Toiminnallinen turvallisuus EN ISO 13849-1

1. Johdanto

Usko ja Toivo ovat tiettävästi kaikkein eniten turvallisuusratkaisuja tehneet henkilöt.  Tällainen käsitys minulle on muodostunut.  Tämä pätee myös koneiden turvaratkaisujen kohdalle, vai etkö ole kuullut lauseita ”Usko, että kaikki tehty oikein..”  ”Toivon, että vahinkoja ei tapahdu..” ?

Tässä bloki -tekstissä kerron, miksi Usko ja Toivo ei riitä.  Pitää tietää mitä tekee ja ymmärtää vielä miksi tekee. Erityisen tärkeää tämä on käytössä olevien koneiden kohdalla, tilanteissa kun päätetään käyttää turvakomponentteja turvallisuuden parantamiseksi.

Uskon, että standardi EN ISO 13849-1 ei ole kaikille lukijoille tuttu, joten aluksi käy mahdollisimman yksinkertaisesti läpi perusajatuksen.  Jos et ymmärrä tätä standardia, olet Uskon ja Toivon kavereita koneturvallisuusratkaisuja määriteltäessä.  Luotat, Uskot ja Toivot paljon siihen, että toteutusketjussa asiat menisivät oikein.

Siksipä haluan, että Usko ja Toivo eivät ole pääosassa tämän tekstin ymmärtämisessä ja varmistan itse tämän asian.  Sairaanhoitaja ja lääkärit pistävät talkoilla (12/7) koronapiikkejä, joten  Lupaudun pitämään Tammikuussa 2022 tarvittavan määrän 15min Teams-tapaamisia (kysynnän mukaan), jotta jokainen halukas tämän ymmärtäisi. Koen asian niin tärkeäksi, jotta modernisoinneissa koneiden turvallisuus varmistuu ja virheitä ei tulevaisuudessa tapahtuisi.  Ota yhteyttä Linkkarin kautta, varaa aika BluePlan nettisivuilta, s.postilla tai soita.

Jos haluat oikaista, hyppää suoraan kohtaan 9. Pohdinta ja Yhteenveto

Let’s start..

2. Turvallisuuteen liittyvä ohjausjärjestelmä -Standardi EN ISO 13849-1

Turvallisuuteen liittyvän ohjausjärjestelmän suunnittelussa yksi tärkeimmistä ja keskeisimmistä perusstandardeista on standardi EN ISO 13849-1.  On kyseessä uusi kone tai käytössä oleva kone, tulee sinun ymmärtää standardin EN ISO 13849-1 tarkoitus ja sanoma, jotta kone ON tehty ja tulee tehtyä turvalliseksi.

Standardia EN ISO 13849-1 voidaan soveltaa mille tahansa komponentille, mekaniikalle, ohjelmistoille jne.

Standardista käsittelemme nyt perusviestiä, josta käytetään nimitystä ”Nimetty rakenne” tai ”Looginen rakenne” ja miten se vaikuttaa turvallisuuden toteutumiseen.  Tämä kuvaa turvallisuuteen liittyvää rakennetta, miten se on koneeseen tehty/toteutettu ja pystykö se suoriutumaan turvallisuuden toteututtamisesta.  Koneessa olevien riskien suuruus määrää tämän ”Nimetyn rakenteen” toteutustavan.  Esim kun riskit ovat suuria, on käytettävä kaksikanavaista rakennetta.

3. Mikä on turvakomponentti

Turvakomponentilla tarkoitetaan komponenttia (konedirektiivi 2006/42/EY)

• joka toimii turvatoiminnon toteuttamiseksi;
• joka on saatettu markkinoille itsenäisesti;
• jonka vikaantuminen tai toimintahäiriö vaarantaa henkilöiden turvallisuuden; ja
• joka ei ole välttämätön koneen toimimisen kannalta tai joka voidaan korvata tavanomaisilla komponenteilla koneen toimimiseksi.

Siis turvakomponentin ei tarvitse olla esimerkiksi keltainen.  Hydrauliikka tai pneumatiikkaventtiili voi olla turvakomponentti jne..

