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Grundbegriffe der Sicherheitstechnik und ihre Bedeutung

Nachfolgend werden grundlegende Begriffe und Definitionen aus der Sicherheitstechnik beschrieben. Die meisten dieser Begriffe werden umgangssprachlich genutzt, sind in der Technik jedoch fest definierte Größen. Je nachdem, welche Auswirkungen ein Fehler oder ein Schaden haben kann, werden Begriffe wie Ereignis, Störung, Störfall oder auch Katastrophe verwendet.

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Grundlegende Begriffe und Definitionen aus der Sicherheitstechnik.

info Gefahr | danger – hazard

Umgangssprachlich wird Gefahr als eine Situation angesehen, in der eine Gefahrenquelle – die Gefährdung – als bedrohlich empfunden wird. Durch die Gefährdung kann ein Schaden oder zumindest eine negative Auswirkung für Personen, Sachen, Sachverhalte, die Umwelt oder für Tiere verursacht werden. Gefahren können kurzzeitig auftreten und damit möglicherweise zu akuten Schäden führen oder langanhaltend wirken und ggf. chronische Schäden verursachen.

In der Technik wird der Begriff der Gefahr enger gefasst und zwar als eine Sachlage, bei der das Risiko größer als das Grenzrisiko ist [VDE-31000-2-1984]. Dabei definiert die Kommission für Anlagensicherheit das Grenzrisiko als das größte vertretbare Risiko einer Anlage [SFK-GS-41-2004, Bild 2].
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info Ernste Gefahr | serious danger

Eine ernste Gefahr ist in der Störfallverordnung definiert. Es ist eine Gefahr, bei der:

  • das Leben von Menschen bedroht wird oder schwerwiegende Gesundheitsbeeinträchtigungen von Menschen zu befürchten sind,
  • die Gesundheit einer großen Zahl von Menschen beeinträchtigt werden kann oder
  • die Umwelt, insbesondere Tiere und Pflanzen, der Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur oder sonstige Sachgüter geschädigt werden können, falls durch eine Veränderung ihres Bestandes oder ihrer Nutzbarkeit das Gemeinwohl beeinträchtigt würde.

Der Begriff der ernsten Gefahr dient zur Abgrenzung von Sicherheit und Gefahr im Zusammenhang mit Anlagen, die unter die Störfallverordnung fallen. Er gilt nicht für Gashochdruckleitungen.

Im Unterschied zur Gefahr entsteht eine ernste Gefahr für Menschen erst dann, wenn schwerwiegende Auswirkungen nicht auszuschließen sind oder eine große Zahl von Menschen beeinträchtigt werden kann.
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info Gefährdung | hazard

Nach dem Guide 51 der ISO/IEC-Normen [ISO-IEC-51-1999] ist eine Gefährdung eine potentielle Schadensquelle. Die Definition ist in andere Regelwerke übernommen worden [ISO17776-2000] [ISO16708-2006]. Dabei kann sich der potenzielle Schaden auf die Beeinträchtigung, die Verletzung oder den Tod von Personen, auf die Schädigung der Umwelt (Boden, Gewässer, Luft, Pflanzen, Tiere), auf Sachschäden und Kombinationen davon beziehen. Gefährdungen können auf Personen einwirken, die innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu einem Schaden führen, zum Beispiel durch ein Feuer und eine Explosion, und es können Gefährdungen gemeint sein, die eine Langzeitwirkung auf die Gesundheit haben, zum Beispiel durch die Freisetzung einer giftigen Substanz.
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info Ereignis – Vorfall – Zwischenfall

Die Begriffe Ereignis, Vorfall oder Zwischenfall werden häufig als Synonyme verwendet, um eine Sachlage zu beschreiben, bei der Verletzungen, Erkrankungen, Vermögensschäden, Umweltschäden oder eine Schädigung Dritter verursacht wurden. Sie sind im technischen Sprachgebrauch nicht eindeutig definiert. Weder die Häufigkeit noch die Schwere von Auswirkungen wird mit diesen Begriffen ausgedrückt.
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info Katastrophe

Die Definition des Begriffs Katastrophe ist nicht einheitlich geregelt. Katastrophen sind außergewöhnliche Ereignisse, bei denen je nach Definition die Funktionsfähigkeit einer ganzen Gesellschaft, oder zumindest die Lebensgrundlage einer großen Bevölkerungsgruppe oder lediglich von zahlreichen Menschen beeinflusst ist. Sachwerte und die Umwelt werden ebenfalls unterschiedlich in die Definition einbezogen.

