Sicherheit für Maschinen und Anlagen: mechanische Einheiten, elektronische Systeme und sicherheitsgerichtete Programmierung
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Berlin ; Offenbach
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2010
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INHALTSVERZEICHNIS
ZU DIESEM BUCH V
VORWORT XI
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 HISTORIE UND STAND DER SICHERHEITSTECHNIK 1
2 GRUNDUEBERLEGUNGEN ZUR MASCHINENSICHERHEIT 7
2.1 ERMITTLUNG VON RISIKO UND RESTRISIKO 8
2.2 AUSWAHL VON SCHUTZMASSNAHMEN 10
2.2.1 GRUNDSAETZLICHE UEBERLEGUNGEN 10
2.2.2 LEBENSZYKLEN 12
2.3 HIERARCHIE DER MASSNAHMEN 13
2.4 UMGEHUNG VON SCHUTZMASSNAHMEN 15
3 RICHTLINIEN, GESETZE, NORMEN 17
3.1 ALLGEMEINES ZU RICHTLINIEN, GESETZEN, NORMEN 17
3.1.1 GRUNDLAGE DER GESETZGEBUNG IN VERSCHIEDENEN LAENDERN 17
3.1.2 GESETZE UND RICHTLINIEN 17
3.1.3 NORMEN 18
3.1.3.1 A-NORMEN 18
3.1.3.2 B-NORMEN 18
3.1.3.3 MASCHINENSPEZIFISCHE C-NORMEN 21
3.1.4 MASCHINENRICHTLINIE, CE-KENNZEICHNUNG 23
3.1.5 ARTIKEL DER MASCHINENRICHTLINIE 24
3.1.5.1 ARTIKEL 1: ANWENDUNGSBEREICH 25
3.1.5.2 ARTIKEL 2: BEGRIFFSBESTIMMUNGEN 25
3.1.5.3 ARTIKEL 4: MARKTAUFSICHT 25
3.1.5.4 ARTIKEL 5: INVERKEHRBRINGEN 25
3.1.5.5 ARTIKEL 7: KONFORMITAETSVERMUTUNG UND HARMONISIERTE NORMEN 26
3.1.5.6 WEITERE ARTIKEL 27
3.2 ANHAENGE DER MASCHINENRICHTLINIE 27
4 RISIKOBEURTEILUNG 29
4.1 GRUNDSAETZLICHES ZUR RISIKOBEURTEILUNG IM MASCHINENBAU 29
4.2 DURCHFUEHRUNG DER RISIKOBEURTEILUNG 30
4.2.1 RISIKOANALYSE 31
4.2.1.1 GEFAEHRDUNGEN 32
4.2.1.2 LEBENSPHASEN 34
4.2.1.3 RISIKEN 35
4.2.1.4 MASSNAHMEN 36
4.3 DOKUMENTATION DER RISIKOBEURTEILUNG 38
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1008517828
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
5 ORGANISATORISCHE ASPEKTE 41
6 BEISPIEL: KONFORMITAETSBEWERTUNGSVERFAHREN UND RISIKOBEURTEILUNG 43 6.1
KONFORMITAETSBEWERTUNGSVERFAHREN 43
6.2 RISIKOBEURTEILUNG 47
6.2.1 GRUNDKONZEPT DER MASCHINE 48
6.2.2 ERMITTLUNG DER GEFAEHRDUNGEN 49
6.2.3 MECHANISCHE GEFAEHRDUNGEN 50
6.2.3.1 LEBENSPHASE BETRIEB 51
6.2.3.2 WEITERE LEBENSPHASEN 54
6.2.4 ELEKTRISCHE GEFAEHRDUNGEN 57
6.2.5 THERMISCHE GEFAEHRDUNGEN 58
6.2.6 GEFAEHRDUNGEN DURCH LAERM 60