Turvakomponentteja voivat olla esimerkiksi: erilaiset anturit ja rajakytkimet, turva releet ja -logiikat, taajuusmuuttajat, venttiilit, kontaktorit…  Turvallisuuden toteutukseen liittyvä komponentti.  Turva-aidat tai niiden osia ei lueta turvakomponenteiksi. Tarkemmin turva-aidoita bloki-tekstissä ”Turva-aita turvallisuuskomponenttina konedirektiivin 2006/42 / EY mukaisesti”

4. Koneturvallisuuden heikoin lenkki,  EN ISO 13849-1

Kuva 1, ”Nimetty rakenne” tai ”looginen rakenne”

Turvallisuuteen liittyvästä järjestelmän rakenteesta käytetään nimitystä ”Nimetty rakenne” tai ”looginen rakenne”.  Nimetty rakenne esitetään yksinkertaistettuna kuvan 1 mukaisesti: tulo -> logiikka -> ohjaus

Kuva 2, heikoin lenkki määrää vahvuuden

Ajatellaan, että ketju ”tulo->logiikka->ohjaus” laadun määrittelee huonoin komponentti.  Laadultaan huonoin komponentti on ”Heikoin lenkki” ja koko turvallisuuden suoritustaso ei voi olla parempi, mitä Heikoin lenkki.

5. Koneturvallisuus -Nimetty rakenne

Kuva 3, Yksikanavainen turvallisuuden nimetty rakenne

Standardissa EN ISO 13849-1 Nimettyjä rakenteita on kaikkiaan 5 kpl, kuvassa 3 ja 4 esitetään niistä kaksi keskeisintä, yksikanavainen ja kaksikanavainen.

Kuva 4, Kaksikanavainen turvallisuuden nimetty rakenne EN ISO 13849-1

Uuden ja käytössä olevan koneiden turvallisuuteen liittyvä järjestelmä on tehty nimettyjen rakenteiden mukaisesti, yksinkertaistettuna yksikanavaisesti tai kansikanavaisesti riippuen riskin suuruudesta.

6. Koneturvallisuus -Nimetty rakenne ja suoritustason PLr-yhteys

Kuva 5, EN ISO 13849-1 Nimetty rakenne, luokat, vikaantumisen todennäköisyys ja suoritustason PLr-yhteys

PLr lyhenteellä kuvataan yksittäisen komponentin tai koko turvajärjestelmän kykyä suorittaa turvatoiminto (suoritustaso PLr).  PLr lyhenteessä loppukirjain r voi olla kirjain a-e (PLa; PLb; PLc; PLd; PLe).  Yksinkertaistetusti kolme ensimmäistä (PLa-c) ovat yksikanavaisia rakenteita ja kaksi viimeisintä (PLd-e) ovat kaksikanavaisia (suuri riski).

PLr luku kuvaa turvallisuusmielessä yksittäisen komponentin hyvyyttä/laatua -> suoritustaso, mutta sillä kuvataan myös koko sarjaan kytkettyjen komponenttien suoritustasoa, eli pystyykö ketju, tulo + logiikka + ohjaus, toteuttamaan vaaditun turvatoiminnon.

7. Koneturvallisuus -Sarjaan kytkettyjen komponenttien kyky suoriutua turvatoiminnosta

Kuva 6, ISO EN 13849-1 Taulukko 11 Suoritustason laskeminen (PL) sarjaan kytketyille komponenteille

Sarjaan kytkettyjen komponenttien kyky suoriutua turvatoiminnosta voidaan laskea standardin EN ISO 13849-1 taulukko 11 avulla (kuva 6).  Kun tiedetään rakenteen, tulo + logiikka + lähtö, komponenttien PLr suoritustasot, taulukkoa 11 soveltaen voimme määrittää koko sarjaan kytkettyjen komponenttien suoritustason, PLr-luvun.  N_low on sarjaan kytkettyjen komponenttien määrä ja PL_low on löydetty matalin PL_r arvo.

Oppi -> sarjaan kytkettyjen komponenttien määrä vaikuttaa turvatoiminnon suoritustasoon (PL)

8. Yhdistetään Nimettyyn rakenteeseen komponentit ja määritellään sarjaan kytkettyjen komponenttien suoritustaso PLr

Esimerkkinä otamme seuraavat komponentit yksikanavaiseen järjestelmään (esitetty kuvassa 3).