Die Vereinten Nationen verstehen unter einer Katastrophe eine „Unterbrechung der Funktionsfähigkeit einer Gesellschaft, die Verluste an Menschenleben, Sachwerten und Umweltgütern verursacht und die Fähigkeit der betroffenen Gesellschaft aus eigener Kraft damit fertig zu werden, übersteigt“.

Die ständige Konferenz für Katastrophenvorsorge und Katastrophenschutz hat folgende Definition vorgeschlagen: „Eine Katastrophe ist ein außergewöhnlich schwerwiegendes und/oder umfangreiches, meistens überraschend eintretendes Ereignis, das das Leben und die Gesundheit sehr vieler Menschen und/oder erhebliche Sachwerte und/oder die Lebensgrundlagen einer großen Bevölkerungsgruppe für einen längeren Zeitraum in so erheblichem Maße schädigt und gefährdet, dass es mit den örtlichen oder regional verfügbaren Kräften und Mitteln alleine nicht zu bewältigen ist.“
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info Schaden | harm – loss

Ein Schaden ist rechtlich ein Nachteil durch die Verletzung von Rechtsgütern auf Grund eines bestimmten technischen Vorganges oder Zustandes [VDE-31000-2-1984]. Damit verbunden ist eine materielle oder ideelle Verschlechterung des Rechtsgutes, die durch ein schädigendes Ereignis entsteht. Der Schaden wird bestimmt, indem die Zustände des Rechtsgutes mit dem schädigenden und ohne das schädigende Ereignis verglichen werden (Differenzanalyse). Grundsätzlich wird unterschieden zwischen Sachschaden, Personenschaden, Vermögensschaden, immateriellem Schaden und Streuschaden einerseits, sowie zwischen einem positiven Schaden und einem entgangenem Gewinn andererseits.

In der Technik beziffert der Schaden die Auswirkung eines ungewollten Ereignisses. Maßnahmen zur Begrenzung von Auswirkungen werden im Rahmen von Sicherheitsanalysen festgelegt, bei denen meistens Beeinträchtigungen bzw. Verletzungen von Personen bewertet werden. Der ISO/IEC Guide 51 [ISO-IEC-51-1999] und das Center of Chemical Process Safety [CCPS1989] definieren Schaden dagegen weitergehend als „menschliche Verletzungen, Sachschäden oder Umweltbeeinflussungen“.
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info Sicherheit | safety

Philosophisch bedeutet der Begriff Sicherheit „die Beruhigung des Geistes, aus der Überzeugung heraus, dass keinerlei Katastrophe oder Unglücksfall droht“.  Diese Definition drückt treffend aus, dass es keine absolute Sicherheit gibt. Sicherheit ist immer relativ. Es ist ein Zustand frei von Gefahren, der nur für einen bestimmten Zeitraum, eine bestimmte Umgebung oder unter bestimmten Bedingungen gegeben ist. Sämtliche Sicherheitsvorkehrungen können zu Fall gebracht werden durch Ereignisse, die sich nicht beeinflussen oder voraussehen lassen, beispielsweise durch einen unerwarteten Meteoriteneinschlag. Sicherheit bedeutet nicht, dass Beeinträchtigungen vollständig ausgeschlossen sind, sondern nur, dass sie hinreichend unwahrscheinlich sind.

In der Technik wird Sicherheit verstanden als ein Zustand, in dem das Risiko einer nachhaltigen Beeinträchtigung von Mensch oder Umwelt mindestens auf ein vertretbares Maß begrenzt ist.

Sicherheit ist begrenzt durch das menschliche Erkenntnisvermögen. Neue Erkenntnisse oder Erfahrungen haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Sicherheit. So ändert sich der (vermeintlich) sichere Umgang mit einem Stoff in eine gefährliche Handhabung, wenn bislang unbekannte toxische Eigenschaften des Stoffes nachgewiesen werden.

Die Sicherheit von technischen Anlagen beruht nicht allein darauf, dass Vorgaben z.B. aus Regelwerken erfüllt, Zulassungen durchlaufen, kontrolliert und ständig überwacht werden. Initiativen von Betreibern, die über das gesetzlich geforderte hinausgehen sind unverzichtbar. Durch wissenschaftliche Forschung und Weiterentwicklung vorhandener Sicherheitseinrichtungen lässt sich das Sicherheitsniveau stetig verbessern. Ein guter und schneller Austausch über Erkenntnisse, z.B. Lehren aus Ereignissen, ist unerlässlich, damit die Erfahrungen Dritter allgemein genutzt werden können, um die Sicherheit technischer Anlagen zu erhöhen.
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info Sicherheitsintegrität | safety integrity

Technische Anlagen werden häufig mit Sicherheitseinrichtungen geschützt. Diese Einrichtungen müssen mit einer ausreichend hohen Qualität hergestellt und betrieben werden und sollen möglichst nicht versagen. Es ist jedoch nicht vollständig auszuschließen, dass selbst eine Sicherheitseinrichtung ausfällt. Deshalb werden in einem Anlagensicherheitskonzept meistens mehrere unabhängige Systeme zum Schutz einer technischen Anlage festgelegt und die Anforderungen an die Sicherheitseinrichtungen sind besonders hoch.

Ein Maß für die Güte (Zuverlässigkeit) einer Sicherheitseinrichtung ist die Sicherheitsintegrität. Sie legt die Zuverlässigkeit von Sicherheitseinrichtungen fest. Die Sicherheitsintegrität wird als Wahrscheinlichkeit dafür interpretiert, dass eine Sicherheitseinrichtung die geforderten Sicherheitsaufgaben (Funktionen) unter allen vorab festgelegten Einsatzbedingungen in einem bestimmten Einsatzzeitraum auch tatsächlich ausführt. Für elektrische und elektronische Bauteile ist die Sicherheitsintegrität über die Norm IEC 61508 [DIN61508-1-2010] in vier Sicherheits-Integritätslevel (SIL-Level 1 bis 4) bestimmt. Mit zunehmendem Sicherheits-Integritätslevel eines Bauteils wird die Wahrscheinlichkeit größer, dass die geforderten Sicherheitsfunktionen ausgeführt werden können.

Die Sicherheitsintegrität einer Sicherheitseinrichtung hängt von der Qualität ab, mit der das System hergestellt wurde, und zusätzlich kann sie bestimmt werden durch die Umgebungsbedingungen, in der das System eingesetzt wird. Ein Thermoelement wird in einer korrosiven Umgebung eher versagen als bei optimalen Einsatzbedingungen. Die Effekte einiger Umgebungsbedingungen auf Sicherheitseinrichtungen lassen sich nicht genau quantifizieren, sondern nur qualitativ betrachten. Wenn die Sicherheitsintegrität über statistische Betrachtungen von Ausfallraten bestimmt werden soll, sind die statistischen Daten sorgfältig zu prüfen. Die Daten sollten repräsentativ sein für die zu erwartenden Einsatzbedingungen und die Einsatzzeit einer Sicherheitseinrichtung. Andernfalls sind die Werte nicht aussagekräftig.

