atp edition Entwurf portabler eingebetteter Steuerung (Vorschau)
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Hauptbeitrag<br />
100%<br />
90%<br />
BILD 10: Zuverlässigkeitsblockdiagramme<br />
für die funktionale Sicherheit<br />
Sicherheitsblockdiagramm<br />
Sicherheitstechnische<br />
Analyse der Schaltung<br />
Sicherheitstechnische<br />
Modellierung der<br />
Schaltung<br />
im Blockdiagramm<br />
F1<br />
K1<br />
1V3<br />
1V5<br />
1S3<br />
1V4<br />
Ausfallwahrscheinlichkeit [%]<br />
80%<br />
70%<br />
63%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
18%<br />
10%<br />
0%<br />
MTTF d<br />
T M<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
Gebrauchsdauer der Maschine [Jahre]<br />
MTTF d = 3 Jahre MTTF d = 10 Jahre MTTF d = 30 Jahre MTTF d = 100 Jahre<br />
MTTFd = ca. 63 % gefährliche Ausfälle<br />
MTTFd = 10 Jahre<br />
Sicherheitsfunktion ist bei 63 % der Maschinen nach<br />
10 Jahren ausgefallen!<br />
Quelle: BIA-Report 02/2008<br />
Was muss betrachtet werden?<br />
Wie gehen diese Elemente<br />
im Modell ein?<br />
Leitfaden:<br />
10 Schritte zum PL!<br />
Gebrauchsdauer der Maschine (TM): 20 Jahre (ISO 13849)<br />
MTTFd = 100 JahreÞ<br />
Sicherheitsfunktion ist bei 18 % der Maschinen nach<br />
20 Jahren ausgefallen!<br />
BILD 11: Bedeutung der MTTF d für die<br />
Verfügbarkeit der Sicherheitsfunktion<br />
Die richtigen Kennwerte für unterschiedliche Technologien<br />
Hydraulische<br />
Komponenten<br />
Pneumatische<br />
Komponenten<br />
Hydraulische<br />
Subsysteme<br />
Elektronische<br />
Subsysteme<br />
BILD 12:<br />
Kennwerte der<br />
funktionalen<br />
Sicherheit für<br />
mehrere<br />
Technologien<br />
Lieferant:<br />
• MTTF d<br />
Maschinenhersteller:<br />
• Kategorie<br />
• DC<br />
• CCF<br />
• PL des Systems<br />
Lieferant:<br />
• B 10<br />
Maschinenhersteller:<br />
• Kategorie<br />
• DC<br />
• CCF<br />
• PL des Systems<br />
Lieferant:<br />
• PL Kategorie<br />
• (Ventil: MTTF d<br />
)<br />
Maschinenhersteller:<br />
• DC<br />
• CCF<br />
• PL des Systems<br />
Lieferant:<br />
(zertifiziertes Produkt)<br />
• PL (PFH d<br />
)<br />
• Kategorie<br />
Maschinenhersteller:<br />
• PL des Systems<br />
(durch Addition der<br />
PFH d<br />
-Werte)<br />
MTTF d = 10 Jahren für eine einkanalige Sicherheitsfunktion<br />
(das heißt ohne redundante Komponente) bedeutet,<br />
dass mindestens eine Komponente dieser Funktion in etwa<br />
63 % der Maschinen bereits nach einer Nutzung von<br />
10 Jahren gefährlich ausfallen kann. In der ISO 13849 wird<br />
aber eine Gebrauchsdauer (T M ) der Maschine von 20 Jahren<br />
vorausgesetzt. Wenn diese Sicherheitsfunktion verbessert<br />
wird, so dass ein MTTF d von 100 Jahren erreicht wird,<br />
dann würde sie immer noch in 18 % der Maschinen nach<br />
dieser Gebrauchsdauer von 20 Jahren nicht mehr verfügbar<br />
sein (gefährlich ausfallen). Aus diesem Grund verlangt die<br />
ISO 13849 den Einsatz redundanter Systeme für Sicherheitsfunktionen<br />
mit hohem Risiko (PL r = „d“ oder „e“).<br />
5.3 Berechnung der gefahrbringenden<br />
Ausfallwahrscheinlichkeit (PFH d )<br />
Mit dem MTTF d pro Kanal der Sicherheitsfunktion muss<br />
man noch den Grad der Diagnose (DC) bestimmen und<br />
weitere Anforderungen der Kategorien erfüllen (zum Beispiel<br />
Common Cause Failure, CCF), um die Wahrschein-<br />
38<br />
<strong>atp</strong> <strong>edition</strong><br />
3 / 2011
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