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Maschinensicherheit Von sicheren Steuerungen und entscheidenden Normen

| Redakteur: Jan Vollmuth

Die Maschinensicherheit hat in den vergangenen 25 Jahren, seit die konstruktionspraxis erstmals erschien, große technologische Fortschritte gemacht. Was waren dabei die Meilensteine und welche Trends bestimmen die Maschinensicherheit in den kommenden Jahren? Safety-Experten geben Auskunft.

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Der 3. Anwendertreff Maschinensicherheit – Meet the Experts bietet Teilnehmern umfassende Informationen zu wegweisenden Themen der Maschinensicherheit. Die praxisorientierte Veranstaltung findet am 30. September 2015 in Würzburg statt.
Der 3. Anwendertreff Maschinensicherheit – Meet the Experts bietet Teilnehmern umfassende Informationen zu wegweisenden Themen der Maschinensicherheit. Die praxisorientierte Veranstaltung findet am 30. September 2015 in Würzburg statt.
(Bild: Vogel Business Media)

Gequetschte Finger, Schnitt- und Platzwunden: Die Arbeit an Maschinen von der Bohrmaschine bis zur Biegepresse ist für den Bediener mit vielerlei Gefahren verbunden. Um diese Gefahren zu reduzieren, legen die Hersteller von Maschinen und auch der Gesetzgeber großen Wert auf funktional sichere Maschinen.

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Mit Erfolg: Laut der aktuellen Statistik „Arbeitsunfallgeschehen 2013“ der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung DGUV wurden nach der Wiedervereinigung für Gesamtdeutschland im Jahre 1991 noch insgesamt 1,8 Mio. Arbeitsunfälle mit Maschinen gezählt; seither hat sich die Zahl der Arbeitsunfälle bis zum Berichtsjahr 2013 auf rund 875.000 mehr als halbiert – Tendenz weiterhin fallend.

Entscheidenden Anteil an dieser erfreulichen Entwicklung hat der technologische Fortschritt im Bereich der Maschinensicherheit, der verglichen mit Maschinen früherer Generationen zahlreiche Sicherheitsfunktionen an modernen Maschinen überhaupt erst ermöglicht.

Doch welches waren die entscheidenden Entwicklungen in den letzten beiden Dekaden und welche Richtung nimmt die Maschinensicherheit in den kommenden Jahren?

konstruktionspraxis hat erfahrene Safety-Experten dazu befragt – in den nachfolgenden Kästen lesen Sie die Antworten.

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Armin Gloser, Vice President Product Management bei Pilz: Sicherheitsschaltgerät machte Sicherheit erstmals standardisierbar

Armin Glaser, Vice President Product Management, Pilz GmbH & Co. KG
Armin Glaser, Vice President Product Management, Pilz GmbH & Co. KG
( Bild: Pilz )

Ein wichtiger Meilenstein im Bereich der Maschinensicherheit war sicher das erste Sicherheitsschaltgerät PNOZ, das Pilz 1987 auf den Markt brachte. Es löste die vormals rein applikativen Sicherheitsschaltungen – die sogenannten 3-Schütz-Schaltungen – ab und bot damit erstmals wiederholbare und stabile Sicherheitseigenschaften. Sicherheit war erstmals standardisierbar geworden – als Gerätefunktion und in der Anwendung.

Durch die parallel entstandene Normung von sicherheitstechnischen Anforderungen sowie die Verfügbarkeit abgenommener Sicherheitsprodukte wurden die Verantwortungsbereiche klarer sichtbar und die Unsicherheit für Anwender spürbar reduziert.

Ein weiterer Meilenstein war 1995 die Zulassung von PSS 3000 als erster frei programmierbarer Sicherheitssteuerung. Sie ebnete den Weg für den Einsatz elektronischer Steuerungen in Sicherheitsanwendungen. Die Anforderungen an die Sicherheit waren gleich geblieben – jedoch war mit diesem Schritt eine enorm gesteigerte Diagnosefähigkeit verbunden.

Hinsichtlich aktueller Trends sehen wir, dass sich das Modell der Sicherheitstechnik als reine, statische „Überwachungsfunktion“ deutlich wandelt. Die Nachfrage nach intelligenten, dynamischen Sicherheitslösungen steigt. Grund hierfür ist oftmals, dass eine erst nachträglich „aufgesetzte“ Sicherheit weder für die Automation noch für die der Sicherheit ein Optimum darstellt. Um die Produktivität zu erhöhen, müssen Funktion und Sicherheit zwingend gemeinsam betrachtet werden.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 ist ein Beispiel dafür, dass die Grenzen zwischen Sicherheits- und Steuerungsfunktion zunehmend durchlässiger werden. Anwender fordern nur selten eine klare Trennung, legen aber sehr großen Wert auf eine Rückwirkungsfreiheit und die klare Abgrenzung der Verantwortungsbereiche.

