Sicherheit von Maschinen - Konstrukteure in der Pflicht!

Konstrukteure beeinflussen mit ihren täglichen Entscheidungen die Sicherheit von Maschinen und Anlagen maßgeblich. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die wichtigsten gesetzlichen Pflichten, die Konstrukteure im Produktentstehungsprozess mindestens erfüllen müssen. Darüber hinaus gibt der Fachbeitrag Antworten zur pragmatischen Lösungsfindung während der Konstruktionsprozesse und wie die Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen und Personen optimal organisiert werden kann.

Gesetzlich geforderte Risikobeurteilung

Eine der wichtigsten Tätigkeiten im sicherheitstechnischen Planungsprozess ist die gesetzeskonforme Durchführung und Dokumentation der Risikobeurteilung. Hinter diesem Begriff verbirgt sich ein gesetzlich vorgeschriebener Prozess, mit dem alle am Produktentstehungsprozess beteiligten Personen ermitteln müssen, welche Gefährdungen und Risiken von ihrer Maschine ausgehen und mit welchen Maßnahmen diese Gefährdungen ausgeschaltet werden können bzw. wie das Risiko von Unfällen vermindert werden kann. Die Maschinenrichtlinie beschreibt dafür in Anhang I ein pragmatisches Vorgehen (siehe Kasten). Besonders wichtig ist für Konstrukteure der letzte Punkt der Auflistung. Letztlich geht es bei jeder Produktentwicklung immer darum, Gefährdungen auszuschalten oder Risiken hinreichend zu mindern. Damit dies zweckmäßig erfolgen kann, müssen die vorgelagerten Aufzählungspunkte erfüllt werden:

• Grenzen der Maschine definieren,
• Gefährdungen ermitteln,
• Risiken einschätzen und auf Basis dieser Parameter
• „bewerten“, ob Maßnahmen zur Risikominderung erforderlich sind oder eben nicht.

Eine weitere für Konstrukteure besonders wichtige Passage in der Maschinenrichtlinie ist Abschnitt 1.1.2 b:

Hier wird dargestellt, dass die Auswahl der sicherheitstechnischen Lösungen in einer klar vorgegebenen Reihenfolge erfolgen muss!
Es wäre also nicht gesetzeskonform, wenn in der Betriebsanleitung auf eine Restgefährdung hingewiesen wird, wenn es mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln möglich wäre, die Gefährdung konstruktiv zu vermeiden. Die harmonisierte Europäische Norm EN ISO 12100 [1] fordert analog zu den Anforderungen der Maschinenrichtlinie ein 3-stufiges Konzept zur Risikominderung:

Um spät im Projektverlauf entdeckte Gefährdungen dennoch auszuschalten, bzw. das Verletzungsrisiko zu reduzieren, wird teilweise auf teures Sicherheitsequipment (z.B. Lichtvorhänge o.ä.) zurückgegriffen, da dies verglichen mit Re-Designs eine günstigere Alternative darstellt. Aber Vorsicht: Der Sicherheitsmaßstab, mit dem die Maschine bewertet wird, orientiert sich immer am 3-stufigen Konzept. Hätte die Gefährdung also durch eine konstruktive Maßnahme (Stufe 1) beseitigt werden können, so sind auch Schutzmaßnahmen wie Lichtvorhänge (Stufe 2) keine adäquate Lösung.

Maßnahmen zur Risikominderung

Inhärent sichere Konstruktion (Stufe 1)

Doch wie genau muss ein Konstrukteur nun vorgehen? EN ISO 12100 nennt in Abschnitt 6.2 unterschiedlichste Aspekte und Lösungswege für eine inhärent sichere Konstruktion. Abschnitt 6.2.2 spricht beispielsweise von der Berücksichtigung von geometrischen Faktoren und physikalischen Aspekten:

Neben diesen Aspekten beschäftigen sich Konstrukteure in ihrer täglichen Arbeit mit einer Vielzahl von weiteren Faktoren. Tabelle 2 zeigt, welche weiteren Anforderungen an die inhärent sichere Konstruktion durch EN ISO 12100 definiert werden.

