VariSafe – Sicheres Variantenmanagement
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VariSafe – Sicheres Variantenmanagement

Das Forschungsprojekt VariSafe beschäftigt sich mit der Strukturierung und Vereinfachung des Variantenmanagements von Maschinen in Hinblick auf die benötigten Risikobeurteilungen. Diese richtlinienkonform durchzuführen, ist für viele Unternehmen eine große Herausforderung. Gleichzeitig nimmt das Thema Sicherheit, wie auch konkret die Vermeidung „sozialer Kosten“ durch Unfälle, bei der Konstruktion von Maschinen einen immer größer werdenden Stellenwert ein. Entsprechend der Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) muss ein Hersteller eine Risikobeurteilung der Maschine durchführen, bevor sie in den Verkehr kommt. Die Ergebnisse dieser Risikobeurteilung bieten Anhaltspunkte zur Eliminierung von Gefährdungen bzw. zur Reduktion des Risikos. Mögliche Maßnahmen können beispielsweise durch konstruktive Änderungen, technische Schutzmaßnahmen oder durch Benutzerinformationen erfolgen (DIN EN ISO 12100). Für Maschinenhersteller ist die Bedeutung einer Richtlinien-konformen Risikobeurteilung in den letzten Jahren stark gestiegen. Sie kann den Hersteller bei Fragen der Haftung absichern und wird vermehrt von Kunden und von deren Zulieferern auch als eigenes Dokument gefordert, um die eigene Risikobeurteilung darauf aufbauend durchzuführen.

Risikobeurteilungen bisher: aufwendig und teuer

Aus Sicht der Maschinenhersteller besteht derzeit großer Bedarf hinsichtlich einer Methode zur effizienten und frühzeitigen Risikobeurteilung von Maschinen auf Basis der Maschinenrichtlinie. Maschinenhersteller klagen jedoch über den hohen Aufwand der Risikobeurteilung. Denn jede Maschinenvariante erfordert eine eigene Risikobeurteilung, die abhängig ist von den Optionen der Maschine (Stangenlader, Werkstückwechseleinrichtung etc.). Weil aber die Anzahl möglicher Varianten exponentiell mit den wählbaren Maschinenoptionen steigt, ist eine individuelle Risikobeurteilung für jede einzelne angebotene Maschinenvariante sehr aufwendig und birgt ein hohes Fehlerpotenzial. Zum Zeitpunkt der Angebotserstellung liegen daher meist noch keine sicherheitstechnischen Analysen vor. Die genaue Kalkulation der Kosten für das Sicherheitskonzept kann somit oft nicht realitätsgetreu vorgenommen werden. Insgesamt führt die fehlende technische Unterstützung sogar dazu, dass Maschinenhersteller variantenspezifische Risiken erst spät erkennen. Wenn bei der Inbetriebnahme dann konstruktive Änderungen oder neue technische Schutzmaßnahmen erforderlich werden, kann dies zu hohen ungeplanten Kosten und zeitlichen Verzögerungen führen. Im schlimmsten Fall werden variantenspezifische Risiken aber überhaupt nicht erkannt.

Das Ziel von VariSafe: Steigerung der Effizienz und erhöhte Automatisierung bei der Risikobeurteilung

Mit dem Forschungsprojekt VariSafe wurden genau diese Herausforderungen adressiert. Ziel des Vorhabens war es, die variantenübergreifende Risikobeurteilung für Maschinensicherheit signifikant zu erleichtern. Der Maschinenhersteller soll bei der Planung einer neuen Produktfamilie dahingehend unterstützt werden, dass er die Konformität einzelner Maschinenvarianten zur Sicherheitsnormung systematisch prüfen kann, ohne für jede mögliche Variante eine eigene Risikobeurteilung manuell erstellen zu müssen. Für den häufig auftretenden Fall einer kundenindividuellen Anpassung soll es dem Maschinenhersteller ermöglicht werden, ein Grundgerüst zur Risikobeurteilung automatisiert zu erstellen. Auf diese Weise könnten bereits bei der Angebotserstellung die sicherheitstechnischen Fragestellungen in den Kosten berücksichtigt werden. Des Weiteren könnte die Qualität der Dokumentation erhöht werden, indem die Risikobeurteilung und die entsprechenden Maßnahmen zur Risikominderung automatisiert mit der Maschinendokumentation abgeglichen werden.

