Performance Level – FAQ

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Der Performance Level ist als zuverlässige Größe für die Maschinensicherheit unerlässlich. Was er bezeichnet, welche unterschiedlichen Typen es gibt, wie er genau bestimmt wird und Antworten auf weitere wichtige Fragen finden Sie im folgenden Text.

Inhaltsverzeichnis
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    Was genau ist der Performance Level (PL)?

    Der Performance Level (kurz: PL) ist die offizielle Maßeinheit für die Zuverlässigkeit der technischen Sicherheitsfunktion(en) eines Produkts. Der Performance Level gibt den Umfang an, in dem diese Funktionen das Produkt und seine Anwender:innen gegen mögliche Gefährdungen schützen, und wird auf der Grundlage eines ermittelten Produktrisikos zugewiesen.

    Die Norm EN 13849-1 definiert den Performance Level wie folgt:

    Diskreter Level, der die Fähigkeit von sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung spezifiziert, eine Sicherheitsfunktion unter vorhersehbaren Bedingungen auszuführen.“

    • Diskreter Level: In verschiedene Stufen unterteilter und infolgedessen zähl- und benennbarer Wert
    • Sicherheitsbezogene Teile einer Steuerung: Teile der Hard- oder Software einer Produktsteuerung, die für die Produktsicherheit zuständige Funktionen aktiviert
    • Sicherheitsfunktion: Durch die genannten Steuerungselemente aktivierte Funktion, die das Produkt und/oder seine Anwender:innen auf adäquate Weise absichert
    • Vorhersehbare Bedingungen: Fachgerechte Bedienung oder erwartbare Fehlverwendung eines Produkts unter normalen Betriebsbedingungen

    Wichtig: Der Performance Level (PL) gibt den Umfang an, in dem die technischen Sicherheitsfunktionen eines Produkts wirken müssen, und bezieht sich damit auf die Zuverlässigkeit der sicherheitsbezogenen Maschinensteuerung.

    Was sind technische Sicherheitsfunktionen?

    Technische Sicherheitsfunktionen sind Bauteile, Programme oder andere Elemente, die im Falle einer Fehlfunktion des Produkts aktiviert werden und dadurch das Produkt und/oder dessen Anwender:innen absichern. Diese Absicherung kann auf unterschiedliche Arten zustande kommen: Während sich zum Beispiel Sägen oder hydraulische Pressen, als Produkte mit sogenanntem „Fail-safe“-System, bei Widerstand automatisch abschalten beziehungsweise „ausfallen“ können, ist dies etwa bei Produkten der Personenbeförderung wie Autos oder Flugzeugen nicht möglich; diese müssen auch bei Fehlfunktionen weiterhin ihre Grundoperationen erfüllen können, benötigen also im Gegensatz dazu passende Sicherheitsfunktionen für ein „Fail-operational“-System.

    Auch, wenn es sich hierbei um unterschiedliche Typen von Sicherheitsfunktionen handelt, kann deren nötiger Umfang in jedem Fall bestimmt werden – hier kommt der Performance Level ins Spiel.

    Welche Rolle spielt der Performance Level (PL) für die Maschinensicherheit?

    Dem Performance Level kommt in puncto Maschinensicherheit eine besondere Bedeutung zu: Da es sich bei Maschinen häufig um sehr komplex konstruierte Produkte handelt, existiert bei ihnen meist eine Vielzahl von potenziellen Gefährdungsstellen, die durch entsprechende technische Sicherheitsfunktionen abgesichert werden müssen. Für die passgenaue Auswahl der richtigen Sicherheitsfunktionen und ihres jeweiligen Umfangs ist der Performance Level von essenzieller Bedeutung.

    Weiterhin fordert die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG für die Produktsicherheit von Maschinen und Anlagen in Anhang 1 die herstellerseitige Durchführung einer sogenannten Risikobeurteilung vor deren Inbetriebnahme. Ein notwendiger Teilschritt dieser Risikobeurteilung ist die genaue Berechnung des Performance Level für die Auswahl der entsprechenden Sicherheitsfunktion(en).

