Kraftmesstechnik in ihrer ganzen Vielfalt
In Maschinen, Anlagen und Antrieben wird immer häufiger Kraftsensorik eingesetzt, um kritische oder gefährliche Zustände wie beispielsweise Überlasten zu erfassen. Damit werden Menschen und Materialien geschützt, Prozesse und Produkte sicherer und effizienter. Die Einsatzgebiete und Einsatzmöglichkeiten sind speziell bei Kraftsensoren sehr vielfältig.
Neben der Sicherheit, die durch den Einsatz von Kraftsensoren in Maschinen und Anlagen per se gewonnen wird, wird immer häufiger auch eine systematische Betrachtung und Bewertung der benötigten Sicherheitslevel bei einer neuen Maschine oder Anlage notwendig oder gefordert = „Funktionale Sicherheit“ (Abkürzung FuSi) oder englisch „Functional Safety“ (FuSa).
Die Betrachtung der Sicherheitslevel erfolgt auf Basis der Sicherheitsnormen EN 13849 oder EN 61508. Die EN 61508 gilt als branchenübergreifenden Sicherheits-Grundnorm für die Funktionale Sicherheit, der weitere Normen zugeordnet liegen, beispielsweise die EN 62061 für den Maschinenbau, die EN 60601 für die Medizintechnik, die EN 61800 für elektrische Antriebe, die EN 61511 für die Prozessindustrie. Die EN 13849 gilt dagegen als Basisnorm für Maschinensteuerungen.
Welche der beiden Basisnormen (EN 13849 oder EN 61508) Entwickler/-innen oder Konstrukteur/-innen anwenden, um Maschinen oder Anlagen gemäß eines Sicherheitslevels zu klassifizieren, ist letztlich eine individuelle Entscheidung. Dass es parallel zwei Normen, mit sich überschneidenden Regelungsansprüchen gibt, die zur Bewertung angewendet werden können, führt zu Unsicherheiten bei den Anwendern.
Gleichzeitig verwenden beide Normen unterschiedliche Methoden und Klassifizierungen:
Die Grafik zeigt einen sogenannte Risikograph zur Gefährdungsbeurteilung und Bestimmung des nötigen Sicherheitslevels, gemäß der EN 61508, mit der Klassifizierung SIL.
Ist die Maschine oder Anlage gemäß eines Sicherheitslevel nach EN 13849 oder EN 61508 klassifiziert, muss das Sicherheitsniveau der darin verbauten Komponenten ebenfalls mindestens diesem Sicherheitslevel entsprechen.
Die funktionale Sicherheit einer Komponente, wie zum Beispiel einem Kraftsensor, ist wie eine Produkteigenschaft zu betrachten. Sie erfordert schon bei der Entwicklung und Konstruktion eine umfangreiche Analyse und Dokumentation, die es ermöglicht, für diese Komponente Ausfallwahrscheinlichkeiten festzulegen und sie damit gemäß der vorgegebenen Sicherheitslevel klassifizierbar zu machen. Dabei wird nochmal zwischen gefährlichen und ungefährlichen Ausfällen unterschieden.
Die Ausfallwahrscheinlichkeiten einer Komponente und weitere daraus abgeleitete Kennzahlen werden auch als Sicherheitskenndaten bezeichnet.
Hier eine Auswahl typischer Sicherheitskenndaten:
FIT (Failure In Time)
Masseinheit zur Angabe von Ausfallraten elektronischer Bauteile (1 Fit = 1 x 10-9/h)
Der Wert FIT ist eigentlich die Basis mit der alle weiteren Kennzahlen berechnet werden:
1 FIT = 1 Failure in Time = 1 gefahrbringender Ausfall in 10^-9 Betriebsstunden bzw. 114.155 Jahren.
PFH (Probability Failure per Hour)
Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls pro Stunde.
Die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls pro Stunde wird in englischer Schreibweise als PFH (Probability of a Failure per Hour) angegeben.
PFHd (Probability of dangerous Failure per Hour)
Wahrscheindlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde.
MTTF (Mean Time To Failure, Zeit bis zu einem Ausfall)
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