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Kollaboration und funktionale Maschinensicherheit – Performance Level und SIL im Überblick einordnen

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Kollaboration und funktionale Maschinensicherheit – Performance Level und SIL im Überblick einordnen

Einleitung

Zielgruppe: Technische Ausbildung, insbesondere Mechatronik, Industriemechanik, Automatisierungstechnik.

Lernzeit: ca. 60–90 Minuten mit sechs kurzen Lerneinheiten und einem durchgehenden virtuellen Ausbildungsfall.

Dein Auftrag: Erkenne Gefahren bei der Mensch-Roboter-Kollaboration, verstehe die Begriffe Performance Level und Safety Integrity Level und entscheide in simulierten Störungssituationen sicher.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Wichtige Sicherheitsgrenze: Dieser Kurs vermittelt Grundlagen und Entscheidungsfähigkeit. Er ist keine Sicherheitsberechnung, Zertifizierung, Unterweisung, praktische Qualifikation oder betriebliche Freigabe. Die simulierten Signale und Entscheidungen dürfen nicht ungeprüft auf reale Anlagen übertragen werden. Arbeiten an realen Sicherheitseinrichtungen erfolgen ausschließlich nach betrieblicher Unterweisung und mit entsprechender Berechtigung.

Dein Lernpfad

Einheit	Thema	Zeit
1	Kollaboration verstehen	5 Minuten
2	Gefahren erkennen	7 Minuten
3	Sicherheitsfunktionen verstehen	7 Minuten
4	PL und SIL einordnen	8 Minuten
5	Virtuelle Signale steuern	10 Minuten
6	Fehler diagnostizieren und eskalieren	8 Minuten

Lerneinheit 1: Mensch und Roboter arbeiten zusammen

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration arbeiten Menschen und Roboter in einem gemeinsamen Prozess oder Arbeitsbereich zusammen. Dabei können unterschiedliche technische Schutzprinzipien eingesetzt werden.

Merke: Ein Cobot ist nicht automatisch eine sichere Gesamtanlage. Auch Werkzeuge, Werkstücke, Bewegungen und Arbeitsumgebung müssen betrachtet werden.

Video: Fraunhofer IWU – Mensch-Roboter-Kollaboration wird produktiv.

Beobachtungsauftrag: Achte auf die räumliche Nähe von Mensch und Roboter. An welchen Stellen könnten gefährliche Bewegungen entstehen?

Vier Schutzprinzipien im Überblick

Schutzprinzip	Grundidee
Sicherheitsbewerteter überwachter Halt	Roboterbewegung wird unter den vorgesehenen Bedingungen sicher angehalten.
Handführung	Der Mensch führt den Roboter mit dafür vorgesehenen sicheren Funktionen.
Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung	Der erforderliche Schutzabstand wird sicherheitsbezogen überwacht.
Leistungs- und Kraftbegrenzung	Mögliche Kontaktkräfte und Drücke werden begrenzt und bewertet.

Die konkrete Auswahl und Kombination der Schutzprinzipien ergibt sich aus der Risikobeurteilung der Anwendung.

Lerneinheit 2: Gefahren erkennen

Datei:Robot arm in box.jpg

Achte besonders auf:

Quetschgefahr: Körperteile können zwischen beweglichen und festen Teilen eingeklemmt werden.
Kollision: Bewegte Roboterteile oder Werkstücke können Personen treffen.
Herabfallende Gegenstände: Werkstücke können bei einem Fehler ihre Halterung verlieren.
Unerwarteter Anlauf: Gefährliche Bewegungen können durch einen unbeabsichtigten Neustart entstehen.

Video: BIBA – Sichere Mensch-Roboter-Zusammenarbeit.

Denke nach: Warum reicht eine Kollisionserkennung allein nicht aus, um die Sicherheit einer gesamten Roboteranwendung zu beurteilen?

Feedback: Der Greifer, das Werkstück, Quetschstellen, auftretende Kräfte und weitere Gefährdungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Eine Kollision kann bereits vor dem Stillsetzen zu einer Verletzung führen.

Virtueller Ausbildungsfall: Montagezelle M1

Du bist Auszubildender in einer Montageabteilung.

In der virtuellen Zelle M1 legt ein Mensch Kunststoffgehäuse bereit. Ein Roboter nimmt diese auf und transportiert sie zu einer Ablage.

Die Zelle besitzt im Lernmodell ein überwachtes Schutzfeld, zwei ausgewertete Signalwege, eine Sicherheitssteuerung und einen gesonderten Starttaster.

Bestandteil	Aufgabe
Person	Legt Bauteile bereit
Roboter	Transportiert Bauteile
Greifer	Hält das Werkstück
Schutzfeldüberwachung	Erkennt einen vorgesehenen Zutritt
Sicherheitssteuerung	Verarbeitet die sicherheitsbezogenen Signale
Antriebssteuerung	Setzt die geforderte sichere Reaktion um

Dein erster Auftrag: Benenne drei mögliche Gefahren dieser Montagezelle.

Hilfe 1 – Worauf bewegst Du Deinen Blick?

Betrachte Roboterarm, Greifer, Werkstück und angrenzende feste Maschinenteile.

Hilfe 2 – Welche Fehler könnten auftreten?

Denke an unerwartete Bewegung, herabfallende Teile und nicht erkannte Personen.

Musterfeedback

Plausible Gefahren sind Quetschen, Anstoßen und herabfallende Werkstücke. Gute Antworten nennen neben der Gefahr auch die mögliche Verletzung und den betroffenen Arbeitsbereich.

Lerneinheit 3: Wie funktioniert eine Sicherheitsfunktion?

Eine Sicherheitsfunktion soll ein erkanntes Risiko durch eine festgelegte Reaktion verringern.

Beispiel: Wird das überwachte Schutzfeld der Montagezelle betreten, muss die gefahrbringende Bewegung entsprechend dem vorgesehenen Sicherheitskonzept beendet oder verhindert werden.

Der vereinfachte Signalweg

Sensorik		Sicherheitslogik		Reaktion
Zutritt erkennen	→	Signale sicherheitsbezogen auswerten	→	Gefährliche Bewegung verhindern

Bildhinweis: Das Foto zeigt allgemeine speicherprogrammierbare Steuerungen. Nicht jede SPS ist eine Sicherheitssteuerung. Das Bild stellt keinen Nachweis einer sicherheitsgerichteten Eignung dar.

Wichtige Begriffe:

Sensor: Erfasst einen Zustand oder ein Ereignis.
Sicherheitssteuerung: Verarbeitet sicherheitsbezogene Informationen.
Aktor: Führt die vorgesehene Reaktion aus.
Diagnose: Erkennt und bewertet bestimmte Fehler.
Sicherer Zustand: Zustand, in dem die betrachtete Gefährdung ausreichend vermindert ist.

Achtung: Sicheres Stillsetzen bedeutet nicht in jeder Anwendung einfaches Abschalten sämtlicher Energie. Beispielsweise darf ein gehaltenes Werkstück dadurch nicht unkontrolliert herabfallen. Der sichere Zustand muss für die konkrete Gefährdung festgelegt werden.

Video: SICK – Grundfunktionen eines Sicherheits-Lichtvorhangs.

Beobachtungsauftrag: Erkenne, welche Aufgaben die Schutzfeldüberwachung und die Diagnoseanzeigen übernehmen. Die Darstellung ist ein Produktbeispiel und ersetzt keine normgerechte Auslegung.

Lerneinheit 4: Performance Level und SIL

PL und SIL beschreiben Anforderungen beziehungsweise Eigenschaften der Sicherheitsintegrität. Sie ersetzen nicht die Risikobeurteilung und gelten nicht pauschal für eine komplette Maschine.

Begriffe vergleichen

Begriff	Bedeutung
Performance Level (PL)	Einstufung der Fähigkeit sicherheitsbezogener Steuerungsteile, eine Sicherheitsfunktion auszuführen; Stufen a bis e.
Erforderlicher Performance Level (PLr)	Vor der Auslegung aus der Risikobeurteilung abgeleitete Anforderung.
Safety Integrity Level (SIL)	Stufe der geforderten oder erreichten Sicherheitsintegrität; bei Maschinensteuerungen nach IEC 62061 SIL 1 bis SIL 3.
PFH_D	Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde bei hoher oder kontinuierlicher Anforderungsrate.
Validierung	Prüfung, ob eine Sicherheitsfunktion die festgelegten Anforderungen in der vorgesehenen Anwendung erfüllt.

Die wichtigsten Normen

Norm	Schwerpunkt
ISO 12100	Risikobeurteilung und Risikominderung
ISO 13849-1:2023	Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen und Performance Level
IEC 62061	Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener Maschinensteuerungen und SIL
ISO 10218	Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter und Roboteranwendungen
ISO/TS 15066	Ergänzende Anforderungen und Hinweise zu kollaborativen Industrierobotersystemen

Normenstand Oktober 2026: ISO 10218-1 und ISO 10218-2 liegen in den Ausgaben von 2025 vor. Bei IEC 62061 ist international die konsolidierte Fassung IEC 62061:2021 mit AMD1:2024 und AMD2:2026 veröffentlicht. Der Stand der jeweils anzuwendenden europäischen beziehungsweise nationalen Normen ist im konkreten Projekt zusätzlich zu prüfen.

Wie entsteht eine Anforderung?

Betrachtung	Leitfrage
Verletzungsschwere	Wie schwer könnte der Schaden sein?
Gefährdungsexposition	Wie häufig beziehungsweise wie lange ist eine Person der Gefahr ausgesetzt?
Vermeidung	Kann die Person den Schaden unter den gegebenen Bedingungen vermeiden oder begrenzen?

Die Risikobeurteilung führt zu einer Anforderung an die jeweilige Sicherheitsfunktion. Anschließend wird das sicherheitsbezogene Steuerungssystem gestaltet, beurteilt, verifiziert und validiert.

Merksatz: PLr beschreibt die erforderliche Stufe. PL beschreibt die erreichte Stufe. SIL ist eine andere normativ definierte Einstufung der Sicherheitsintegrität.

Die Stufenbereiche von PL und SIL besitzen Bezüge über Ausfallwahrscheinlichkeiten. Eine einfache Gleichsetzung einzelner Buchstaben und Zahlen ist jedoch kein vollständiger normativer Sicherheitsnachweis.

Beispiel ohne Zertifizierungsbehauptung: Die Bezeichnung „PL d“ in einem Datenblatt beweist nicht, dass die gesamte Montagezelle PL d erreicht. Entscheidend sind die betrachtete Sicherheitsfunktion, alle beteiligten Teile sowie deren Integration und Validierung.

Werkzeugkasten: SISTEMA

Das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung stellt das Softwarewerkzeug SISTEMA zur Bewertung sicherheitsbezogener Steuerungsteile nach ISO 13849-1 bereit.

Einordnung: Ein Werkzeug zur Berechnung und Dokumentation ersetzt weder die korrekte Modellierung noch die erforderlichen Prüfungen an der realen Anwendung.

SISTEMA – offizielle Informationen des IFA

Lerneinheit 5: Virtuelle Steuerung und Signalverläufe

Jetzt arbeitest Du ausschließlich mit einem didaktischen Simulationsmodell.

Im Modell gilt:

Symbol	Bedeutung
A	Erster überwachter Signalweg
B	Zweiter überwachter Signalweg
1	Signalweg meldet im Modell Freigabebedingung
0	Signalweg meldet keine Freigabebedingung
M	Freigabe der betrachteten gefahrbringenden Bewegung

Vereinfachte Modellregel: Bei erkanntem Zutritt, Kanalabweichung oder aktivem Fehler bleibt M auf 0. Nach einem Schutzstopp ist ein bewusster Neustart nur nach Klärung aller Freigabebedingungen, der vorgesehenen Quittierung und einer gesonderten Startanforderung denkbar.

Dies ist keine vollständige sicherheitsgerichtete Steuerungslogik.

Signalverlauf der virtuellen Anlage

Zustand	A	B	Ereignis	M
T0	1	1	Freigegebener Betrieb	1
T1	0	0	Schutzfeld betreten	0
T2	1	1	Schutzfeld wieder frei	0
T3	1	1	Quittierung erfolgt	0
T4	1	1	Gesonderter Start nach erfüllten Bedingungen	1
T5	0	1	Kanalabweichung erkannt	0
T6	1	1	Fehler weiterhin gespeichert	0

Schematischer Signalverlauf:

Zeit      T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6
Kanal A    1  0  1  1  1  0  1
Kanal B    1  0  1  1  1  1  1
Freigabe M 1  0  0  0  1  0  0

Die Abbildung zeigt logische Zustände, keine realen Reaktionszeiten und keinen Nachweis einer sicheren Stoppzeit.

Interaktives Steuerungslabor

Basisaufgabe: Beschreibe den Übergang von T0 nach T1. Welche Signale verändern sich, und welche Reaktion ist erforderlich?

Feedback zur Basisaufgabe

A und B wechseln auf 0, M auf 0. Damit wird die betrachtete gefahrbringende Bewegung nicht weiter freigegeben. In einer realen Anlage müssten die erforderliche Reaktionszeit und der sichere Zustand gesondert nachgewiesen werden.

Anwendungsaufgabe: Bei T2 sind beide Signalwege wieder 1. Darf die Maschine deswegen unmittelbar selbsttätig anlaufen?

Feedback zur Anwendungsaufgabe

Nein. Das Ende der Schutzfeldunterbrechung allein rechtfertigt im Modell keinen Neustart. Weitere Freigabebedingungen sowie die vorgesehenen gesonderten Bedienhandlungen sind erforderlich. Die konkrete Wiederanlaufstrategie hängt vom Sicherheitskonzept ab.

Transferaufgabe: Bei T5 unterscheiden sich die beiden Signalwege. Ein Kollege schlägt vor, den gestörten Kanal zu überbrücken. Entscheide und begründe.

Feedback zur Transferaufgabe

Die Überbrückung ist keine zulässige Abhilfe für einen ungeklärten Fehler. Der sichere Zustand bleibt erhalten. Der Fehler wird dokumentiert und an die zuständige Fachkraft weitergegeben. Eine reale Überprüfung erfolgt nur nach dem vorgesehenen sicheren Verfahren durch berechtigte Personen.

Drei gestufte Hilfen

Hilfe 1 – Signale lesen

Vergleiche zuerst Kanal A und Kanal B. Achte danach auf den Freigabewert M.

Hilfe 2 – Stopp und Neustart unterscheiden

Ein beendetes Ereignis bedeutet nicht automatisch, dass alle Voraussetzungen für den Wiederanlauf vorliegen.

Hilfe 3 – Fehler berücksichtigen

Eine Kanalabweichung wird im Simulationsmodell als Fehler gespeichert. Die Anlage bleibt gesperrt, auch wenn die Eingangswerte später wieder übereinstimmen. Eine fachkundige Fehlerklärung ist erforderlich.

Lerneinheit 6: Diagnose, Not-Halt und Eskalation

Ein Not-Halt dient als ergänzende Maßnahme zum Abwenden oder Verringern einer drohenden Gefahr. Er ersetzt nicht die notwendigen konstruktiven oder technischen Schutzmaßnahmen.

Wichtig: Das Bildzeichen ist ein Symbol und kein Nachweis über die normgerechte Ausführung eines konkreten Not-Halt-Geräts.

Virtuelle Diagnosematrix

Diagnosefall	Beobachtung	Sichere Entscheidung im Modell
D1	Schutzfeld unterbrochen	Gefährliche Bewegung bleibt gesperrt.
D2	Kanal A und B widersprechen sich	Fehlerzustand beibehalten und melden.
D3	Schutzfeld frei, Fehler gespeichert	Kein automatischer Neustart.
D4	Ursache der Störung unbekannt	Nicht überbrücken, an berechtigte Fachkraft eskalieren.

