Risikobewertung ganz praktisch?

Wer eine Risikobeurteilung nach EN ISO 12100 vornehmen möchte, was praktisch nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG oder 2014/34/EU und für eine CE-Konformität aller Produkte immer notwendig ist, benötigt einen Bewertungsmaßstab der analysierten Risiken und der Restrisiken nach Maßnahmenumsetzung.

Performance Level

Zur Quantifizierung des Risikos wird in der Praxis gerne das Verfahren nach der Norm DIN EN ISO 13849-1 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze verwendet. Vereinfacht wird hierbei ein Performance-Level anhand eines Graphens bestimmt. Dieser Graph findet sich in der genannten Norm wie in der Darstellung 1 aufgezeigt.

Zur Feststellung des Performance Levels müssen nun Einschätzungen bezüglich der identifizierten Gefahr getroffen werden und der Graph entsprechend bis zum PL-Wert durchlaufen werden. Die Einzelkriterien lauten:

Schwere der Verletzung: S1-leichte Verletzung, S2-Tod oder schwere Verletzung

Häufigkeit und Aufenthaltsdauer: F1-selten, F2-häufig bis dauernd

Möglichkeit zur Vermeidung von Gefährdungen: P1-möglich unter bestimmten Bedingungen, P2-kaum möglich

Das Performance Level liefert nun die Einschätzung einer Gefährdung und gibt nach EN ISO 13849-1 auch ein Maß für die umzusetzende Qualität der Steuerung, wenn diese zur Umsetzung einer risikomindernden Maßnahme beiträgt. Die Norm gibt ausführlich Auskunft darüber welcher Kategorie (aus B, 1, 2, 3, 4) eine Steuerung genügen muss. Eine Kategorie wird durch den Aufbau definierter Architekturen (z.B. Redundanz) und Auswahl von Komponenten mit bestimmten Ausfallraten erreicht, für Details sei wiederum auf die Norm verwiesen.

Allgemeine Risikoeinschätzung

Ein weiterer häufig verwendeter Maßstab zur Risikoeinschätzung ist in den Technischen Regeln nach DIN ISO/TR 14121-2 Sicherheit von Maschinen – Risikobeurteilung – Teil 2: Praktischer Leitfaden und Verfahrensbeispiele zu finden. Hierin befindet sich ebenfalls ein Graph und eine logisch äquivalente Bewertungstafel/-matrix, siehe Darstellung 2.

Die Einzelkriterien lauten hierbei:

Schadensausmaß: S1-leichte Verletzung, S2-schwere Verletzung, Tod

Häufigkeit und/oder Dauer der Gefährdungsexposition: F1-selten bis öfter und/oder kurze Dauer der Gefährdungsexposition, F2-häufig bis ständig und/oder lange Dauer der Gefährdungsexposition

Eintrittswahrscheinlichkeit: O1-gering, O2-mittel, O3-hoch

Möglichkeit zur Vermeidung oder zur Minderung des Schadens: A1-unter bestimmten Umständen möglich, A2-unmöglich

Der Risikoindex bewertet Gefahren gering mit 1 oder 2, mittel mit 3 oder 4 und mit 5 oder 6 für hohes Risiko. Das Verfahren ist allgemein einsetzbar, wobei das Ziel stets ist durch geeignete Maßnahmen einen reduzierten und vor allem tragbaren Risikoindex zu erreichen.

Berechnung mit Excel

Das Performance Level kann mit einer geeigneten Formel mittels Excel berechnet werden. Die Darstellung 3 zeigt den Ausschnitt aus einem Excel Blatt mit der Berechnung des Performance Levels. In den Zellen A10 bis C10 werden hierbei die Kriterien wie oben beschrieben eingegeben und der entsprechende PL in Zelle D10 ausgegeben. Die Ausgabezelle muss dabei für das dargestellte Beispiel folgende Formel enthalten:

Der Risikoindex lässt sich ebenso mit einer Excelformel berechnen, siehe Darstellung 4.

In den Zellen A1-D1 werden die Kriterien angegeben. Um den Risikoindex in Zelle E11 aus den Eingaben zu bestimmen, muss folgende Formel eingegeben / kopiert werden:

Die Eingaben lassen sich sicherer und komfortabler gestalten, indem ein zusätzliches Blatt mit Wertebereichen erstellt wird, Darstellung 5. Für die Eingabezellen muss dann mittels Daten->Datenüberprüfung->Liste darauf verwiesen werden, um Dropdown Menüs mit zulässigen Eingabewerten zu erhalten.

Durch die bedingte Formatierung lassen sich Ergebnis besonders gut visualisieren.

Die Formeln dürfen gerne kopiert und verwendet werden. Um die Musterdatei mit dem Beispiel der Eingabeprüfung und der bedingten Formatierung zu erhalten, kann man sich zum Newsletter anmelden.

Standpunkt zur Praxistauglichkeit

In der Praxis werden die Bewertungsverfahren häufig allein anhand der in den Normen gegebenen Graphen angewendet. Oftmals zeigt die Erfahrung, dass aufgrund der quantitativ nicht besonders differenzierten Bewertungsmöglichkeit der Kriterien die Einschätzung eines Risikos stark von dem technischen Milieu abhängt, in welchem eine Risikobeurteilung entsteht. Besonders gelegentliche Anwender und Anwenderinnen der Normen neigen zur Überschätzung eines Risikos, wenn sie insgesamt häufig mit Maschinen konfrontiert sind, die eigentlich eher kleine Risiken aufweisen. Umgekehrt tritt in einem Umfeld mit heftigen Gefährdungen eine Art Gewöhnungseffekt ein und Risiken werden unterschätzt oder bagatellisiert.

Sowohl die DIN EN ISO 13849-1 mit dem Performance Level, als auch die DIN ISO/TR 14121-2 mit dem Risikoindex enthalten deutlich detailliertere Informationen zur quantitativen Einschätzung von Risiken. Diese machen eine objektive Festlegung der Werte zu den Kriterien für eine allgemeingültige Risikobewertung sehr gut möglich. Voraussetzung ist hierbei allerdings eine detaillierte Normenkenntnis oder eben auch ein Erfahrungsschatz von vielen Risikobeurteilungen vorzugsweise bei sehr unterschiedlichen Branchen und Maschinentypen.

Da zu hoch eingeschätzte Performance Level unnötige Kosten verursachen können (unnötig teure Hardware zur Erfüllung einer zu hohen Sicherheitskategorie) oder eben zu niedrig eingeschätzte Risiken zu einem gefährlichen Produkt führen mögen, kann sich die Hinzunahme eines Experten in dieser Sache durchaus lohnen.

5.11.2021

Autor:

Dr.-Ing. Maik Lorch ist selbstständiger Maschinenbauingenieur, wurde am KIT promoviert und beschäftigt sich seit mehr als 10 Jahren unter anderem mit Themen der CE-Kennzeichnung und Mechatronik sowie der Softwareentwicklung und Digitalisierung technischer Systeme.