Produkte-Nachricht

Pilz Industrieelektronik GmbH
Berechtigungskonzepte in der Maschinenautomatisierung. Ein Schlüssel für mehr
Sicherheit.

In modernen Automatisierungsarchitekturen wird das Zusammenspiel von Maschinensicherheit (Safety) und Betriebssicherheit (Security) immer mehr zum Schlüssel für praktikable Konzepte. Dabei ist nicht nur die technische und normative Ebene der Sicherheit zu betrachten, sondern insbesondere auch die sorgsame Zuteilung von Informationen und Berechtigungen – also eher Themen, die bislang durch organisatorische Maßnahmen abgedeckt wurden. Mit einem sicheren Betriebsartenwahlschalter können sowohl Manipulationsschutz als auch Zugangsberechtigungen im Sinne einer ganzheitlichen Sicherheit erreicht werden.

Mit der Entwicklung hin zur vernetzten Automatisierungslandschaft kommen neue Sicherheitsherausforderungen auf Unternehmen zu. Industrie 4.0-Anlagen können sich autonom rekonfigurieren und optimieren, was eine neue Bewertung der Sicherheit zur Laufzeit – also im laufenden Betrieb durch die Anlage selbst – erfordert. Ferner muss sichergestellt werden, dass durch verbleibende Security-Lücken keine neuen Safety-Risiken entstehen.

Pilz Industrieelektronik - Betriebsartenwahlschalter PITmode
Der Betriebsartenwahlschalter PITmode ermöglicht das sichere Umschalten der Betriebsart und die Regelung der Zugangsberechtigung in einem Gerät

Ganzheitliche Betrachtung zunehmend wichtig
Die jeweiligen Sichtweisen auf das Thema Sicherheit unterscheiden sich deutlich: Die international verwendeten Begriffe „Safety“ für Maschinensicherheit und „Security“ für Betriebssicherheit helfen zunächst bei der grundlegenden Differenzierung. Safety verlangt, dass Restrisiken, die von einer Maschine oder Anlage ausgehen, normativ vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigen. Das schließt sowohl die Gefährdungen der Umgebung der Anlage (z.B. Umweltschäden) als auch die Gefährdungen innerhalb der Anlage (z.B. Personen, die sich in der Anlage aufhalten) ein. Security betrifft den Schutz einer Maschine oder Anlage vor unbefugten Zugriffen von außen, sowie den Schutz sensibler Daten vor Verfälschung, Verlust und unbefugtem Zugriff im Innenverhältnis. Dazu zählen sowohl explizite Angriffe als auch unbeabsichtigte Security-Vorfälle.

Wichtig ist es außerdem, bereits bei der Entwicklung von Lösungen von Anfang an die Bedürfnisse des Anwenders zu berücksichtigen, zum Beispiel bei der Handhabung und Benutzerfreundlichkeit im Betrieb. Sonst sind Manipulationen der Sicherheitsmaßnahmen im wahrsten Sinne bereits vorprogrammiert.

Ganzheitliche Sicherheitskonzepte machen nicht nur das Zusammenspiel von Safety & Security erforderlich. Mit Blick auf den Safety-Aspekt ist zu prüfen, in wieweit Security-Themen die Funktionale Sicherheit beeinflussen. Dies ist der Fall, wenn Zugriffs- oder Berechtigungssysteme mit einfachen Mitteln ausgehebelt oder kopiert werden können bzw. jedem zugänglich sind, wie beispielswese das mit einem Klebezettel am Bildschirm befestigte Masterpasswort. Zentrale Themen sind dabei eindeutige und sichere Identitätsnachweise für Produkte, Prozesse und Maschinen sowie für die berechtigten Personen, einschließlich des sicheren Informationsaustauschs entlang des gesamten Produktionsprozesses.

Pilz Industrieelektronik - PSENsgate
Safety: Bei Öffnung einer Schutztür müssen Gefahr bringende Maschinenbewegungen stillgesetzt und das Wiederanlaufen verhindert werden. Dabei dürfen die Schutzeinrichtungen weder zu umgehen noch manipulierbar sein.