Kuva 7, Sarjaan kytkettyjen turvallisuuteen liittyvien komponenttien suoritustaso PLr

1. Tulo = rajakytkin suoritustaso PLc
2. Logiikka = turvarele suoritustaso PLe
3. Lähtö = kontaktori suoritustaso PLc

Rajakytkin kytketty suojaan ja suojan auki ollessa turvarele katkaisee jännitteen kontaktorilta -> moottorin käynnistyminen estyy.  Kolme kappaletta sarjaan kytkettyjä komponentteja, alhaisin PL_r arvo=PL_c.  Kuvassa 7 esitetty punaisella viivalla sarjaan kytkettyjen komponenttien suoritustaso on vain PL_b.

Oppi -> matalin PLr ja komponenttimäärä ratkaisevia kokonaisuudessa.

Esimerkin turvarele on suoritustasoltaan PLe ja kuvasta 7 voimme päätellä, että pääsemme samalle suoritustasolla PLb kaikilla sellaisilla komponenteilla, jotka täyttävät suoritustason PLc.

Tehdään muutos järjestelmään ja jätetään turvarele pois rakenteesta.  Yksikanavainen järjestelmä olisi seuraavanlainen.

Kuva 8, Esimerkki yksikanavaisesta rakenteestan

1. Tulo = rajakytkin suoritustaso PLc
2. Lähtö = kontaktori suoritustaso PLc

Kuvan 7 taulukosta määritellään kokonaisuuden PLr suoritustaso, joka esitetty sinisellä viivalla.  Rakenteessa on kaksi PLc suoritustason komponenttia ja kokonaisuuden suoritustasoksi saamme näin PLc, eli kun jätimme turvareleen pois, koko piirin suoritustaso nousi.

Tämä on tärkeä ymmärtää, sillä päivästoin tehtäessä (lisätään turvarele) järjestelmän kokonaissuoritustaso laskee luokasta PLc luokkaan PLb.  Uskoisin, että turvareleen lisääjä saattaa luulla parantavansa turvallisuustasoa, mutta todellisuudessa käy päinvastoin.  Mikä pahinta, kaikilla on tunne/luulo turvallisemmasta koneesta ja näin ei tiedosteta lisääntynyttä riskiä!

9. Pohdinta ja Yhteenveto

Käytössä olevien koneiden turvallistamisprojektit ovat haastavia.  Edellä esimerkissä kerroin, kuinka uuden turvakomponentin lisääminen ohjausjärjestelmään käytännössä huononsi tilannetta.  Näitä tilanteita on paljon ja myös tämän kaltaisia toteutuksia.

Tilanne lähtee kehittymään sillä hetkellä, kun joku sanoo esimerkiksi ”tämän voisi suojata turvavaloverholla”.  Esitetty ratkaisu saattaa olla ihan käyttökelpoinen, mutta jos et tuolla hetkellä ymmärrä, mitä kaikkea pitää selvittää ja tehdä, jotta toteutus täyttää vaatimukset, tilanne on menetetty.  Usko ja Toivo on jälleen mukana tekemässä turvallisuutta.

Seuraava kriittinen tilanne on, kun työnantaja kyselee tarjouksia turvavaloverhon kytkemisestä koneen toimintaan.  Tietääkö ja ymmärtääkö kaikki tarjouksen antaneet tekijät edellä kuvatun riskin?  Kysehän on sähkökomponentin kytkemisestä koneen toimintaan ja siitä piirretään piirikaavio, kuinka kytketty.  Piirikaavio on tärkeä kunnossapidon kannalta, mutta turvallisuuden dokumentointi on myös tärkeää. Riski sille, että tietämättömin on edullisin, on erittäin suuri ja Usko sekä kaverinsa Toivo ovat jälleen urakoimassa.

Aikaisemmin kirjoitin Osittain valmiin koneen turvallisuusdokumentoinnista(puolivalmiste).  Löydät kirjoituksen täältä.  Kun käytössä olevaan koneeseen liitetään osittain valmis kone, kohtaamme väistämättä haastavia turvallisuuteen liittyviä rajapintoja.  Näissä rajapinnoissa on myös edellä kuvatun kaltaisia haasteita.