Dein Entscheidungsweg

Schritt	Deine Handlung
Gefahr erkennen	Gefährdung wahrnehmen und Abstand halten.
Sicher reagieren	Vorgesehene Schutz- oder Not-Halt-Handlung entsprechend Unterweisung auslösen, sofern erforderlich und sicher möglich.
Nicht improvisieren	Keine Sicherheitseinrichtung überbrücken oder eigenmächtig zurücksetzen.
Melden	Zuständige Aufsicht beziehungsweise Fachkraft verständigen.
Dokumentieren	Zustand, Zeitpunkt, Anzeige und beobachtete Symptome sachlich festhalten.
Wiederaufnahme	Erst nach fachlicher Klärung und vorgeschriebener betrieblicher Freigabe.

Diagnoseauftrag: Störung an M1

Situation: Während einer simulierten Montage zeigt die Steuerung einen Fehler der Schutzfeldüberwachung. Ein Bauteil befindet sich noch im Greifer. Die Ursache ist unklar.

Entscheide: Welche Informationen gibst Du an Deine Ausbilderin oder Deinen Ausbilder weiter?

Hilfe

Beschreibe Beobachtung, Signalwerte, Werkstückzustand und bisherige Handlungen. Trenne Tatsachen von Vermutungen.

Begründetes Feedback

Eine gute Meldung könnte lauten: „Montagezelle M1, Schutzfeldüberwachung meldet einen Fehler, die Bewegungsfreigabe ist gesperrt, ein Werkstück befindet sich im Greifer, Fehlerursache nicht geklärt. Keine Überbrückung oder eigenmächtige Wiederinbetriebnahme durchgeführt.“ Dadurch können Berechtigte den Zustand gezielt und kontrolliert beurteilen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was ist für eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration entscheidend? (Eine Risikobeurteilung der gesamten Anwendung) (!Allein die Bezeichnung Cobot) (!Ein möglichst schneller Roboter) (!Der Verzicht auf jede Schutzmaßnahme)

Was bezeichnet PLr? (Den erforderlichen Performance Level) (!Die Geschwindigkeit eines Roboters) (!Die Anzahl der Roboterachsen) (!Den Wartungsabstand einer Maschine)

Welche Norm behandelt Performance Level bei Maschinensteuerungen? (ISO 13849-1) (!ISO 9001) (!ISO 14001) (!ISO 50001)

Welche Norm behandelt SIL für sicherheitsbezogene Maschinensteuerungen? (IEC 62061) (!ISO 216) (!ISO 7010) (!DIN 5008)

Welcher Bereich gehört zu den Performance Level Stufen? (a bis e) (!A bis Z) (!Null bis Hundert) (!Rot bis Grün)

Was ist bei einer ungeklärten Kanalabweichung richtig? (Fehler melden und sichere Sperre beibehalten) (!Defekten Kanal überbrücken) (!Anlage ohne Prüfung neu starten) (!Fehlermeldung dauerhaft unterdrücken)

Was bedeutet ein wieder freies Schutzfeld nach einem Stopp? (Ein Neustart erfordert weitere vorgesehene Bedingungen) (!Die Anlage muss immer sofort starten) (!Alle gespeicherten Fehler sind automatisch gelöscht) (!Eine erneute Risikobeurteilung ist grundsätzlich unnötig)

Welche Aussage zum Not-Halt ist richtig? (Er ist eine ergänzende Schutzmaßnahme) (!Er ersetzt jede Risikobeurteilung) (!Er macht jede Schutztür unnötig) (!Er ist ein regulärer Produktionsstarttaster)

Warum gehört das Greifwerkzeug zur Sicherheitsbetrachtung? (Es kann zusätzliche Verletzungsgefahren verursachen) (!Es ist grundsätzlich ungefährlich) (!Es verändert nie die Bewegung des Werkstücks) (!Es muss bei jedem Fehler automatisch öffnen)

Wer darf eine reale Anlage nach einem sicherheitsrelevanten Fehler wieder freigeben? (Die nach Betriebsverfahren zuständige berechtigte Person) (!Jede beliebige anwesende Person) (!Automatisch der erste Auszubildende) (!Jeder Besucher mit Zugang zum Starttaster)

Memory

Finde die passenden Fachbegriffe und Bedeutungen.

