27.08.2009 - 11:26 - Industrie, Bau & Immobilien
Statement zu Maschinensicherheit und Produktrisikomanagement - Sicherheit von Anfang an
Pressemitteilung von: Riedel GmbH
Die Verantwortung für das herstellende Unternehmen umfasst die Minimierung der Produkthaftungsrisiken, die Festigung der Marktposition und die Effizienz der Entwicklung von Maschinen und technischen Systemen. Die Produkthaftung – im Codex Hammurabi 1740 v. Chr. zum ersten Mal schriftlich festgehalten – sanktionierte von jeher das Inverkehrbringen von unsicheren Gütern oder Leistungen mit hohen Strafen. Die Anforderung, sichere Systeme zu entwickeln, zu bauen und auszuliefern, ist deshalb nicht neu und dürfte kein herstellendes Unternehmen überraschen. Insofern wird die neue Maschinenrichtlinie auch die Hersteller nicht vor neue Herausforderungen stellen, die den Aspekte der Sicherheit von vornherein in die Entwicklung von Maschinen und technischen System integrieren. Denn dies fordert nicht nur die Maschinenrichtlinie explizit an mehreren Stellen.
In den „Grundsätzen für die Integration der Sicherheit“ formuliert die Maschinenrichtlinie, dass Maschinen so zu konstruieren seien, dass sie ihrer Funktion gerecht werden und unter Berücksichtigung einer vernünftigerweise vorhersehbaren Fehlanwendung sicher genutzt werden können.
Widersprüchlich dazu heißt es im selben Absatz: „Die getroffenen Maßnahmen müssen darauf abzielen, Risiken während der voraussichtlichen Lebensdauer der Maschine zu beseitigen,…“.
In der noch bis zum 29.12.009 geltenden Maschinenrichtlinie wurde eine Gefahrenanalyse gefordert. Die neue Maschinenrichtlinie fordert eine Risikobeurteilung, um auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse die Maschine zu konstruieren und zu bauen.
Entscheidend ist, dass Maschinen konzipiert, entwickelt und gebaut werden müssen unter Berücksichtigung der Sicherheitsaspekte und dass die Beurteilung und Bewertung der Risiken nicht nach Abschluss der Konstruktion erfolgen darf.
Gefahren- oder Gefährdungsanalyse?
In der Regel stützten sich die Entwicklungsingenieure und Konstrukteure auf ihr tradiertes Wissen, ihre langjährige Erfahrung, ausgefeilte Berechnungsverfahren wie der Finite-Elemente-Methode und auf Simulationen und die Erprobung und verglichen sich erfolgreich mit der Konkurrenz auf dem Weltmarkt.
Dabei war es landläufige Praxis, nach Konstruktion und Bau von Maschinen die Restrisiken an Hand einer Gefährdungsliste zu ermitteln und die Anforderungen für die CE-Konformität formal zu erfüllen.
Das Ergebnis waren weitgehend sichere Maschinen, deren Restrisiken jedoch nicht immer konstruktiv beseitigt wurden, zumeist aus ökonomischen Gründen. Stattdessen vermehrte sich die Anzahl der Warnzeichen an den Maschinen, die Sicherheitskapitel in den Betriebsanleitungen nahmen gewaltig an Umfang zu, zuweilen wurden, soweit ökonomisch vertretbar, zusätzliche Sicherheitseinrichtungen installiert.
Dieses Vorgehen ist weniger analytisch als konstatierend, es entspricht nicht der geforderten Gefahrenanalyse oder Risikobewertung, sondern der Gefährdungsanalyse des Betreibers, der allerdings zu Recht von der Lieferung einer sicheren Maschine ausgehen kann und sich um den Schutz seiner Mitarbeiter beim Betreiben der Maschine sorgt. In den meisten Fällen wird die Durchführung der Gefährdungsanalyse einem einzelnen Mitarbeiter übertragen, der die komplexen Zusammenhänge mechatronischer Systeme allein nicht durchschauen und bewerten kann.