Sicherheit erfordert Berücksichtigung von Beginn an
Maschinenhersteller sind auf dem europäischen Binnenmarkt verpflichtet, ihren Kunden ausschließlich sichere Produkte anzubieten. Ausgehend von der bestimmungsgemäßen Verwendung gilt es, sämtliche relevanten Gefährdungen zu ermitteln –  unter Berücksichtigung aller Lebensphasen nach dem erstmaligen Bereitstellen auf dem Markt. Dabei werden alle unterschiedlichen Personengruppen wie z. B. Bedienungs-, Reinigungs- oder Wartungspersonal, die mit der Maschine in Berührung kommen, beachtet. Für jede Gefährdung wird das Risiko eingeschätzt und bewertet. Maßnahmen, die das Risiko reduzieren, werden nach dem Stand der Technik und unter Beachtung der harmonisierten Normen festgelegt.

Ein intelligentes Sicherheitskonzept muss schließlich sowohl einen größtmöglichen Freiraum und Gestal- tungsspielraum als auch den höchstmöglichen Grad an Sicherheit bieten. Wesentliche Bedeutung haben dabei die Zugänge zur Maschine bzw. zum Prozess. Diese müssen gegen unbefugtes Öffnen zu sichern sein und unzweifelhaft sicherstellen, dass sich beim Start der Maschine keine Personen im Gefährdungsbereich aufhalten.

Keine Gefahr für Mensch …
Damit mutwilliges oder versehentliches Öffnen von Zugangstüren nicht zu Gefährdungen führt, sind diese klassisch im Sinne von Safety mit einem sicheren Schutztürsystem gesichert. Dieses kombiniert die sichere Schutztürüberwachung mit sicherer Zuhaltung in einem System und verfügt zusätzlich über Sicherheitsfunk- tionen wie Not-Halt, Fluchtentriegelung sowie eine mechanische Wiederanlaufsperre. Eine versehentlich eingeschlossene Person kann den Gefahrenbereich somit im Gefahrenfall schnell und problemlos verlassen. Ein erneutes Anfahren der Anlage ist erst dann wieder möglich, wenn über die bestehenden integrierten Sicherungs- und Quittierfunktionen zweifelsfrei fest steht, dass sich niemand mehr im Gefahrenbereich befindet. Mit einem solchen Schutztürsystem wie PSENsgate von Pilz ist zwar die Sicherheit des Menschen im Sinne der Safety gewährleistet. Doch offen ist weiter die Sicherheit des Prozesses also die Betriebssicherheit (Security).

… und Prozess
Der Schutz vor unberechtigtem Zugriff kann in der Praxis über einen sicheren Betriebsartenwahlschalter realisiert werden. Er erfüllt dabei zwei Funktionen: Die Wahl der Betriebsart und die Regelung der Zugangsberechtigung zur Maschine.

Betriebsartenwahlschalter wie  PITmode von Pilz ermöglichen das Umschalten zwischen definierten Betriebsarten. Die Auswahl der Betriebsart erfolgt durch Stecken eines Transponder-Schlüssels mit der entsprechenden Berechtigung und Betätigen der für die Betriebsart definierten Taste. Jeder Schlüssel ist individuell kodiert, um eine eindeutige Nutzer-Authentifizierung zu ermöglichen, was Manipulationen vermeidet. Da die eindeutigen Schlüssel an mehreren Maschinen eingesetzt und unterschiedliche Berechtigungen hinterlegt werden können, lassen sich mehrere mechanische Schlüssel in einem Transponder-Schlüssel zusammenfassen. Das reduziert wiederum den administrativen Aufwand.

Pilz Industrieelektronik - RFID-basierte Schlüssel
Security: Als Betriebsartenwahlschalter ermöglicht der PITmode das sichere Umschalten zwischen definierten Betriebsarten. Die Auswahl der Betriebsart erfolgt durch Stecken eines Transponder-Schlüssels und Betätigen der für die Betriebsart definierten Taste. Jeder Schlüssel ist individuell kodiert, was Manipulationen vermeidet.
Über einen RFID-basierten Schlüssel ist es möglich, für jeden Bediener individuelle (Zugangs-)Berechtigungen zu erteilen. Diese werden über eine Identifikationsverwaltung in der Maschinensteuerung vergeben. Die ausgewählte Betriebsart wird zudem sicher vom Auswertegerät erkannt und ausgewertet,


Klar definierte Zuständigkeiten
Jeder Bediener erhält über den codierten Schlüssel Zugang zu den für ihn freigegebenen Maschinenfunktionen oder Maschinenbetriebsarten. Über den RFID-basierten Schlüssel ist es möglich, für jeden Bediener individuelle (Zugangs-)Berechtigungen zu erteilen. Diese können über eine Identifikationsverwaltung in der Maschinen- steuerung vergeben werden.

Über Betriebsartenwahlschalter wie PITmode ist die Anlage von autorisierten Personen in verschiedenen Betriebsmodi bedien- und steuerbar. Dabei erhält jeder Bediener die seinen Fähigkeiten und Qualifikationen entsprechenden Maschinenfreigaben, so dass auf diese Weise ein hohes Maß an Schutz gegen unbeabsichtigte Aktionen und Manipulationen sowie die Sicherheit der Informationen gegeben ist.

An heiklen bzw. sensiblen Maschinen besteht der Bedarf, alle Bedieneraktionen zu protokollieren. Auch hier kann das System unterstützen, da alle Bedienaktionen ohnehin an die Steuerung gemeldet werden. Das Authentifizierungssystem kann dazu genutzt werden, die Aktionen dann eindeutig einem Bediener zuzuordnen. So lassen sich im Betrieb der Maschinen etwaige Änderungen dokumentieren und die Nachvollziehbarkeit erhöhen. Verändert eine Person im Betrieb Maschinenparameter, wird dieser Schritt dokumentiert. Kommt es im Anschluss zu Fehlern, lassen sich Ursachen deutlich schneller ausmachen.

PITmode schaltet durch Selbstüberwachung sicher von einer Betriebsart auf die andere um. Fünf einstellbare Betriebsarten sind möglich: Automatikbetrieb, Einrichtbetrieb, manuelles Eingreifen unter eingeschränkten Bedingungen, Special Mode bzw. Prozessbeobachtung und Servicebetrieb. Dank LED-Anzeige lässt sich die aktuell ausgewählte Betriebsart ebenso eindeutig anzeigen wie die Berechtigungsstufe des Schlüssels. Der Betriebsartenwahlschalter ist einsetzbar für Anwendungen bis PL d nach EN ISO 13849-1 oder SIL CL 2 nach EN 62061.

Durch die Definition von sicheren Betriebsarten lassen sich die Anforderungen an Bedienersicherheit, Prozesssicherheit und  Verfügbarkeit in Einklang bringen. Doch erst, wenn Themen wie Manipulationsschutz, Abgrenzung von Verantwortungsbereichen und Zuständigkeiten sowie eindeutige Identitätsnachweise für Maschinen und Menschen sicher geregelt sind, kann ein Prozess als „sicher im Betrieb“ anerkannt sein.
 

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Zum Unternehmen Pilz
Pilz ist heute mit weltweit über 1.500 Mitarbeitern international agierender Technologieführer in der Automatisierungstechnik. In diesem Bereich entwickelt sich Pilz konsequent zum Komplettanbieter mit Lösungen für die Sicherheits- und Steuerungstechnik. Neben dem Stammhaus in Deutschland ist Pilz mit Tochtergesellschaften und Außenstellen in 28 Ländern vertreten.


Zu den Produkten zählen Sensorik, elektronische Überwachungsgeräte, Automatisierungslösungen mit Motion Control, Sicherheitsschaltgeräte, programmierbare Steuerungssysteme sowie der Bereich Bedienen und Beobachten. Für die industrielle Vernetzung stehen sichere Bussysteme, Ethernetsysteme sowie industrielle Funksysteme zur Verfügung.

Pilz bietet darüber hinaus ein umfassendes Dienstleistungsprogramm, zu dem auch ein vielfältiges Schulungsangebot gehört. Mit Sicherheitsberatung und Engineering steht ein durchgängiger und kompetenter Service zur Verfügung - von der sicherheitstechnischen Überprüfung des Maschinenparks über die Risikoanalyse bis zur Systemintegration und Verifikation beim Kunden.

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Gewerbepark Hintermättli
Postfach 6
CH-5506 Mägenwil 
 
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www.pilz.ch

 
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