Die funktionale Sicherheit automatisierter Industriearmaturen soll mit der DIN EN 17955 nach einem einheitlicheren Verfahren bewertet werden. Eine AK-PRAXIS der NAMUR-Arbeitskreise 3.4 Stellgeräte und 4.5 Funktionale Sicherheit beschreibt, wie Endanwender die Norm in Engineering, Beschaffung, Betrieb und Instandhaltung nutzen können. Ein Schwerpunkt liegt auf den Synergien mit der NE 167 sowie auf nachvollziehbaren Ausfallraten für komplette Stellglieder.

Funktionale Sicherheit mechanischer Komponenten systematisch bewerten

Die DIN EN 17955 richtet sich insbesondere an Hersteller und beschreibt eine standardisierte Vorgehensweise zur Bewertung automatisierter Industriearmaturen für Anwendungen der funktionalen Sicherheit. Sie ergänzt die Methodik der IEC 61508 und weiterer Regelwerke um Anforderungen, die speziell auf mechanische Komponenten und deren Integration in instrumentierte Sicherheitseinrichtungen zugeschnitten sind.

Nach der AK-PRAXIS gehören dazu Vorgaben für Engineering- und Herstellungsprozesse, Informationen für Betrieb und Instandhaltung sowie Verfahren zur Ermittlung rechnerischer Zuverlässigkeitskennzahlen. Die Norm sieht sowohl konservative Ausfallraten auf Produktebene als auch detailliertere Bewertungen über eine FME(D)A vor. Grundlage sind unter anderem standardisierte Basisdaten im Normenanhang.

Das Papier betont dabei den Grundsatz „fit for purpose“: Eine für die konkrete Anwendung geeignete Komponente ist Voraussetzung für jede weitere probabilistische Betrachtung. Ausfallraten ersetzen damit nicht die technische Prüfung, ob Armatur, Antrieb und weitere Komponenten für Prozess, Sicherheitsfunktion und Betriebsbedingungen geeignet sind.

DIN EN 17955 und NE 167 sollen Doppelarbeit vermeiden

Ein wesentlicher Teil der AK-PRAXIS beschreibt Synergien zwischen DIN EN 17955, NE 167 und den dort berücksichtigten gesetzlichen Anforderungen. Ziel ist es, Dokumentations-, Prüf- und Nachweisaufwand für Hersteller, Integratoren und Endanwender möglichst konsistent zu organisieren.

Für Stellgeräte in sicherheitsgerichteten Anwendungen lassen sich beispielsweise Betriebsanleitung, Konformitätsunterlagen und das Sicherheitshandbuch nach DIN EN 17955 in einem konsolidierten Dokumentationspaket zusammenführen. Die nach NE 167 geforderte Aufbewahrung von Abnahmeprüfzeugnissen über mindestens zehn Jahre unterstützt zugleich die Rückverfolgbarkeit im Sicherheitslebenszyklus. Erfordert der Betreiber längere Fristen, muss er diese selbst umsetzen oder mit Hersteller beziehungsweise Integrator vereinbaren.

Prüfungen, Stellzeiten und Teilhubtests zusammenführen

Auch bei Prüfungen sieht die AK-PRAXIS Überschneidungen. Die Funktionsprüfung nach DIN EN 12266-2, Prüfung F20, kann demnach zugleich als Vollhubprüfung im Sinne der DIN EN 17955 dienen, wenn sie unter Innendruck durchgeführt wird, die Ansprechzeit gemessen und dokumentiert wird und das Prüfprotokoll die geforderten Validierungsinformationen enthält.

Für die Reaktionszeit der Sicherheitsfunktion ist die tatsächliche Stellzeit relevant. Der Integrator soll sie während der Funktionsprüfung erfassen und dokumentieren. Der Endanwender muss diesen Wert bei der SIL-Verifikation des Gesamtsystems innerhalb der Prozesssicherheitszeit berücksichtigen. Werden kürzere Stellzeiten benötigt als die in der NE 167 genannten Werte, sind sie bereits in der Bestellung zu spezifizieren und gesondert nachzuweisen.

Die Teilhubprüfung, Partial Stroke Test oder PST, wird als Diagnosemittel behandelt. Hersteller sollen im Sicherheitshandbuch ausweisen, welche Ausfallarten damit erkannt werden können, welche nicht erfasst werden und welche Prüfhäufigkeit in Abhängigkeit von Betriebsart und Nutzungsrate empfohlen wird. Der Deckungsgrad der Wiederholungsprüfung bleibt nach dem Papier in der Verantwortung des Endanwenders.

