Funktionsanalyse: So finden Sie Gefährdungen, die keine Checkliste findet

· Dipl.-Ing. Andreas May

Eine Gefährdungsliste abzuarbeiten ist schnell erledigt. Bei einer Tischkreissäge steht darin Schnittverletzung am Sägeblatt, Rückschlag, Lärm, Holzstaub, elektrischer Schlag. Das ist alles richtig, und es reicht trotzdem nicht. Manche Gefährdungen entstehen erst im Zusammenspiel: Eine Nebenfunktion fällt aus, der Bediener behilft sich, und dabei entsteht eine Situation, die in keinem Katalog steht.

Die Funktionsanalyse setzt an dieser Stelle an. Sie fragt nicht „welche Gefährdungen gibt es an so einer Maschine“, sondern „was tut diese Maschine, und was passiert, wenn eine ihrer Funktionen nicht so läuft wie vorgesehen“.

Sägeblatt einer Baustellenkreissäge mit Spaltkeil und Schutzhaube

Spaltkeil und Schutzhaube an einer Baustellenkreissäge. Beurteilt wird im Beitrag eine Tischkreissäge mit Absaugung, Schiebeschlitten und fahrbarem Untergestell.

Was eine Gefährdungsliste leistet und was nicht

Die Gefährdungslisten der EN ISO 12100 und der Typ-C-Normen, für Kreissägemaschinen etwa die EN-1870-Reihe, sind Kataloge von Gefährdungsarten. Sie beantworten die Frage, welche Arten von Gefährdung es grundsätzlich geben kann. Als Vollständigkeitskontrolle sind sie unverzichtbar. Als Suchverfahren haben sie zwei Schwächen.

Die erste: Der Katalog ist allgemein, die Zuordnung zur konkreten Maschine bleibt dem Bearbeiter überlassen. Wer die Maschine gut kennt, ist schnell fertig, und genau das ist das Problem. Abgehakt wird, was offensichtlich passt.

Die zweite: Kombinationen stehen kaum darin. Dass sich Holzstaub an elektrischen Bauteilen ablagert und dort zur Brandlast wird, ergibt sich nicht aus dem Stichwort „Staub“ und auch nicht aus dem Stichwort „elektrische Gefährdung“. Es ergibt sich erst, wenn man verfolgt, wohin der Staub in dieser Maschine gelangt.

Die Maschine in Funktionen zerlegen

Der erste Schritt ist eine Zerlegung nicht nach Baugruppen, sondern nach technischen Funktionen. Für die Beispielmaschine TK100 sind das zehn:

  • TF-01 Energie bereitstellen / wandeln
  • TF-02 Werkzeug antreiben
  • TF-03 Werkstück auflegen / abstützen
  • TF-04 Werkstück führen
  • TF-05 Schnitt ausführen (Materialtrennung)
  • TF-06 Schnittgeometrie einstellen
  • TF-07 Späne / Staub abführen
  • TF-08 Maschine steuern / schalten
  • TF-09 Bediener und Umgebung schützen
  • TF-10 Standsicherheit / Mobilität herstellen

Probavis-Projektbaum mit dem Zweig Funktionsanalyse und zehn technischen Funktionen

Die Funktionsanalyse liegt im Projektbaum als eigener Zweig neben Maschine, Grenzen und Lebensphasen.

Der Unterschied zur Baugruppenliste ist wichtig. „Werkstück führen“ ist eine Funktion; der Parallelanschlag und der Schiebeschlitten sind die Bauteile, die sie erfüllen. Wer nach Bauteilen sortiert, betrachtet den Anschlag. Wer nach Funktionen sortiert, betrachtet das Führen und stößt dabei auch auf das Freihandschneiden, für das gar kein Bauteil zuständig ist.