Dieses tradierte Vorgehen koppelt die Sicherheitsaspekte von der Konzeption, Entwicklung und Konstruktion ab, statt sie von vornherein in das Qualitätsmanagement zu integrieren. Die Folgen für Hersteller, Betreiber und Dritte können gravierend sein. Gondeln von Windkraftanlagen sind trotz aller sorgfältigen Berechnungen ausgebrannt, weil Lager und Getriebe den Brand in den mit Löschzügen nicht erreichbaren Gondeln verursachten. Eine Gefährdungsanalyse wird dieses Risiko nicht aufspüren, weil sie nur das zeitliche und räumliche Zusammentreffen von Menschen mit bestimmten Gefahren untersucht. So könnte die Gefährdungsanalyse zwar vor Verbrennungen des Wartungspersonals an heißen Oberflächen warnen, aber nicht die Risiken der Brandgefahr ermitteln.
Welche katastrophalen Auswirkungen unzulängliche Analysen verursachen können, zeigt das Unglück der Kapruner Bergseilbahn, bei dem 155 Menschen ums Leben gekommen sind. Angeklagt waren in erster Instanz drei leitende Mitarbeiter der Gletscherbahn, zwei Angestellte der Herstellerfirma der Wagenaufbauten, zwei Monteure und ein Hydrauliker des Herstellers der Bremsanlage, zwei Mitarbeiter des TÜV und drei Beamte des österreichischen Verkehrsministeriums wegen fahrlässiger Herbeiführung einer Feuersbrunst. Alle Angeklagten wurden freigesprochen, da niemand das Brandrisiko in der Seilbahn habe vorhersehen können, denn einen vergleichbaren Unfall habe es vorher noch nicht gegeben. So argumentierten die Richter. In den österreichischen Vorschriften für den Seilbahnbau gab es bis zum Unglückstag keine Brandverhütungsvorschriften. Brand in der Seilbahn war kein Gefahrenthema, da man in der hundertjährigen Geschichte der Seilbahnen nur Brand in den Stationen kannte.
Um Risiken und Gefahren zu ermitteln und deren Folgen abschätzen zu können, braucht es aber nicht ein vorausgegangenes Unglück unter gleichen oder ähnlichen Bedingungen, sondern es bedarf der Auswahl der richtigen Analyse-Methode und deren konsequenter, systematischer Anwendung.
Die Richter verwiesen zwar auf die Markt- und Produktbeobachtung, die keine Hinweise ergeben hätten. Aber sowohl Hersteller als auch Betreiber hätten bei der Berücksichtung einer vorhersehbaren Fehlanwendung ein Brandrisiko erkennen können. Die Seilbahn besaß keine Heizung, auch nicht für die Führerstände. Bei dauernden Minustemperaturen und Dienst von mehreren Stunden liegt nahe, dass das Personal zusätzliche Wärmequellen verlangt und diese eingebaut werden. Je nach Ausführung dieser Wärmequelle wird dadurch auch eine Zündquelle geschaffen.
Es liegt noch weitere vorhersehbare Fehlanwendung nahe. Rauchen trotz Rauchverbots in der Seilbahn und Entzündung von synthetischer Skikleidung. Die Folge wäre Panik, Ausbreitung des Brandes, Brandverletzungen oder Todesfolge durch Brand oder Ersticken.
Dieses Fehlverhalten hätte sogar mit einer Gefährdungsanalyse entdeckt werden können. Die Gefährdungsanalyse hat nicht nur Schwächen im Aufspüren von Risiken, sondern sie erforscht auch nicht die Ursachen der Gefahren und mit ihrer Anwendung können nur schwerlich Verbesserungsmaßnahmen entwickelt werden.
Die Methoden der Gefahrenanalyse oder Risikobewertung sind nirgendwo festgelegt, aber in der Maschinenrichtlinie und in den Normen sind die grundlegenden Elemente der Analyse genannt:
- Definieren der Grenzen der Maschine
- Identifizieren der Risiken
- Ermitteln der Auswirkungen der Risiken
- Ermitteln der Auftretenswahrscheinlichkeit des Eintretens der Gefahr
- Bewertung der Risiken
- Entwickeln von Maßnahmen zur Risikominderung: konstruktiv, kapselnd, organisatorisch oder verhaltenssteuernd
Nach dem Planen und Klären der Aufgabe, was soll die Maschine können und leisten, folgt die Konzeption der Maschine mit der prinzipiellen Lösung, der Funktionsanalyse, der Ermittlung der wesentlichen Probleme und Risiken, der Ermittlung von Wirkprinzipien und Wirkstrukturen und der Bewertung nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien. In dieser Phase können die Risiken mit einer vorläufigen Gefahrenanalyse (PHA) ermittelt werden, die mit der Konkretisierung der Lösungen fortgeschrieben werden kann. In dieser Phase wird über die Technologie und deren elementaren Risiken entschieden. In der folgenden Entwurfsphase wird über die Risiken der spezifischen Lösung befunden. Dazu bietet sich die Fehler-Möglichkeiten-Einfluss-Analyse (FMEA) an, die weltweit als Stand der Technik und der Wissenschaft akzeptiert ist. Entwickelt in der Raumfahrt, wird diese Methode seit langem in der Luftfahrt - und Automobilindustrie angewandt, um die hohen Risiken zu mindern.