Digitales Typenschild unterstützt die Rückverfolgbarkeit

Die AK-PRAXIS greift außerdem das Electronic Tagging der NE 167 auf. Komponenten sollen demnach eine maschinenlesbare Identifikation gemäß IEC 61406 erhalten. Bei Stellgeräten innerhalb einer Sicherheitsfunktion kann das digitale Typenschild zusätzlich auf das Sicherheitshandbuch, aktuelle Ausfallraten sowie gegebenenfalls auf Prüf- und Wartungsinformationen verweisen.

Damit lässt sich die digitale Kennzeichnung zugleich für Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit während Produktion und Modifikation nutzen. Für automatisierte Anlagen entsteht so eine Verbindung zwischen physischem Stellglied und den für Engineering, Instandhaltung und Sicherheitsnachweis benötigten Informationen.

Ausfallraten: Standardwerte oder detaillierte FME(D)A

Für die probabilistische Bewertung enthält die DIN EN 17955:2024 nach Darstellung der AK-PRAXIS konservative Standardwerte. Beim Aufbau eines vollständigen Stellglieds werden die Werte der beteiligten Teilsysteme grundsätzlich zusammengeführt. Für redundante Teilsysteme kann die entsprechende Risikoreduktion berücksichtigt werden.

Das Papier nennt dazu drei Beispielkonfigurationen. Ein Kugelhahn mit pneumatischem Zahnstangenantrieb und Magnetventil kommt auf insgesamt 280 FIT. Für ein Hubventil mit Membranantrieb, Magnetventil und Schnellablassventil werden 325 FIT angegeben. Eine Absperrklappe mit Scotch-Yoke-Antrieb, redundantem Magnetventil und Schnellablassventil erreicht im dargestellten Beispiel 365 FIT.

Alternativ kann eine FME(D)A nach Anhang C der DIN EN 17955:2024 die konkreten Funktionseinheiten detaillierter berücksichtigen und damit gegenüber dem konservativen Worst-Case-Ansatz niedrigere Ausfallraten ergeben. Voraussetzung ist, dass die Randbedingungen dokumentiert werden. Dazu zählen unter anderem Sicherheitsfunktion, sicherer Zustand, vorgesehene Prozessmedien, Nutzungsrate und die betrachteten Ausfallarten.

Kritisch betrachtet die AK-PRAXIS Ausfallraten, die allein aus fehlenden negativen Feldrückmeldungen abgeleitet werden. Eine ausbleibende Rückmeldung belege nicht automatisch eine gute Felderfahrung. Als alternative Datenquellen können belastbare, nachvollziehbare und dokumentierte Betriebsdaten herangezogen werden.

Der Integrator trägt Verantwortung für das komplette Stellglied

Eine wichtige Einordnung betrifft die Rolle des Integrators. Wer konforme Komponenten zu einem vollständigen Stellglied kombiniert, ist für Auslegung, Zusammenbau, Validierung und Qualifizierung verantwortlich. Diese Rolle kann ein Hersteller, ein externer Dienstleister oder auch der Endanwender selbst übernehmen.

Automatisiert ein Betreiber Armaturen eigenständig, übernimmt er damit nach der AK-PRAXIS zugleich Integratorenaufgaben. Entscheidend ist deshalb nicht allein der Kennwert einer einzelnen Komponente. Das Gesamtsystem muss aus bewerteten und dokumentierten Komponenten bestehen und für die vorgesehene Sicherheitsfunktion geeignet sein.

Fazit

Die AK-PRAXIS übersetzt die DIN EN 17955 in konkrete Aufgaben für Hersteller, Integratoren und Betreiber. Besonders relevant für die Automatisierungspraxis sind die Verzahnung mit der NE 167, konsolidierte Dokumentation, abgestimmte Prüfungen, digitale Rückverfolgbarkeit und ein nachvollziehbarer Umgang mit Ausfallraten. Damit rückt neben der rechnerischen Zuverlässigkeit vor allem ein konsistenter Informationsfluss über den gesamten Lebenszyklus des automatisierten Stellglieds in den Mittelpunkt.

Die gesamte AK-Praxis steht zum kostenfreien Download zur Verfügung: