu einer praktikableren Handhabung für die Maschinenhersteller.