Wat is PFHd?
PFHd (Probability of dangerous Failure per Hour) is de gemiddelde frequentie waarmee een veiligheidsfunctie per uur gevaarlijk faalt, uitgedrukt als getal per uur (1/h), en vormt de rekengrootheid waarmee het Performance Level (PL) uit ISO 13849-1 en het SIL uit IEC 62061 worden bepaald. Hoe kleiner de PFHd, hoe kleiner de kans dat een noodstop, lichtscherm of deurvergrendeling op het beslissende moment niet ingrijpt. In de actuele normen heet de grootheid PFH; de oude naam PFHd is in datasheets en de praktijk nog volop in gebruik.
In OT-context komt u PFHd tegen bij het ontwerpen, kopen en wijzigen van safety-PLC’s, veiligheidsrelais en sensoren voor functionele veiligheid.
🧠 Wat betekent PFHd precies?
PFHd beschrijft hoe vaak een veiligheidsgerelateerde besturing gemiddeld een gevaarlijke storing krijgt: een storing waardoor de veiligheidsfunctie niet meer werkt, zonder dat het systeem naar een veilige toestand gaat. Een storing die de machine juist stillegt (een veilige storing, zie Fail-safe) telt niet mee.
Een PFHd van 1 × 10⁻⁷ per uur betekent statistisch één gevaarlijke storing per tien miljoen bedrijfsuren van de functie. Dat is geen garantie voor één machine, maar een gemiddelde over een grote populatie en over de gebruiksduur. ISO 13849-1 rekent daarvoor met een standaard gebruiksduur (mission time) van 20 jaar.
De naam is in de loop der jaren gewijzigd:
| Norm en editie | Afkorting | Officiële omschrijving |
|---|---|---|
| ISO 13849-1:2006 en 2015 | PFHd | Gemiddelde kans op een gevaarlijke storing per uur |
| IEC 62061:2005 | PFHd | Kans op een gevaarlijke storing per uur |
| IEC 62061:2021 | PFH | Gemiddelde frequentie van een gevaarlijke storing per uur |
| ISO 13849-1:2023 | PFH | Gemiddelde frequentie van een gevaarlijke storing per uur, gelijk aan PFH uit IEC 62061 en IEC 61508 |
Technisch verandert er niets: het gaat om een frequentie per uur, geen kans. Daarom spreken de nieuwe edities van “frequentie”.
🔢 Welke PFHd hoort bij welk PL en SIL?
Elk Performance Level en elk SIL voor high demand correspondeert met een bandbreedte van de PFHd:
| Performance Level | PFHd-bereik (1/h) | Vergelijkbaar SIL (IEC 62061 / IEC 61508) |
|---|---|---|
| PL a | ≥ 10⁻⁵ tot < 10⁻⁴ | geen |
| PL b | ≥ 3 × 10⁻⁶ tot < 10⁻⁵ | SIL 1 |
| PL c | ≥ 10⁻⁶ tot < 3 × 10⁻⁶ | SIL 1 |
| PL d | ≥ 10⁻⁷ tot < 10⁻⁶ | SIL 2 |
| PL e | ≥ 10⁻⁸ tot < 10⁻⁷ | SIL 3 |
| - | ≥ 10⁻⁹ tot < 10⁻⁸ | SIL 4 (alleen IEC 61508, niet in de machinebouw) |
Een lagere PFHd betekent dus een betrouwbaardere veiligheidsfunctie. Let op: een PFHd-waarde alleen is niet genoeg. ISO 13849-1 eist daarnaast een passende categorie, voldoende maatregelen tegen gemeenschappelijke storingen en beheersing van systematische fouten. IEC 62061 en IEC 61508 stellen vergelijkbare architectuureisen via de hardwarefouttolerantie.
🔄 Wat is het verschil tussen PFHd en PFDavg?
PFHd hoort bij veiligheidsfuncties die vaak worden aangesproken of continu actief zijn, de zogenoemde high demand mode. Volgens IEC 61508 is dat het geval bij een vraag vaker dan eens per jaar. Dat past bij machines: een deurvergrendeling of lichtscherm wordt dagelijks vele keren gebruikt.
In de procesindustrie wordt een veiligheidsinstrumenteel systeem vaak zelden aangesproken, bijvoorbeeld een drukbeveiliging die eens in de tien jaar moet ingrijpen. Daar rekent IEC 61511 met PFDavg, de gemiddelde kans dat de functie faalt op het moment van vraag. Het vereiste SIL volgt dan meestal uit een LOPA of HAZOP.
| Kenmerk | PFHd / PFH | PFDavg |
|---|---|---|
| Bedrijfswijze | High demand of continu | Low demand (eens per jaar of minder) |
| Eenheid | Gevaarlijke storingen per uur | Dimensieloze kans (0 tot 1) |
| Typische normen | ISO 13849-1, IEC 62061 | IEC 61511 |
| Typische toepassing | Machineveiligheid, robotcellen | Procesbeveiliging, noodafschakeling |
| Bereik voor SIL 1 | ≥ 10⁻⁶ tot < 10⁻⁵ per uur | ≥ 10⁻² tot < 10⁻¹ |
| Grootste invloed | MTTFd, diagnose, architectuur | Proof-testinterval, redundantie |
📐 Hoe wordt PFHd berekend?
Bij ISO 13849-1 volgt de PFHd uit vier ingrediënten per kanaal of subsysteem:
- Categorie (B, 1, 2, 3 of 4) - de architectuur, van één kanaal zonder bewaking tot een tweekanaals structuur met foutdetectie en redundantie
- MTTFd - de gemiddelde tijd tot een gevaarlijke storing per kanaal: laag 3 tot 10 jaar, middel 10 tot 30 jaar, hoog 30 tot 100 jaar (zie MTTF)
- DCavg - de gemiddelde diagnostische dekking: geen onder 60%, laag 60 tot 90%, middel 90 tot 99%, hoog vanaf 99%
- CCF - maatregelen tegen storingen met een gemeenschappelijke oorzaak; voor categorie 2, 3 en 4 zijn minimaal 65 van de 100 punten nodig
Voor een eenvoudig kanaal zonder diagnose is de PFHd ongeveer gelijk aan 1 gedeeld door de MTTFd in uren. Een MTTFd van 100 jaar (876.000 uur) geeft zo circa 1,14 × 10⁻⁶ per uur: PL c. Voor de hogere categorieën bevat bijlage K van de norm tabellen met de PFHd per combinatie van categorie, MTTFd en DCavg.
Voor slijtagedelen zoals een contactor of deurschakelaar berekent u de MTTFd uit de B10d-waarde van de fabrikant: MTTFd = B10d / (0,1 × n_op), met n_op het aantal schakelingen per jaar. Een deur die elke twee minuten opengaat, verlaagt de MTTFd van de schakelaar daarom flink.
De totale PFHd van een veiligheidsfunctie is de som van de subsystemen: sensor, logica en actuator. Het gratis programma SISTEMA van het Duitse instituut IFA (DGUV) rekent dit door; versie 3.x volgt ISO 13849-1:2023, versie 2.x nog de editie van 2015.
🔧 Hoe ziet een PFHd-berekening er in de praktijk uit?
Een voorbeeld met fictieve maar realistische datasheetwaarden: een robotcel waarvan de toegang wordt bewaakt door een lichtscherm, met een safety-PLC als logica en twee contactoren als uitgang. De risicobeoordeling vraagt PLr d.
| Subsysteem | Bron van de waarde | PFHd (1/h) |
|---|---|---|
| Lichtscherm type 4 | Datasheet fabrikant | 1,5 × 10⁻⁸ |
| Safety-PLC met veilige in- en uitgangen | Certificaat fabrikant | 5 × 10⁻⁹ |
| Twee contactoren, categorie 3 met terugmelding | Berekend uit B10d, n_op en DCavg | 2,5 × 10⁻⁸ |
| Totaal | Som | 4,5 × 10⁻⁸ |
Het totaal valt binnen de bandbreedte van PL e en SIL 3, ruim beter dan de gevraagde PL d. Toch is de functie pas PL e als ook de laagste categorie en de systematische eisen dat toelaten. Het lichtscherm moet daarnaast met de juiste veiligheidsafstand zijn geplaatst; een perfecte PFHd helpt niet als iemand de gevarenzone eerder bereikt dan de machine stilstaat.
Typische eisen in de machinebouw:
| Toepassing | Gebruikelijk vereist niveau | Maximale PFHd |
|---|---|---|
| Noodstop op een verpakkingsmachine | PL c of d, volgens risicobeoordeling | < 3 × 10⁻⁶ of < 10⁻⁶ |
| Deurvergrendeling (Interlock) robotcel | Vaak PL d, categorie 3 | < 10⁻⁶ |
| Safety PLC in een persinstallatie | PL d of e | < 10⁻⁶ of < 10⁻⁷ |
| Lichtscherm bij handinvoer | PL d of e | < 10⁻⁶ of < 10⁻⁷ |
🏭 Hoe past PFHd in de Europese regelgeving?
De Machinerichtlijn 2006/42/EG eist dat besturingen veilig en betrouwbaar zijn, maar noemt geen PFHd. EN ISO 13849-1 en EN IEC 62061 zijn geharmoniseerd; wie ze volgt, krijgt een vermoeden van overeenstemming. EN ISO 13849-1:2023 is via Uitvoeringsbesluit (EU) 2024/1329 opgenomen; de vermelding van de editie van 2015 vervalt per 15 mei 2027.
Vanaf 20 januari 2027 geldt de Machineverordening (EU) 2023/1230. Die vraagt ook bescherming van veiligheidsrelevante software tegen corruptie. Een PFHd-berekening houdt geen rekening met een aanvaller: een safety-PLC met een uitstekende PFHd kan via een onbeveiligd engineeringstation nog steeds worden aangepast. Combineer functionele veiligheid daarom met IEC 62443. De berekening hoort in het technisch dossier dat de CE-markering onderbouwt.
✅ Wat zijn best practices voor PFHd?
- Vraag PFHd-waarden op - gebruik certificaten of SISTEMA-bibliotheken van fabrikanten in plaats van schattingen
- Reken met het echte gebruik - de schakelfrequentie bepaalt de MTTFd van slijtagedelen; leg de aannames vast
- Onderbouw de diagnose - een hoge DCavg vraagt om aantoonbare tests, bijvoorbeeld met een FMEA van de faalwijzen
- Kijk naar de hele keten - een component met PL e maakt de functie niet automatisch PL e
- Herbereken na wijzigingen - nieuwe componenten, software of cyclustijden lopen via MOC
- Vervang tijdig - plan vervanging van slijtagedelen op de T10d en houd de gebruiksduur van 20 jaar in de gaten
❓ Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen PFHd en PFH?
PFHd en PFH beschrijven dezelfde grootheid: de gemiddelde frequentie van een gevaarlijke storing per uur. PFHd is de naam uit ISO 13849-1:2015 en IEC 62061:2005, PFH de naam uit IEC 62061:2021 en ISO 13849-1:2023. Rekenkundig en in de grenswaarden per PL en SIL verandert er niets.
Welke PFHd is nodig voor PL e?
Voor Performance Level e moet de PFHd van de complete veiligheidsfunctie ten minste 10⁻⁸ en kleiner dan 10⁻⁷ per uur zijn. Daarnaast vraagt PL e een geschikte architectuur, meestal categorie 4 of categorie 3 met hoge MTTFd en middelhoge diagnose. PL e komt overeen met SIL 3.
Kan ik PFHd-waarden van componenten optellen?
Ja, de PFHd van een veiligheidsfunctie is de som van de PFHd-waarden van de subsystemen voor detectie, logica en uitvoering. ISO 13849-1:2023 en IEC 62061 beschrijven allebei deze optelling van subsysteemwaarden. Heeft een subsysteem geen PFHd-waarde van de fabrikant, dan bepaalt u die met de tabellen in bijlage K van ISO 13849-1 op basis van categorie, MTTFd en DCavg.
Is een lagere PFHd altijd beter?
Een lagere PFHd betekent een kleinere kans op een gevaarlijke storing, maar meer betrouwbaarheid dan het vereiste niveau kost vaak extra hardware en onderhoud. Het doel is het vereiste PLr of SIL te halen met een onderbouwde marge. Een te optimistische PFHd op basis van ongefundeerde diagnose-claims is gevaarlijker dan een eerlijke, iets hogere waarde.
Welke software berekent PFHd?
Het meest gebruikte programma is SISTEMA van het Duitse instituut IFA, dat gratis beschikbaar is, ook voor commercieel gebruik. Versie 3.x ondersteunt ISO 13849-1:2023 en bevat bibliotheken met PFHd- en B10d-waarden van fabrikanten. Ook leveranciers van safety-componenten bieden eigen rekenhulpen voor PFHd.
Geldt PFHd ook in de procesindustrie?
In de procesindustrie worden veiligheidsfuncties meestal zelden aangesproken, en dan rekent IEC 61511 met PFDavg in plaats van PFHd. PFHd geldt daar alleen voor functies in high demand of continue bedrijfswijze. In de machinebouw is PFHd de gangbare maat.
📌 Samengevat
PFHd is de gemiddelde frequentie van gevaarlijk falen per uur waarmee u aantoont dat een veiligheidsfunctie het vereiste PL of SIL haalt. De waarde volgt uit categorie, MTTFd, diagnose en CCF, en is de brug tussen risicobeoordeling en normconform ontwerp volgens ISO 13849-1 of IEC 62061.