Expert Talk: Functional Safety

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1 Expert Talk: Functional Safety Funktionale Sicherheit ist seit vielen Jahren ein wichtiges Thema im Maschinen- und Anlagenbau. Einige Hersteller haben ihr Sortiment im Lauf der Zeit um Sicherheitslösungen erweitert, andere haben sich konkret darauf spezialisiert. Vertreter der Firmen Euchner, Rockwell Automation und Schmersal beantworten Fragen rund um die Thematik. Inge Hübner Euchner bietet ein breites Sortiment an Sicherheitstechnik an Maschinen müssen in immer kürzerer Zeit immer höheren Output in besserer Qualität liefern. Diesem Anspruch muss auch die Sicherheitstechnik folgen. Eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen und Maschinen ist sicherlich ein Trend, der seit Jahren zu sehen ist. Sicherheitstechnik darf dieser Verfügbarkeit nicht im Wege stehen, sondern sollte diese im Idealfall noch unterstützen, sagt Daniel Seng, Leiter Produktmanagement Markets bei Euchner. Als einen der obersten Grundsätze bei der Auswahl von Schutzeinrichtungen nennt Uwe Wiemer, Leiter strategische Marktentwicklung bei Schmersal: Die Sicherheitstechnik soll sich bestmöglich in die Prozesse und Produktionsabläufe einfügen. Das ist die Aufgabe des Konstrukteurs. Je nach Region in der Welt ergeben sich unterschiedliche gesetzliche und normative Anforderungen an die Umsetzung und Einhaltung der Sicherheitstechnik an Maschinen und die damit auszuführenden Tätigkeiten. Der lokale Maschinenbauer muss über genaue Kenntnisse länderspezifischer Eigenarten und Besonderheiten verfügen sowie die Anforderungen des Anlagenbetreibers an Qualität und Produktivität der zu fertigen Produkte berücksichtigen, bringt Detlef Grundke, Solution Architect Integrated Architecture bei Rockwell Automation, den internationalen Aspekt ins Spiel. Die Aufgabe eines Anbieters von Sicherheitstechnik ist es aus Sicht von U. Wiemer, optimale Sicherheits-Schaltgeräte und -Systeme zu entwickeln. Damit tragen wir zum Beispiel dazu bei, Stillstandszeiten zu minimieren indem wir unter anderem Sicherheitsschalter und -sensoren entwickelt haben, die einen Schutztürversatz frühzeitig erkennen und melden. Für eine schnelle Fehlerbehebung muss bei Maschinenstillstand eine eindeutige Diagnose zur Verfügung stehen, und dies auch für die Sicherheitskomponenten. Aus diesem Grund ist eine gene- 64 3/14

2 relle Busverdrahtung in vielen Bereichen im Aufwind, sagt D. Seng. Ferner sei ein bedienerfreundliches Anschließen der unterschiedlichen Komponenten, ob Sicherheitstechnik oder konventionelle Sensoren, wie auch eine Fülle an abbildbaren Diagnosemöglichkeiten und Informationen für den Kunden wichtig. Entscheidend ist, an einer Maschine oder Anlage ein durchgängiges Konzept zu planen, ansonsten sind bei Ausfällen längere Stillstandszeiten durch die Fehlersuche eine direkte Folge, sagt er weiter. Um ein solches durchgängiges Konzept umsetzen zu können, ist es seiner Ansicht nach wichtig, dass der Kunde kompatible Geräte für sein Konzept bekommen, bzw. ein komplettes Konzept aus einer Hand beziehen kann. Das heißt vom Sicherheitsschalter an der Schutztür über eine sichere Kleinsteuerung bis hin zum Zugangskontrollsystem alles aus einer Hand, konkretisiert der Produktmanager. Euchner geht hier zwei Wege: Einerseits bietet das Unternehmen Sicherheitssysteme mit integrierter Buslösung an oder aber auch Produkte, die einfach und direkt an einen Buskoppler angeschlossen werden können. Andererseits bieten wir ein komplettes Programm von der Schutztürabsicherung über die sichere Auswertung bis hin