In der folgenden Tabelle sind die Ausfallwahrscheinlichkeiten für elektrische und elektronische Sicherheitseinrichtungen nach IEC 61508 [DIN61508-1-2010] wiedergegeben.
Sicherheitsintegrität_TabAusfallwahrscheinlichkeiten bzw. die Sicherheitsintegrität von Systemen dürfen nicht verwechselt werden mit den Eintrittswahrscheinlichkeiten von Ereignissen. Der Ausfall einer Sicherheitseinrichtung bedeutet noch nicht, dass ein Schaden eintreten muss.
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info Sicherheitsmaßnahmen

Sicherheitsmaßnahmen sind organisatorische oder technische Maßnahmen mit dem Ziel, eine oder mehrere Gefahren ganz oder in Verbindung mit anderen Maßnahmen zu vermeiden (primäre Sicherheitsmaßnahme) oder die Auswirkungen von Ereignissen zu begrenzen (sekundäre Sicherheitsmaßnahme. Als Sicherheitsmaßnahmen werden Anweisungen, Handlungen, Kontrollen, Alarme, Schulungen, Einrichtungen, Anlagen bzw. Armaturen etc. bezeichnet.

Dabei muss eine zuvor festgelegte Sicherheitsfunktion in einer definierten Qualität ausgeführt werden. Die Qualität umfasst sowohl:

  • die Wirkung der Maßnahme,
  • deren Genauigkeit und auch
  • die Verfügbarkeit (Ausfallrate) bzw. Zuverlässigkeit.

Die Qualität von (primären) Sicherheitsmaßnahmen und damit auch deren Anforderungen an die Wirkung, Genauigkeit und Verfügbarkeit sind hierarchisch geordnet:

  • Präventivmaßnahmen,
  • organisatorische Schutzmaßnahmen und
  • technische Schutzmaßnahmen.

Sicherheitsmaßnahmen mit einer besonderen Anforderung an die Qualität werden Schutzmaßnahmen genannt.
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info Störfall

Ein Störfall ist laut Störfallverordnung [BImSchV2000] „ein Ereignis, z.B. eine Emission, ein Brand oder eine Explosion größeren Ausmaßes, das sich aus einer Störung des bestimmungsgemäßen Betriebs in einem unter die Störfallverordnung fallenden Betriebsbereich oder in einer unter die Störfallverordnung fallenden Anlage ergibt, das unmittelbar oder später innerhalb oder außerhalb des Betriebsbereichs oder der Anlage zu einer ernsten Gefahr oder zu Sachschäden … führt und bei dem ein oder mehrere gefährliche Stoffe beteiligt sind“.
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info Dennoch-Störfall

Der Begriff Dennoch-Störfall ist geprägt durch die StörfallV, dort heißt es in § 3 Abs. 1 und 3 [BImSchV2000]:

„Der Betreiber hat die nach Art und Ausmaß der möglichen Gefahren erforderlichen Vorkehrungen zu treffen, um Störfälle zu verhindern. [Darüber] … hinaus sind vorbeugend Maßnahmen zu treffen, um die Auswirkungen von Störfällen so gering wie möglich zu halten.“

Alle Gefahren, die vernünftigerweise nicht auszuschließen sind, müssen durch störfallverhindernde Sicherheitsmaßnahmen vermieden werden. Dabei wird unterstellt, dass jeweils nur eine Gefahr wirksam ist (Einzelfehlertoleranzprinzip). Ein Ereignis, bei dem gleichzeitig mehrere voneinander unabhängige Gefahrenquellen (Gefährdungen) wirksam werden, muss nur bei sehr großen Risiken unterstellt werden. In allen übrigen Fällen wird das gleichzeitige Wirksamwerden mehrerer unabhängiger Gefahrenquellen vernünftigerweise ausgeschlossen. Ebenso werden Gefahren, die noch nie aufgetreten sind und sich jeder Erfahrung entziehen, ausgeschlossen. Dennoch bleibt immer ein Rest von Unsicherheit darüber, ob nicht doch einmal solche Ereignisse eintreffen.

Diese vernünftigerweise auszuschließenden Störfälle werden als Dennoch-Störfälle bezeichnet. Ihre Auswirkungen sind durch anlagenbezogene Vorkehrungen und spezielle Gefahrenabwehrmaßnahmen zu begrenzen [SFK-GS-26].