Gefährdung	Mögliche Quelle eines Schadens
Schutzfeld	Überwachter räumlicher Bereich
Performance Level	Einstufung der sicherheitsbezogenen Leistungsfähigkeit
Sicherheitsintegrität	Fähigkeit zur zuverlässigen Ausführung einer Sicherheitsfunktion
Sensorik	Erfassung von Zuständen
Quittierung	Bewusste Rückstellung einer vorgesehenen Sperre
Diagnose	Erkennung und Bewertung bestimmter Fehler

Drag and Drop

Ordne die Funktionen den Bestandteilen der virtuellen Anlage zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion
Schutzfeldsensor	Erkennt einen vorgesehenen Zutritt
Sicherheitslogik	Wertet sicherheitsbezogene Signale aus
Antriebssteuerung	Führt die geforderte Bewegungsreaktion aus
Starttaster	Löst eine gesonderte Startanforderung aus
Diagnoseanzeige	Informiert über erkannte Fehlerzustände

Feedback

Eine Sicherheitsfunktion betrachtet das Zusammenwirken aller erforderlichen Bestandteile. Keine einzelne Komponente beweist allein die Sicherheit der vollständigen Funktion.

Kreuzworträtsel

Cobot	Wie nennt man einen für die Zusammenarbeit mit Menschen vorgesehenen kollaborierenden Roboter?
Sensor	Wie heißt ein Bauteil zur Erfassung von Zuständen?
Aktor	Wie heißt ein Bauteil zur Ausführung einer gesteuerten Wirkung?
Quittierung	Wie heißt die bewusste Bestätigung zur Rückstellung einer vorgesehenen Sperre?
Diagnose	Wie nennt man das Erkennen und Bewerten von Fehlerzuständen?
Risiko	Wie nennt man die Verbindung von Schadensschwere und Eintrittswahrscheinlichkeit eines Schadens?

LearningApps

Die Suche zeigt ergänzende Lernangebote. Inhalte und fachliche Aktualität der gefundenen LearningApps müssen vor einer Verwendung im Unterricht überprüft werden.

Lückentext

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration arbeiten Mensch und

in einem gemeinsamen Prozess zusammen.

Die systematische Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen erfolgt in der

.

Die sicherheitsbezogene Reaktion einer Steuerung wird als

bezeichnet.

Die Abkürzung PL steht für

.

Die erforderliche Performance-Level-Stufe wird als

bezeichnet.

Die Norm ISO 13849-1 beschreibt Anforderungen an sicherheitsbezogene Teile von

.

Die Abkürzung SIL steht für Safety Integrity

.

IEC 62061 behandelt die funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener

.

Eine Schutzfeldüberwachung gehört zur

.

Die sicherheitsbezogene Auswertung erfolgt durch die

.

Bei einer erkannten Kanalabweichung muss die betrachtete gefährliche Bewegung im Simulationsmodell

bleiben.

Eine bewusste Rückstellung einer vorgesehenen Sperre heißt

.

Die Rückstellung allein darf in unserem Lernmodell keinen automatischen

auslösen.

Die systematische Erkennung bestimmter Fehler gehört zur

.

Ungeklärte sicherheitsrelevante Fehler müssen an eine zuständige Fachkraft

werden.

Offene Aufgaben

Bearbeite alle Aufgaben zunächst an Zeichnungen, mit Simulationsdaten oder in einer virtuellen Lernumgebung. Reale Prüfungen und Eingriffe erfordern gesonderte Unterweisung, Berechtigung und betriebliche Sicherheitsmaßnahmen.

Leicht

Gefahrenerkennung: Markiere in einer Zeichnung der Montagezelle drei mögliche Gefahrenstellen und erläutere jeweils die denkbare Verletzung.
Mensch-Roboter-Kollaboration: Erstelle eine Bildkarte, die zeigt, wie Mensch und Roboter bei der Gehäusemontage zusammenarbeiten.
Sicherheitsfunktion: Zeichne den vereinfachten Signalweg von Sensorik über Sicherheitslogik bis zur Reaktion.
Performance Level: Gestalte eine kleine Begriffskarte mit PL, PLr und SIL einschließlich der zugehörigen Normen.