zu einer kleinen sicheren Steuerung, die individuell programmierbar ist, informiert D. Seng. Flexibilität im Prozess ist ein weiteres wichtiges Thema, sagt U. Wiemer. Er führt zur Verdeutlichung die neueste Generation von Sicherheits-Lichtvorhängen und -Lichtgittern an, die aufgrund konfigurierbarer Funktionen, wie Muting und Blanking, eine Unterscheidung von Mensch und Material erlauben. Außerdem führt nach Ansicht von U. Wiemer die Verlagerung von sicherheitsgerichteten Funktionen von der Hardware- auf die Softwareebene zu einer optimalen Kombination von Produktivität und Maschinensicherheit. Auf diese Weise ließen sich über die Software die Sicherheitsfunktionen bestmöglich an die individuellen Anforderungen anpassen. Diese Möglichkeit wird vom Maschinenbau übrigens intensiv genutzt. Die Dienstleistungen unserer Abteilung,Application Engineering, die kundenspezifische Software für Sicherheitssteuerungen entwickelt, werden stark nachgefragt, gibt U. Wiemer an. Neue Normen Das Thema Safety/Funktionale Sicherheit wird normativ breit abgestützt. Welche normativen Neuerungen/Änderungen Detlef Grundke ist Solution Architect Integrated Architecture bei Rockwell Automation GmbH in Düsseldorf Daniel Seng ist Leiter Produkt manage ment Markets bei der Euchner GmbH in Leinfelden-Echterdingen bestimmen nun die aktuellen Produktneubzw. Weiterentwicklungen der einzelnen Anbieter? In diesem Zusammenhang fällt mir spontan die,nachfolgenorm der EN ISO 1088 ein, die DIN EN ISO Sie ist bereits gültig und wird ab dem 1. April 2015 endgültig die DIN EN 1088 ablösen, sagt D. Seng. Die Norm gibt dem Konstrukteur Hinweise für die Gestaltung von trennenden Schutzeinrichtungen und zur Auswahl von Sicherheitsschaltern und -zuhaltungen. Daher richtet sie sich eher an die Maschinenbauer und trägt der Tatsache Rechnung, dass verstärkt elektronische Sicherheits- Schaltgeräte eingesetzt werden, klärt U. Wiemer auf. Weiter verdeutlicht er, dass einige Bauarten dieser Schaltgeräte, wie elektronische Sicherheitssensoren mit sicherer RFID-Technologie oder berührungslos wirkende Sicherheitszuhaltungen mit elektromagnetischer Zuhaltung, bislang nicht in den einschlägigen Normen berücksichtigt wurden. Nun sind sie als Bauart 4-Verriegelungseinrichtungen klassifiziert, informiert er. Ja, Themen wie Manipulationssicherheit durch entsprechenden Einbau, aber auch die Berücksichtigung der auftretenden Kräfte an Zuhalteeinrichtungen sind nun zu beachten, unterstützt D. Seng die Aussage seines Vorredners. Dies bedeute für Euchner als Hersteller von Sicherheitstechnik, dass die Sicherheitsschalter oder Sicherheitssysteme entsprechend robust ausgeführt sein müssen, um den an den abzusichernden Türen auftretenden Kräften Stand halten zu können. Außerdem wird durch die vermehrte Verwendung von Transpondertechnik die Manipulationsmöglichkeit drastisch verringert, informiert er weiter. Bei unserer Verriegelung 440G-LZ mit Zuhaltefunktion haben wir die neuen Normendefinitionen schon berücksichtigt. Prinzipiell handelt es sich bei dem Produkt um ein Sicherheitssystem für die Überwachung von Schutztüren für nicht begehbare Maschinenbereiche. Die Zuhaltung mit einer maximalen Zuhaltekraft von N entspricht den Vorgaben der DIN EN ISO Der Verriegelungsmechanismus besteht aus einem beweglichen Bolzen in Verbindung mit einem Betätigerelement, der ein Öffnen der Schutztür verhindert, informiert D. Grundke. Die zweikanaligen, sicheren OSSD-Ausgänge werden nur dann aktiv, wenn der RFID-Betätiger erkannt wird und sich der Verriegelung gegenüber befindet. Erst dann kann der Verriegelungsbolzen