SISTEMA - Programm zur Gestaltung sicherer Maschinensteuerungen

Status:

abgeschlossen 11/2007

Zielsetzung:

ISO 13849-1 "Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze" stellt als übergeordnete Sicherheitsnorm Anforderungen an sicherheitsbezogene Steuerungen für Maschinen. Die Fassung von 1997 definiert unabhängig von der Technologie (Mechanik, Pneumatik, Hydraulik, Elektrik) fünf typische Steuerungsarchitekturen, sogenannte Kategorien. Um neue Technologien (Elektronik, Software) stärker zu berücksichtigen, wurde eine grundlegende Überarbeitung der EN ISO 13849-1 notwendig. Im Vordergrund stand dabei die Bestimmung der Ausfallwahrscheinlichkeit. Die Berechnungsmethoden und die Handhabung von Daten sind in der Praxis trotz einfacher Ansätze aufwendig. Als Hilfsmittel zur Anwendung der Norm wurde ein Windows-basiertes Programm (SISTEMA = Sichere Steuerungen von Maschinen) geplant. Unter anderem sollte damit die Ausfallwahrscheinlichkeit für geplante oder realisierte Steuerungen einfach und schnell berechnet werden können. Neben der Erhöhung der Akzeptanz der neuen Methoden sollten durch strukturierte Bedienerführung Anwendungsfehler vermieden werden. Das Tool sollte Maschinenhersteller, Steuerungshersteller, Anwender und Prüfstellen bei der sicherheitsbezogenen Gestaltung, Integration und Bewertung unterstützen.

Aktivitäten/Methoden:

Die Anforderungen an das Programm wurden nach systematischer Aufarbeitung der endgültigen Norminhalte und unter Berücksichtigung der Erfahrungen der Anwender mit einem Softwareprotoypen definiert. Die verschiedenen Verfahren der Norm ISO 13849-1 wurden in der Software abgebildet, sodass der Anwender nur noch seine Daten in übersichtlichen Eingabemasken mit Baumstruktur eintragen muss und das Ergebnis automatisch berechnet wird. Neben robusten Rechenfunktionen wurden Komfortfunktionen implementiert, wie Ergebnisprognose, Markierung noch fehlender oder unzureichender Daten, eine Datenbank für Standardbauteile und bereits berechnete Steuerungen, Zusammenfassung/Report sowie die Vorbereitung verschiedener Sprachfassungen.

Eine wichtige Anforderung war die Trennung zwischen der Benutzeroberfläche und der Datenbank für Projekte, Sicherheitsfunktionen und Bauteile. Zur Auswahl einer geeigneten Datenbank wurde eine umfangreiche Recherche notwendig. Der Entwurf entstand toolunterstützt in UML (Unified Modelling Language). Zur objektorientierten Implementierung kam Delphi 7 zum Einsatz. Die Erprobung des Programms wurde durch Prüfer im Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz - BGIA anhand realer Steuerungen durchgeführt. Abschließend wurde eine Freigabe und Verteilung u. a. über das Internet vorbereitet.

Ergebnisse:

Mit der Veröffentlichung von SISTEMA als Version 1.0 steht ein komfortables, umfassendes Werkzeug zur Anwendung der EN ISO 13849 zur Verfügung. Alle normativen Aspekte bei der quantitativen Bestimmung des Performance Level (PL) nach dem von der Norm vorgeschlagenen vereinfachten Verfahren werden dabei berücksichtigt. Alle wichtigen Eigenschaften eines Projektes werden ausführlich dokumentiert. Bibliotheksfunktionen erleichtern den Datenaustausch zwischen Komponenten- und Steuerungsherstellern. Die Wiederverwendung und der Austausch bereits erstellter Subsysteme und Projekte sind einfach möglich. Die von der Datenbank intern getrennte Benutzeroberfläche umfasst neben dem Arbeitsbereich ein baumartiges Navigationsfenster, eine Werkzeugleiste, ein Hilfefenster mit integrierter Wizard-Funktionalität (Heranführungen von neuen Benutzern), ein kontextbezogenes Hinweisfenster und eine PL-Vorschau. Eine Reportfunktion und vorgesehene Sprachunterstützung runden das Programm ab. Durch zeitgleiche Entwicklung mit einem BGIA-Report zur Anwendung der EN ISO 13849 flossen viele - in der praktischen Anwendung notwendigen - Anpassungen und Interpretationen in die Gestaltung von SISTEMA mit ein. Darunter fällt z. B. ein Interpolationsverfahren für DC- und MTTF_d-Zwischenwerte.

Speziell im Verbund mit dem zeitgleich erscheinenden BGIA-Report stellt SISTEMA eine große Hilfe bei der Anwendung der EN ISO 13849 dar, womit die Akzeptanz der Norm erheblich gefördert wird. SISTEMA unterstützt primär Hersteller beim Entwurf und der sicherheitstechnischen Bewertung einer Sicherheitssteuerung, kann aber auch in der Beratung eingesetzt werden.

Stand: