Übersicht mit KI

Funktionale Sicherheit ist essenziell für moderne HMI-Systeme, die als zentrale Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine fungieren und in Bereichen wie Industrieanlagen und Spezialfahrzeugen eingesetzt werden. Mit zunehmender Automatisierung steigen die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Ergonomie und Schutzfunktionen. Funktionale Sicherheit gewährleistet, dass Systeme auch im Fehlerfall sicher reagieren, um Mensch, Maschine und Umwelt zu schützen. Internationale Normen wie IEC 61508 und ISO 26262 definieren die Anforderungen an diese Sicherheit. Für die Entwicklung von HMI-Systemen sind sichere Hardware- und Softwarearchitekturen entscheidend, um Fehlfunktionen und Risiken zu minimieren. Beispiele wie die Rugged Keypads von EAO demonstrieren die Umsetzung dieser Prinzipien durch Zertifizierungen, robuste Bauweise und sichere Signalübertragung. Letztlich führen funktional sichere HMI-Komponenten nicht nur zu erhöhter Sicherheit, sondern auch zu reduzierten Betriebskosten durch weniger Wartung und Ausfälle, während sie gleichzeitig gesetzliche Vorgaben erfüllen.

placeholder
Sichere Interaktion zwischen Mensch und Maschine

Funktionale Sicherheit als Schlüssel moderner HMI-Systeme

Ob in Industrieanlagen, mobilen Arbeitsmaschinen oder Spezialfahrzeugen – die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) bildet das zentrale Bindeglied zwischen Bediener und Technik. Mit zunehmender Automatisierung und wachsender Systemkomplexität steigen die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Ergonomie und Schutzfunktionen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die funktionale Sicherheit: Sie sorgt dafür, dass Systeme auch im Fehlerfall kontrolliert reagieren – und somit Mensch, Maschine und Umwelt zuverlässig geschützt bleiben.

00:00



Sorry, no results.
Please try another keyword

EAO Keypad Anwendung

Funktionale Sicherheit beschreibt die Fähigkeit eines Systems, bei Auftreten eines Fehlers oder Ausfalls in einen sicheren Zustand überzugehen oder sicher weiterzuarbeiten. Insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen oder Spezialfahrzeugen, in denen Mensch und Maschine in enger Interaktion stehen, können Fehlfunktionen oder Fehleingaben gravierende Folgen für den Bediener oder das Arbeitsumfeld haben. Im Gegensatz zur klassischen Produktsicherheit, die meist durch mechanische oder konstruktive Maßnahmen erreicht wird, bezieht sich die funktionale Sicherheit auf das Verhalten des Systems im Fehlerfall – insbesondere bei elektronischen oder programmierbaren Steuerungen. Dies ist gerade bei HMI-Systemen entscheidend: Ein falsch dargestellter Zustand, ein nicht ausgelöster Alarm oder eine fehlerhafte Bedienreaktion kann schwerwiegende Konsequenzen haben.

Normen und Standards

Die funktionale Sicherheit ist durch zahlreiche internationale Normen geregelt, die je nach Branche und Anwendung variieren. Grundlage bildet die IEC 61508 als Basissicherheitsnorm für elektronische und programmierbare Systeme. Sie definiert weiterhin die entsprechenden Sicherheitsanforderungsstufen. Auch wenn die grundlegenden Elemente und Prinzipien ähnlich aufgebaut sind, unterscheiden sich die Normen in verschiedenen Märkten und Applikationen. Hier einige Beispiele:

  • IEC62061 – Sicherheitsbezogene Steuerungssysteme in Maschinen
  • ISO13849-1 – Maschinensicherheit: Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen
  • IEC61511 – Sicherheitsrelevante Systeme in der Prozessindustrie
  • ISO26262 – Sicherheitsrelevante elektronische Systeme in Straßenfahrzeugen

Für die jeweiligen Märkte gibt es weitere Normen, die die Anforderungen in konkreten Anwendungen spezifischer definieren. Diese Normen definieren nicht nur Anforderungen an Hardware und Software, sondern auch an Risikobeurteilung, Sicherheitsanforderungen, Teststrategien, Dokumentation und Entwicklungsprozesse.