    PL und PLr: Wo liegt der Unterschied?

    Bei dem Performance Level, der bisher besprochen wurde und der den notwendigen Wirkungsgrad einer technischen Sicherheitsfunktion angibt, handelt es sich genau genommen um den sogenannten „Required Performance Level“, für gewöhnlich abgekürzt mit PLr. Der Required Performance Level dient als Richtgröße, wenn es darum geht, in der Planungsphase einer Maschine oder Anlage den Umfang der nötigen Sicherheitsfunktionen anzusetzen.

    Der tatsächliche Performance Level (PL) bezeichnet hingegen den Grad der Wirkung einer technischen Schutzfunktion, der faktisch gegeben ist. Dieser Performance Level ist für die fertig konstruierte Maschine oder Anlage vor deren Inbetriebnahme zu berechnen und mit dem ermittelten PLr abzugleichen. Im Idealfall stimmen PLr und PL überein beziehungsweise der tatsächliche PL übertrifft den erforderlichen PLr sogar. Erreicht der berechnete Performance Level jedoch nicht den geforderten Wert, sind weitere Maßnahmen nötig, die Risiken minimieren und dadurch den PL anheben. Hier kann es sinnvoll sein, eine Expertin oder einen Experten für Risikobeurteilung hinzuzuziehen.

    Wie bestimme ich den Required Performance Level (PLr) für meine Maschine?

    Der Required Performance Level (PLr) der Sicherheitsfunktion(en) einer Maschine kann auf zwei Arten bestimmt werden: Zum einen ist im Dokument der DIN-Norm EN ISO 13849-1 ein Diagramm angegeben, mit dem sich der PLr „händisch“ bestimmen lässt. (Näheres dazu im Abschnitt „Welche Einstufungen gibt es für den Performance Level?“) Zum anderen kann der Required Performance Level aus der für die jeweilige Maschinenart gültigen Norm (der sogenannten C-Norm) entnommen werden. Die unterschiedlichen Maschinenarten, denen je mindestes eine spezifische C-Norm zugeordnet ist, sind:

    Pressen

    • Allgemein: EN ISO 16092-1
    • Mechanische Pressen: EN ISO 16092-2
    • Hydraulische Pressen: EN ISO 16092-3
    • Pneumatische Pressen: ISO 16092-4
    • Gesenkbiegepressen: EN 12622
    • Kunststoff-/Gummimaschinen: EN 289

    Industrieroboter

    • Allgemein: EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2
    • Collaborative Robots: ISO TS 15066

    Bearbeitungszentren

    • Werkzeugmaschinen: EN 12417
    • Textilbearbeitungsmaschinen: EN ISO 11111-1 bis EN ISO 11111-7
    • Holzbearbeitungsmaschinen: EN ISO 19085-1 bis EN ISO 19085-17
    • Laserbearbeitungsmaschinen: EN ISO 11553-1 bis EN ISO 11553-3

    Verpackungsmaschinen: EN 415-1 bis EN 415-10

    Papiermaschinen: EN 1010-1 bis EN 1010-5

    Warmformmaschinen: EN 422 und EN 12409

    Drehmaschinen: EN ISO 23125

    Metall-Druckgießanlagen: EN 869

    Stetigförderer (Förderbänder): EN 619

    Kraftbetätigte Tore: EN 12453

    Fahrerlose Transportsysteme (FTS): EN ISO 3691-1 bis EN ISO 3691-6

    Wie wird der Performance Level (PL) genau berechnet?

    Erster Schritt: Mögliche Schäden und deren Schwere identifizieren

    Der erste Schritt umfasst die Identifikation möglicher Schäden sowie die Einschätzung ihrer jeweiliger Schwere. Durch eine Maschine oder Anlage ausgelöste mögliche Schäden können sowohl Sach- als auch Personenschäden sein. Für die Berechnung des Performance Level werden jedoch primär potenzielle Personenschäden erfasst, da der eindeutige Fokus einer Gefährdungs- oder Risikobeurteilung die Sicherheit der Mitarbeiter:innen ist.

