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Performance Level (PL)
Ein zentrales Element der Norm ist der Performance Level (PL). Dieser beschreibt die Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde und wird in fünf Stufen von PL a (niedrig) bis PL e (hoch) unterteilt. Die Auswahl des erforderlichen PL (PLr) erfolgt anhand eines Risikographen, der drei Parameter berücksichtigt:
S: Schwere der Verletzung
S1: Leichte (üblicherweise reversible) Verletzung
S2: Schwere (üblicherweise irreversible) Verletzung, einschließlich Tod
F: Häufigkeit / Dauer der Gefährdungsexposition
F1: Selten bis öfter, kurze Dauer der Exposition
F2: Häufig bis dauernd, lange Dauer der Exposition
- F1 kann ausgewählt werden, wenn die kumulierte Expositionszeit 1/20 der Gesamtbetriebszeit nicht überschreitet und die Häufigkeit nicht mehr als einmal pro 15 Minuten beträgt.
- F2 sollte ausgewählt werden, wenn die Expositionszeit 4 Mal pro Stunde oder mehr beträgt.
P: Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung
P1: Möglich unter bestimmten Bedingungen
P2: Kaum möglich
- P1 oder P2 wird nach Berücksichtigung der fünf Parameter in Tabelle A.1 und A.2 von Anhang A in EN ISO 13849-1:2023 ausgewählt.
Bestimmung des erforderlichen PLr für sichere Funktion gemäß ISO 13849-1
Systemauslegung und Komponentenwahl
Um den geforderten PLr zu erreichen, müssen Steuerungssysteme entsprechend ausgelegt und geeignete Komponenten ausgewählt werden. Die Norm berücksichtigt dabei folgende technische Kriterien:
- Kategorien
Diese beschreiben die strukturelle Auslegung des Systems (z. B. Kategorie B, 1, 2, 3, 4) und definieren Anforderungen an Fehlerverhalten und Diagnosemöglichkeiten. - MTTFd (Mean Time To Dangerous Failure)
Gibt die mittlere Zeit bis zum gefährlichen Ausfall eines Bauteils an. Je höher der Wert, desto zuverlässiger ist die Komponente. - DCavg (Diagnoseabdeckung)
Beschreibt, wie gut das System gefährliche Fehler erkennt. Eine hohe Diagnoseabdeckung verbessert die Sicherheitsbewertung. - CCF (Common Cause Failure)
Bewertet die Wahrscheinlichkeit gemeinsamer Fehlerursachen, z. B. durch Umwelteinflüsse oder Designfehler. Maßnahmen zur Reduzierung von CCF sind erforderlich, um hohe PL-Stufen zu erreichen.
Validierung der Sicherheitsfunktion
Die Umsetzung des PLr muss durch geeignete technische Nachweise bestätigt werden.
Dazu gehören:
- Berechnungen und Simulationen
- Prüfungen und Tests
- Dokumentation der Architektur und Kennwerte
Nur durch die Kombination aus systematischer Bewertung, geeigneter Auslegung und sorgfältiger Validierung kann das geforderte Sicherheitsniveau zuverlässig erreicht werden.
Performance Level
Leitlinien zur Auswahl der Stufen von S, F und P für die Risikoeinschätzung
Schwere der Verletzung (S1 oder S2)
Bei der Entscheidungsfindung müssen die üblichen Folgen von Unfällen und die normalen Heilungsvorgänge berücksichtigt werden, dazu werden S1 und S2 bestimmt. Zum Beispiel werden Prellungen und/oder Schnittwunden ohne Komplikationen als S1 klassifiziert, Amputation oder Tod als S2.
Frequenz und/oder Expositionsdauer der Gefährdung (F1 oder F2)
- F1: Kann gewählt werden, wenn die gesamte Expositionsdauer 1/20 der Gesamtbetriebszeit nicht überschreitet und die Frequenz nicht höher ist als einmal alle 15 Minuten.
- F2: Sofern keine anderen Umstände bestehen, soll F2 gewählt werden, wenn die Frequenz höher ist als einmal alle 15 Minuten.
Möglichkeit der Vermeidung einer Gefährdung (P1 oder P2)
Wenn eine Gefährdungssituation auftritt, sollte P1 nur dann gewählt werden, wenn eine realistische Chance besteht, den Unfall zu vermeiden oder dessen Auswirkung maßgeblich zu reduzieren; P2 sollte gewählt werden, wenn fast keine Chance besteht, die Gefährdung zu vermeiden. P1 oder P2 wird nach Berücksichtigung der fünf Parameter in Tabelle A.1 und A.2 von Anhang A der EN ISO 13849-1:2023 ausgewählt.
Kennwerte und Parameter zur Bestimmung des Performance Levels PL einer Sicherheitsfunktion
Jede einzelne Sicherheitsfunktion einer Maschine, die sich aus einer Risikobeurteilung ergibt, muss berücksichtigt und analysiert werden, zum Beispiel das Stillsetzen im Notfall (Not-Halt), das Zuhalten von beweglichen Schutzeinrichtungen etc.
Der PLr ist dann das Ergebnis nach der Betrachtung des Risikographen.
Der zu erreichende PL kann durch mehrere Kombinationen der Sicherheitsparameter, also der gewählten Kategorie (Kat.), der ermittelten Werte für MTTFD, DC und CCF Werte erreicht werden.
Für einen PL „e” werden zum Beispiel folgende Parameter benötigt:
Kategorie 4, MTTFD-Wert „hoch” und DC-Wert „hoch”.
Wenn jedoch das Ziel für die erforderliche Risikominderung darin besteht, PLr „c“ oder „d“ zu erreichen, stehen verschiedene Konstruktionsoptionen zur Verfügung.
Für PL „c“ kann beispielsweise eine Konfiguration gemäß Kategorie 1, ein einkanaliger MTTFD-Wert „hoch“ und ein DC-Wert „Keine“ ausgewählt werden. Alternativ kann auch eine Konfiguration gemäß Kategorie 3, ein zweikanaliger MTTFD-Wert „Medium“ und ein DC-Wert „Low“ in Betracht gezogen werden.
Der CCF-Faktor muss bei Architekturen ab Kategorie 2 immer berücksichtigt werden.
Zusammenhänge der Kennwerte und Parameter zur PL-Bestimmung nach EN ISO 13849-1
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