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Johann Aulila, Geschäftsführer SSP Safety System Products: Elektronische Sicherheitskomponenten setzten Ausrufezeichen

Johann Aulila, Geschäftsführer SSP Safety System Products GmbH & Co. KG
Johann Aulila, Geschäftsführer SSP Safety System Products GmbH & Co. KG
( Bild: SSP )

Neben der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ist der wohl größte Meilenstein die Einführung von elektronischen Sicherheitskomponenten wie RFID-Sensoren oder Sicherheits-Kleinsteuerungen. So setzt zum Beispiel unser kompakter Sicherheitssensor Safix moderne RFID-Technologie ein. Erhältlich in 3 verschiedenen Versionen mit wahlweise geringer oder hoher Kodierungsstufe nach EN ISO 14119 bietet er hohen Manipulationsschutz.

Was aktuelle Entwicklungen angeht: Früher haben die Kunden Komponenten gekauft, heute sprechen wir immer über Gesamtlösungen. Der Trend geht also vor allem in Richtung mehr Beratung, mehr Flexibilität, mehr Customizing und reduziertem Verdrahtungsaufwand.

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Bernard Mysliewic, Produktmanagement für sicherheitsgerichtete Steuerungen, Siemens: Normen-Zusammenführung mit langfristiger Wirkung

Bernard Mysliewic, Produktmanager für sicherheitsgerichtete Steuerungen, Siemens.
Bernard Mysliewic, Produktmanager für sicherheitsgerichtete Steuerungen, Siemens.
( Bild: Siemens )

Besondere Highlights waren die Einführung der sicheren Feldbuskommunikation mit Profisafe und heute die ethernetbasierte Kommunikation mit Profinet. Ein zweiter Meilenstein war die Einführung der ersten Steuerungen mit integrierten Standardautomatisierungsaufgaben und Sicherheitsfunktionen in einem Gerät.

Heute geht der Trend zur Verteilung der Sicherheitsfunktionen auf dedizierte Geräte, die entsprechend parametriert werden. Ein weiteres aktuelles Thema ist das Zusammenspiel von Security und Safety, da ethernetbasierte Kommunikation jetzt auch zur Feldbuskommunikation verwendet wird. Viele Krananlagen oder Seilbahnen beispielsweise kommunizieren heute per WLAN mit der Bodenstation. Bei der Seilbahn Roosevelt Island Tramway in New York werden etwa Sicherheitssignale wie Nothalt, Stoppen der Anlage, Türüberwachung per Funk oder WLAN übertragen. Daher muss man dafür sorgen, dass keine Hacker die Sicherheitsfunktionen ausschalten können.

Ein drittes wichtiges, zukunftsweisendes Thema ist die Zusammenführung der Normen EN ISO 13849 und der IEC 62061 in der ISO IEC 17305: Die neue IEC ISO 17305 wird sowohl die funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen als auch die Maßnahmen bzw. Schritte beschreiben, die auf dem Weg dorthin zu beachten sind. Experten erwarten sich von der Zusammenführung der Normen ein besseres Verständnis beim Anwender, wie man sicherheitsgerichtete Steuerungen aufbauen muss.

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Jörg Schreiber, Leiter Strategische Marktentwicklung, und Horst Rudolph, Teamleiter Application Engineering, Schmersal: Neue Normen und optimaler Manipulationsschutz

Horst Rudolph, Teamleiter Application Engineering bei Schmersal.
Horst Rudolph, Teamleiter Application Engineering bei Schmersal.
( Bild: Schmersal )

Neue Normen waren Meilensteine der Maschinensicherheit: So entstand z.B. bereits in den 1980er Jahren mit der DIN V 19250 eine deutsche Vornorm zum Thema „Leittechnik - Grundlegende Sicherheitsbetrachtungen für MSR-Schutzeinrichtungen“. Teile des Inhalts der DIN V 19250 sind in die heute weltweit angewandte IEC 61508 „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme“ eingeflossen. Die neue Norm DIN EN ISO 14119 „Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen“ markiert ebenfalls einen Wendepunkt. Neu ist u.a., dass sie Konstrukteure unterstützt, Manipulationsanreize zu verhindern.

Jörg Schreiber, Leiter Strategische Marktentwicklung bei Schmersal .
Jörg Schreiber, Leiter Strategische Marktentwicklung bei Schmersal .
( Bild: Schmersal )

Optimaler Manipulationsschutz, höhere Flexibilität, sehr gute Anpassung an individuelle Einsatzbedingungen, einfache Montage mit weniger Bauteilen – das sind derzeit die Trends bei der Maschinensicherheit. Darüber hinaus werden Sicherheitsfunktionen zunehmend von der Hardware in die Software verlagert. Im Zuge der Entwicklung von Industrie-4.0-Konzepten werden wir auch vermehrt Sicherheitssysteme entwickeln, die zusätzliche, nicht-sichere Diagnosesignale weiterleiten können.

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Christof Dörge, Commercial Engineer Safety und Functional Safety Expert, Rockwell Automation: Rasante Entwicklung

Christof Dörge, Commercial Engineer Safety und Functional Safety Expert, Rockwell Automation GmbH
Christof Dörge, Commercial Engineer Safety und Functional Safety Expert, Rockwell Automation GmbH
( Bild: Rockwell Automation )

Maschinensicherheit hat sich in den letzten 25 Jahren rasant entwickelt und dient sowohl dem Schutz der Arbeiter als auch der Verbesserung der Produktionsleistung. Einer der wichtigsten Meilensteine war die Anerkennung europäischer Normen (EN) auf internationalem Terrain (ISO und IEC). Dies geht einher mit der Entwicklung von netzwerkfähigen Sicherheitssteuerungen zu Diagnosezwecken und integrierten Sicherheitslösungen. Der Trend geht hin zu immer flexibleren und noch intelligenteren Lösungen, die sogar in kleineren Maschinen Anwendung finden.

Bei Rockwell Automation sind wir der Ansicht, dass sich Sicherheit und Produktivität nicht gegenseitig ausschließen. Wir verfolgen einen ganzheitlichen Sicherheitsansatz bestehend aus moderner Technologie und Dienstleistungen.

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Jonas Urlaub, Produktmanager Funktionale Sicherheitstechnik, Kübler: Funktionale Sicherheitssteuerungen sind kaum noch wegzudenken

Maschinensicherheit ist ein seit langem etabliertes Thema in Europa. Wichtigster Meilenstein für die Maschinensicherheit war auf jeden Fall die Verwendung von elektronischen Sicherheitseinrichtungen. Diese waren zudem die Vorreiter der Sicherheitssteuerungen und somit für den darauffolgenden Einzug von elektronischen Sicherheitsrelais und Kleinsteuerungen in die Maschinensicherheit. Heute sind funktionale Sicherheitssteuerungen kaum noch aus dem Maschinenbau wegzudenken.

Maschinensicherheit wird immer schneller und kostengünstiger. Sie erobert immer mehr Industrien und Applikationen, die vor fünf Jahren noch undenkbar gewesen sind. Der deutsche Maschinenbau hat eine führende Rolle auf dem Weltmarkt, durch Schlüsseltechnologien wie der Sicherheitstechnik können hier Maschinenkonzepte und Innovationen entstehen, die ihresgleichen suchen.

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Johanna Schüßler, Produktmanagerin bei Bihl+Wiedemann: Das Ende der Parallelverdrahtung

Johanna Schüßler, Produktmanagerin bei Bihl+Wiedemann
Johanna Schüßler, Produktmanagerin bei Bihl+Wiedemann
( Bild: Bihl+Wiedemann )

Eine der wichtigsten Entwicklung der Maschinensicherheit in den letzten 25 Jahren ist aus meiner Sicht der Markteintritt programmierbarer sicherer Kleinsteuerungen. Damit wurde die Sicherheitstechnik programmierbar, wodurch der Verkabelungsaufwand deutlich reduziert werden kann. Ein zweiter Meilenstein ist für mich der Zeitpunkt, als sichere Feldbussysteme die Parallelverdrahtung ablösten. Standardsignale und sicherheitsrelevante Signale werden seither, etwa bei dem ersten sicheren Bussystem auf Basis des offenen Standards AS-International AS-i Safety at Work, über ein gemeinsames Kabel übertragen. Die bis dato nötige doppelte Infrastruktur wurde damit überflüssig.

Hinsichtlich aktueller Trends sieht man, dass Sicherheitstechnik immer flexibler wird und immer neue Funktionalitäten bietet. Der Betrieb von Maschinen wird durch die Sicherheitstechnik immer weniger eingeschränkt, Produktionsanlagen können dadurch effektiver arbeiten. Ein Beispiel: sichere Drehzahlüberwachung. Die Maschine kann trotz geöffneter Schutztür etwa für Wartungszwecke bei reduzierter sicherer Drehzahl betrieben werden. Ein weiterer Trend ist die Immer stärkere Vernetzung der Sicherheitstechnik von verschiedenen Anlagenteilen.

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