Digitalisierung der funktionalen Sicherheit

Digitalisierung entfaltet ihren vollen Nutzen, wenn immer mehr unterschiedliche Gewerke miteinander vernetzt werden. Anlagen sollen sich im Idealfall während des gesamten Lebenszyklus von Planung über Bau, Inbetriebnahme und Betrieb ganzheitlich betrachten lassen. Das erhöht ihre Effizienz zu allen Zeiten des Lebenszyklus. Ganz besonders gilt das für die komplexen Anlagen der Prozessindustrie. Gleichzeitig spielt aber Sicherheit hier eine entscheidende Rolle. Die Forderung nach sicheren und flexiblen Programmierlösungen, die kundenspezifisch angepasst werden können, führt jedoch in vielen Fällen zu einer zu langen Entwicklungszykluszeit, wenn beispielsweise langwierige Prüfprozesse den Anlagenbau ausbremsen. Ein modularer Ansatz bietet hierzu eine Lösung.

Hima entwickelt seit über 50 Jahren sicherheitsgerichtete Automatisierungslösungen. Weil aber beim Bau neuer Anlagen Zeit Geld ist, liegt neben der Sicherheit ein weiterer Fokus auf der Entwicklung von Tools, die eine effiziente Planung und Programmierung von sicherheitsgerichteten Steuerungen ermöglichen. Mit SIL-Worx, einem vollintegrierten, sicherheitsbezogenen Konfigurations-, Programmier- und Diagnose-Tool, lassen sich alle Steuerungen von Hima sowie Remote I/O-Systeme programmieren und konfigurieren. Auch die Fehlerdiagnose läuft über dieselbe Benutzeroberfläche. Durch das Tool werden in der Anwendungsentwicklung systematische Fehler vermieden. Das wiederum beschleunigt das Engineering. Anwender können das Sicherheitssystem früher in Betrieb nehmen und schneller und flexibler an neue Anforderungen anpassen.

Bisher fokussierte sich das Tool auf die Kernfunktionen, die für Konfiguration, Programmierung und den Betrieb von Sicherheitssystemen erforderlich sind. Die eigene Sicherheitszertifizierung des Tools spielt dabei eine wichtige Rolle. Sie wird nun in ihrem Funktionsumfang deutlich erweitert.

Um in Verbindung mit den zertifizierten Sicherheitssteuerungen von Hima IEC 61511 konforme sicherheitsgerichtete Automatisierungslösungen erstellen zu können, verfügt das Engineering-Tool SIL-Worx ebenfalls über eine Zertifizierung nach IEC 61508. Das hat aber auch eine Schattenseite. Denn damit die Zertifizierung vergeben werden kann, müssen alle Änderungen am Entwicklungstool zuerst von der Zulassungsstelle geprüft und zertifiziert werden. Das geht nicht von heute auf morgen. Die zugehörigen Prüf- und Zulassungsprozesse verlängern die Entwicklungszeiten. Die Implementierung neuer Funktionalitäten bremst dann häufig die Gesamtentwicklung aus, was nicht im Sinne der Anwender ist. Daher wurde eine alternative Lösung entwickelt.

Der neue Ansatz sieht eine modulare Herangehensweise vor. Dabei sind nicht alle Funktionalitäten sicherheitsrelevant und erfordern ein entsprechendes Zertifikat. Künftig werden daher SIL-Worx-Core- und SIL-Worx-i4.0-Features getrennt betrachtet. Die Core-Funktionen bekommen nach wie vor alle Sicherheitszertifikate, während Plug-Ins diese Zertifikate nicht benötigen. Die neue Version des Programmierungstools bietet eine Schnittstelle, über die sich verschiedene (nicht sichere) Plug-Ins wie Skripte, Programme oder Funktionen integrieren lassen. Damit lässt sich das Engineering-Tool sehr flexibel an die Anwenderbedürfnisse anpassen. Für typische Anwendungsfälle werden vorgefertigte Plug-Ins angeboten. Die Schnittstellen sind auch offen für Anwender mit individuellen Anforderungen, die eigene Plug-Ins entwickeln und nutzen möchten.

In diesem Jahr wird die neue SIL-Worx-Version mit der entsprechenden Schnittstelle erweitert, um nicht sicherheitsrelevante Plug-Ins ins eigene Automatisierungsprojekt zu integrieren. Verschiedene Plug-Ins werden nach und nach dazu kommen. Geplant sind zum Beispiel die Plug-Ins External Communication Configurator, Digital Inventory Manager und Digitalized Engineering. Letzteres soll dabei helfen, den gesamten Engineering-Prozess zu digitalisieren, von der Spezifikation über die Programmierung bis hin zu den notwendigen Prüfungen. Zunehmender Personalmangel gepaart mit steigendem Zeitdruck erfordert immer mehr automatisierte Vorgehensweisen in der Anlagenentwicklung. Diesem Problem kann dieses Plug-In begegnen.

Um geltende Sicherheitsvorschriften zuverlässig einhalten zu können, gilt es auch, den Lebenszyklus der funktionalen Sicherheit zu digitalisieren. Bislang wird in diesen Bereich noch viel mit PDF-Dokumenten, Excel-Listen oder gar Papierplänen gearbeitet. Hier setzt das Plug-In Safety-Lifecycle-Management an und digitalisiert diesen Prozess durchgängig.  Das optimiert die Abläufe und reduziert die Kosten der funktionalen Sicherheit.

Ein anders Plug-In begegnet einem weiteren aktuellen Trend auf dem Markt, nämlich dem modularen Anlagenbau. Hier ist die Schnittstellenbeschreibung Module Type Package (MTP) das Schlagwort, das derzeit in der Branche immer wieder fällt. MTP ermöglicht eine effiziente Integration einzelner Komponenten verschiedener Automatisierungssysteme mithilfe der standard- und herstellerunabhängigen Beschreibung von Prozessmodulen. Das Plug-In MTP-Generator hilft bei der Entwicklung solcher Module Type Packages nach VDI/VDE/Namur 2658.

Der Funktionsumfang der Sicherheitssteuerungen wird durch das neue Angebot von Plug-Ins deutlich erweitert.  Im Zuge der Digitalisierung ist es nur logisch, Sicherheitssteuerungen künftig nicht mehr isoliert zu betrachten. Über das Plug-In-Konzept werden sie zum Herzstück einer umfassenden Digitalisierungslösung, ohne dass Sicherheitszertifizierungen unter dieser Flexibilität leiden.

Bestand die Aufgabe von SIL-Worx anfangs darin, von Benutzern konfigurierte Funktionen in einen spezifischen sicherheitsgerichteten Maschinencode zu übersetzen und in die Steuerung zu laden, hat sich über die Jahre die Funktionalität des sicherheitsbezogenen Engineering-Tools von Version zu Version deutlich erweitert. Mit dem neuen Plug-In-Konzept eröffnen sich Anwender nun wiederum eine ganze Bandbreite neuer Funktionen. Die Integration zusätzlicher Funktionen ist sofort möglich, das beschleunigt die Time-to-Market. Zudem profitieren Anwender von einer flexibleren Programmierung, gesteigerter Effizienz, Zeit- und Kostenersparnis. (sk)