Tolerance chyb v bezpečnosti strojních zařízení

Připravenost ke zvládání rizik je individuální. To, co v soukromém životě zůstává vyhrazeno každému z nás, musí být v oblasti bezpečnosti strojních zařízení hodnoceno a regulováno v souladu s normami. Jaké riziko je ještě přijatelné, jaké chyby mohou mít fatální důsledky a za jakých podmínek je ještě z hlediska norem přípustné, aby automatizovaný systém s chybou kritickou z hlediska bezpečnosti ještě po určitou omezenou dobu pokračoval v práci?

Tyto otázky představují nový pohled na „Safety“. Systémy řídící funkční bezpečnost by v případě poruchy již neměly stroj jednoduše „vypnout“. Namísto toho by měly včas vydat hlášení a zajistit, aby stroj po „dobu přijatelnou z hlediska bezpečnosti“ pokračoval v činnosti.

Tolerance chyb znamená, že technický systém si zachová své funkce i v případě, kdy jsou ovlivněny poruchovými stavy a výpadky. U systému tolerantního vůči chybám je kromě identifikace chyb navíc nutné jejich kvalifikované vyhodnocení. Jen tak lze rozhodnout, zda identifikovanou chybu je možné tolerovat nebo zda je závažná natolik, že je nevyhnutelné stroj zastavit (vypnout).

Takové hodnocení chyb není v „klasických systémech automatizace továren“ v současné implementaci obvyklé. Tolerance chyb však není možná bez jejich hodnocení. Z toho vyplývá, že rozhodování o odstupňované chybové reakci je možné pouze u zařízení nebo systémů s odpovídající konstrukcí. Pracovník vývoje i uživatel přístroje nebo systému tolerantního vůči chybám musí ještě navíc stanovit čas Δtdeg pro pokračování provozu - degradovaném. Kromě toho musí být případně určena doplňková opatření pro snížení rizik, která pak budou součástí informace pro uživatele. V praxi tak lze například ukončit krok zpracování.

Systémy řídící funkční bezpečnost pomáhají ve výrobě strojů a zařízení dodržovat požadavky na ochranu bezpečnosti práce a zdraví podle směrnice o strojních zařízeních (2006/42/ES). Výchozím bodem je analýza a hodnocení rizik vycházející z EN ISO 12100. Tato norma popisuje základní rizika a podporuje konstruktéry při identifikaci relevantních a signifikantních případů nebezpečí, které lze opatřeními snižujícími riziko redukovat na přijatelné zbytkové riziko.

Ochranná opatření podle EN ISO 13849-1 a/nebo IEC 62061

Pokud jsou použita ochranná opatření související s řízením, navrhují je výrobci podle EN ISO 13849-1 a nebo IEC 62061. Technická dokumentace obsahuje upozornění na strukturu těchto opatření, jejich spolehlivost z hlediska bezpečnosti a řádné používání.

Bezpečný stav a funkční bezpečnost

Systémy pro řízení funkční bezpečnosti jsou dnes navrhovány tak, že bezpečný stav znamená odpojení od zdroje energie. Výsledek: Všechny nebezpečné pohyby se zastaví. To je správný postup u všech strojů a zařízení, u nichž odpojení energie a následné zastavení znamená bezpečný stav.
Stále více je však u strojů a zařízení, například v kontextu s Průmyslem 4.0, požadována, příp. je i nutná, zvýšená použitelnost. Navíc „vypnutí natvrdo“ může vést k dalším rizikům, která je nutné zahrnout do analýzy. Vypnutí proudu jako jediná reakce na poruchu proto již neodpovídá současným požadavkům.

Pracovní skupina – za součinnosti společnosti Pilz a IFA (Institut pro ochranu práce) – v rámci ZVEI (Centrální svaz elektrotechnického a elektronického průmyslu) zpracovala několik bílých knih, které popisují základy přístrojů a systémů tolerantních vůči chybám ve funkční bezpečnosti strojů a zařízení. Ty chtějí ukázat, že realizace časově omezeného provozu s definovaným omezením dílčích bezpečnostních funkcí senzorů a pohonů může být v souladu s cíli ochrany podle směrnice o strojních zařízeních a neodporuje harmonizovaným normám EN ISO 13849, příp. EN 62061.
Provoz s dočasně omezenou bezpečnostní funkcí tak prolamuje dogma okamžitého vypnutí přívodu energie a přitom není v rozporu s normami. To zvyšuje bezpečnost a využitelnost strojů a zařízení:

• Snížení podnětů k manipulaci
• Žádné následné škody v důsledku vypnutí v nevhodnou dobu
• Zvýšení produktivity
• Údržba bez výpadků provozu

Pracovní skupina TASi svazu ZVEI vyzývá uživatele a výrobce, aby tyto výhody u strojů využívali a tím je zpřístupnili i provozovatelům.
Bílé knihy se zaměřují především na výrobce strojů a systémové integrátory, kteří navrhují a realizují bezpečnostní funkce a subsystémy pro řízení strojů. Navíc mohou být tyto informace použity v oblasti vývoje produktů i pro navrhování přístrojů a systémů zaměřených na bezpečnost. Bílé knihy jsou k bezplatnému stažení k dispozici na webových stránkách svazu ZVEI

Bílá kniha ZVEI – Část 1

První část popisuje základy provozu ve stavu dočasného omezení funkcí. Předpokladem pro použití druhé části je znalost první části.

Stažení Bílé knihy ZVEI, část 1

Bílá kniha ZVEI – část 2

Druhá část popisuje, jak implementovat bezpečnostní funkce tolerantní k chybám, které podle příslušných scénářů dovolí další provoz stroje nebo zařízení, aniž by tím došlo k zanedbání ochrany osob.

Stažení Bílé knihy ZVEI, část 2