Definition und Zweck:
Eine CEM (Cause and Effect Matrix), zu Deutsch Ursache-Wirkungs-Matrix, ist ein strukturiertes Dokumentationswerkzeug, das in sicherheitstechnischen Anwendungen und komplexen Automatisierungsprozessen eingesetzt wird. Sie stellt systematisch die logischen Zusammenhänge zwischen bestimmten Ursachen (z.B. Alarme, Sensorzustände, Fehlfunktionen) und den daraus resultierenden Wirkungen oder Reaktionen eines Systems (z.B. Abschaltung von Motoren, Aktivierung von Ventilen, Auslösen von Alarmen) dar.
Das Hauptziel der CEM ist es, die Komplexität sicherheitsrelevanter Steuerungen zu visualisieren, Missverständnisse zu vermeiden und die Konsistenz des Sicherheitskonzepts zu überprüfen. Sie dient als Kommunikationsmittel zwischen verschiedenen Disziplinen (Prozessingenieure, Sicherheitsingenieure, SPS-Programmierer).
Aufbau und Funktionsweise:
Eine CEM ist eine Tabelle mit Zeilen und Spalten:
- Zeilen (Ursachen): Listen alle potenziellen auslösenden Ereignisse oder Zustände auf (z.B. „Not-Halt-Taster betätigt“, „Temperatur über Grenzwert“, „Schutztür offen“).
- Spalten (Wirkungen): Listen alle möglichen Reaktionen oder Aktionen des Systems auf (z.B. „Motor X aus“, „Ventil Y schließen“, „Alarm Z aktiv“, „Anlage stoppen“).
- Matrix-Zellen: Die Schnittpunkte zwischen Ursachen und Wirkungen enthalten Symbole oder Beschreibungen, die die logische Beziehung definieren (z.B. „X“ für „führt zu“, „O“ für „verzögert“, „D“ für „dient nicht zur Auslösung“).
Relevanz in der Automatisierung und Sicherheit:
CEMs sind besonders wichtig für sicherheitsbezogene Systeme (SIS – Safety Instrumented Systems) und Notabschalt-Systeme (ESD – Emergency Shutdown Systems) in der Prozessindustrie. Sie helfen bei:
- Design-Verifikation: Überprüfung, ob alle Sicherheitsanforderungen korrekt umgesetzt werden.
- Risikobewertung: Analyse, welche Ursachen zu welchen gefährlichen Zuständen führen können.
- Programmierung: Dient als Vorgabe für die Implementierung der Sicherheitslogik in der SPS oder Sicherheitssteuerung.
- Fehlersuche und Diagnose: Schnelle Identifizierung der erwarteten Reaktionen bei einer bestimmten Ursache.
- Dokumentation und Audit: Als wesentlicher Bestandteil der Sicherheitsdokumentation für Audits und Zertifizierungen.
Die CEM ist ein Standardwerkzeug in der funktionalen Sicherheit und trägt maßgeblich zur Transparenz und Zuverlässigkeit komplexer Sicherheitssysteme bei.
→ Siehe auch: Funktionale Sicherheit, Sicherheitsfunktionen, Alarmpriorität, SPS, HazOp (Hazard and Operability Study)