Die FMEA ist eine Team-Methode, die alle Wissenden eines Bereiches in der Analyse zusammenführt, die Ursachen für mögliche Fehler und Risiken ermittelt und zu kreativen Verbesserungsmaßnahmen führt, deren Verbesserungspotenzial erneut bewertet wird. Die FMEA kann vertieft werden durch eine Fehlerbaumanalyse zur Ermittlung kritischer Komponenten und der Entwicklung diversitärer oder redundanter Sicherheit.
Die Produkt-FMEA bezieht von vornherein alle Sicherheitsaspekte mit ein, ausdrücklich auch das Verhalten des Transport-, Bedien- und Wartungspersonals und wird mit Verfeinerung des Entwurfs und der endgültigen Lösung fortgeschrieben. Die FMEA wird auch noch in der Nutzungsphase fortgeschrieben, wenn die Praxis neue Erkenntnisse schafft, die bis dahin nicht zugänglich waren.
Obwohl die Methoden zur Entwicklung von sicheren Maschinen bekannt sind, werden sie nur selten angewandt. Der hohe Aufwand für die ersten Analysen schreckt viele Hersteller ab. Damit gehen diese Hersteller aber nicht nur ein hohes Produkthaftungsrisiko ein, sondern vergeben auch die Chance der methodischen und damit der effizienten Entwicklung.
In der richtigen Phase angewandt, schützt die Anwendung der genannten Methoden auch vor unzähligen, ungeplanten Überarbeitungen und nachträglichen teuren Änderungen. Sie ermöglichen differenzierte Marketingstrategien gegenüber Mitbewerbern, die mit Maschinen mit geringerem Sicherheitsstandard in den Markt drängen.
Bei der Entwicklung von Produktfamilien und neuen Modellen profitiert das Entwicklungsteam von der systematischen Vorgehensweise und betrachtet nur noch das Delta zu den Vorläufern.
Das Vorgehen kann in der Produktsicherheits-Politik innerhalb des Total Quality Managements eines Unternehmens zusammengefasst werden. Die Produkt-Sicherheitspolitik formuliert die Sicherheitsstrategie zur Identifizierung, Reduzierung, Übertragung und vertragliche Abwehr von Produktrisiken sowie die taktischen Maßnahmen zur Erfüllung der vier strategischen Elemente.
Verantwortlich für die Produktsicherheit kann ein Produkt-Komitee sein, wie es in der Automobilindustrie eingeführt ist, mit Zugang zum Top-Management, zusammengesetzt aus Vertretern aller Abteilungen mit Einfluss auf Konzeption, Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Nutzung.
Die Maschinenrichtlinie zu erfüllen, weist nicht nach, dass die Maschine sicher ist. Damit wird nur erklärt, dass die Maschine die allgemeinen Sicherheitsanforderungen erfüllt und damit frei in der europäischen Gemeinschaft gehandelt werden kann. Eine mehr oder weniger oberflächliche Gefährdungsanalyse scheint vermeintlich die Richtigkeit der CE-Konformität zu begründen, vergibt aber wichtige Potenziale für eine effiziente Produktentwicklung.
Falko Riedel
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Unser Leistungsangebot:
- FMEA-Gefahren- und Risikoanalysen
- Risikobeurteilungen nach EN ISO 14121, (Vornorm prEN ISO 12100)
- Ermittlung von Performance Levels nach EN ISO 13849 und Safety Integrity Levels nach EN IEC 62061
- CE-Koordination, Produktsicherheit und Normenrecherche
- Entwicklung von Bedien- und Sicherheitskonzepten
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Mit unserer langjährigen Erfahrung in der Technischen Dokumentation und Information unterstützen wir Sie darin, dieses Potential zu organisieren und zu nutzen.
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