Funkcje bezpieczeństwa w automatyce przemysłowej

Czy wiesz, że w rozporządzeniu 2023/1230/EU pojawiła się w końcu definicja funkcji bezpieczeństwa, której brakowało w poprzednich wersjach Dyrektywy Maszynowej? Bezpieczeństwo maszyn to fundament każdego zakładu produkcyjnego, a nowe przepisy nie tylko ujednolicają podejście, ale także wyznaczają wyższe standardy ochrony. W tym artykule przyjrzymy się, czym są funkcje bezpieczeństwa, jak je regulują normy, oraz jak praktycznie je wdrażać, aby zapewnić bezpieczną pracę z maszynami.

Czym są funkcje bezpieczeństwa?

Rozporządzenie 2023/1230/EU wprowadza definicję funkcji bezpieczeństwa, której wcześniej brakowało w Dyrektywie Maszynowej. Według rozporządzenia:

„Funkcja bezpieczeństwa oznacza funkcję środka ochronnego, która jest zaprojektowana tak, aby wyeliminować zagrożenia lub, jeżeli nie jest to możliwe, zmniejszyć ryzyko i której wadliwa realizacja może zwiększyć to ryzyko.”

Dlaczego ta definicja jest tak istotna? Otóż formalne określenie, czym są te funkcje, pozwala na dokładniejszą ocenę ryzyka i wdrożenie odpowiednich środków ochrony już na etapie projektowania i eksploatacji maszyn. Bez wyraźnej definicji producenci musieli polegać na ogólnych wytycznych, co mogło prowadzić do niespójnych rozwiązań. Dziś przedsiębiorstwa muszą szczegółowo identyfikować i wdrażać funkcje bezpieczeństwa zgodnie z wymaganiami rozporządzenia, co jest niezbędne dla późniejszej oceny zgodności, np. według norm PN-EN-ISO 13849-1 oraz PN-EN 62061.

Jak identyfikować funkcje bezpieczeństwa?

Identyfikacja funkcji to proces wieloetapowy. W normach PN-EN-ISO 13849-1 oraz PN-EN 62061 znajdziemy różne podejścia, które pomagają ustalić, jak powinny działać funkcje ochronne, by zredukować ryzyko do akceptowalnego poziomu.

Identyfikacja funkcji bezpieczeństwa według PN-EN-ISO 13849-1

Norma PN-EN-ISO 13849-1 określa proces identyfikacji funkcji bezpieczeństwa w kilku krokach:

1. Analiza ryzyka: Pierwszym krokiem jest analiza ryzyka, która obejmuje identyfikację wszystkich potencjalnych zagrożeń związanych z użytkowaniem maszyny. Każde zagrożenie należy opisać, aby określić, jakie funkcje będą niezbędne do jego wyeliminowania lub zminimalizowania.
2. Określenie funkcji bezpieczeństwa: Na podstawie analizy ryzyka określa się funkcje bezpieczeństwa, które mają za zadanie zmniejszyć ryzyko do akceptowalnego poziomu. Przykładem może być zatrzymanie awaryjne, które eliminuje zagrożenie wynikające z niekontrolowanego ruchu maszyny.
3. Przypisanie poziomu Performance Level (PL): Każda funkcja musi mieć przypisany odpowiedni poziom Performance Level (PL). Poziom PL określa zdolność funkcji do osiągnięcia wymaganej redukcji ryzyka, od PL a (najniższy) do PL e (najwyższy). Poziom ten zależy od:
   • Ciężkości skutków (S) – jakie mogą być konsekwencje zagrożenia.
   • Częstotliwości lub czasu trwania narażenia (F) – jak często operator jest narażony na zagrożenie.
   • Możliwości uniknięcia zagrożenia (P) – jak łatwo można uniknąć zagrożenia.
4. Dobór komponentów: Poziom PL określa, jakie komponenty będą potrzebne do realizacji funkcji bezpieczeństwa. Komponenty muszą spełniać wymagania dotyczące niezawodności, diagnostyki i architektury systemu.
5. Weryfikacja i walidacja: Na zakończenie procesu każda funkcja musi zostać zweryfikowana i zwalidowana, aby zapewnić, że osiąga zakładany poziom PL i skutecznie redukuje ryzyko.

