Funktionale Sicherheit in der MRO: Ein praktischer Leitfaden für technische Teams (IEC 61508/62061)

Einleitung: Die Bedeutung der funktionalen Sicherheit für Industrieunternehmen

In der modernen industriellen Produktion ist die Gewährleistung der Sicherheit ein integraler Bestandteil der betrieblichen Tätigkeit. Die funktionale Sicherheit, die durch die internationalen Standards IEC 61508 und IEC 62061 geregelt wird, spielt eine entscheidende Rolle bei der Unfallverhütung, dem Schutz des Personals und der Erhaltung der Produktionsanlagen. Diese Normen definieren Anforderungen an elektrische, elektronische und programmierbare elektronische Systeme (E/E/PES), die Sicherheitsfunktionen ausführen. Für ukrainische Industrieunternehmen, die eine Integration in die Weltmärkte anstreben und hohe Standards des Arbeitsschutzes gewährleisten möchten, ist das Verständnis und die Einhaltung dieser Normen nicht nur eine Empfehlung, sondern eine zwingende Voraussetzung für eine nachhaltige Entwicklung.

Als Chefingenieur der UNITEC-D GmbH mit mehr als 20 Jahren Werkstatterfahrung und 10 Jahren Designerfahrung betone ich, dass die effektive Integration funktionaler Sicherheitsprinzipien in Wartungs-, Reparatur- und Betriebsprozesse (MRO) der Schlüssel zur Risikominimierung ist. Dies umfasst alles von der Komponentenauswahl bis hin zu Test- und Dokumentationsverfahren.

Umfang und Anwendbarkeit von Standards

Der IEC 61508-Standard „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme“ (aktuelle Ausgabe, zum Beispiel IEC 61508-1:2010, -2:2010, -3:2010) ist der grundlegende, allgemeine Standard für funktionale Sicherheit. Es gilt für alle Branchen und deckt den gesamten Lebenszyklus von Sicherheitssystemen ab. Seine Bestimmungen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Industriestandards.

Der Standard IEC 62061 „Sicherheit von Maschinen. Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme“ (aktuelle Revision, z. B. IEC 62061:2021) ist ein von IEC 61508 abgeleiteter Industriestandard, der direkt auf Maschinen anwendbar ist. Er enthält detaillierte Anforderungen für den Entwurf und die Überprüfung von Maschinensicherheitssystemen, einschließlich der Definition von Sicherheitsintegritätsstufen (SILs).

Wer muss sich daran halten?

Hersteller von Maschinen und Geräten: Verantwortlich für die Entwicklung und Herstellung von Sicherheitsmanagementsystemen gemäß SIL-Anforderungen.
Systemintegratoren: Verantwortlich für die korrekte Integration von Komponenten und Sicherheitssystemen.
Endnutzer (Unternehmensbetreiber): Verantwortlich für den Betrieb, die Wartung, Änderungen und die Stilllegung von Sicherheitssystemen gemäß den festgelegten Anforderungen. Dies gilt direkt für MRO-Teams.

Welche Geräte fallen unter die Normen?

Diese Normen gelten für alle elektrischen, elektronischen oder programmierbaren elektronischen Systeme, die Sicherheitsfunktionen ausführen. Es kann sein:

Notabschaltsysteme (ESD).
Blockierung von Schutzzäunen.
Kontrollsysteme für Druck, Temperatur, Flüssigkeitsstand.
Sensoren, Steuerungen (Sicherheits-SPS), Aktoren (Ventile, Bremsen), die in Sicherheitskreisen eingesetzt werden.
Brandschutz- und Gasdetektionssysteme.

Welche Branchen?

Alle Branchen, in denen durch den Ausfall von Steuerungssystemen eine Gefahr für Menschen, die Umwelt oder Sachwerte besteht. Dazu gehören die Chemie-, Öl- und Gas-, Metallurgie-, Lebensmittel-, Pharma-, Energie-, Maschinenbau- und andere Branchen der ukrainischen Industrie.