Der Lösungsansatz besteht darin, die Risikobeurteilung an das Variantenmanagement zu koppeln, indem die Strukturmodelle der Variantenkonfiguration mit Modellen zur Risikobeurteilung vernetzt werden. Die Lösung stützt sich dabei auf folgende innovative Kernziele des Gesamtprojekts:

  • Sicherheitstechnische, variantenübergreifende Maschinenstruktur-Modellierung
  • Durchgängigkeit von der Konstruktion zur Risikobeurteilung, Änderungsprozesse und Versionsverwaltung
  • Frühzeitige Integration der Risikobeurteilung in den Entwicklungsprozess
  • Variantenspezifische Dokumentation
  • Referenzprozess für die Risikobeurteilung
  • Vorgehensmodell für den Einführungsprozess der variantenübergreifenden Risikobeurteilung
In sieben Schritten von der modellierten Maschinenstruktur zur fertigen Risikobeurteilung

Das Forschungsprojekt VariSafe

Das Forschungsprojekt lief ursprünglich über 30 Monate, beginnend im Sommer 2014, und wurde während der Projektlaufzeit um weitere sechs Monate auf 36 Monate verlängert. Das offizielle Projektende war im Juli 2017.

Das Projektkonsortium bestand aus fünf aktiven Forschungspartnern:

Das Projektkonsortium wurde zusätzlich von mehreren assoziierten Partnerfirmen unterstützt, die die erarbeiteten Ergebnisse auf ihren tatsächlichen Nutzen hin und die praktische Umsetzbarkeit prüften bzw. validierten:

  • Das Unternehmen CHIRON Werke GmbH & Co. KG begleitete das Projekt über den gesamten Forschungszeitraum.
  • Das Unternehmen Schütte Schleiftechnik GmbH unterstützte bei der Aufnahme der Kundenanforderungen, schied jedoch im Anschluss aus dem Forschungsprojekt aus.
  • Das Unternehmen Gardner Denver, Inc. konnte nach dem Ausscheiden von Schütte Schleiftechnik GmbH als neuer assoziierter Partner gewonnen werden und begleitete das Projekt auch bis zum Abschluss.
  • Das Unternehmen Focke & Co. verfolgte das Projekt in Hinblick auf die Bewertung der Zwischenlösungen nicht während des gesamten Forschungszeitraums, war aber sowohl zu Beginn bei der Aufnahme der Anforderungen als auch bei der abschließenden Validierung durch die Anwender involviert.

Entwicklung und Optimierung eines VariSafe-Prototypen

Zunächst wurde eine Methodik zur variantenübergreifenden Risikobeurteilung ermittelt und dokumentiert. Dies umfasst die Anwender- und Technologieanalyse und eine Untersuchung der Auswirkungen von Varianten auf die Risikobeurteilung. Es wurde eine Sprache zur Modellierung der sicherheitstechnischen Maschinenstruktur und Methoden entwickelt, welche die Datendurchgängigkeit von den Erzeugersystemen (ERP, PLM, CAD) bis hin zur Risikobeurteilung erlaubt.

