EN ISO 13849-1 – Norme pour la sécurité fonctionnelle, référence pour le niveau de performance (PL)

La norme EN ISO 13849-1 constitue la base pour l’analyse de la sécurité des systèmes de commande de machines complexes. En tant que norme fondamentale de la sécurité fonctionnelle, elle contient des exigences uniformisées au niveau international qui se réfèrent à la détermination des niveaux de performances requis, à l’identification de parties des systèmes de commande relatives à la sécurité et à la mise en œuvre des fonctions de sécurité. La norme est applicable aux parties des systèmes de commande relatives à la sécurité, indépendamment de la technologie et de l’énergie (électrique, hydraulique, pneumatique, mécanique) employées. Elle décrit les exigences de sécurité en matière de conception et d’intégration des parties relatives à la sécurité des systèmes de commande. Pour ces parties, des propriétés telles que le niveau de performance PLr sont définies, lesquelles sont nécessaires à l’exécution de fonctions de sécurité spécifiques.  

Plus le risque est élevé, plus les exigences concernant les systèmes de commande sont élevées. La situation dangereuse est divisée en cinq niveaux, appelés niveaux de performance (Performance Levels ou PL), du PL « a » (faible) au PL « e » (élevé). Le PL requis est déterminé ou affecté dans le cadre de l’appréciation du risque selon l’EN ISO 13849-1.

En 2023, l’Organisation internationale de normalisation (ISO) a publié la nouvelle édition de l’ISO 13849-1. La nouvelle version précise d’une part une série de directives, par exemple pour la détermination du niveau de performance, et fournit ainsi une meilleure aide à la mise en œuvre. D’autre part, elle tient compte de l’importance accrue accordée aux logiciels. Nous ignorons encore à quel moment l’harmonisation avec la norme européenne EN ISO 13849-1 aura lieu, s’il existera une période de transition pour la publication de la norme au Journal officiel et quelle pourrait en être la durée. Nos experts en normes recommandent aux constructeurs et aux exploitants de se pencher sur les nouveautés à venir le plus rapidement possible. 

Principales modifications de l’ISO 13849-1:2023 en comparaison avec la version précédente ISO 13849-1:2015 : 

• Structure globalement plus claire et concentration sur la réalisation d’une fonction de sécurité comme association de plusieurs sous-systèmes 
• Emploi du terme « sous-système » dans le document entier (au lieu de SRP/CS)   
• Spécification améliorée et étendue des fonctions de sécurité (paragraphe 5)  
• Amélioration des lignes directrices et des exigences supplémentaires concernant la SRS (spécification des exigences de sécurité) (paragraphe 5) 
• Précisions concernant les aspects de l’ébauche (paragraphe 6), par exemple, définition optimisée de la catégorie 2, dispositions relatives à la CCF pour chaque sous-système et concernant la recherche d’erreurs, l’exclusion de défaillance et les composants éprouvés 
• Améliorations et clarifications relatives aux logiciels (paragraphe 7)  
• Validation (paragraphe 10) ; les exigences normatives de la norme ISO 13849-2 ont été intégrées dans la partie 1 et modifiées 
• Détermination du niveau de performance requis (annexe A) ; modifications liées au paramètre P 
• Clarification sur les mesures contre les défaillances de cause commune (CCF) – (annexe F) 
• Les indications de la norme sur la gestion de la sécurité fonctionnelle ont été complétées (annexe G.5)  
• Précisions sur la manière dont une résistance aux perturbations CEM suffisamment élevée peut être assurée (annexe L) 
• Informations complémentaires sur la spécification des exigences de sécurité (annexe M) 
• Ébauche du logiciel pour éviter les défaillances systématiques (annexe N) ; un exemple simple de validation de logiciel est inclus 
• Informations supplémentaires sur les valeurs de sécurité des composants (annexe O), en adéquation avec l’approche de la page pratique VDMA 66413 

En Europe, la sécurité représente un thème majeur traité et formulé dans la législation, notamment dans la directive Machines, et à l’avenir dans la nouvelle ordonnance Machines. Les normes telles que l’EN ISO 13849 peuvent servir de preuve de conformité aux exigences fondamentales de santé et de sécurité en ce qui concerne les parties des systèmes de commande relatives à la sécurité.  