Hauptanforderungen der Standards

Die funktionale Sicherheit basiert auf dem Konzept des Sicherheitslebenszyklus, der alle Phasen von der Gefahrenanalyse bis zur Stilllegung des Systems umfasst. Zu den Hauptanforderungen gehören:

Lebenszyklusphase	Grundlegende Verantwortlichkeiten	Typisches Timing/Frequenz
Gefahrenanalyse und Risikobewertung (EN ISO 12100:2010)	Identifizierung aller potenziellen Gefahren, Risikobewertung und Festlegung notwendiger Sicherheitsmaßnahmen.	Vor dem Entwurf, bei wesentlichen Änderungen, mindestens alle 5 Jahre.
Definition von Sicherheitsfunktionen und SIL-Levels (IEC 61508, IEC 62061)	Bestimmung spezifischer Funktionen, die vom Sicherheitssystem implementiert werden müssen, und Zuordnung dieser zum erforderlichen Sicherheitsvollständigkeitsgrad (SIL 1-4).	In der Systementwurfsphase, bei jeder Änderung.
Entwurf von Hardware und Software für Sicherheitssysteme	Architekturdesign, Komponentenauswahl, SIL-Programmierung und Fehlertoleranz.	In der Entwicklungs-/Modernisierungsphase.
Überprüfung und Validierung von Sicherheitssystemen	Überprüfung der Konformität der Projektlösungen mit den SIL-Anforderungen und Bestätigung, dass das System seine Sicherheitsfunktionen mit der erforderlichen Effizienz erfüllt.	Nach der Installation, vor der Inbetriebnahme, nach wesentlichen Änderungen.
Betrieb und Wartung	Regelmäßige Funktionsprüfungen (Proof-Tests), Kalibrierung, Komponentenaustausch, Dokumentation.	Gemäß dem MRO-Plan werden beispielsweise alle 1–5 Jahre Wiederholungsprüfungen durchgeführt, abhängig vom SIL.
Änderungsmanagement	Alle Änderungen am Sicherheitssystem müssen einer wiederholten Risikobewertung und -überprüfung unterzogen werden.	Vor jeder Änderung.
Dokumentation	Eine vollständige Dokumentation in allen Phasen des Sicherheitslebenszyklus.	Ständig aktualisieren, wenn Änderungen auftreten.

Auswirkungen auf den MRO-Betrieb

Die Umsetzung funktionaler Sicherheitsstandards verändert die Herangehensweise an Wartung, Reparatur und Betrieb erheblich. Dies erfordert eine Systematisierung der Prozesse und eine Verbesserung der Personalqualifikationen.

Änderungen in den Wartungsverfahren:

Regelmäßige Funktionstests (Proof Tests): Anstelle regelmäßiger Funktionstests erfordern Sicherheitssysteme vollständige Funktionstests, um versteckte Fehlfunktionen zu erkennen. Die Häufigkeit dieser Überprüfungen hängt von der jeweiligen SIL- und Systemarchitektur ab, zum Beispiel kann sie für SIL 2 einmal alle 2 Jahre, für SIL 3 – jährlich sein.
Kalibrierung: Sensoren und Aktoren in Sicherheitssystemen müssen regelmäßig nach festgelegten Zeitplänen kalibriert werden, um sicherzustellen, dass ihre Messwerte korrekt sind.
Verwendung zertifizierter Ersatzteile: Es ist von entscheidender Bedeutung, Ersatzteile zu verwenden, die die Anforderungen an die funktionale Sicherheit erfüllen und über entsprechende Zertifikate (CE, UkrSEPRO) verfügen. Der Austausch einer Komponente durch eine analoge Komponente ohne ordnungsgemäße Zertifizierung kann dazu führen, dass der SIL des Systems ungültig wird.
Kompetenz des MRO-Personals: Ingenieure und technisches Personal, das an der Wartung von Sicherheitssystemen beteiligt ist, müssen über eine spezielle Ausbildung und nachgewiesene Qualifikationen in funktionaler Sicherheit verfügen (z. B. TÜV Rheinland-Zertifizierung als Functional Safety Engineer/Techniker).