Bei einem Dennoch-Störfall wird die kausale Kette bei der Risikoanalyse, das eine bestimmte Gefahrenquelle (Ursache) zu einem definierten Störfall (Auswirkung) führt, durchbrochen [BImSchG1974]. Nach einer strukturierten Risikoanalyse sind alle vernünftigerweise anzunehmenden Gefahren durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen verhindert. Dennoch wird unterstellt, dass es zu einem Störfall kommt, jedoch ohne die Ursache im Detail zu benennen. Störfallablaufszenarien sind deshalb ursachenunabhängig zu betrachten. Bei Dennoch-Störfällen wird unterstellt, dass ein Teil oder die ganze Masse eines zusammenhängenden Anlagenteils freigesetzt wird. Anschließend werden die Auswirkungen von Bränden, Explosionen oder toxischen Eigenschaften der freigesetzten Stoffe ermittelt.

Die Auswirkungen von Dennoch-Störfällen werden bei der Flächennutzungsplanung [SFK-TAA-GS-1] und bei der Gefahrenabwehr des Katastrophenschutzes berücksichtigt.
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info  Exzeptioneller Störfall

Exzeptionelle Störfälle entstehen aus Gefahrenquellen, die sich jeder Erfahrung und Berechenbarkeit entziehen und daher auch außerhalb der durch § 5 Abs. 1 Nr. 1 BlmSchG gezogenen Grenzen liegen. Gegen das Eintreten solcher Störfälle sind keine zusätzlichen anlagenbezogenen Vorkehrungen zu treffen. Hierzu gehören z.B. Störfälle, die durch kriegerische oder bürgerkriegsähnliche Zustände und Ereignisse hervorgerufen werden können [SFK-GS-26].

Die Grenze zwischen Dennoch-Störfällen und exzeptionellen Störfällen ist fließend und ändert sich mit neuen Erkenntnissen. Wenn beispielsweise ein als exzeptionell eingestuftes Ereignis, das zu einem Störfall führen kann, tatsächlich eintritt, dann ist zu prüfen, ob dieses Ereignis künftig nicht eher als Dennoch-Störfall mit entsprechenden risikomindernden Maßnahmen zu betrachten ist.

In anderen europäischen Ländern ist die Unterscheidung von Dennoch- und Exzeptionellen Störfällen nicht üblich.
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info  Störung

Eine Störung ist umgangssprachlich häufig ein Zustand, bei dem eine Funktion beispielsweise von einem Gerät ausgefallen ist. Viele Menschen verbinden damit keine Gefahren, sondern lediglich den Ärger, das Gerät reparieren zu lassen, damit es wieder funktioniert.

In der Technik ist eine Störung dagegen mit einer Gefahr verbunden. Nach DIN EN 1594 ist eine Störung ein nicht erwartetes Ereignis, das zu einer Gefährdung des sicheren Betriebs und/oder der Sicherheit von Menschen oder der Umgebung führen könnte und dringender Abhilfemaßnahmen bedarf. Durch eine Störung entsteht eine Sachlage bei der das Risiko einer technischen Anlage über das akzeptierte Risiko hinaus ansteigt.
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info  Zuverlässigkeit | reliability

Als Zuverlässigkeit wird allgemein die Eigenschaft verstanden, so wie gefordert zu funktionieren bzw. eine Erwartung tatsächlich zu erfüllen. Ein Maß für die Zuverlässigkeit ist die Häufigkeit eines Ausfalls bzw. einer Abweichung von der Erwartung.

Sicherheitstechnisch entspricht die Zuverlässigkeit der Eigenschaft, eine geforderte Sicherheitsfunktion in einem definierten Zeitintervall ohne Fehler zu erfüllen [ISO16708-2006]. Die Zuverlässigkeit eines technischen Systems entspricht dem Wert eins minus der Ausfallrate und wird als Verfügbarkeit bezeichnet. Dabei ist die Verfügbarkeit einer technischen Anlage in der Sicherheitstechnik eher von untergeordneter Bedeutung. Nur solche Ausfälle, die zu Gefahren führen können, werden betrachtet. Von großer Bedeutung ist dagegen die Verfügbarkeit von sicherheitstechnischen Einrichtungen und Vorkehrungen.
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