Composée de deux parties, la norme EN ISO 13849 a été modifiée et publiée par l’ISO (Organisation internationale pour la standardisation).  

►La partie 1 – ISO 13849-1 – qui contient les principes généraux de conception, a été adaptée sur le plan technique afin de clarifier et de détailler certaines exigences, sans pour autant ajouter de nouveaux concepts techniques. Cette partie a été republiée en 2023.  

►La partie 2 de la norme – EN ISO 13849-2:2012 : Validation reste inchangée dans un premier temps et sera modifiée ultérieurement. Les annexes de la partie 2 ont été intégrées à la version actualisée de la partie 1.  

La dernière édition de l’EN ISO 13849-1 a été publiée en 2015. La norme est fondée sur une approche probabiliste (qui tient compte des probabilités) dans le cadre de l’appréciation des systèmes de commande dédiés à la sécurité et inclut des exigences uniformisées au niveau international qui se réfèrent à l’appréciation du risque, aux niveaux de performances requis, à l’identification des parties des systèmes de commande relatives à la sécurité et à la mise en œuvre de la fonction de sécurité.  

L’ISO 13849-1 traite de l’affectation des risques aux niveaux de performance requis à l’aide d’un graphique ainsi que de l’analyse des fonctions de sécurité par des méthodes structurelles et statistiques. L’objectif est de constater si les mesures de sécurité sont suffisantes pour réduire les risques.

La norme EN ISO 12100 vous permet de déterminer les étapes à respecter pour l’appréciation et la réduction du risque des machines dans l’Union européenne. L’analyse et la vérification des fonctions de sécurité reprennent le contenu des normes EN ISO 13849 et EN CEI 62061. La conception des parties de sécurité des systèmes de commande est un processus itératif réalisé en plusieurs étapes.  

1. Étape – définition des exigences des fonctions de sécurité 
2. Étape – détermination du niveau de performance requis (PL) 
3. Étape – conception et réalisation technique des fonctions de sécurité 
4. Étape – détermination du niveau de performance et considération quantitative 
5. Étape – vérification 
6. Étape – validation 

Conformément à l’EN ISO 13849-1, l’analyse des risques est effectuée à l’aide d’un graphique. Il s’agit d'analyser, entre autres, la gravité de lésions potentielles, la fréquence de l’exposition au risque et la possibilité d’évitement des risques. Le résultat de l’analyse fournit le niveau de performance requis (PLr) pour chaque fonction de sécurité visant à réduire les risques. 

Le niveau PL a correspond à un risque faible et PL e à un risque élevé.

S – gravité de la lésion 

• S1 = lésions légères (en général réversibles) 
• S2 = lésions graves, pouvant être mortelles (en général irréversibles) 

F – fréquence et / ou durée d’exposition au danger 

• F1 = exposition de rare à fréquente et / ou de courte durée  
• F2= exposition de fréquente à continue et / ou de longue durée 

P – possibilité d’éviter ou de réduire le phénomène dangereux 

• P1 = possible sous certaines conditions  
• P2 = quasiment impossible 

Les possibilités d’éviter le danger sont précisées dans le paramètre P par cinq facteurs supplémentaires : 

• Vitesse à laquelle le danger se produit (exemple : rapide ou lente) 
• Possibilités d’éviter le danger (exemple : par la fuite) 
• Expérience pratique relative à la sécurité dans le cadre du processus 
• Exploitation par un personnel formé et adapté  
• Exploitation avec ou sans surveillance 

^{Si « C » est sélectionné OU si « B » est sélectionné au moins 3 fois ; évitement « P2 » : # « C » >=1 ; #« B » >=3 soit P2} 

^{Si « C » est sélectionné OU si « B » est sélectionné au moins 3 fois ; évitement « P2 » : # « C » >=1 ; #« B » >=3 soit P2} 