Änderungen bei Einkäufen:

Anforderungen an Lieferanten: Beschaffungsabteilungen müssen von Lieferanten die Bereitstellung vollständiger Dokumentationen und Zertifikate (CE, UkrSEPRO) für alle in Sicherheitssystemen verwendeten Komponenten verlangen. Dazu gehört die Validierung von SIL, MTTF (Mean Time to Safe Failure), SFF (Safe Failure Fraction) und anderen Zuverlässigkeitsmetriken.
Rückverfolgbarkeit von Komponenten: Jede Komponente, die Teil eines Sicherheitssystems ist, muss eindeutig identifiziert und vom Hersteller bis zum Zeitpunkt der Installation rückverfolgbar sein.

Änderungen in der Dokumentation:

Protokollierung: Detaillierte Dokumentation aller festgestellten Funktionsprüfungen, Kalibrierungen, Komponentenaustausche, Modifikationen und Störungen.
Aktualisierung der Dokumentation: Schaltpläne, Handbücher, Sicherheitshandbücher und MRO-Pläne müssen kontinuierlich aktualisiert werden, um etwaige Änderungen im System widerzuspiegeln.
Berichterstattung: Regelmäßige Berichterstattung über den Status von Sicherheitssystemen, die Ergebnisse von Audits und die Umsetzung von Korrekturmaßnahmen.

Anforderungen an Komponenten und Ersatzteile

Die Auswahl der richtigen Komponenten für funktionale Sicherheitssysteme ist von entscheidender Bedeutung. Nicht alle Industriekomponenten sind für den Einsatz in Sicherheitsstromkreisen geeignet.

Welche Ersatzteile und Komponenten erfordern eine besondere Zertifizierung?

Sicherheitsrelais und -steuerungen (Sicherheits-SPS): Müssen nach IEC 61508/62061 zertifiziert und für einen bestimmten SIL ausgelegt sein. Zum Beispiel SPS Siemens SIMATIC S7-1500F oder Pilz PNOZmulti 2.
Sicherheitssensoren: Endschalter, Lichtschranken, Druck-, Temperatur-, Durchfluss- und Füllstandssensoren zur Erkennung gefährlicher Zustände müssen über eine nachgewiesene Zuverlässigkeit (MTTF_D > 100 Jahre für Kategorie 3/PL d gemäß ISO 13849-1) und entsprechende Zertifikate verfügen.
Sicherheitsleistungsmechanismen: Notabschaltventile, Bremsen und Schütze, die durch Sicherheitsfunktionen aktiviert werden, müssen eine hohe sichere Ausfallrate aufweisen (SFF > 90 % für SIL 2/3).
Not-Aus-Taster: Müssen der EN ISO 13850 entsprechen und Teil eines zuverlässig ausgelegten Systems sein.
Kabel und Verkabelung: Obwohl Kabel selbst nicht über SIL verfügen, müssen sie ordnungsgemäß ausgewählt, verlegt und geschützt werden, um Schäden zu vermeiden, die zu Ausfällen der Sicherheitsschleife führen könnten.

Jeder kritischen Komponente muss eine Konformitätserklärung (CE) und für den ukrainischen Markt ein UkrSEPRO-Zertifikat beiliegen, das die Einhaltung nationaler Normen und technischer Vorschriften bestätigt (z. B. DSTU EN 61508, DSTU EN 62061).

Compliance-Checkliste für MRO-Manager

Um die Einhaltung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit sicherzustellen, sollten MRO-Manager regelmäßig die folgenden Aspekte überprüfen:

Wurde für alle Systeme eine Gefahrenanalyse und Risikobewertung durchgeführt und aktualisiert?
Sind für alle Sicherheitsfunktionen SIL-Level definiert und dokumentiert?
Werden für jedes Sicherheitssystem Prüfverfahren entwickelt und implementiert?
Werden Wiederholungsprüfungen planmäßig durchgeführt und deren Ergebnisse protokolliert?
Gibt es Konformitätszertifikate (CE, UkrSEPRO) für alle Komponenten von Sicherheitssystemen?
Entsprechen die verwendeten Ersatzteile der Sicherheitssysteme den Originalspezifikationen und SIL-Anforderungen?
Ist das MRO-Personal, das mit Sicherheitssystemen arbeitet, entsprechend qualifiziert und zertifiziert?
Gibt es regelmäßige Schulungen und Auffrischungskurse für MRO-Funktionssicherheitsteams?
Wird für jedes Sicherheitssystem ein vollständiges Protokoll der Wartungs-, Reparatur- und Änderungshistorie geführt?
Werden alle Änderungen am Sicherheitssystem vor der Implementierung einer ordnungsgemäßen Risikobewertung und Überprüfung unterzogen?
Werden alle technischen Dokumentationen (Diagramme, Anleitungen, Sicherheitshandbücher) nach Änderungen aktualisiert?
Ist ein Änderungsmanagementsystem für Sicherheitssysteme vorhanden?
Werden regelmäßige interne Audits zur Einhaltung der funktionalen Sicherheit durchgeführt?
Gibt es einen Aktionsplan für den Fall, dass Fehler im Sicherheitssystem festgestellt werden?
Ist eine ausreichende Lagerung kritischer Ersatzteile für Sicherheitssysteme gewährleistet?
Werden funktionale Sicherheitsanforderungen bei der Planung des MRO-Budgets berücksichtigt?
Sind funktionale Sicherheitsanforderungen in das Qualitätsmanagementsystem des Unternehmens integriert?
Gibt es klare Verfahren zur Meldung und Untersuchung von Sicherheitsvorfällen?

Häufige Probleme Nichteinhaltung von Anforderungen

Funktionale Sicherheitsaudits offenbaren häufig typische Mängel, die die Produktionssicherheit gefährden können:

Unzureichende Risikoanalyse: Oberflächliche Gefahrenbewertung, die zu einer falschen Bestimmung des SIL führt.
Falsche Definition von SIL: Unterschätzung des erforderlichen Sicherheitsvollständigkeitsgrads für eine bestimmte Funktion, was zur Verwendung unzureichend zuverlässiger Komponenten führt.
Unzureichende Proof-Tests: Unzureichende Häufigkeit oder Tiefe von Funktionstests, die es nicht ermöglichen, versteckte Fehlfunktionen zu erkennen, bevor eine gefährliche Situation eintritt. Beispielsweise wird statt einer kompletten Sicherheitskreisprüfung nur die Betätigung des Endelements überprüft.
Verwendung nicht zertifizierter Ersatzteile: Ersetzen zertifizierter Originalkomponenten durch günstigere Gegenstücke ohne ordnungsgemäße Bestätigung der Einhaltung der Sicherheitsanforderungen. Dies kann den Gesamt-SIL des Systems senken.
Unzureichende Personalschulung: Mangelnde Fachkenntnisse des MRO-Personals in der Diagnose, Reparatur und Prüfung von Sicherheitssystemen.
Mangel an ordnungsgemäßer Dokumentation: Unvollständige oder veraltete Aufzeichnungen über Modifikationen, Reparaturen, Kalibrierungen und Testergebnisse.
Unkontrollierte Änderungen: Änderungen an Sicherheitssystemen ohne Neubewertung der Risiken und ohne ordnungsgemäße Dokumentation.

Strafen und Haftung

Die Nichteinhaltung funktionaler Sicherheitsanforderungen kann schwerwiegende rechtliche, finanzielle und rufschädigende Folgen für das Unternehmen und sein Management haben.

