Maschinensicherheit: DIN EN ISO 13849 und Performance Level

01 Maschinensicherheit – Überblick über geltende Normen und Vorschriften

Die Maschinensicherheit wird durch eine Vielzahl internationaler, europäischer und nationaler Normen geregelt. Diese Normen definieren Anforderungen an Konstruktion, Betrieb und Wartung von Maschinen, um Risiken für Bediener und Umwelt zu minimieren.

Maschinenbauer und Betreiber müssen diese Vorschriften einhalten, um die CE-Kennzeichnung zu erhalten und gesetzliche Anforderungen zu erfüllen.

02 DIN EN ISO 13849: Die Basis für funktionale Sicherheit

Was ist die DIN EN ISO 13849?

Die DIN EN ISO 13849 ist eine international anerkannte Norm, die Anforderungen an die sicherheitsrelevanten Teile von Steuerungen definiert. Sie kommt insbesondere in Maschinensteuerungen zur Anwendung und hilft dabei, das Risiko von Fehlfunktionen zu minimieren.

Unterschiede zu IEC 62061 und anderen Normen

Während die IEC 62061 speziell für die funktionale Sicherheit elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme in Maschinen gilt, deckt die DIN EN ISO 13849 alle Arten von Steuerungen ab, einschließlich mechanischer, pneumatischer und hydraulischer Systeme.

DIN EN ISO 13849-1 und DIN EN ISO 13849-2

Die DIN EN ISO 13849-1 legt die grundlegenden Anforderungen für die sicherheitsbezogenen Teile von Steuerungssystemen fest. Sie definiert den Performance Level (PL) als Maß für die Zuverlässigkeit einer Sicherheitsfunktion und beschreibt, wie Steuerungen in Abhängigkeit von Risikofaktoren gestaltet werden müssen. Zudem enthält sie Methoden zur Bestimmung der Sicherheitskategorien (Kat. B, 1–4) und zur Berechnung der Zuverlässigkeit von Steuerungssystemen.

Die DIN EN ISO 13849-2 ergänzt diese Vorgaben um Validierungsmethoden. Sie beschreibt, wie die Einhaltung der Anforderungen aus Teil 1 überprüft wird, einschließlich der Bewertung von Hardware, Software und Diagnosestrategien.

Bedeutung für Maschinenbauer und Betreiber

Grundsätzlich können Maschinen auch ohne Anwendung der DIN EN ISO 13849 entwickelt werden, solange sie die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfüllen. Allerdings bietet die Einhaltung der Norm klare Vorteile:

• Vereinfachte Nachweisführung: Durch die Anwendung einer harmonisierten Norm wird automatisch die Konformität mit der Maschinenrichtlinie vermutet („Vermutungswirkung"), wodurch der CE-Kennzeichnungsprozess erleichtert wird.
• Rechtssicherheit: Maschinenbauer minimieren das Haftungsrisiko, da sie eine anerkannte und bewährte Methode zur Bewertung der funktionalen Sicherheit verwenden.
• Effizienz in der Entwicklung: Die systematische Vorgehensweise nach der Norm ermöglicht eine gezielte und reproduzierbare Entwicklung sicherer Steuerungssysteme.
• Akzeptanz am Markt: Kunden und Prüforganisationen erkennen Maschinen, die nach der Norm entwickelt wurden, eher an, was den Marktzugang erleichtert.
• Zukunftssicherheit: Die Norm bietet eine einheitliche Grundlage für Sicherheitsbewertungen, was die Anpassung an zukünftige gesetzliche oder normative Änderungen erleichtert.

03 Performance Level (PL) – Die zentrale Kennzahl der Sicherheit

Der Performance Level (PL) gibt an, wie zuverlässig sicherheitsrelevante Steuerungsteile eine Sicherheitsfunktion unter vorhersehbaren Bedingungen erfüllen. Für jede Sicherheitsfunktion wird ein erforderlicher PL festgelegt, um die nötige Risikominderung zu erreichen. Daher muss der Performance Level von sicherheitsrelevanten Steuerungsteilen mindestens so hoch sein wie der für die jeweilige Funktion geforderte PL.

Unterschied zwischen Performance Level (PL) und SIL

Der Safety Integrity Level  ist in der DIN EN 61508 (gilt für alle Arten von elektrischen, elektronischen und programmierbaren elektronischen Systemen in verschiedenen Branchen) und der IEC 62061 (spezifisch für Maschinen und deren sicherheitsbezogene Steuerungssysteme) beschrieben.

Der Performance Level hingegen basiert auf der DIN EN ISO 13849 und wird in der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG als Methode zur Bewertung der funktionalen Sicherheit anerkannt. Während SIL hauptsächlich für elektrische und elektronische Systeme verwendet wird, deckt PL eine breitere Palette ab, einschließlich mechanischer, pneumatischer und hydraulischer Steuerungen.

Beide Konzepte dienen dazu, die Zuverlässigkeit von Sicherheitsfunktionen zu bewerten, jedoch mit unterschiedlichem Fokus und Anwendungsspektrum.

04 Die Bestimmung des Performance Levels nach DIN EN ISO 13849

Risikobeurteilung: Wie wird der erforderliche Performance Level ermittelt?

Die Bestimmung des erforderlichen Performance Levels erfolgt durch eine Risikobeurteilung, bei der folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Schwere der Verletzung
• Häufigkeit der Gefährdung
• Möglichkeit zur Vermeidung eines Unfalls

Struktur der Sicherheitsfunktionen: Kategorien B, 1, 2, 3 und 4

Die DIN EN ISO 13849 definiert fünf Kategorien für Sicherheitsfunktionen:

05 Praktische Umsetzung der Maschinensicherheit

Beispielhafte Sicherheitsfunktionen und deren Performance Level-Zuordnung

Typische Sicherheitsfunktionen, die mit Performance Level PL c bewertet werden, sind:

• Not-Halt-Schaltungen (auch PL b ist möglich)
• Mechanische Schutzabdeckungen mit Sicherheitsverriegelung
• Türzuhaltungen mit einfacher Fehlererkennung
• Sicherheitsschalter für mittlere Gefahrenstufen

Typische Sicherheitsfunktionen, die mit Performance Level PL d oder PL e bewertet werden, sind:

• Not-Halt-Schaltungen (wenn sich das aus der Risikobeurteilung ergibt)
• Lichtvorhänge zur Zugangssicherung
• Zweihandschaltungen für gefährliche Maschinenprozesse

Typische Fehler und Herausforderungen

• Unzureichende Risikobeurteilung
• Falsche Auswahl von Sicherheitskomponenten
• Fehlende regelmäßige Wartung und Überprüfung der Sicherheitsfunktionen

06 Rechtliche Aspekte und Anforderungen an Unternehmen

Haftung und gesetzliche Vorgaben

Unternehmen sind verpflichtet, Maschinen gemäß den EU-Richtlinien, insbesondere der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, sicher zu gestalten. Eine fehlerhafte Umsetzung kann zu Haftungsrisiken und Produktionsausfällen führen.

Rolle von Prüfinstitutionen wie TÜV oder BG

Zertifizierungsstellen wie der TÜV oder die Berufsgenossenschaften (BG) helfen Unternehmen, die Einhaltung von Sicherheitsnormen sicherzustellen.

07 Zukunft der Maschinensicherheit

Neue Technologien und Trends

Die Maschinensicherheit entwickelt sich kontinuierlich weiter. Zukunftstrends sind:

• Künstliche Intelligenz (KI) zur Fehlererkennung
• Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung)
• Automatisierte Risikobewertungen mit Machine Learning

Weiterentwicklung der Normen

Normen wie die DIN EN ISO 13849 werden regelmäßig aktualisiert, um den steigenden Anforderungen an Sicherheit und Automatisierung gerecht zu werden.

08 Warum eine normgerechte Umsetzung für Industrieunternehmen essenziell ist

Die Umsetzung der DIN EN ISO 13849 und die korrekte Berechnung des Performance Levels sind ein wichtiger Beitrag zur CE-konformen Maschinensicherheit. Sie helfen Unternehmen,

• Unfälle zu vermeiden,
• Haftungsrisiken zu minimieren und
• die Produktivität durch sichere Maschinen zu steigern.

Durch den gezielten Einsatz von Risikobeurteilungen, sicheren Steuerungssystemen und regelmäßigen Prüfungen kann das Sicherheitsniveau signifikant verbessert werden.

09 Typische Anwendungsfälle in verschiedenen Branchen

Diese Anwendungsfälle zeigen, wie durch die gezielte Wahl des Performance Levels sichere Maschinenumgebungen geschaffen werden können. Branchenlösungen

Weitere Informationsquellen

• OEM-Sensoren mit Performance-Level
• SIL-Zertifizierung – funktionale Sicherheit
• IECEx – Internationale Explosionsschutz-Zertifizierung (PDF)
• ATEX – Explosionsschutz für Europa (PDF)
• CSA C22.2 No. 60079 – Explosionsschutz Kanada
• Maschinensicherheit bei der BG
• Maschinensicherheit in der Konstruktionspraxis
• Maschinensicherheit bei DIN-Media
• DIN EN ISO 13849-1 mit Performance Level bei DIN-Media
• DIN EN ISO 13849 bei der DGUV
• Normenanforderungen DIN EN ISO 13849-1 bei der DGUV (PDF)