    In Hinblick auf solche Personenschäden wird im Wesentlichen zwischen zwei Einschätzungen unterschieden: leichten und reversiblen Verletzungen wie zum Beispiel Schrammen, Druckstellen, (kleineren) Wunden oder Verbrennungen ersten Grades einerseits sowie ernsten, üblicherweise irreversiblen Verletzungen einschließlich Todesfällen andererseits.

    Zweiter Schritt: Aufenthaltsdauer im Gefahrenbereich bestimmen

    In einem zweiten Schritt wird die Aufenthaltsdauer im Gefahrenbereich der Maschine oder Anlage bestimmt. Bei diesem Schritt der Einschätzung wird zwischen einem selten bis wenig vorkommenden Aufenthalt im Gefahrenbereich beziehungsweise einer kurzen Zeit der Gefährdungsexposition auf der einen Seite sowie einem häufigen bis dauerhaften Aufenthalt im Gefahrenbereich und damit einer langen Zeit der Gefährdungsexposition auf der anderen Seite unterschieden.

    Dritter Schritt: Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung prüfen

    Schritt drei beinhaltet schließlich die Überprüfung, ob im Falle auftretender Fehler die (hinreichende) Möglichkeit besteht, einer daraus entstehenden Gefährdung auszuweichen respektive sie gänzlich zu vermeiden, oder ob diese Möglichkeit kaum beziehungsweise gar nicht gegeben ist. Die Einschätzung, ob die Möglichkeit des Ausweichens oder der Vermeidung unter den gegebenen Umständen wirklich realistisch ist, ist hier von größter Wichtigkeit.

    Dabei ist relevant, ob die Gefährdung nur durch die Mitarbeiter:innen selbst erkannt werden kann, zum Beispiel durch sicht- oder hörbare Anzeichen, oder ob die Möglichkeit einer Früherkennung durch technische Hilfsmittel wie die Systemsteuerung besteht. Auch die Geschwindigkeit, mit der eine mögliche Gefährdung auftritt, spielt eine Rolle.

    Für alle drei Beurteilungsschritte gilt: Wenn Unsicherheiten bezüglich der Schwere der möglichen Verletzung, der Dauer der Gefährdungsexposition oder der Frage nach der Möglichkeit der Gefährdungsvermeidung bestehen, empfiehlt es sich, im Zweifel die Einschätzung, die eine höhere Sicherheitsstufe zur Folge hat, zu dokumentieren. (An dieser Stelle sei erneut an die Hauptabsicht erinnert, Mitarbeiter:innen bei der Bedienung einer Maschine oder Anlage effektiv zu schützen.)

    Nach der Beurteilung der Maschine oder Anlage in Hinblick auf die oben genannten drei Schritte kann anschließend der Performance Level ausgewertet werden. Welcher Performance Level konkret mit welchem Resultat der Beurteilung zusammenhängt, erfahren Sie im nächsten Abschnitt zu den Einstufungen des Performance Level.

    Welche Einstufungen gibt es für den Performance Level?

    Grundsätzlich gilt, dass sich die Anforderungen an die Zuverlässigkeit einer Sicherheitsfunktion (und damit der ermittelte PLr) proportional zu dem Risiko verhalten, das von dem betreffenden Produkt ausgeht, ergo: höheres Risiko = höherer erforderlicher Performance Level.

    Gefährdungs-Parameter S, F und P

    Genauer bestimmen lässt sich der Performance Level aus der Kombination der drei im vorherigen Abschnitt eingeführten Parameter, die das von der Maschine oder Anlage ausgehende Gefährdungsrisiko betreffen: der Schwere des möglichen Schadens, der Aufenthaltsdauer im Gefahrenbereich und der (gegebenen oder nicht gegebenen) Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung.

