Allgemeine Sicherheitsnormen für komplexe Systeme

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Auch Ausfallraten des Systemswerden berücksichtigt

Heutzutage lässt sich die IEC 61508 aber für jedes sicherheitsrelevante System unabhängig von der Technologie anwenden. Neben den beschriebenen Merkmalen wurde gefordert, auch Ausfallraten zu berücksichtigen. Somit hängt die Integrität einer Sicherheitsfunktion von zwei Aspekten ab:

• von der Struktur (wie gehabt) sowie
• von der Ausfallwahrscheinlichkeit (neu).

Die Struktur einer Sicherheitsfunktion muss zwei Anforderungen erfüllen:

• Fehlervermeidung beziehungsweise -aufdeckung: Wird durch den Anteil gefährlicher Fehler bestimmt.
• Fehlerbeherrschung: Wird durch Erhöhen der Kanalanzahl, das heißt durch eine höhere Fehlertoleranz der Hardware, erreicht. Die Tabelle verdeutlicht den Zusammenhang beider Anforderungen am Beispiel von Strukturanforderungen an komplexe Komponenten (Typ B).

Neues Konzept klassifiziert Diagnosefähigkeit eines Systems

Um die Diagnosefähigkeit eines Systems zu klassifizieren, hat die IEC/EN 61508 ein neues Konzept eingeführt – die „Safe Failure Fraction“ (SFF) beschreibt den „Anteil ungefährlicher Ausfälle“. Komponenten leben nicht ewig. Das ist einleuchtend.

Dies jedoch zu beschreiben, erfordert viel Mühe. Problematisch bei dem Vorhaben ist, dass die Ausfallraten stark von der jeweiligen Technologie und den Umgebungsbedingungen abhängen. Jede Komponente hat zudem eigene Fehlermodi, die es zu beschreiben gilt.

Als Beispiel sei die Abhängigkeit von der Betätigung aufgeführt: Ein elektromechanischer Kontakt wird nicht mehr öffnen, wenn er zu oft betätigt wurde (Kontaktmaterial erodierte). Er wird aber auch nicht mehr schließen, wenn er zu selten betätigt wurde (Kontaktmaterial korrodierte). Für solche Festlegungen sind in der Norm zwei Betriebsarten zu finden:

• Betriebsart mit niedriger Anforderungsrate (PFDavg) beschreibt die sicherheitsrelevanten Anforderung pro Jahr und findet typischerweise in der Prozessindustrie ihre Anwendung.
• Betriebsart mit hoher Anforderungsrate oder kontinuierlicher Anforderung (PFH) beschreibt die mindestens einmalige Anforderung pro Jahr und ist typisch für den Maschinenbausektor.

Zur Berechnung stehen einige Hilfsmittel zur Verfügung, zum Beispiel Sistema von IFA (Institut für Arbeitsschutz der DGUV), ehemals BGIA, oder Excel. Für bestimmte Strukturen sind einige Berechnungsformeln in Teil 6 der IEC 61508 zu finden. Diese Formeln gehen allerdings davon aus, dass die Fehlerraten konstant sind. Dies trifft aber nicht immer zu, zum Beispiel bei mechanischen Komponenten oder wenn elektrische Systeme am Ende ihrer Lebensdauer sind.

Nichtelektrische Komponenten werden nicht explizit erwähnt

Die Norm IEC/EN 62061 formuliert Empfehlungen für das Design, die Integration und Validierung sicherheitsrelevanter elektrischer, elektronischer und programmierbarer Steuerungen von Maschinen (SRECS). Die technischen Anforderungen aus der IEC/EN 61508 wurden entsprechend zugeschnitten und Fehlerraten (PFHD, Ausfallrate pro Stunde) angegeben. Nichtelektrische Komponenten werden nicht explizit erwähnt, dennoch lassen sich der Rahmen und das Qualitätsmanagement auch dort anwenden.

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