6.2.7 GEFAEHRDUNGEN DURCH SCHWINGUNGEN 60
6.2.8 GEFAEHRDUNGEN DURCH STRAHLUNG 61
6.2.9 GEFAEHRDUNGEN DURCH MATERIALIEN UND SUBSTANZEN 62
6.2.10 GEFAEHRDUNGEN IN ZUSAMMENHANG MIT DER ERGONOMIE 62
6.2.11 GEFAEHRDUNGEN DURCH DIE EINSATZUMGEBUNG DER MASCHINE 62
6.2.12 WEITERE GEFAEHRDUNGEN 63
6.2.13 VERAENDERUNGEN DES KONZEPTS 64
7 EINSTUFUNG DES RISIKOS NACH NORM 67
7.1 DAS VERFAHREN DER BEURTEILUNG DES RISIKOS MITHILFE VON RISIKOGRAFEN
67 7.2 WEITERE WICHTIGE RISIKOGRAFEN 70
7.2.1 RISIKOGRAF NACH DEN NORMEN IEC 61508 UND IEC 61511 70
7.2.2 RISIKOBEURTEILUNG NACH DER NORM DIN EN IEC 62061 71
7.2.3 EN 954 UND VERGLEICH DER BEWERTUNGEN 73
7.2.4 KATEGORIEN INNERHALB DER NORMEN EN 954 UND DIN EN 13849 74 7.3
ABLEITUNG DER NOTWENDIGEN MASSNAHMEN AUS DER BEWERTUNG 76
8 KENNGROESSEN EINES SICHERHEITSSYSTEMS 79
8.1 QUANTIFIZIERUNG DER SICHERHEIT 79
8.2 QUANTITATIVE KENNGROESSEN 81
8.2.1 DIE STRUKTUR DES SICHERHEITSSYSTEMS 83
8.2.2 DIE AUSFALLRATE ODER DIE LEBENSDAUER 85
8.2.3 DER DIAGNOSEDECKUNGSGRAD 88
8.2.4 FEHLER GEMEINSAMER URSACHE 90
8.3 AUFTEILUNG IN SYSTEME, EINHEITEN UND KOMPONENTEN 91
8.4 DARSTELLUNG ALS BLOCK-DIAGRAMM 94
9 BERECHNUNGSMETHODEN 99
9.1 SICHERE AUSLEGUNG EINER KRANANLAGE 99
9.1.1 TECHNISCHE AUSFUEHRUNG DER KRANANLAGE 99
9.1.2 DIE SICHERHEITSKOMPONENTEN DER ANLAGE 100
9.2 ENTWURF EINER GEEIGNETEN BLOCK-STRUKTUR 103
9.3 BEHERRSCHUNG EINES UEBERLASTFEHLERS 104
VIII
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
9.4 NACHWEIS DER EIGNUNG DURCH BERECHNUNG 106
9.4.1 AUFFINDEN DER AUSFALLRATEN 106
9.4.2 AUFFINDEN DER DC-WERTE 111
9.4.3 BERECHNUNG IM DETAIL 112
9.4.4 BERECHNUNG MIT EINER TABELLENKALKULATION 113
9.4.5 VERWENDUNG VON SISTEMA ZUR BERECHNUNG 115
9.4.6 BESTIMMUNG DES ANTEILS FUER FEHLER GEMEINSAMER URSACHE 116
9.4.7 ERMITTLUNG WEITERER KENNGROESSEN DER SICHERHEIT 117
9.4.8 OPTIMIERUNG DER LOESUNG 119
9.5 ABSCHALTUNG AM HUBWEGENDE 121
9.6 VERWENDUNG VON STANDARD-KOMPONENTEN 123
9.7 FMEA UND FTA 124
10 HYDRAULIK UND PNEUMATIK 127
10.1 MASCHINENFUNKTION MIT PNEUMATISCHEN EINHEITEN 127
10.2 AUFBAU DER MASCHINE UND DRUCKERZEUGUNG 128
10.3 REALISIERTE TECHNISCHE LOESUNG 128
10.4 NACHWEIS DER EIGNUNG NACH DIN EN ISO 13849 130