Vier Fragen je Funktion

Für jede Funktion werden vier Fragen beantwortet. Am Beispiel von TF-07, dem Abführen von Spänen und Staub:

  1. Was soll die Funktion tun? Am Schnittbereich entstehende Späne und Stäube über Absaughaube, Absaugstutzen und Absaugschlauch erfassen und zur externen Absauganlage abführen.
  2. Wie kann sie gestört sein? Verstopfte oder undichte Absaugung, abgefallener Schlauch, zu geringe Absaugleistung, elektrostatische Aufladung, Staubablagerung an elektrischen Bauteilen.
  3. Wie kann sie vorhersehbar falsch verwendet werden? Betrieb ohne Absaugung, Ausräumen von Verstopfungen bei laufendem Blatt, Einsatz ungeerdeter Kunststoffkomponenten.
  4. Welche Gefährdungen ergeben sich daraus? Einatmen von Holzstaub, Brand- und Explosionsgefahr, elektrostatische Entladung.

Detailansicht der Funktion TF-07 in Probavis mit den Feldern für Funktion, Fehlanwendung, Störung und Gefährdung

Je Funktion werden bestimmungsgemäße Funktion, vorhersehbare Fehlanwendung, mögliche Störung und mögliche Gefährdung erfasst, dazu die Lebensphasen, in denen die Funktion überhaupt wirkt.

Frage 3 ist die unbequeme. Sie verlangt, ernst zu nehmen, was der Bediener tun wird, nicht was er tun dürfte. Probavis nennt das Feld deshalb „Vorhersehbare Fehlanwendung/Umgehungsanreiz“: Wenn eine Schutzeinrichtung die Arbeit spürbar behindert, ist ihr Umgehen vorhersehbar und gehört damit in die Beurteilung.

Frage 2 und Frage 3 lassen sich leicht vermischen. Die Trennung lohnt sich: Eine Störung ist ein technischer Fehlzustand und führt meist zu einer konstruktiven oder steuerungstechnischen Maßnahme. Eine Fehlanwendung ist menschliches Verhalten und führt oft zu einer ganz anderen Antwort, etwa dazu, das Umgehen konstruktiv unattraktiv zu machen.

Nebenfunktionen sind die ergiebigsten

Die Hauptfunktion einer Maschine ist meist gut untersucht. Beim Sägen fällt der Blick zuerst auf das Sägeblatt. Ergiebiger sind die unterstützenden Funktionen, weil sie weniger Aufmerksamkeit bekommen.

Der einen Funktion TF-07 lassen sich im Beispielprojekt sechs Gefährdungen zuordnen, verteilt über zwei Baugruppen:

  • ST-01 Einatmen von Holzstaub
  • ST-03 Spanentfernung am laufenden Blatt
  • EL-09 Staubeintritt in den Schaltkasten bei unzureichender Schutzart
  • EL-16 Wärmestau durch Staubbelag
  • EL-19 Elektrostatische Aufladung der Absaugung
  • K-01 Staub und Elektrik als Brandgefährdung

Mit Holzstaub zugesetzter Elektromotor einer Holzbearbeitungsmaschine, daneben eine offene Verteilerdose an der Wand

Holzstaub bleibt nicht am Schnittbereich. Auf Motorrippen und an offener Elektrik wird er zur Brandlast, im Beispielprojekt die Gefährdung K-01.

Die letzten vier stehen bei einer anderen Baugruppe als die Absaugung selbst. Genau das ist der Punkt: Eine nach Baugruppen geführte Gefährdungssuche übersieht sie leicht, weil die Ursache am Sägeaggregat sitzt und die Folge im Schaltschrank ankommt. Die Funktion verbindet beides, weil sie sich nicht an Baugruppengrenzen hält.

Auch Schutzfunktionen sind Funktionen

TF-09 heißt „Bediener und Umgebung schützen“ und fasst obere Schutzhaube, Spaltkeil, Schiebestock, Abdeckungen und Not-Halt zusammen. Diese Funktion durchläuft dieselben vier Fragen wie jede andere.

Als Störung ergibt sich: fehlende, beschädigte oder falsch eingestellte Schutzhaube, fehlender Spaltkeil, verlorener Schiebestock, offene Abdeckungen. Als vorhersehbare Fehlanwendung: Betrieb mit demontierter oder manipulierter Schutzeinrichtung, dauerhaftes Entfernen des Spaltkeils. Daraus wird im Projekt eine eigene Gefährdung, K-02 „Betrieb ohne Schutzeinrichtungen“, mit eigener Bewertung und eigenen Maßnahmen.