Verwaltungsstrafen: In der Ukraine führen gemäß dem Gesetz der Ukraine „Über den Arbeitsschutz“ und dem Gesetzbuch der Ukraine über Ordnungswidrigkeiten Verstöße gegen die Anforderungen der Arbeitsschutzgesetzgebung und die Nichtbefolgung von Anordnungen von Beamten staatlicher Arbeitsschutzaufsichtsbehörden zur Verhängung von Geldstrafen gegen Unternehmensbeamte. Für jeden festgestellten Verstoß können Geldstrafen in Höhe von Zehntausenden Griwna verhängt werden.
Strafrechtliche Haftung: Im Falle eines Arbeitsunfalls mit schwerwiegenden Folgen, Verletzungen oder Tod können das Management und die verantwortlichen Ingenieure und technischen Mitarbeiter gemäß den Artikeln des Strafgesetzbuchs der Ukraine strafrechtlich zur Verantwortung gezogen werden (z. B. Artikel 271 des Strafgesetzbuchs der Ukraine „Verstoß gegen die Anforderungen der Arbeitsschutzgesetzgebung“). Dies kann eine Freiheitsstrafe von bis zu 7 Jahren umfassen.
Kündigung der Versicherung: Versicherungsunternehmen können die Zahlung von Schadensersatz verweigern, wenn nachgewiesen wird, dass der Unfall auf die Nichteinhaltung von Sicherheitsstandards zurückzuführen ist.
Produktions- und Reputationsverlust: Unfälle, die durch den Ausfall von Sicherheitssystemen verursacht werden, führen zu Produktionsausfällen, erheblichen finanziellen Verlusten, Schäden an der Ausrüstung und langfristigen Rufschädigungen des Unternehmens. Die Kosten für einen Ausfalltag in einem großen Industrieunternehmen können mehrere Hunderttausend Euro betragen.
Zusätzliche Betriebskosten: Die Kosten für die Untersuchung von Vorfällen, Rechtsstreitigkeiten, die Entschädigung der Opfer sowie die Behebung von Mängeln und die Umsetzung von Korrekturmaßnahmen nach einer Prüfung können erheblich sein.

Fazit

Die Einhaltung der funktionalen Sicherheitsstandards IEC 61508 und IEC 62061 ist nicht nur eine formale Anforderung, sondern die Grundlage für den sicheren und effizienten Betrieb eines jeden Industrieunternehmens. Dies ist eine Investition in den Schutz des Personals, den Erhalt von Vermögenswerten und die Gewährleistung unterbrechungsfreier Produktionsprozesse. MRO-Teams sind wichtige Akteure bei der Sicherstellung dieser Konformität, und die Zuverlässigkeit der Sicherheitsfunktionen hängt von ihrer Kompetenz und der Einhaltung von Verfahren ab.

Die UNITEC-D GmbH ist sich der entscheidenden Bedeutung zertifizierter Komponenten für funktionale Sicherheitssysteme bewusst. Wir bieten ein breites Sortiment an Ersatzteilen und Komponenten, die den höchsten internationalen Standards (CE, EN, ISO) und ukrainischen technischen Vorschriften (DSTU, UkrSEPRO) entsprechen. Unsere Erfahrung und unser Fachwissen machen uns zu einem zuverlässigen Partner der ukrainischen Industrie und helfen dabei, die Einhaltung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit sicherzustellen.

Für weitere Informationen und Auswahl zertifizierter Komponenten laden wir Sie ein, sich mit unserem Sortiment vertraut zu machen:

UNITEC-D E-Katalog

Link

IEC 61508-1:2010. Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme – Teil 1: Allgemeine Anforderungen.
IEC 61508-2:2010. Funktionale Sicherheit elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer sicherheitsbezogener Systeme – Teil 2: Anforderungen an elektrische/elektronische/programmierbare elektronische sicherheitsbezogene Systeme.
IEC 61508-3:2010. Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme – Teil 3: Softwareanforderungen.
IEC 62061:2021. Sicherheit von Maschinen – Funktionale Sicherheit sicherheitsrelevanter Steuerungssysteme.
DE ISO 12100:2010. Sicherheit von Maschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Risikobeurteilung und Risikominderung.
DSTU EN 61508 (Serie). Funktionale Sicherheit sicherheitsrelevanter elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme.
DSTU EN ISO 12100:2017. Maschinensicherheit. Allgemeine Gestaltungsprinzipien. Risikobewertung und Risikominderung.
Gesetz der Ukraine „Über den Arbeitsschutz“ vom 14.10.1992 Nr. 2694-XII.
Gesetzbuch der Ukraine über Ordnungswidrigkeiten.
Strafgesetzbuch der Ukraine.