    Parameter

    Werte und Bedeutung

    S: Schwere des möglichen Schadens

    S1: Leichte reversible Verletzung (z.B. Schramme, Druckstelle, Wunde, Verbrennung ersten Grades)

    S2: Ernste (üblicherweise irreversible) Verletzung, einschließlich Tod

    F: Aufenthaltsdauer im Gefahrenbereich

    F1: Selten bis wenig und/oder die Zeit der Gefährdungsexposition ist kurz

    F2: Häufig bis dauernd und/oder die Zeit der Gefährdungsexposition ist lang

    P: Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung

    P1: Möglich unter bestimmten Bedingungen

    P2: Kaum möglich

    Performance Level a, b, c, d und e

    Aus den unterschiedlichen möglichen Kombinationen dieser Parameter ergeben sich fünf gestufte Performance Level: a, b, c, d und e

    • a: S1/F1/P1
    • b: S1/F1/P2 oder S1/F2/P1
    • c: S1/F2/P2 oder S2/F1/P1
    • d: S2/F1/P2 oder S2/F2/P1
    • e: S2/F2/P2

    Wenn für eine Gefährdung eine besonders niedrige Eintrittswahrscheinlichkeit festgestellt werden kann, wird der erforderliche Performance Level um je eine Stufe herabgesetzt, das heißt von e zu d, von d zu c und so weiter. Einzig der Performance Level a kann als Minimalanforderung an die Zuverlässigkeit von Sicherheitsfunktionen nicht weiter heruntergestuft werden.

    Welche Richtlinien und Normen sind zu beachten?

    Maschinenrichtlinie 2006/42/EG

    Die Maschinenrichtlinie bildet die von der EU geschaffene rechtliche Grundlage für die Maschinensicherheit und damit auch für die Berechnung des Performance Level ab. Die Richtlinie fordert für Maschinen und Anlagen, die in der EU vertrieben werden sollen, eine gültige CE-Kennzeichnung. Teil des dafür notwendigen sogenannten Konformitätsbewertungsverfahrens ist die Risikobeurteilung, in deren Zuge der Performance Level ermittelt und sodann für weitere Maßnahmen sowie die Technische Dokumentation berücksichtigt werden muss.

    Norm DIN EN ISO 13849-1 (2006)

    Die DIN-Norm EN ISO 13849-1 stellt in ihrer aktuellen Fassung aus dem Jahre 2006 konkrete Anforderungen an die sicherheitsbezogenen Teile von Maschinensteuerungen. Sie enthält allgemeine Gestaltungsleitsätze und gehört zu den Normen für die Maschinensicherheit, die mit der Maschinenrichtlinie harmonisiert (angeglichen) sind.

    Software zur Berechnung des Performance Level: SISTEMA

    Die Berechnung des tatsächlichen Performance Level für eine Maschine oder Anlage händisch durchzuführen, birgt das Potenzial für Falschberechnungen und Folgefehler, nicht zuletzt aufgrund der schrittweisen Bestimmung der Parameter. Da der richtige Performance Level für die Auswahl der angemessenen technischen Sicherheitsfunktionen und damit die Sicherheit von Maschine und Arbeiter:in essenziell ist, sollten Ungenauigkeiten in der Berechnung unbedingt vermieden werden.

    Abhilfe schafft hier Software, die speziell auf Risiko- und Gefährdungsbeurteilungen und die Berechnung des Performance Levels zugeschnitten ist. Ein beliebtes Programm ist SISTEMA: Hier lassen sich die technischen Daten einer Maschine direkt aus dem Pflichtenheft und der Betriebsanleitung einpflegen, sodass für jeden der drei genannten Parameter (und darüber hinaus) genaue und detaillierte Angaben gemacht werden können, auf deren Grundlage dann ein verlässlicher Performance Level berechnet wird.

    Um SISTEMA korrekt und möglichst effizient zu nutzen und bei der softwarebasierten Berechnung des Performance Level Fehler zu vermeiden, kann es durchaus sinnvoll sein, eine Expertin oder einen Experten hinzuzuziehen, die oder der den Prozess der Risikobeurteilung und SISTEMA-Berechnung begleitet. 

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