Standard

Signalverlauf: Übertrage die Zustände T0 bis T6 in ein eigenes digitales Zeitdiagramm und kennzeichne den Übergang in den gesperrten Zustand.
Fehlerdiagnose: Erstelle zu den Diagnosefällen D1 bis D4 ein Protokoll mit Beobachtung, möglicher Ursache und sicherer Handlung.
Unterweisung: Entwickle zu zweit ein kurzes Rollenspiel zwischen Auszubildendem und Ausbilder bei einem ungeklärten Sicherheitsfehler.
Risikobeurteilung: Vergleiche zwei virtuelle Greiferformen und erkläre, welche zusätzlichen Gefahren sie bei einer Kollision verursachen könnten.

Schwer

Sicherheitskonzept: Entwickle ein konzeptionelles Schutzkonzept für eine virtuelle Montagezelle und begründe Deine Auswahl von Schutzmaßnahmen ohne PL- oder SIL-Nachweis zu behaupten.
Sicherheitstechnik: Vergleiche das Schutzprinzip des sicherheitsbewerteten überwachten Halts mit der Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung anhand von zwei Anwendungsfällen.
Fehleranalyse: Entwirf einen virtuellen Fehlerablauf mit Kanalabweichung und gespeichertem Diagnosefehler. Begründe die Bedingungen für das Verbleiben im sicheren Zustand.
Medienprojekt: Produziere ein kurzes Erklärvideo oder eine Animation über die Unterscheidung von PLr, erreichtem PL und SIL. Ergänze einen Hinweis auf die Grenzen solcher Einstufungen.

Lernkontrolle

Bearbeite die folgenden Transferaufgaben und begründe Deine Entscheidungen.

Risikobeurteilung: Ein Betrieb tauscht den weichen Kunststoffgreifer der Montagezelle gegen einen Greifer mit scharfen metallischen Kanten aus. Erläutere, warum das bisherige Sicherheitskonzept erneut beurteilt werden muss.
Diagnose: Die virtuelle Schutzfeldüberwachung meldet einen Fehler, obwohl kein Mensch im Schutzfeld erkennbar ist. Erkläre, warum der fehlende sichtbare Zutritt keine Freigabe zum Weiterbetrieb bedeutet.
Sicherheitsfunktion: Ein Roboter soll bei Schutzfeldverletzung stillsetzen. Gleichzeitig hält er ein schweres Werkstück. Beschreibe, warum die Sicherheit des Werkstückhalts mitbetrachtet werden muss.
Performance Level: Ein Datenblatt weist für eine Komponente einen bestimmten PL aus. Begründe, warum daraus nicht automatisch ein erreichter PL der gesamten Sicherheitsfunktion folgt.
Safety Integrity Level: Zwei Fachleute verwenden für unterschiedliche Projekte die Begriffe PL und SIL. Erkläre, welche Informationen benötigt werden, bevor eine fachliche Gegenüberstellung sinnvoll ist.
Wiederanlaufsperre: Nach dem Verlassen des Schutzfelds stimmen beide Eingangssignale wieder überein. Begründe, weshalb das allein nicht alle Wiederanlaufbedingungen erfüllt.
Eskalation: Ein Produktionsleiter möchte nach einer unbekannten Sicherheitsstörung den Betrieb sofort fortsetzen. Formuliere eine sachliche und sicherheitsorientierte Antwort aus Sicht eines Auszubildenden.

Beurteilungshinweise für Lehrkräfte

Niveau	Beobachtbare Leistung	Begründetes Feedback
Basis	Erkennt Gefahren und beschreibt Fachbegriffe korrekt.	Gute Grundlage, wenn Gefahr, mögliche Folge und Sicherheitsfunktion unterschieden werden.
Anwendung	Interpretiert Signalverläufe und trifft sichere Entscheidungen.	Gute Lösung, wenn die sichere Reaktion auch bei scheinbar behobenen Fehlern begründet wird.
Transfer	Bewertet Änderungen und erläutert erforderliche Eskalation.	Gute Lösung, wenn keine eigenständige Freigabe, Zertifizierung oder unzulässige Überbrückung behauptet wird.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis sammelst Du ein kurzes Portfolio.

