Functionele veiligheid, SIL & PL in de machinebouw

Functionele veiligheid beschrijft hoe een deel van de veiligheid van een machine kan en mag worden toevertrouwd aan een besturingssysteem. De automatisering van machines heeft grote stappen gemaakt sinds de intrede van de machinerichtlijn en de introductie van de eerste noodstoprelais. Zo is de veiligheids-PLC inmiddels niet meer weg te denken, worden systemen complexer en veiligheidscomponenten steeds slimmer. Zonder kennis van veiligheidsgerelateerde onderdelen is het tegenwoordig bijna onmogelijk om nog een besturingssysteem te ontwerpen.

VEILIGHEIDSFUNCTIES

Een vaste afscherming is een voorbeeld van een beveiligingsmaatregel. Hoewel er eisen zijn aan vaste afschermingen heeft dit niets met SIL of PL te maken. Pas als een beveiliging uitgevoerd wordt door een besturingssysteem, spreken we van een veiligheidsfunctie. Elke veiligheidsfunctie krijgt een benodigd PL (a-e) of SIL (1-3) level. De veiligheidsfunctie wordt opgedeeld in subsystemen (sensor – logische eenheid – actuator) waarbij elk subsysteem een architectuur moet hebben die robuust genoeg is voor het te behalen level. Daarnaast moet de opgetelde faalkans van de subsystemen laag genoeg zijn. Onafhankelijk van de berekening moet ook aandacht besteed worden aan diverse kwalitatieve aspecten. Voorbeelden van veiligheidsfuncties zijn:

• Als de deur wordt geopend moet de aandrijving stoppen.
• De brug mag pas omhoog bewegen als alle afsluitbomen gesloten zijn.
• Als het lichtscherm wordt doorbroken moet de cilinder drukloos worden.
• De vergrendelde toegangsdeur mag pas worden vrijgegeven als de aandrijving stilstaat.

SIL & PL

Veel industriesectoren hebben eigen normen op gebied van functionele veiligheid. In de machinebouw worden voor de uitwerking van de veiligheidsfuncties de volgende normen toegepast:

• Performance Level (PL) EN ISO 13849-1/2
• Safety Integrity Level (SIL) EN IEC 62061

De meeste machinebouwers gebruiken PL. Dat komt omdat deze norm wat eenvoudiger is, met wat minder formules. Daarnaast was de norm de opvolger van de allang vervallen ‘categorieën’ norm (EN954-1) en de kennis die daarover aanwezig was kon direct worden toegepast. Deze categorieën (B,1,2,3,4) zijn nog steeds een belangrijk onderdeel van de norm. Deel 2 van de PL norm (validatie) beschrijft ook pneumatische en hydraulische systemen. De SIL norm is hier en daar wat grondiger, zoals voor management activiteiten en veiligheidsgerelateerde software. Er zijn enkele architecturen die met SIL wél en met PL niet kunnen worden aangetoond. Als je kennis van beide normen hebt, zie je vooral de overeenkomsten en versterkt de kennis van de ene norm het begrip van de andere.

PC-Tools

Kenmerkend voor de SIL en PL normen, is het berekenen van de toevallige faalkans van de componenten in de veiligheidsfunctie om tot een bepaald SIL- of PL level te komen. Om deze berekeningen uit te voeren en te documenteren worden pc-tools gebruikt. In onze trainingen gebruiken we alle beschikbare kosteloze tools, te weten:

SISTEMA (IFA)

Zonder formele cijfers durven we gerust te stellen dat SISTEMA de marktleider is. SISTEMA wordt aangeboden door het onafhankelijke Duitse instituut IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung). Let op dat SISTEMA alleen PL berekeningen kan maken, géén SIL berekeningen. De tool werkt vanuit een boomstructuur die enige oefening vereist maar als je deze werkwijze onder de knie hebt is de tool snel en stabiel.

SE@TIA ST (SIEMENS)

Siemens heeft de ‘Safety Evaluation’ functionaliteit geïntegreerd in TIA ST (TIA – Selection Tool). TIA ST is een omvangrijke tool waarmee componenten binnen een project, van 24V voeding tot componentlocatie en netwerktopologie kan worden geselecteerd en vastgelegd. De componenten worden in deze tool vooraf aangemaakt met (waar nodig) naam, locatie, veiligheidsgerelateerde data, netwerk interfaces, voeding etc. Daarna worden in ‘safety evaluation’ de veiligheidsfuncties gedefinieerd en de componenten gekoppeld.

FSDT (ABB)

FSDT, de Functional Safety Design Tool van ABB, is ook gratis te downloaden en kan worden gebruikt voor zowel PL als SIL berekeningen. Deze tool werkt grafisch, waarbij de veiligheidsfuncties direct in blokschema’s (subsystemen en blokken/elementen) worden ingevoerd. Dit heeft als voordeel dat deze blokschema’s zorgen voor een beter begrip van de veiligheidsfuncties én je in één oogopslag overzicht hebt. Deze schema’s kunnen bijvoorbeeld ook in de gebruiksaanwijzing van de machine worden opgenomen. Nadelen zijn er ook, de tool is soms wat langzaam bij het werken met bibliotheken en er zijn een aantal “weetjes” nodig om goed met de tool te kunnen werken.

ALLE TOOLS ZIJN GOED

Elke tool heeft voor en nadelen. Alle tools kunnen sowieso de (VDMA)  bibliotheken van alle componentleveranciers toepassen. We ondersteunen klanten bij het maken, vastleggen en verifiëren van de berekeningen in de diverse tools.

  In de training ‘SIL & PL specialist, machine safety ‘ komt het gehele vakgebied aan bod en worden diverse tools en normen praktisch toegepast. Alle hierboven besproken tools zijn onderdeel van deze training en mogen tijdens het praktisch examen worden gebruikt. U heeft hierin een vrije keuze.

Verificatie en validatie

Functionele veiligheid kent naast het rekenwerk ook belangrijke kwalitatieve eisen die in de praktijk niet altijd aandacht krijgen, zoals het kiezen van de juiste componenten, deze op de juiste manier toepassen en het ontwikkelen van foutloze software. We willen machines pas in bedrijf nemen na een grondige validatie van de veiligheidsfuncties.

Fouten worden voorkomen door een goed specificatie-, ontwerp- en realisatietraject met een aantal controlemomenten (verifcatie). Doorlopen en vastleggen van deze stappen is nodig om aan te tonen dat het benodigde SIL- of PL niveau behaald is. Zorg voor een wijzigingsprotocol zodat bij een wijziging, indien nodig, wordt terugverwezen naar de relevante ontwerpstappen. Houd documenten en revisies onder configuratiemanagement. Het einddoel is een veilige en werkbare machine, bij alle taken, dus niet alleen voor de operator maar ook bijvoorbeeld voor technici en schoonmakers. Wanneer (functionele) veiligheid als hinderlijk wordt ervaren, leidt dat vaak tot creatieve manieren om de werkzaamheden op een andere manier toch uit te kunnen voeren. Neem veiligheid en werkbaarheid daarom vanaf de start mee in het ontwerptraject!

 

 

Alléén voor de machinebouw

Let op:  De hierboven beschreven SIL en PL normen zijn zogenaamde sectornormen die specifiek voor de machinebouw zijn ontwikkeld. De procesindustrie heeft een ‘eigen’  SIL norm (IEC 61511) die zeer verschillend is van de SIL norm voor de machinebouw.

Adviesdiensten functionele Veiligheid

Of u een machinebouwer bent of een eindgebruiker die een vinger aan de pols wil houden bij de leverancier van een nieuwe machine, wij helpen u graag met uw vraagstukken of projecten over functionele veiligheid. Dit kan in de vorm van advies, coaching of begeleiding van klantspecifieke projecten.

Naast coaching kunnen we ook ondersteunen door bepaalde stappen compleet voor u uit te voeren. Hierbij kan gedacht worden aan het opstellen van een functional safety plan, het uitvoeren van een risicobeoordeling, specificeren van de benodigde veiligheidsfuncties, uitvoeren en documenteren van SIL- of PL berekeningen, opstellen van een specificatie voor de veiligheidsgerelateerde software, opstellen van testplannen en het uitwerken van de relevante delen voor de gebruiksaanwijzing. Verder doen we veel projecten waarbij we het gehele proces, specifieke documenten of de veiligheidsgerelateerde software reviewen of auditeren.

Trainingen SIL en PL

We verzorgen de volgende trainingen in dit vakgebied, zowel incompany als via de open inschrijving:

• SIL & PL specialist, machine safety met TÜV persoonscertificaat (6-dagen) 
• Basistraining Performance level en SISTEMA (1dag) 
• Software in veiligheids-PLC’s (1 dag)

 

 

BOEK FUNCTIONELE VEILIGHEID IN DE MACHINEBOUW

Dit boek is een echte 'musthave' voor iedereen die geïnteresseerd is in functionele veiligheid. Het is geschikt als eerste kennismaking met de SIL of PL norm en bevat voorbeelden waarmee je leert werken met tools, maar ook voor de meer ervaren ontwerpers kan dit totaaloverzicht over het vakgebied nieuwe inzichten opleveren

Infosheet Functionele Veiligheid (gratis)

We hebben de belangrijkste zaken uit dit vakgebied samengevat op 8 bladzijden in onze infosheet FV. Deze infosheet is kosteloos bij ons op te vragen:

• klik hier om de infosheet Functionele Veiligheid op te vragen