Tischkreissäge mit Spaltkeil und Schutzhaube in einer Schreinerei

Spaltkeil und Schutzhaube sind Schutzeinrichtungen und zugleich eine Funktion, die ausfallen und umgangen werden kann.

Dieser Schritt wird leicht übersprungen. Die Schutzmaßnahme wird als Antwort auf eine Gefährdung notiert und danach nicht mehr hinterfragt. Sie ist aber selbst ein technisches System mit Ausfallverhalten, mit Einstellfehlern und mit einem Umgehungsanreiz.

Vom Befund zur Gefährdung

Die Funktionsanalyse liefert Kandidaten, keine fertigen Gefährdungen. Jeder Befund muss noch sauber formuliert werden, mit Ort, Ursprung, Ursache und Folge. Für die elektrostatische Aufladung aus TF-07 sieht das im Beispielprojekt so aus:

  • Ort: Elektrostatik an der Absauganlage
  • Ursprung: statische Elektrizität
  • Ursache: Aufladung nicht geerdeter Absaugkomponenten
  • Folge: zündfähige Entladung in staubhaltiger Atmosphäre

Erst danach folgt die Risikoeinschätzung mit Se, Fr, Pr und Av. Im Beispiel: Schadensausmaß ärztliche Behandlung, Exposition wöchentlich, Eintrittswahrscheinlichkeit selten, Vermeidung möglich. Das ergibt ein mittleres Risiko mit Score 9. Zugeordnet sind die grundlegenden Sicherheitsanforderungen 1.5.2 „Statische Elektrizität“ und 1.5.7 „Explosion“.

Gefährdung EL-19 in Probavis mit Ort, Gruppe, Ursprung, Folgen und Ursachen

Aus dem Funktionsbefund wird eine Gefährdung bei der betroffenen Baugruppe, mit Bewertung, Maßnahmen und zugeordneten Sicherheitsanforderungen.

Drei Fehler, die die Analyse entwerten

Die Funktionen zu grob fassen. „Sägen“ als einzige Funktion beantwortet keine der vier Fragen brauchbar. Richtig gefasst ist eine Funktion, wenn sie sich mit einem Verb sagen lässt und eine eigene Störung und eine eigene Fehlanwendung hat. Braucht ein Eintrag mehrere davon, gehören noch mehrere Funktionen darin; hat er keine, gehört er zu einer Nachbarfunktion.

Nur den Normalbetrieb betrachten. TF-06, das Einstellen der Schnittgeometrie, wirkt beim Rüsten und bei der Wartung, nicht beim Sägen. TF-10, die Standsicherheit, betrifft zusätzlich Transport und Aufstellung. Ordnen Sie jeder Funktion die Lebensphasen zu, in denen sie überhaupt stattfindet, sonst bleiben ganze Lebensphasen unbetrachtet.

Die Analyse als Ersatz statt als Ergänzung verstehen. Funktionsanalyse und Gefährdungsliste beantworten verschiedene Fragen. Die Analyse findet, die Liste prüft auf Vollständigkeit. Wer nur eines von beidem macht, hat entweder Lücken oder eine Sammlung ohne Bezug zur Maschine.

Wie sich das in Probavis dokumentieren lässt

Die Funktionsanalyse ist in Probavis ein eigener Zweig des Projektbaums, gleichrangig neben Maschine, Maschinengrenzen und Lebensphasen. Je Funktion entsteht ein Eintrag mit den vier Feldern und den zugeordneten Lebensphasen.

Die daraus abgeleiteten Gefährdungen legen Sie dort an, wo sie sicherheitstechnisch hingehören: bei der betroffenen Baugruppe, mit Risikoeinschätzung, Maßnahmen, zugeordneten Sicherheitsanforderungen und Normzitat. Die Analyse bleibt als eigenständiger Teil im Projekt und erscheint im Bericht als eigenes Kapitel. Damit ist für einen Prüfer nachvollziehbar, wie die Gefährdungsliste zustande kam.

Wenn Sie die Funktionsanalyse an einer Maschine aus Ihrer eigenen Konstruktion durchspielen möchten, schreiben Sie uns an info@cetron.de.