Identyfikacja funkcji bezpieczeństwa według PN-EN 62061

Norma PN-EN 62061 koncentruje się na niezawodności systemów elektrycznych, elektronicznych i programowalnych związanych z bezpieczeństwem. Proces ten obejmuje:

1. Analiza ryzyka: Podobnie jak w normie ISO 13849-1, proces zaczyna się od analizy ryzyka, która ma na celu zidentyfikowanie zagrożeń i określenie wymagań bezpieczeństwa dla każdej funkcji.
2. Określenie funkcji bezpieczeństwa: Określa się funkcje, które są związane z kontrolowaniem i monitorowaniem kluczowych elementów systemu. Mogą to być np. funkcje monitorowania stanu, detekcji awarii czy zatrzymania awaryjnego.
3. Przypisanie poziomu Safety Integrity Level (SIL): Każda funkcja bezpieczeństwa musi mieć przypisany odpowiedni poziom Safety Integrity Level (SIL), który określa niezawodność tej funkcji. SIL jest klasyfikowany od SIL 1 do SIL 4, gdzie SIL 4 oznacza najwyższy poziom niezawodności. Poziom SIL zależy od:
   • Ciężkości skutków (S) – potencjalnych skutków zagrożenia.
   • Częstotliwości narażenia (F) – jak często operator jest narażony na zagrożenie.
   • Możliwości uniknięcia zagrożenia (P) – jak trudne jest uniknięcie zagrożenia.
4. Dobór środków technicznych: Dobiera się komponenty i technologie zgodnie z poziomem SIL, aby zapewnić niezawodność funkcji.
5. Weryfikacja i walidacja: Po wdrożeniu funkcji konieczna jest weryfikacja i walidacja, aby upewnić się, że osiągnięto odpowiedni poziom SIL i że funkcja działa zgodnie z założeniami w rzeczywistych warunkach pracy.

Przykłady funkcji bezpieczeństwa

Funkcje bezpieczeństwa odgrywają ogromną rolę w systemach ochronnych. Poniżej kilka przykładów funkcji stosowanych w przemyśle:

• Systemy blokady – blokują dostęp do niebezpiecznych obszarów maszyny, np. osłona ruchoma, która zatrzymuje maszynę po otwarciu.
• Kontrola dwuręczna – wymaga użycia obu rąk do uruchomienia maszyny, co zapobiega przypadkowemu kontaktowi z ruchomymi elementami.
• Wyłącznik awaryjny – przycisk, który natychmiastowo zatrzymuje działanie maszyny.
• Kurtyny świetlne – bariery optyczne, które wykrywają obecność człowieka i automatycznie zatrzymują maszynę.
• Czujniki obecności – urządzenia wykrywające obecność operatora w strefach niebezpiecznych.
• Systemy wykrywania przeciążeń – monitorują pracę maszyny i wyłączają ją, gdy wykryte zostanie niebezpieczne przeciążenie.

Różnice między PL a SIL

Pojęcia PL i SIL w normach bezpieczeństwa maszyn pozwalają na ich bardziej precyzyjną ocenę i klasyfikację. PL skupia się na niezawodności elementów systemu sterowania, analizując ich architekturę i zdolność do redukcji ryzyka. SIL odnosi się do niezawodności systemu jako całości, uwzględniając różne aspekty projektowania, wdrożenia oraz ryzyka. PL jest bardziej zorientowany na mechaniczne i elektryczne środki bezpieczeństwa, natomiast SIL znajduje zastosowanie głównie w systemach programowalnych i elektronicznych.

Znaczenie norm PL i SIL w praktyce

Normy PL i SIL mają ogromne znaczenie dla integratorów automatyki, którzy odpowiadają za wybór odpowiednich środków ochrony. Zastosowanie tych norm pozwala na ujednolicenie podejścia do bezpieczeństwa oraz dostosowanie ochrony do specyficznych wymagań aplikacji. Korzystanie z norm zharmonizowanych, takich jak PN-EN-ISO 13849-1 i PN-EN 62061, upraszcza proces oceny zgodności maszyn. Dla bardziej skomplikowanych maszyn lub tych o większym ryzyku, może być konieczne przeprowadzenie badania typu UE lub zastosowanie innych zaawansowanych form oceny.

Funkcje oraz ich implementacja według standardów PL i SIL są niezbędne dla zapewnienia ochrony pracowników oraz niezawodności maszyn. Formalne wprowadzenie definicji funkcji bezpieczeństwa do rozporządzenia to krok w kierunku jednolitych i skutecznych rozwiązań bezpieczeństwa w przemyśle. Każda funkcja bezpieczeństwa musi być starannie zaplanowana, oceniona i wdrożona, aby spełniać wymagania norm i zagwarantować bezpieczeństwo na każdym etapie użytkowania maszyny.

FAQ: Funkcje bezpieczeństwa

analiza ryzyka automatyka przemysłowa automatyzacja procesów produkcyjnych automatyzacja produkcji dokumentacja techniczna dyrektywa EMC dyrektywa LVD dyrektywa maszynowa 2006/42/WE Instrukcja obsługi integrator automatyki przemysłowej KPI maszyna nieukończona normy zharmonizowane ocena ryzyka OEE oznakowanie CE projektowanie maszyn rozporządzenie w sprawie maszyn 2023/1230 TPM Znak CE