in dem Betätiger versenkt werden. Ist die Schutztür geöffnet, verbleibt der Zuhaltebolzen auch bei Ansteuerung des bi-stabilen Magneten im Gehäuse der Verriegelung. Wir sehen die stärkere Berücksichtigung der Manipulationssicherheit von Schutzeinrichtungen bzw. der Sicherheits-Schaltgeräte als eine sehr sinnvolle Ergänzung der normativen Definitionen, denn in der Praxis gibt es immer wieder kritische Situationen und Arbeitsunfälle durch manipulierte Maschinen, gibt U. Wiemer an. Schmersal erwartet dadurch eine stärkere Nachfrage nach codierten Sicherheits-Schaltgeräten, die ein hohes Maß an Manipulationsschutz bieten. Deshalb haben wir unser Pro- 66 3/14

3 Uwe Wiemer, Leiter strategische Marktentwicklung bei der K. A. Schmersal GmbH & Co. KG in Wuppertal gramm verstärkt darauf ausgerichtet, stellt er he raus. Die DIN EN ISO hat übrigens weltweit Gültigkeit und macht daher das Thema Sicherheit an Maschinen und Anlagen auch in Ländern zum Thema, in denen bisher die Sicherheit noch nicht so im Fokus steht, blickt U. Wiemer über den Tellerrand hinaus. Aus unserer Sicht macht es für den Maschinenbauer heute sowieso keinen Unterschied mehr, ob seine Maschine in Europa, den USA oder in China aufgestellt wird: Diese Maschinen werden sicherheitstechnisch so konzipiert und gebaut, dass sie den Anforderungen für den globalen Einsatz des Endanwenders entsprechen, erklärt D. Grundke und begründet dies wie folgt: In inter na tio na len Konzernen mit weltweiten Produk tionsstät ten ist die Sicherheit der eigenen Mitarbeiter fest verankert, das heißt unabhängig davon, wo die Maschine aufgestellt wird und produziert, sind nicht nur lokale, sondern globale Sicherheitsstandards einzuhalten. Außerdem verweist er darauf, dass sich auch die Frage nach dem Wettbewerb der Maschinenbauer nicht allein am Aspekt der Sicherheitstechnik festmachen ließe, da diese fester Bestandteil jeder Maschine sein sollte. Die Sicherheitssysteme sollten quasi unsichtbar sein und nur dann aktiv werden, wenn Gefährdungen und Risiken für das Leben und die Gesundheit des Bedieners auftreten können, erklärt er. Entwicklungsrisiko bei Safety-Projekten minimieren Welche Möglichkeiten sehen die Experten nun, um das Entwicklungsrisiko bei Safety-Entwicklungen möglichst gering zu halten? Auch hier gibt es einen ganz einfachen Grundsatz: Das Thema Funk tionale Sicherheit sollte so früh wie möglich im Prozess der Entwicklung und Konstruktion berücksichtigt werden, und der Konstrukteur sollte den Abläufen folgen, die unter anderem in den ISO-Normen und beschrieben sind, lautet die Antwort von U. Wiemer. Das sehen wir auch so, sagt D. Grundke und ergänzt: Das Risiko einer nicht optimalen oder konzeptionell falschen Sicherheitslösung lässt sich im Vorfeld minimieren, wenn vonseiten des Maschinenbauers mit oder ohne Unterstützung durch Rockwell Automation unter Berücksichtigung des Produktsicherheitsgesetzes und den entsprechenden Normen geplant wird. Die Basis der Sicherheitstechnik für eine Neu- Maschine ist aus seiner Sicht eine umfassende Risikobeurteilung, die alle notwendigen Informationen über alle Tätigkeiten für den gesamten Lebenszyklus mit den dazu gehörigen AUTOMATION BRAUCHT INNOVATION. Wo immer mehr Prozesse automatisiert werden, muss auch die Technik dahinter automatisch gut sein. So wie die Verbindungslösungen von Lapp. Für Steuerungstechnik und industrielle Netzwerktechnik, Bustechnik und Lichtwellenleiter, vom Office-Bereich bis in die Sensor-/Aktor-Ebene: Lapp bietet heute schon komplette Lösungen für die intelligente Fabrik von morgen. U.I. Lapp GmbH Schulze-Delitzsch-Str. 25 D Stuttgart Tel.: Fax:

4 Die neuen Generationen von optoelektronischen Schutzeinrichtungen von Schmersal lassen sich flexibel an den Anwendungsfall anpassen Gefährdungen und Gefahrensituationen detailliert beschreibt. Anschließend lassen sich Maßnahmen zu Risikominderung oder -beseitigung in konstruktiver, sicherheitstechnischer und zusätzlich in Form einer Bedienungsanleitung mit den verbliebenen Restrisiken gezielt umsetzen, so D. Grundke Diese strukturierte Vorgehensweise, wie sie in der DIN EN ISO beschrieben wird, erleichtert es aus seiner Sicht, eine sichere Maschine zu konzipieren. Wenn man sich an die in den Normen definierten Vorgehensweisen hält, kann man fast sicher sein, dass die Schutzeinrichtungen am Ende,passen sowohl aus normativer Sicht wie auch aus der Perspektive der Produktivität und Verfügbarkeit, pflichtet ihm U. Wiemer bei. Kritisch wird es, wenn versucht wird, die Sicherheit erst im Nachhinein in die Maschine,hi neinzukonstruieren. Das wird in der Regel zu Ergebnissen führen, die den Anwender letztlich nicht überzeugen können, sagt er. Grundsätzlich ist es wichtig, Safety-erfahrene Personen im Projektteam mit an Bord zu haben. Aber nicht nur das alleine garantiert den Erfolg, erklärt D. Seng. Auch er denkt, dass das systematische Vorgehen, angefangen bei der Risikobeurteilung der Maschine in allen Lebenszyklen nach der DIN EN ISO 12100, hin zu einer fundierten Sicherheitsbewertung mit Softwareunterstützung (beispielsweise durch Sistema, der kostenlosen Software der DGUV/des IFA), die Grundlage des Erfolgs bildet. Er weist ferner darauf hin: Natürlich spielt auch die Auswahl der Sicherheitskomponenten eine entscheidende Rolle. Nicht nur für die Sicher heitsbewer tung, sondern auch direkt in der Projektumsetzung. Als Stichworte führt er an: einfache Handhabung, Installation und Inbetriebnahme sowie Sicherheitstechnik aus einer Hand. Aus einer Hand meint: vom Sicherheitsschalter an der Tür über die Verbindungsleitung bzw. Anschlusstechnik bis hin zur sicheren Auswertung. Dadurch wird gewährleisten, dass alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind und somit kleinere oder größere Überraschungen bei der Inbetriebnahme ausgeschlossen werden können. Euchner bietet hier mittlerweile ein komplettes Programm an verschiedenen Sicherheitskomponenten bis hin zu einer sicheren Kleinsteuerung für seine Kunden an, informiert der Produktmanager. Herausforderung Retrofit!? U. Wiemer hatte es bereits angesprochen, solange die Sicherheit direkt zu Beginn in eine Maschine eindesignt wird, ist alles einfach. Was sind aber nun die größten Herausforderungen, denen sich Dienstleister und Lösungsanbieter beim Retrofit stellen müssen? Das Thema Maschinensicherheit ist eine Herausforderung sowohl für den Maschinenbauer als auch für den Anlagenbetreiber, wenn auch aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Nach Aufstellung und Inbetriebnahme durch den Maschinenbauer und die Übergabe an den Anlagenbetreiber bleibt die Sicherheitstechnik ein stetig zu beobachtender Aspekt, informiert D. Grundke zunächst ganz allgemein. Ferner verweist er darauf, dass aus der Neuanlage ein Arbeitsmittel würde, das nicht mehr dem Produktsicherheitsgesetz, sondern unter anderem der Betriebssicherheitsverordnung unterliege. Er stellt heraus: Im Maschinenpark eines Betreibers befinden sich Maschinen mit sehr unterschiedlichen Funktio- Die neue Verriegelung 440G-LZ mit Zuhaltefunktion von Rockwell Automation ist ein Sicherheitssystem für die Überwachung von Schutztüren für nicht begehbare Maschinenbereiche. Die maximale Zuhaltekraft der Zuhaltung beträgt N gemäß den Vorgaben der DIN EN ISO /14