Ziele der funktionalen Sicherheit

Ziel der funktionalen Sicherheit ist der Schutz von Mensch, Maschine und Umwelt durch das zuverlässige Verhalten eines Systems im Fehlerfall. Dazu gehören:

  • Fehlererkennung und -behandlung: Sicherheitsgerichtete Systeme erkennen mögliche Fehler frühzeitig und reagieren kontrolliert.
  • Vermeidung systematischer Fehler: Bereits in der Entwicklung werden Methoden angewandt, um potenzielle Fehlerquellen zu identifizieren und zu vermeiden.
  • Risikominimierung durch Erreichen eines bestimmten Sicherheitsniveaus: Gemäß einer Risikoanalyse muss ein geeignetes Sicherheitslevel eingehalten werden, das den potenziellen Gefahren gerecht wird. Je nach Norm wird dies als Perfomance Level (PL) oder Safety Integrity Level (SIL) klassifiziert.

In der Praxis bedeutet dies, dass potenzielle Fehlerquellen frühzeitig diagnostizierbar sind und im Störungsfall automatisch ein sicherer Zustand gewährleistet ist.

Funktional sichere Keypads von EAO.
Funktional sichere Keypads von EAO. – Bild: EAO GmbH

HMI-Design unter Sicherheitsaspekten

Funktionale Sicherheit endet nicht bei Sensoren oder Aktoren. Auch die Mensch-Maschine-Schnittstelle selbst muss fehlertolerant, sicher und resistent gegen Missbrauch sein. Entwickler von HMIs stehen zunehmend vor Herausforderungen wie:

  • Zunehmende Automatisierung: Elektronische Steuerungen machen HMIs zum sicherheitsrelevanten Eingabepunkt.
  • Wachsende Komplexität der Bedienaufgaben: Umfangreiche Benutzeroberflächen erhöhen das Fehlerrisiko durch Falscheingaben.
  • Strengere Regularien: Gesetzliche und normative Vorgaben verlangen konforme Entwicklungsprozesse und abgesicherte Hard- und Softwarearchitekturen.

Ziel muss es also sein, ein benutzerorientiertes und ergonomisches Design zu schaffen, welches es dem Bediener ermöglicht, auch unter Stress schnell und intuitiv zu agieren. Dazu gehört die Vereinfachung der Benutzerschnittstelle, beispielsweise durch gezielte Reduzierung der Tastenanzahl und einem klaren visuellen Feedback für den Nutzer.

Neben dem Bedienkonzept spielt ebenso eine entsprechend ausgelegte Hard- und Softwarearchitektur eine entscheidende Rolle. Die sichere und unverfälschte Übertragung von Tastensignalen ist hierbei entscheidend. Der Einsatz von zertifizierten Komponenten, Redundanz und Überwachung, integrierte Sicherheits- und Diagnosefunktionen sowie aktive Fehlererkennung sind hier nur einige Schlagworte. Insbesondere für HMIs, die an ein Bussystem angebunden sind, spielt das CANopen-Safety-Protokoll eine elementare Rolle.

Rugged Keypads als Praxisbeispiel

Wie diese Prinzipien umgesetzt werden, zeigt die Baureihe 09 Rugged Keypads von EAO – entwickelt für den harten Einsatz in Schwerlast- und Sonderfahrzeugen. Daraus wird deutlich, wie die genannten Anforderungen umgesetzt sind und somit einen signifikanten Nutzen für Hersteller und Anwender schaffen.

  • Dekra-zertifiziert nach DIN EN ISO13849, Performance Level D (PLd)
  • Hohe Robustheit für zuverlässigen Betrieb auch unter rauen Bedingungen
  • Zuverlässige und sichere Bedienung sowie ein aktives Feedback zu Zustand und Status an den Nutzer durch programmierbare und mehrfarbige Beleuchtungsmöglichkeiten
  • Integrierte Diagnosefähigkeiten zur Selbstüberwachung
  • Sichere Signalübertragung über CANopen Safety

Mit Einsatz von funktional sicheren HMI-Komponenten ergeben sich zahlreiche Vorteile für Hersteller und Bediener. Neben der generellen Erhöhung der Sicherheit ist die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen von elementarer Bedeutung. Weiterhin ist durch den Einsatz sicherer und robuster Komponenten mit deutlich weniger Wartungsaufwänden, Stillstand- und Ausfallzeiten zu rechnen, was eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zur Folge hat und die Betriebskosten nachhaltig senken kann.

Fazit: Funktionale Sicherheit ist also weit mehr als ein technisches Detail – sie ist ein integraler Bestandteil moderner HMI- und Bedientechnik. Nur durch die gezielte Berücksichtigung sicherheitsrelevanter Aspekte bereits in der Entwicklungsphase lassen sich Systeme realisieren, die nicht nur benutzerfreundlich, sondern auch betriebssicher und normkonform sind.

Thematik: Sichere Automation Ausgabe: SPS-MAGAZIN 1 (Februar) 2026
EAO GmbH
Zur Firmenwebsite

MEHR ZUM THEMA

das könnte sie auch interessieren