Immer wieder werden wir von unseren Kunden angesprochen und gefragt: „Kann mein Produkt ein Teil einer Sicherheitsfunktion sein? Welche Normen oder Richtlinien gelten hierbei?“
Die wichtigsten heute verfügbaren Sicherheitsrichtlinien und Normen sind SIL (Safety Integrity Level (Sicherheitsintegritätslevel)) und PL (Performance Level). Diese Richtlinien leiten sich aus den Normen IEC 61508/IEC 61511 und DIN EN ISO 13849-1 ab. In ihnen wird festgelegt unter welchen Bedingungen Systeme ihre Funktion (ohne Ausfall) noch ausführen müssen.
Eine wichtige Kennzahl der Sicherheitsfunktion ist die Ausfallwahrscheinlichkeit. Die Ausfallwahrscheinlichkeit [kurz: „PD“ (engl. Probability of Default)] ist die Wahrscheinlichkeit einer Störung oder des Versagens des Systems.
Die Ausfallrate“ λ“ ist eine Größe, die die Zuverlässigkeit von Produkten beschreibt. Sie gibt an wie viele Geräte innerhalb einer bestimmten Zeit durchschnittlich ausfallen, angegeben in Ausfall pro Zeiteinheit. Bei konstanter Ausfallrate entspricht dieser Kehrwert der mittleren Lebensdauer MTTF (Mean Time To Failure). Bei reparablen Produkten entspricht dies der mittleren Zeit zwischen zwei Ausfällen MTBF (Mean Time Between Failures).
Die Einheit für die Ausfallrate ist die sogenannte FIT (Failure in time) – sie wird in der Anzahl der Ausfälle pro 109 Stunden angegeben.
Beispiel: Hält ein System mit konstanter Ausfallrate im Durchschnitt 100 Stunden, ist die berechnete Ausfallrate: λ = 1/100h = 1*10-2 h
Die Ausfallrate kann jedoch keinesfalls an einem einzelnen Gerät oder System gemessen werden. Sie wird aus Beobachtungen an einer größeren Anzahl gleicher Geräte / Systeme geschätzt.
Die Ausfallrate hängt jedoch auch von der Umgebung in der der das System eingesetzt wird und deren Umwelteinflüssen ab (Erschütterungen, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung, etc.). Eine Vielzahl dieser Faktoren werden in der Entwicklung sicherheitskritischer Messumformer in unseren Labors z. B. anhand von Alterungstests geprüft.
Betrachtet man ein einzelnes Gerät bzw. System, so erhöht sich mit zunehmendem Alter die Ausfallrate aufgrund von z. B. mechanischem Verschleiß, chemischer Zersetzung der Materialien, Isolationsdurchbruch bei elektrischen Anlagen oder der Einwirkung von UV-Strahlung („Alterskrankheiten“). Eine Steigerung der Ausfallrate wird ebenfalls durch unregelmäßige Wartung hervorgerufen.
Der eigensichere Drucksensor IS-20 erfüllt die Forderungen des Sicherheitsintegrationslevel SIL 2. Bei diesem Level besteht eine mittlere Ausfallwahrscheinlichkeit von ≥ 1 x 10-3 bis < 1 x 10-2 h nach folgender geltender Referenztabelle (Auszug aus IEC/EN 61508).
Sicherheitsintegrationslevels
Das Performance Level des Druckmessumformers S-20 entspricht der Einstufung „PL b“ . Das Performance Level (PL) sagt wie hoch die durchschnittliche Möglichkeit eines gefährlichen Fehlers pro Stunde ist. Hierbei gilt die Einstufung nach folgender Referenztabelle (Auszug aus EN/IEC 62061):
Performance level (PL)