Tabelle 2: Methoden zur inhärent sicheren Konstruktion nach EN ISO 12100

Technische Schutzmaßnahmen und ergänzende Schutzmaßnahmen (Stufe 2)

Wenn Gefährdungen nicht durch inhärent sichere Konstruktionen abgesichert werden können, kommen technische Schutzmaßnahmen zum Einsatz. Beispiele hierfür sind feststehende trennende Schutzeinrichtungen, wie Schutzzäune oder Abdeckungen oder bewegliche trennende Schutzeinrichtungen, wie Klappen oder Türen. Ohne weitere Maßnahme wären aber Gefährdungsbereiche erreichbar, wenn die Klappen oder Türen geöffnet sind. Aus diesem Grund werden bewegliche trennende Schutzeinrichtungen steuerungstechnisch überwacht, damit das Ingangsetzen von gefährlichen Maschinenfunktionen nur dann möglich ist, wenn die Schutzeinrichtung geschlossen ist bzw. beim Öffnen der Schutzeinrichtung ein Befehl zum Stillsetzen ausgelöst wird. Die Maschinenrichtlinie nennt diese steuerungstechnische Maßnahme „Verriegelung“. Maschinen, bei denen Gefahrenbereiche erreicht werden könnten, obwohl das Öffnen der Schutztür einen Befehl zum Stillsetzen ausgelöst hat, müssen zusätzlich mit einer Zuhaltung ausgerüstet sein. Für das oben besprochene Urteil des Kreissägeautomaten wäre eine verriegelte trennende Schutzeinrichtung mit Zuhaltung eine mögliche Lösung gewesen, die zur Vermeidung des Unfalls geführt hätte.
Neben den trennenden Schutzeinrichtungen sind auch nichttrennende Schutzeinrichtungen wie berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) oder Zweihandschaltungen Beispiele für Maßnahmen der Stufe 2. Bei allen Maßnahmen, welche steuerungstechnisch überwacht werden, ergibt sich eine wichtige Schnittstelle zwischen Konstrukteuren unterschiedlicher Disziplinen: Je nach Risiko, das durch die steuerungstechnische Maßnahme (z.B. Überwachung der Schutztür) gemindert werden soll, ergeben sich andere Anforderungen an die Zuverlässigkeit und den Diagnosegrad der Sicherheitsfunktion, also der gesamten Wirkkette von Positionssensor, Auswerteeinheit und Aktor. Diese in der Risikobeurteilung ermittelte Anforderung wird dem Steuerungsbauer dann beispielsweise in Form eines required Performance Levels (PL_r) als Eingangsparameter für die Auslegung der Sicherheitsfunktion (z.B. entsprechend EN ISO 13849-1) zur Verfügung gestellt.
Als ergänzende Schutzmaßnahmen nennt ISO 12100 beispielsweise NOT-HALT Einrichtungen, welche ggf. zusätzlich an Maschinen angebracht werden müssen.

Risikominderung durch Benutzerinformation (Stufe 3)

Sicherheitshinweise in Form von Benutzerinformationen dienen dazu, die Erkennbarkeit von nicht vermeidbaren Gefährdungen zu erhöhen. Dazu muss im Zuge der Risikobeurteilung entschieden werden, welcher Informationskanal genutzt wird.

Hinweise können an verschiedenen Stellen erfolgen, z.B.:

• direkt an der Maschine (z.B. in Form von Piktogrammen)
• in der Betriebsanleitung
• auf der Verpackung

In Bezug auf die Betriebsanleitung besteht eine wichtige Schnittstelle zwischen den Konstrukteuren und den technischen Redakteuren: Werden Hinweise auf Restgefährdungen bereits während der Risikobeurteilung dokumentiert, so können diese zu einem späteren Zeitpunkt durch die technischen Redakteure in der Betriebsanleitung ausformuliert werden. Ohne diese Informationen ist nicht sichergestellt, dass die technischen Redakteure alle Restgefährdungen erkennen. Wichtige Sicherheitsinformationen, die in der Betriebsanleitung fehlen, führen zu einem erhöhten Produkthaftungsrisiko.
Neben den bisher beschriebenen Hinweisarten können auch optische oder akustische Signale verwendet werden, um Personen vor drohenden Gefahren zu warnen. EN ISO 12100 warnt bei der Wahl solcher Signale jedoch vor „Reizüberflutungen“: