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.

Welche Elemente eine Risikobeurteilung beinhalten muss, und wie diese zu erstellen ist, regelt das Gesetz, konkret die EU-Maschinenverordnung (Link zum ausführlichen Beitrag zur “Neuen Maschinenverordnung”). 

Diese verlangt von den in die Konstruktion involvierten Personen folgende Prozessschritte:

1. Die Grenzen der Maschine zu bestimmen
   Hierbei geht es darum festzulegen, unter welchen Bedingungen (Temperatur, Luftdruck, Platzbedarf, ggf. statische Anforderungen, Netzformen, Qualifikation der Bediener, erforderlicher Reinlichkeitsgrad, etc.) festzulegen. Mit anderen Worten: Um eine sichere Maschine bauen zu können, müssen die Parameter, unter denen die Maschine zum Einsatz kommt, bekannt sein. Dies stellt sozusagen die Ausgangslage für alle weiteren Schritte der Risikobeurteilung – und somit von sicherheitstechnischen Entscheidungen – dar. 

   Wichtig: Die Grenzen der Maschine müssen auch vernünftigerweise vorhersehbare Fehlanwendungen berücksichtigen. Damit sind nicht abstruse Dinge, wie die häufig zitierte „Katze in der Mikrowelle“ gemeint, aber eben Situationen, die vernünftigerweise auftreten können, etwa die Bearbeitung von nicht vorgesehenen Werkstoffen, oder die Bedienung außerhalb vorgesehener Betriebsparameter (wie z.B. maximale Drehmomente, etc.). Auch diese Fehlanwendungen müssen in der Risikobeurteilung berücksichtigt werden.

2. Gefährdungen identifizieren und Gefährdungssituationen ermitteln
   Hier geht es darum systematisch zu ermitteln, welche Gefährdungen an welchen Bereichen der Maschine auftreten. Es ist zweckdienlich hier auch unterschiedliche Phasen der Lebensdauer zu unterscheiden, da sich Gefährdungssituationen im normalen Betrieb selbstredend deutlich von jenen unterscheiden können, die z.B. während der Wartung oder während Reinigungsarbeiten an Maschinen auftreten. 
    
3. Risiken abschätzen und bewerten
   Hinter diesem (etwas theoretisch klingenden) Arbeitsschritt verbirgt sich etwas sehr Pragmatisches: Nicht jede mögliche Gefährdung ist tatsächlich ein Problem, welches Schutzeinrichtungen oder ähnliches erfordert. Durch die Kombination aus der Schwere des Schadens (Tod, schwere Verletzung, leichte Verletzung, …) und der Eintrittswahrscheinlichkeit ergibt sich ein Risiko. Je nachdem, wie hoch das Risiko eingeschätzt wurde, müssen sicherheitstechnische Maßnahmen getroffen werden, um das Risiko auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. Wichtig ist hier, dass das Gesetz keine absolute Sicherheit fordert, sondern, dass das Risiko „hinreichen“ vermindert wird, wie es das Gesetz formuliert. Wann das Risiko „hinreichend reduziert“ ist, ist im Einzelfall zu beurteilen, Normen helfen hier in der Praxis!
    
4. Risiken ausschalten
   Für Konstrukteure ist dies der wichtigste Punkt, denn hier entstehen durch smarte Konstruktionen sichere Maschinen. Besonders relevant sind zwei Punkte:

• Gute konstruktive Lösungen können nur entstehen, wenn die Risikobeurteilung während der Konstruktion erstellt wird, denn nur dann können identifizierte Risiken konstruktiv beseitigt werden, was häufig auch kosteneffizienter ist als nachträgliche Schutzmaßnahmen zu installieren. 
• Das Gesetz definiert eine zwingend einzuhaltende Reihenfolge der Maßnahmen, dazu unten mehr. 

Bei der Wahl der angemessensten Lösungen gilt eine gesetzlich vorgeschriebene Reihenfolge:

• Zuerst muss geprüft werden, ob Konstruktionen so gestaltet werden können, dass Risiken erst gar nicht auftreten, z.B. in dem unnötig hohe kinetische Energien vermieden werden oder Geometrien so gestaltet werden, dass ein Zugang zu gefährlichen Bereichen für den Bediener gar nicht möglich ist. Die Maschinenverordnung spricht in diesem Zusammenhang von „“Integration der Sicherheit in Konstruktion und Bau der Maschine“.
• Ist dies nicht möglich, wollen Schutzmaßnahmen wie Zweihandschaltungen, Lichtvorhänge, trennende Schutzeinrichtungen o.ä. vorgesehen werden.
• Der letzte Schritt sind Hinweise an die Benutzer, etwa in Form von Piktogrammen, Warneinrichtungen oder Hinweisen in der Betriebsanleitung. 

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 Maschinenverordnung ein 3-stufiges Konzept zur Risikominderung. Im Grunde unterscheiden sich die Prozessschritte nur in der Bezeichnung.
 

Tabelle 1: Reihenfolge zur Auswahl sicherheitstechnischer Lösungen
 

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)

Wie genau muss ein Konstrukteur nun vorgehen? Die bereits zitierte Norm EN ISO 12100 nennt in unterschiedlichste Aspekte und Lösungswege für eine inhärent sichere Konstruktion, beispielsweise werden folgende geometrischen und physikalischen Faktoren genannt: 

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

Unterstützung durch Normen

Bei der konkreten technischen Auslegung der oben definierten Methoden zur inhärent sicheren Konstruktion bieten einschlägige technische Normen hilfreiche Wissensquellen. Z.B. stellt sich für Bauteile, die eine Betätigungskraft auslösen, die Frage, bis zu welcher maximalen Kraft ein Vorgang als inhärent sicher betrachtet werden kann. Produktspezifische Normen (sogenannte C-Normen) enthalten häufig bereits konkrete Lösungsvorschläge oder verweisen bezüglich der Auswahl von Parametern auf allgemeinere sicherheitstechnische Normen (B-Normen).

Bei der Auswahl von Normen muss der Konstrukteur prüfen, ob eine bestimmte Norm für seine Maschine bzw. seinen Anwendungszweck geeignet ist. Wenn beispielsweise nicht ausgeschlossen werden kann, dass nur Erwachsene Zugang zu einer bestimmten Maschine haben, muss geprüft werden, ob die von einer Norm vorgegebenen Parameter auch für Kinder geeignet sind.

Neben der Prüfung des Anwendungsbereichs, muss vor der Auswahl einer Norm geprüft werden, ob diese aktuell ist! Gleichermaßen müssen Lösungen, die aus früheren Projekten kopiert werden, auf Aktualität überprüft werden.

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 Maschinenverordnung nennt diese steuerungstechnische Maßnahme „Verriegelung“. 

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, wobei darauf zu achten ist, dass diese Ihre Schutzwirkung nur dann entfalten, solange es nicht zu „Reizüberflutungen“ kommt.