Der erste Prototyp ermöglichte eine manuelle, maschinenindividuelle Konfiguration der Risikobeurteilung entsprechend der ermittelten Variantenlogik aus der sicherheitstechnischen Struktur. Neben der Spezifizierung der Austauschdaten zwischen den verschiedenen Erzeugersystemen und der Modellierungssprache der Risikobeurteilung erfolgte eine Technologieevaluation existierender Modellierungssprachen und Austauschformate und deren Erweiterung und Einbindung zur Abbildung der sicherheitstechnischen Maschinenstruktur. Anschließend wurde eine Modellierungssprache und exemplarische Konnektoren zu ERP- und PLM-Systemen zur Datendurchgängigkeit entwickelt und implementiert.

Für die nächste Ausbaustufe des Prototypen wurden Methoden zur sicherheitstechnischen Identifikation der Austauschdaten entwickelt, die die Durchgängigkeit zwischen Erzeugersystemen und der Risikobeurteilung schaffen.

Weitere Themen waren Prozesse zur Gestaltung von Änderungsprozessen, der Versionsverwaltung und die Generierbarkeit weiterer technischer Dokumente.

Außerdem wurden Einführungs- und Referenzprozesse zur methodischen Verankerung des Konzepts entwickelt. Abschließend erfolgte eine Abschlussevaluation der prototypischen Software im industriellen Einsatz. Erweiterungspotenziale wurden aufgedeckt und ein Lastenheft zur weiteren Entwicklung der Software erstellt.

Das Ergebnis: Ein VariSafe-Prototyp

Das Ergebnis ist der heutige VariSafe-Prototyp: Zur Vereinfachung der Modellierung wird dabei eine Maximalstückliste aus dem ERP-System des Kunden an einen vom Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen (WZL-WM) am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen University entwickelten Konfigurator weitergegeben. Dort entsteht ein Variantenmodell der maximalen Baugruppenstruktur. An DOCUFY Machine Safety wird das gesamte Variantenmodell übertragen. SEAL Systems CMS Connect liest eine konkrete Variantenausprägung aus dem ERP aus. In DOCUFY Machine Safety werden das Variantenmodell und die tatsächliche Variantenausprägung für den konkreten Auftrag gefiltert und entsprechende Hilfestellungen zum Erstellen der individuellen Risikobeurteilung gegeben. Diese umfassen die Anzeige ähnlicher Baugruppen und reichen bis zur vollautomatischen Erstellung der gesamten Risikobeurteilung. Der entstandene Prototyp benötigt derzeit noch ein manuelles Einlesen der unterschiedlichen Austauschdateien. Begleitend dazu wurden Einführungs- und Referenzprozesse definiert.

Zusammenspiel zwischen dem ERP-System des Kunden, dem Konfigurator vom WZL-WM und DOCUFY Machine Safety

Verwertung der Ergebnisse

Im nächsten Schritt muss der entstandene Prototyp zu einer marktreifen Software weiterentwickelt werden, in der zur Steigerung der Usability die derzeit manuellen Datenweitergaben automatisiert sind. Der Konfigurator vom WZL-WM muss eine Produktreife erlangen und dabei eine noch engere Verzahnung zu DOCUFY Machine Safety geschaffen werden, so dass u.a. ein Datenaustausch ohne manuellen Eingriff möglich wird.

Begleitend dazu werden interessierte Kunden in Beratungsprojekten und Workshops heute schon für eine „VariSafe-konforme“ Datenorganisation im ERP-System sensibilisiert. Die Daten im ERP-System müssen die Maschinensicherheitsstruktur abbilden. Durch den entwickelten Referenz- und Einführungsprozess wird die Implementierung der Forschungsergebnisse in Unternehmen ermöglicht und erleichtert.

Noch Fragen?

Über Ihr Interesse an den Forschungsergebnissen von VariSafe und der damit verbundenen Weiterentwicklung von DOCUFY Machine Safety würden wir uns sehr freuen:

Kirstin Luderer
Vertrieb
Telefon +49 951 – 2 08 59-889
vertrieb@docufy.de

Varisafe wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung

 

 

 

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Philipp Schulze

Philipp Schulze ist Leiter der Projektentwicklung bei DOCUFY.