5 nen und aus verschiedenen Baujahren. Veränderungen und Ergänzungen an Maschinen sind ein normaler Prozess, der zu neuen Anforderungen auch an die Maschinensicherheit führt. Immer häufiger wird unser Know-how bei der sicherheitstechnischen Bewertung vorhandener Maschinen und beim Retrofit nachgefragt. Die Anwender konzentrieren sich zunehmend auf ihre Kernkompetenzen und delegieren derartige Aufgaben an Spezialisten, nennt U. Wiemer seine Erfahrung. Die Herausforderung dabei liegt aus seiner Sicht aber eher in der Analyse als in der Umsetzung. Das Thema,Umbau und/oder sicherheitstechnische Modernisierung vorhandener Maschinen ist komplex, weil man je nach Baujahr und Herkunft der Maschine andere Regelwerke bzw. Bestimmungen zu beachten hat. Oftmals ist auch die Dokumentation lückenhaft. Hier helfen unsere Functional Safety Engineers weiter. Ja, eine Herausforderung für den Dienstleister besteht darin, je nach Baujahr der Maschine, die notwendigen bzw. gesetzlichen Anforderungen herauszuarbeiten. Auch der Umfang der Umbaumaßnahmen, zum Beispiel der Austausch des Steuerungssystems, der Antriebssysteme oder die Erweiterung der bestehenden Maschine sind zu prüfen, weiß auch D. Grundke. Konkret müsse hierbei auf Basis des Interpretationspapiers des BMA und der Länder zum Thema Wesentliche Veränderung von Maschinen (Bek. des BMA vom 7. September 2000 IIIc ) ermittelt werden, ob tatsächlich eine wesentliche Veränderung vorliegt. Für diesen Fall wird aus der Alt-Maschine eine Neu-Maschine, die eine Neubetrachtung nach aktuellem Produktsicherheitsgesetz zwingend erforderlich und aus dem Anlagenbetreiber einen Maschinenhersteller macht, sagt D. Grundke. Dienstleistung immer wichtiger Viele Anbieter von Sicherheitstechnik haben ihr Angebotsspektrum um Safety- Dienstleistungen ergänzt. Unsere,Safety Services haben bei uns immer größere Bedeutung. Sie erfahren im Markt hohe Akzeptanz und werden kontinuierlich ausgebaut, sagt dazu U. Wiemer. Ein zentrales Element sei dabei das Application Consulting:. Zertifizierte Functional Safety Engineers beraten die Kunden bei der Auswahl der geeigneten Schutzeinrichtung, bei der CE-Konformitätsbewertung sowie der Risikobeurteilung und führen auch die sicherheitstechnische Analyse vorhandener Maschinen durch. Und dies weltweit. Mit dem bereits erwähnten Application Engineering adressieren wir die Anwender von Sicherheitssteuerungen. Außerdem nehmen die Application Engineers Inbetriebnahmen vor Ort vor. Bei spezifischen Fragestellungen können unsere Ingenieure auch Mitglieder des CE-Netzwerks hinzuziehen, informiert der Fachmann weiter. Die in diesem Netzwerk tätigen unabhängigen Ingenieurbüros haben sich auf die Maschinen- und Anlagensicherheit spe zialisiert und verfügen hier über ein breites und tiefes Know-how. Sie erstellen zum Beispiel Gefährdungsbeurteilungen nach Arbeitsschutzgesetz und Betriebssicherheitsicherheitsverordnung und prüfen berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) inklusive Nachlaufzeitmessungen. Sie führen auch das CE- Konformitätsbewertungsverfahren gemäß Maschinenrichtlinie 2006/42/EG durch, berichtet U. Wiemer und fügt abschließend an: Wir sehen hier einen weiter wachsenden Bedarf Branchentreff der Mess- und Automatisierungstechnik AUTOMATION und 02. Juli 2014 in Kongresshaus Baden-Baden SMART X POWERED BY AUTOMATION TREFFEN SIE 500 EXPERTEN DER MESS- UND AUTOMATISIERUNGSTECHNIK! JETZT ANMELDEN! ÜBER 90 FACHBEITRÄGE Veranstaltung der VDI Wissensforum GmbH Telefon Fax