Der neue Technical Report ISO/TR 13849-3:2026

Die EN ISO 13849-1 ist heute die am häufigsten eingesetzte Norm zur Bewertung sicherheitsbezogener Teile von Steuerungen (SRP/CS). Zur Ermittlung des Performance Levels (PL) verwendet sie ein vereinfachtes Verfahren, das auf Architekturvorgaben, MTTFD, Diagnoseabdeckung (DC), Common Cause Failures (CCF) und tabellierten PFH-Werten basiert. 

Dieses Verfahren hat sich in der Praxis bewährt, basiert jedoch auf mehreren festen Randbedingungen. So werden beispielsweise Annahmen zur Missionszeit, zum CCF-Faktor oder zur Behandlung redundanter Systeme strukturell vorgegeben. Dadurch ist die Methode zwar einfach anwendbar, bietet aber nur begrenzte Flexibilität. 

Genau hier setzt der ISO/TR 13849-3 an. Der Technical Report erweitert die Möglichkeiten der PFH-Ermittlung durch mathematische Formeln, die auf Markov-Modellen basieren. Das Ziel besteht darin, die Vorteile einer präziseren Modellierung mit der Architekturphilosophie der ISO 13849 zu vereinen. Die Autoren verstehen den Report ausdrücklich als Ergänzung und Weiterentwicklung der in ISO 13849-1 und IEC 62061 beschriebenen Methoden.
 

Markov-Modelle sind stochastische Modelle zur Beschreibung von Systemen, die zwischen verschiedenen Zuständen wechseln können. Für die Sicherheitsbetrachtung einer Steuerung können diese Zustände beispielsweise „fehlerfrei“, „gefährlicher Fehler erkannt“ oder „gefährlicher Fehler unerkannt“ lauten. Die Übergänge zwischen diesen Zuständen werden über mathematisch definierte Ausfall- und Testraten beschrieben. 

Der wesentliche Vorteil dieser Modelle besteht darin, dass auch komplexe Wechselwirkungen zwischen Kanälen, Diagnosen und Prüfungen realitätsnah abgebildet werden können. Markov-Modelle werden bereits seit vielen Jahren in der funktionalen Sicherheit eingesetzt und sind gemäß IEC 61508 ein geeignetes Verfahren zur Zuverlässigkeitsanalyse.
 

Für Maschinenhersteller besonders interessant ist die größere Flexibilität gegenüber dem vereinfachten Verfahren der ISO 13849-1. 

Der Technical Report ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von: 

• unterschiedlichen Prüfintervallen und Testraten, 
• Missionszeiten, die von der festen Annahme von 20 Jahren abweichen, 
• individuellen CCF-Faktoren statt pauschaler Annahmen, 
• asymmetrischen redundanten Architekturen ohne vorherige Symmetrisierung, sowie
• unterschiedlichen MTTFD-Werten von Funktions- und Testkanälen. 

Dadurch kann die PFH-Berechnung deutlich näher an den tatsächlichen Systemeigenschaften erfolgen. Besonders bei innovativen Steuerungsarchitekturen oder elektronischen Diagnosesystemen kann dies zu einer fundierteren Bewertung des Sicherheitsniveaus führen.
 

Der Technical Report beschreibt Formeln für die PFH-Berechnung von:

• einkanaligen Architekturen, 
• einkanaligen Architekturen mit Diagnosen, 
• einkanaligen Architekturen mit Prüfkanälen, 
• zweikanaligen Architekturen, 
• zweikanaligen Architekturen mit und ohne Diagnosefunktionen, sowie
• seriell angeordneten Subsystemen. 

Zusätzlich enthält das Dokument Anwendungsbeispiele sowie die mathematische Herleitung der verwendeten Gleichungen. Dies schafft Transparenz und erleichtert das Verständnis der zugrunde liegenden Zusammenhänge.