Kompetenzbildung Safety

Was ist Safety-Kompetenz?

15. Februar 2023, 18:10 Uhr | Joerg Krämer und Martin Lange

Funktionale Sicherheit (FS) ist in Maschinen und Anlagen unabdingbar. Doch wie baut man Safety-Kompetenz auf? Lesen Sie, was Safety ist und wie ein Unternehmen Safety-Kompetenz aufbauen kann.

Startet ein Unternehmen damit, sichere Komponenten, Geräte oder Systeme zu entwickeln, so findet die Ausbildung der ersten Safety-Experten häufig mehr oder weniger zufällig statt. Oft findet sich jemand, der sich aus Interesse oder Veranlagung des Themas annimmt und mit der Zeit durch das Studium der Normen, Schulungen, Diskussionen mit Prüfern etcetera zum „Experten“ entwickelt. Mit der Zeit nehmen aber die Aufgaben zu, die Safety-Projekte sind irgendwann durch eine einzelne Person nicht mehr zu betreuen. Es stellt sich die Aufgabe, die „Safety-Verantwortung“ auf mehrere Schultern zu verteilen. Und damit stellt sich die Frage: Wie lässt sich Safety-Kompetenz aufbauen?

Was ist Kompetenz?

Diese Frage ist nicht leicht zu beantworten: Welche Kriterien muss jemand erfüllen, um als kompetent zu gelten? Und wie lässt sich Kompetenz nachweisen?
Kompetenz setzt sich zusammen aus Qualifikation und Erfahrung. Das bedeutet, dass man nicht allein durch seine Schulbildung, einen Studienabschluss sowie gegebenenfalls besuchte Lehrgänge kompetent wird. Erfahrungen erwirbt man durch Ausführung von Projekten im angestrebten Kompetenzbereich. Hinzu kommen erforderliche Soft Skills wie Kommunikationsgeschick und Lösungsorientiertheit.

Diese Artikelserie konzentriert sich jedoch auf die technische Kompetenz. Solange man noch keine Expertin oder kein Experte ist, benötigt man einen Mentor. Ein Mentor ist eine kompetente und erfahrene Person, die einer unerfahrenen Person, dem Mentee, fachliches Wissen und Erfahrungen vermittelt, ihn bei der Ausbildung begleitet und die Arbeitsergebnisse überwacht. Gemäß dem Kompetenzmodell des TÜV Rheinlands setzt sich die Kompetenzbildung anteilig wie folgt zusammen:

10 % Lernen durch Anleitung, zum Beispiel durch Schulungen und Bücher
20 % Lernen durch Andere, sprich: durch Mentoren oder Kollegen
70 % Lernen durch Erfahrung, beispielsweise durch Mitarbeit an Projekten, Arbeiten an herausfordernden Aufgaben oder ähnliches.

Bevor wir nun darüber sprechen, wie wir Kompetenz erreichen, gilt es zunächst das Fachgebiet zu beschreiben, um das es hier geht.

Was ist Funktionale Sicherheit?

Funktionale Sicherheit oder auch Safety wird immer dort verlangt, wo eine Risikoanalyse eine Gefährdung für Mensch beziehungsweise Umwelt oder Anlage identifiziert hat, die durch technische Maßnahmen gemindert werden soll. Typische Gefährdungen im industriellen Umfeld sind beispielsweise die Bewegungen einer Maschine, die einen Menschen verletzen oder gar töten können, oder das Bersten eines Druckkessels. Aber auch in der Mobilität spielt Funktionale Sicherheit eine wesentliche Rolle: So darf der elektrische Antrieb eines Autos oder auch eines E-Bikes nicht ungewollt plötzlich sein maximales Drehmoment aufbauen, denn ein Unfall wäre dann in vielen Fällen unvermeidbar.

Ein ermitteltes Risiko muss auf ein gesellschaftlich akzeptables Restrisiko reduziert werden. Sofern in vernünftiger Weise möglich, müssen hierbei zunächst konstruktive Maßnahmen angewandt werden, zum Beispiel, indem eine Maschine hinter einer Absperrung installiert wird. Sind solche konstruktiven Maßnahmen nicht sinnvoll umsetzbar, so müssen technische Maßnahmen zur Risikoreduktion eingesetzt werden. Das können beispielsweise Sensoren sein, die erkennen, wenn sich ein Mensch der Gefahrenquelle nähert, woraufhin die Gefährdung, zum Beispiel die Maschine, angehalten wird.

Die internationale Norm IEC 61508 formuliert Anforderungen an solche technischen Sicherheitsmaßnahmen in Abhängigkeit von dem jeweils zu reduzierenden Risiko. Eine Vielzahl von anwendungsspezifischen Sicherheitsnormen setzt diese Anforderungen für die unterschiedlichsten Branchen um. Rechtliche Vorschriften wie die Maschinenrichtlinie oder die Medizinprodukteverordnung „harmonisieren“ solche anwendungsspezifischen Sicherheitsnormen, d.h., es gilt die Annahme, dass wenn die Sicherheitsnormen eingehalten werden, auch die Sicherheitsziele der Richtlinie oder Verordnung erfüllt sind.

Anhand eines Beispiels lassen sich Risiko und entsprechende risikomindernde Maßnahmen erläutern:

Risiko: Ein Roboter könnte einen Mensch verletzen oder gar töten. Eine Risikoanalyse gemäß der anzuwendenden Sicherheitsnormen ergibt eine notwendige Risikominderung von SIL2/PLd.

Risikomindernde Maßnahme: Der Zugang zum Roboterarm wird abgesichert. Dazu verwendet man einen Lichtvorhang. Wird der Lichtvorhang unterbrochen, muss der Roboterarm innerhalb der Zeit, die der Mensch benötigt, um ihn zu erreichen, zum Stillstand kommen. Das identifizierte Sicherheitslevel erfordert dabei, dass die Komponenten, die zur Realisierung dieser Sicherheitsfunktion beitragen, weniger als einmal in 100 Jahren versagen dürfen.

Jede Komponente, die im Rahmen dieser Sicherheitsfunktion verwendet wird, muss also „mit Sicherheit funktionieren“. Weder zufällige Fehler (von HW-Bauteilen mit bestimmten Ausfallwahrscheinlichkeiten) noch systematische Fehler (die meist bereits in der Entwicklung des Systems oder der Komponenten geschehen) dürfen zu einem gefährlichen Versagen des Systems führen. Gelöst wird das in der Regel unter anderem durch Redundanz und kontinuierliche Überwachung im Betrieb. Wenn beispielsweise ein Microcontroller nicht mehr funktioniert, muss das System trotzdem einen sicheren Zustand einnehmen.