Funktionale Sicherheit

Was ist Funktionale Sicherheit?

Mit der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG des Europäischen Parlaments wird eine Reihe von gesetzlichen Verordnungen, unter anderem die Funktionale Sicherheit, von Geräten und Anlagen sichergestellt. Ziel ist die Risikominimierung der Gefährdung von Mensch, Umwelt und Investitionsgütern durch systematische Fehlervermeidung, Fehlererkennung und insbesondere auch Fehlerbeherrschung.

Alle Geräte und Anlagen, die im Fehlerfall zum Tod oder zur Verletzung von Menschen, zur katastrophalen Schädigung der Umwelt oder zur Zerstörung von z. B. Produktionsanlagen führen können, sind als „sicherheitsrelevant“ einzustufen. Und die betreffenden Sicherheitsnormen sind bei der Konzipierung, der Entwicklung, der Herstellung und beim Betrieb entsprechend anzuwenden.

Was umfasst der Begriff der funktionalen Sicherheit?

Funktionale Sicherheit, auch FuSi abgekürzt, umfasst den Teil der Gesamtsicherheit, der von der korrekten Funktion elektrischer, elektronischer oder programmierbarer Systeme abhängt. Ihr Zweck ist es, Risiken über den gesamten Lebenszyklus durch Fehlfunktionen auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren.

Die FuSi gewährleistet, dass Sicherheitsfunktionen zuverlässig arbeiten, z. B. durch den Übergang in sichere Zustände bei Ausfällen. Das Konzept sorgt also für ein systematisches Risikomanagement. Das beinhaltet auch die Analyse von Ausfallwahrscheinlichkeiten und die Vermeidung systematischer Fehler.

Funktionale Sicherheit: Kernprozess

• Gefahren identifizieren und Risiken bewerten (z. B. via FMEA).
• Sicherheitsfunktionen definieren mit Parametern wie PL/SIL (Performance Level/Safety Integrity Level), Fehlertoleranzzeit oder anderen Grenzwerten.
• Systemdesign prüfen, Komponenten auswählen und Dokumentation erstellen.

Warum funktionale Sicherheit?

Das Konzept der funktionalen Sicherheit ermöglicht die frühzeitige Identifikation von Gefahren durch Analysen wie FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) oder HARA (Hazard Analysis and Risk Assessment). Außerdem implementiert es Sicherheitsfunktionen mit definierten Integritätslevels (z. B. PL).

Es gibt spezifische Normen -beispielsweise ISO 13849, IEC 62061, IEC 61508 oder ISO 26262-, die Anforderungen an die funktionale Sicherheit definieren. Ihre Anwendung ist notwendig, um gesetzliche Vorgaben zu erfüllen, Haftungsrisiken zu reduzieren und Produktzertifizierungen zu ermöglichen.
Elektronische, verschleißfreie Systeme tragen zudem dazu bei, zufällige Fehler zu minimieren und erhöhen dadurch die Anlagenverfügbarkeit sowie die Lebensdauer.

Die funktionale Sicherheit – international meist als functional safety bezeichnet – findet branchenübergreifend Anwendung. Nach dem Stand der Technik sorgt sie für sichere Abschaltfunktionen, kontrolliertes Fail-Safe-Verhalten und unterstützt sicherheitsrelevante Assistenzsysteme, beispielsweise Brems- oder Lenksysteme im Fahrzeug.

Wir geben eine Übersicht über betroffene Branchen und konkrete Anwendungen:

Maschinenbau: Notstopp-Schaltungen, die Maschinen sofort anhalten; Lichtvorhänge mit automatischer Deaktivierung bei Unterbrechung; Fail-Safe-Steuerungen für Pressen, die bei Sensorfehlern in sicheren Zustand übergehen; Geschwindigkeitsüberwachung an Förderbändern; Sicherheitsgatter mit Positionssensoren.

Prozessindustrie: Notabschaltventile in Chemieanlagen bei Drucküberschreitung; Temperaturüberwachung in Reaktoren mit automatischer Kühlung; Füllstandsregelung in Tanks zur Vermeidung von Überläufen; Gasdetektoren mit Evakuierungssteuerung.

Medizintechnik: Infusionspumpen mit Dosierungsüberwachung gegen Überdosierung; Beatmungsgeräte mit Alarm bei Druckabfall; MRT-Systeme mit magnetischer Feldsicherung; Herzschrittmacher mit Batterieüberwachung.

Eisenbahn: Zugsteuerungssysteme (z. B. ETCS) zur Vermeidung von Übersetzungen; Signalüberwachung mit automatischer Bremsung; Schiebetürsteuerungen in Zügen mit Kollisionsschutz; Achslastsensoren für Überlastwarnung.

Luft- und Raumfahrt: Flugsteuerungen mit Redundanz (Fly-by-Wire); Triebwerksüberwachungssysteme; Autoland-Systeme bei Nebel; Drohnen-Sicherheitsmodi mit automatischer Rückkehr.

Energieversorgung: Schutzrelais in Umspannwerken gegen Kurzschlüsse; Windkraftanlagen mit Rotorschutz bei Starkwind; Transformatorüberwachung gegen Überlast.

Automobil: Automatische Notbremsung (AEB), die Kollisionen vermeidet; Spurhalteassistenten mit Lenkkorrektur; Airbag-Systeme mit Auslösungslogik; Adaptive Tempomaten mit Abstandsregelung; Batteriemanagementsysteme in E-Fahrzeugen gegen Überhitzung.

Was können Sie von uns erwarten?

Novotechnik unterstützt Sie bei der Umsetzung der funktionalen Sicherheit für Ihre Applikationen durch die Auswahl der geeigneten Produkte. Wir stimmen gemeinsam mit Ihnen die funktionalen Schnittstellen zwischen Ihrer Applikation und unserem Sensor ab und definieren und bewerten die sicherheitstechnischen Anforderungen. Auf dieser Basis liefern wir Ihnen die Sicherheitskenndaten des Sensors wie z.B. MTTFd, DC, Grundlagen CCF-Bewertung.

Was wir Ihnen bieten:

• Die Entwicklung und Produktion unserer Standardprodukte erfolgt nach den grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien der DIN EN ISO 13849
• Unsere Standardprodukte setzen eine Auswertung (z.B. durch Plausibilisierung mittels Kreuzvergleich) der sicherheitsbezogenen Sensordaten durch ein übergeordnetes System (Kundenapplikation) voraus
• Unsere Weg- und Winkelsensoren sind keine Sicherheitsbauteile gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Mit unseren ein- oder zweikanaligen Sensoren ist ein Performance Level d der Kategorie 3 erreichbar.
• Novotechnik liefert Sicherheitskenndaten des Sensors wie z. B. MTTFd, DC, Grundlagen CCF-Bewertung sowie individuelle FMEDA für Ihre eigene Sicherheitsbewertung
• Darüber hinaus entwickeln wir kundenspezifische Produkte im Weg- und Winkelmessbereich für Ihre spezifischen Norm- und Sicherheitsanforderungen

Was müssen Sie tun?

Sie legen die Sicherheitsnorm für Ihr Gesamtsystem fest und führen eine Risikobewertung durch. So ermitteln Sie das benötigte Sicherheitslevel und die konkreten Sicherheitsanforderungen für die Komponenten, d.h. in unserem Fall für den Weg- oder Winkelsensor.

Bei Fragen wenden Sie sich an unsere Experten:

Telefon: +49 711 4489-250, E-Mail: support@novotechnik.de