Eine beschriftete Gefahrenanalyse der virtuellen Montagezelle.
Eine Darstellung des sicherheitsbezogenen Signalwegs.
Eine verständliche Gegenüberstellung von PL, PLr und SIL.
Einen ausgewerteten Signalverlauf mit begründeten Steuerungsentscheidungen.
Ein Diagnoseprotokoll mit sicherer Eskalation bei ungeklärten Fehlern.
Eine begründete Transferentscheidung nach einer Änderung am Greifer oder Arbeitsablauf.
Eine persönliche Reflexion darüber, welche Entscheidungen Du als Auszubildender treffen darfst und wann eine berechtigte Fachkraft zuständig ist.

Nachweisgrenze: Dieses Portfolio belegt Lernergebnisse im Kurs, keine praktische Sicherheitsqualifikation und keine Freigabe zum eigenverantwortlichen Arbeiten an einer realen Maschine.

OERs zum Thema

Wikipedia: Mensch-Roboter-Kollaboration

Wikipedia: Funktionale Sicherheit

Hinweis: Wikipedia bietet ergänzende Grundlagen. Für aktuelle Normenstände und technische Anforderungen sind die einschlägigen Normen und Fachveröffentlichungen maßgeblich.

Geprüfte fachliche Quellen

ISO 13849-1:2023 – Internationale Norm zu sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungen.
IEC 62061:2021 mit AMD1:2024 und AMD2:2026 – Internationale Norm für die funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener Maschinensteuerungen.
ISO 12100:2010 – Grundsätze der Risikobeurteilung und Risikominderung; eine überarbeitete Ausgabe befindet sich in Entwicklung.
ISO 10218-1:2025 – Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter.
ISO 10218-2:2025 – Sicherheitsanforderungen an Roboteranwendungen und Roboterzellen.
ISO/TS 15066:2016 – Ergänzende Spezifikation zu kollaborierenden Industrierobotersystemen.
IFA Report 1/2025 – Funktionale Sicherheit von Maschinensteuerungen.
DGUV/IFA: Kollaborierende Roboter – Grundlagen und sicherheitstechnische Informationen.
BGHM: Robotik – Informationen für betriebliche Anwendungen.
DKE: Funktionale Sicherheit – Hintergrund zu PL, SIL und Ausfallwahrscheinlichkeiten.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Wikimedia-Commons-Dateien sind auf ihren Dateibeschreibungsseiten mit freien Lizenzen beziehungsweise CC0 gekennzeichnet. Die Urheber- und Lizenzangaben sind bei einer Weiterverwendung zu beachten.

Medium	Urheber	Lizenz
Cobot.svg	Clemenspool	CC0 1.0
Collaborative Robot Cobot.png	Rlistmedia	CC BY 4.0
Robot arm in box.jpg	Cwoo4792	CC BY-SA 3.0
Lightcurtain.svg	PetjaTouru, Bearbeitungsgeschichte auf Commons	CC BY-SA 3.0
Programmable logic controller.jpg	Bisgaard	CC BY-SA 3.0
Emergency Stop.jpg	Biso	CC BY-SA 4.0
OSP Emergency stop.svg	Team445	CC0 1.0

Verifizierte Videolinks:

Die Videos werden über den YouTube-Player eingebunden und nicht als frei lizenzierte Videodateien ausgegeben. Es werden keine Rechte zum Herunterladen, Verändern oder erneuten Hochladen behauptet. Produktvideos und Demonstrationen sind Anschauungsmaterial und keine Sicherheitsfreigaben.

Quellenstand: Oktober 2026. Für betriebliche Entscheidungen sind aktuelle Herstellerunterlagen, anwendbare Normen, betriebliche Gefährdungsbeurteilungen und Freigabeverfahren heranzuziehen.