10.4.1 UMSETZUNG IN EIN SICHERHEITSBLOCKSCHALTBILD 130
10.4.2 BEWERTUNG NACH NORM 133
10.5 SICHERHEITSTECHNISCHE VERBESSERUNG 136
10.6 BERECHNUNG DER ZWEIKANALIGEN LOESUNG 138
11 VERWENDUNG SICHERER ANTRIEBE 141
11.1 WIRKUNG SICHERER ANTRIEBE 141
11.2 ERFUELLUNG DER ANFORDERUNGEN AUS DER MRL UND DEN NORMEN 141
11.2.1 SICHERES STILLSETZEN 142
11.2.2 SCHUTZ GEGEN UNERWARTETEN ANLAUF 142
11.3 DIE FUNKTION STO (SAFE TORQUE OFF) 143
11.4 DIE FUNKTION SSI (SAFE STOP 1) 145
11.5 TECHNISCHE REALISIERUNGSPRINZIPIEN FUER STO UND SSI 145
11.5.1 UNTERBRECHUNG DER KOMMUTIERUNG 146
11.5.2 VERWENDUNG EINES SICHERHEITSGERAETS 147
11.5.3 VERWENDUNG EINER SPEICHERPROGRAMMIERBAREN STEUERUNG 150
11.6 WEITERGEHENDE SICHERHEITSFUNKTIONEN VON ANTRIEBEN 154
12 ERSTELLUNG VON SICHERHEITSRELEVANTER STEUERUNGSSOFTWARE 159
12.1 SYSTEMATISCHE FEHLER 160
12.2 SICHERHEITSBEZOGENE SOFTWARE SPEZIFIKATION 161
12.2.1 AUFBAU EINER BEISPIELAPPLIKATION 162
12.3 FORMULIERUNG DER SICHERHEITSANFORDERUNGEN 164
12.3.1 SICHERHEITSFACHSPRACHE 165
12.3.2 FORMULAR FUER ANFORDERUNGEN 166
12.3.3 DEFINITION DER SICHERHEITSANFORDERUNGEN 166
12.3.4 VERWENDUNG VON PRIORITAETEN 169
12.4 SICHERHEITSARCHITEKTUR 169
IX
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
12.4.1 AUFBAU EINER SOFTWARESICHERHEITSARCHITEKTUR ENTSPRECHEND DER
BEISPIELAPPLIKATION 170
12.5 MODULDESIGN 173
12.5.1 SEMI-FORMALE METHODEN 173
12.5.2 ANWENDUNG EINER SEMI-FORMALEN BESCHREIBUNG 174
12.5.3 BESCHREIBUNG DER MODULE AUS DER BEISPIELAPPLIKATION 177
12.6 CODIERUNG 182
12.6.1 UMGANG UND VERWENDUNG VON PASSWOERTERN 185
12.6.2 ARTEN DER KONTAKTAUFNAHME ZWISCHEN PROGRAMMIERSYSTEM UND
STEUERUNG 185 12.7 VERIFIZIEREN UND VALIDIEREN 189
12.8 TEST DER MODULE 190
12.8.1 MODULTESTBEISPIEL 190
12.9 INTEGRATIONSTEST 193
12.9.1 ERFASSUNG DER REAKTIONSZEITEN 193
12.9.2 BEISPIEL EINER INTEGRATIONSTESTSPEZIFIKATION 195
12.10 VALIDIERUNG DER SICHERHEITSSPEZIFIKATION 196
12.11 WEITERE ANFORDERUNGEN AN DAS SOFTWARE-SICHERHEITSMANAGEMENT 197
13 MATHEMATISCHE FORMELN 199
14 ZUORDNUNG SIL-WERTE, HFT UND AUSFALLRATEN 201
15 BEGRIFFE UND ABKUERZUNGEN 203
16 LITERATURANGABEN 207
17 STICHWORTVERZEICHNIS 209
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