10. Sitten viimeisenä

Kaikki tämä liittyy siihen, että mikään ei mene vikaan, vikoja ei tapahtuisi, virheitä ei tehdä.  Jotta turvallisuus on luotettavaa kaikissa tilanteissa ja tapauksissa, on olemassa esimerkiksi standardisarja EN ISO 13849.  Joku tai jossain on aina heikoin lenkki.  Loppu on sitten todennäköisyyslaskentaa ihan kaikissa tapauksissa.  Myös meidän suunnitelmissa ja tekemisissä.

Tähän asiaan liittyy paljon muitakin asioita, kuten: vikojen poissulkemista, yhteisvikaantuminen, systemaattinen vikaantuminen, diagnostiikan kattavuus, keskimääräinen vikaantuminen, kaapelointi, asennus, jne..  Näistä ehkä myöhemmin.

Työnantajalle ohjeeksi:  Pyydä Uskolta ja Toivolta koneen turvallisuusdokumentointi, mihin perustuu ja minkä täyttää.  Tämä on tällä hetkellä ainut tapa, jolla pystyt varmistumaan siitä, että asiat on toteutettu vaatimusten mukaisesti.  Tämä dokumentointi helpottaa myös tilannetta modernisointia tehdessä, sillä ihan samalla tavalla kun piirikaavioitakin päivitetään, päivitetään koneen turvallisuusdokumentteja.

Eli: Jotta Usko ja Toivo eivät ole pääosassa tämän tekstin ymmärtämisessä ja varmistan sen itse.  Lupaudun pitämään Tammikuussa 2022 tarvittavan määrän 15min Teams-tapaamisia, jotta jokainen halukas tämän asian ymmärtäisi.  Ota yhteyttä Linkkarin kautta, varaa aika BluePlan nettisivuilta, s.postilla tai soita.

Step2Safetyon koneiden turvallisuuden johtamiseen kehitetty palvelu.

Step2Safety luo selkeän näkymän koneiden turvallisuuden nykytilasta. Selkeä tilannekuva auttaa tarvittavien toimenpiteiden priorisoinnissa, mikä helpottaa arkipäivän onnistunutta ja tuloksekasta johtamista.  Step2Safetyn avulla päivittäisistä toiminnoista voidaan eliminoida riskit ja vaarat. Koneiden turvallisuuden arvioinnilla pystytään tekemään ennaltaehkäisevästi tarvittavat toimenpiteet sujuvan ja turvallisen arjen varmistamiseksi.  Step2Safety tuo kaikki koneturvallisuuden säädökset ja standardit helposti yhteen paikkaan. Jokaisesta riskienhallinnan ja turvallisuuden edistämisen toimenpiteestä jää selkeä dokumentaatio, jota on mahdollista hyödyntää jatkokehityksessä.  Step2Safety™ auttaa hyödyntämään arvokasta tietopääomaa tehokkaammin arjessa ja investoimaan turvallisuuteen viisaammin.  Se on koneiden kaiken turvallisuusdatan yhteen kokoava jokapäiväinen työkalu –  ensimmäisenä maailmassa.

Katso lisää https://www.step2safety.fi

BluePlan on erikoistunut käytössä oleville koneille turvallistamiseen.  Etsimme yhdessä juuri sinun käytössäsi olevaan koneeseen oikeanlaiset suojausratkaisut, toimitamme suojat ja asennamme ne vaatimustenmukaisesti käyttöön.  Lopuksi annamme toteutuksesta vähintään vaatimustenmukaisuustarkastuksen dokumenttina vaatimuksenmukaisuudesta.

Jari Saarola, CMSE®

CEO, Certified Machinery Safety Expert (TϋV Nord)

BluePlan Oy

Mielenrauhaa aiheuttavaa turvaosaamista

Gsm +358 40 840 3748

https://www.linkedin.com/in/jarisaarola/

https://www.step2safety.fi

https://www.linkedin.com/company/step2safety/

https://www.blueplan.fi

https://www.linkedin.com/company/blueplan-oy/

#koneturvamies #Step2Safety #blueplanoy #kestäväkehitys #vastuullisuus #turvallisuus #robotiikka #automaatio #hydrauliikka #pneumatiikka #koneturvallisuus #koneasetus