Le risque désigne la combinaison de la probabilité pour qu’un dommage se produise et de la gravité de ce dommage. Plusieurs fonctions de sécurité sont généralement intégrées pour réduire les risques, et chacune d’elles constitue l’association de plusieurs sous-systèmes. Un sous-systèms est une entité de la conception architecturale d’un système relatif à la sécurité au plus haut niveau, l’architecture représentant la configuration spécifique des éléments matériels et logiciels dans un système de commande relatif à la sécurité (SCS). Les sous-systèmes existent soit sous forme déjà validée par le fabricant, soit sous forme de nouveaux sous-systèmes conçus par le constructeur de machines ou l’intégrateur. 

Une spécification des exigences de sécurité (SRS) est requise pour la description claire des fonctions de sécurité. Il s’agit d’une documentation fournissant tous les détails nécessaires à la mise en œuvre sécurisée et correcte des fonctions de sécurité. Ainsi, pour chaque fonction de sécurité, on recense les éléments suivants : 

• Description de la fonction avec l’événement déclencheur, la réponse et l’état de sécurité 
• PLr requis 
• Modes de fonctionnement correspondants 
• Temps de réponse 
• Réponse et comportement en cas d’incident 
• Priorité 
• Interfaces (avec d’autres fonctions de sécurité) 

Dans l’ISO 13849-1 ou l’EN ISO 13849-1, les aspects suivants doivent être considérés pour déterminer le PL d’un sous-système.  

• Catégorie du système (exigence structurelle) : elle classe le sous-système par rapport à sa résistance aux défauts et à son comportement ultérieur en cas de défaut. Un tel comportement est obtenu par la structure de l’agencement des parties, par la détection des erreurs et/ou par sa fiabilité  
• Durée moyenne de fonctionnement avant défaillance dangereuse (MTTFd) 
• Taux de couverture du diagnostic (DC), défini comme la mesure de l’efficacité des mesures de diagnostic (rapport du taux de défaillances dangereuses détectées sur le taux total de défaillances dangereuses) 
• Défaillances de cause commune (CCF) 

Les exigences relatives aux logiciels d’applications ont été étendues par rapport à la version précédente EN ISO 13849-1:2015. 

L’annexe N a été ajoutée à titre informatif sur les erreurs à éviter / les mesures de prévention des erreurs en vue de la conception des logiciels relatifs à la sécurité. La norme ISO 13849-1 concerne maintenant différents types de logiciels : 

• logiciel intégré relatif à la sécurité (SRESW = Safety Related Embedded Software) 
• logiciel d’application relatif à la sécurité (SRASW = Safety Related Application Software) 
• logiciel de paramétrage 

Par ailleurs, des suggestions d’amélioration ont été adoptées au regard de la manière dont elles peuvent être associées aux exigences relatives aux langages de programmation à variabilité limitée (LVL = Limited Variability Language) ou à variabilité complète (FVL = Full Variability Language). 

Les prescriptions en matière de validation ont été adaptées et les exigences normatives concernant la procédure de validation de l’ISO 13849-2:2012 ont été intégrées à l’ISO 13849-1:2023 avec notamment les modifications suivantes : 

• L’analyse complète le contrôle, mais ne le remplace pas 
• La validation et le contrôle des SRS sont décrits en détail 
• Un exemple simple de validation d’un logiciel est fourni 

Attention : les tableaux relatifs à l’analyse des erreurs ne figurent comme auparavant que dans l’EN ISO 13849-2 ou l’ISO 13849-2.

L’annexe L a été ajoutée à l’ISO 13849-1 pour fournir des précisions sur la manière d’assurer une résistance suffisante aux perturbations électromagnétiques. Ces dernières peuvent être à l’origine d’un comportement inattendu des systèmes électriques ou électroniques. C’est pourquoi des mesures fondamentales doivent être prises contre les influences de la CEM au niveau du sous-système et du système complet. Différentes actions possibles sont présentées, notamment dans un tableau des mesures de la CEM. Les exigences fondamentales relatives à la compatibilité électromagnétique sont régies par la directive CEM.

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