VDI-EE 4020:2024-11

Funktionale Sicherheit ist ein Teil der gesamten Sicherheit einer technischen Einrichtung. Die funktionale Sicherheit bezieht sich hierbei auf steuerungstechnische Maßnahmen zur Risikominderung. Grundlegend geht es darum, zufällige Hardware-Ausfälle zu beherrschen und systematische Fehler zu vermeiden oder zu beherrschen. Je höher das abzusichernde Risiko, desto höher ist die erforderliche Stufe der Sicherheitsintegrität. Die Stufe der Sicherheitsintegrität ist ein Maß für die Zuverlässigkeit, mit der die betrachtete Sicherheitsfunktion ausgeführt wird. Grundlegend kann Fehlervermeidung über geeignetes Qualitätsmanagement erzielt werden (Projektmanagement, Dokumentation, Überprüfung aller Entwicklungsschritte usw.) und Fehlerbeherrschung über bewährte Sicherheitsprinzipien, Hardware-Redundanzen und (automatische) Diagnosetests. Hierbei ist zu berücksichtigen, wie die technische Einrichtung nach Erkennung eines gefahrbringenden Ausfalls in einen sicheren Zustand überführt werden kann. Für die Hardware müssen hinsichtlich des Anteils sicherer Ausfälle und der Ausfallwahrscheinlichkeit, je nach angestrebter Stufe der Sicherheitsintegrität und gewählter Architektur, bestimmt Werte eingehalten werden. Für unterschiedliche Anwendungssektoren existieren neben der Grundnorm IEC 61508 noch weitere Normen, welche an den jeweiligen Sektor angepasste Anforderungen an die funktionale Sicherheit definieren. Diese Anforderungen versuchen praxisrelevante Randbedingungen (z.B. Kosten) zu berücksichtigen und dem Anwender eine einfachere Umsetzung der Anforderungen zu ermöglichen. Die grundlegenden Strategien und Ziele sind in allen Normen zur funktionalen Sicherheit jedoch gleich oder zumindest sehr ähnlich. Die Expertenempfehlung ermöglicht den Einstieg in das Thema "funktionale Sicherheit" nach der Grundnorm IEC 61508. Dazu werden grundlegende rechtliche Anforderungen ebenso erläutert wie alle wichtigen normativen Begrifflichkeiten. Weiterhin wird die grundlegende Strategie zur Erfüllung der normativen Anforderungen an die funktionale Sicherheit detailliert erklärt. Ergänzend wird auf häufige Missverständnisse bei der Anwendung von Normen der funktionalen Sicherheit sowie auf Besonderheiten von unterschiedlichen Sektor-Normen eingegangen. Diese Publikation soll die existierende Lücke zwischen sehr kurzen und oberflächlichen Einführungen und sehr umfangreichen Veröffentlichungen zu dem Thema "funktionale Sicherheit" schließen. Die Expertenempfehlung richtet sich an Ingenieure und Verantwortliche in Industriebereichen wie Sicherheit, Planung, Qualität und Risikobewertung.

Grundlagen der Funktionalen Sicherheit gemäß IEC 61508 und spezifische Sektor-Normen

Funktionale Sicherheit soll überall dort Menschen und Sachen vor Schäden bewahren, wo von Prozessen, technischen Anlagen und Maschinen erhebliche Risiken ausgehen. Dies ist in Industrien und Anlagen mit einem hohen Grad an Automatisierung der Fall, wie beispielsweise Automobil-, Kraftwerks- oder Medizintechnik, Maschinenbau oder Prozessindustrie. Die Funktionale Sicherheit ist ein Teil der allgemeinen Sicherheitstechnik und betrachtet den gesamten Lebenszyklus einer Anlage oder Einrichtung; Risikoanalyse, spezifische Anforderungen, Prüfintervalle und weitere Aspekte sind in ihr enthalten. In der Basisnorm IEC 61508 sind die grundlegenden Anforderungen an die Funktionale Sicherheit festgelegt, auf ihr basiert die vorliegende Expertenempfehlung. Die Expertenempfehlung VDI-EE 4020 konkretisiert jedoch nicht ausschließlich die Norminhalte, sondern versteht sich als einführende Arbeitshilfe, die zu einem tieferen grundsätzlichen Verständnis und damit zur erweiterten Anwendbarkeit dieser und speziellerer Normen führt. Die Expertenempfehlung richtet sich somit an alle Personenkreise, die Verantwortung für die Funktionale Sicherheit in Einrichtungen und von Anlagen tragen, und an Studierende entsprechender Studiengänge.
 

Verwendung der Richtlinie

Die Expertenempfehlung VDI-EE 4020 bietet eine praxisnah angelegte Einführung in die Funktionale Sicherheit auf Basis der IEC 61508. Sie vermittelt die Grundlagen, die notwendig sind zum Verständnis der Grundnorm IEC 61508 sowie weiterer spezifischerer Normen.

In der Expertenempfehlung VDI-EE 4020 finden sich Informationen zu den gesetzlichen Anforderungen an Systeme und Maßnahmen der Funktionalen Sicherheit, insbesondere auf europäischer Ebene. Die Expertenempfehlung gibt einen Überblick über Risikoabschätzung und Risikominimierung und die sich daraus ableitenden angemessenen Sicherheitsfunktionen. Zur Expertenempfehlung gehört auch ein umfassender Normenüberblick zur Thematik unter Berücksichtigung der existierenden Sektor-Normen.

Die Expertenempfehlung zeigt das optimale Vorgehen auf, mit dem Funktionale Sicherheit erreicht werden kann: sie stellt Strategien und Tätigkeiten vor. Ausgehend von den Anforderungen der IEC 61508 gibt die Expertenempfehlung VDI-EE 4020 Hinweise zu Hard- und Software, deren Architektur, möglichen Ausfällen, Fehlerdiagnosen und Testungen. Ein Kapitel zu typischen Fehlern und Missverständnissen im Zusammenhang mit der Anwendung der IEC 61508 komplettiert die Einführung. Zudem wird auf die Besonderheiten der Sektor-Normen eingegangen.
 

Aus dem Inhalt

• Anwendungsbereich
• Normative Verweise
• Begriffe
• Formelzeichen und Abkürzungen
• Grundlagen
• Einordnung und Definition des Begriffs „Funktionale Sicherheit“
• Anwendungsgebiete der Funktionalen Sicherheit und Normenüberblick
• Allgemeinen Anforderungen an die Funktionale Sicherheit nach IEC 61508
• Vorgehensweise zum Erreichen der Funktionalen Sicherheit
• Anforderungen an die Hardware nach IEC 61508 – Details
• Anforderungen an die Software nach IEC 61508 – Details
• „Fallstricke“ und typische Fehler
• Besonderheiten spezifischer Sektor-Anwendungsnormen
• Zusammenfassung

13.110, 29.020, 35.240.50

Dieses Dokument ersetzt VDI-EE 4020 Berichtigung:2022-07 , VDI-EE 4020:2022-03 .