EN ISO 13849-1 - Norma per la sicurezza funzionale, base per Performance Level (PL)

EN ISO 13849-1: Performance Level (PL)

La norma EN ISO 13849-1 è il fondamento per la valutazione della sicurezza di sistemi di controllo complessi per le macchine. Si tratta di una norma fondamentale della sicurezza funzionale e include i requisiti uniformi a livello internazionale che si riferiscono alla determinazione dei performance level necessari, all’identificazione dei componenti di controllo rilevanti per la sicurezza fino all’implementazione delle funzioni di sicurezza. La norma si applica a parti e componenti legati alla sicurezza di sistemi di controllo, indipendentemente dalla tecnologia e dall’energia utilizzate (elettrica, idraulica, pneumatica, meccanica). Descrive i requisiti di sicurezza della configurazione e integrazione di parti legate alla scurezza di sistemi di controllo. Per queste parti vengono definite proprietà e caratteristiche, come ad esempio i Perfomance Level – PLr , richiesti per l’esecuzione di funzioni di sicurezza specifiche.  

Quanto più alto è il rischio, tanto più elevati saranno i requisiti per i sistemi di controllo. La situazione pericolosa viene classificata sulla base di cinque livelli, i cosiddetti Performance Level (PL), da PL “a” (basso) a PL “e” (alto). Il PL richiesto viene determinato e/o assegnato nell’ambito della Valutazione dei rischi secondo la Norma EN ISO 13849-1.

ISO 13849-1 – Modifiche sostanziali 2023

Nel 2023, l’Organizzazione Internazionale per la Normazione (ISO) ha pubblicato la ristampa della norma ISO 13849-1. La revisione riporta in dettaglio una serie di disposizioni e specifiche, ad esempio per la determinazione del Performance Level, fornendo così un supporto migliore durante l’applicazione, ma tiene conto anche del ruolo più importante svolto da software e validazione. Non è ancora chiaro quando avverrà l’armonizzazione alla norma UE EN ISO 13849-1, se sia previsto un periodo transitorio per la pubblicazione della norma in Gazzetta Ufficiale e la durata di tale periodo. Gli esperti in standardizzazione di Pilz raccomandano a costruttori e operatori di iniziare a familiarizzare in anticipo con le prossime novità. 

Modifiche sostanziali della norma ISO 13849-1:2023 rispetto alla versione precedente ISO 13849-1:2015: 

  • struttura complessivamente più chiara e massima attenzione alla realizzazione di una funzione di sicurezza che sia la combinazione di più sottosistemi 
  • Utilizzo del termine “sottosistema” in tutto il documento (invece di SRP/CS) 
  • Descrizione ampliata e migliorata delle funzioni di sicurezza (sez. 5) 
  • Linee guida migliorate e requisiti aggiuntivi con riferimento all’SRS (specifica dei requisiti di sicurezza) (sez. 5) 
  • Specifiche su aspetti progettuali (sez. 6); ad es. definizione categoria 2 ottimizzata, determinazione CCF per ciascun sottosistema e con riferimento all’analisi e all’esclusione di guasti/errori e a componenti collaudati 
  • Miglioramenti e chiarimenti relativi al software (sez. 7) 
  • Validazione (sez. 10); i requisiti normativi della norma ISO 13849-2 sono stati rivisti e integrati nella Parte 1 
  • Determinazione del Performance Level richiesto (Appendice A); modifiche con riferimento al parametro P 
  • Chiarimento relativamente alle misure per contrastare i guasti a seguito di causa comune (CCF) - (Appendice F) 
  • Integrazione delle linee guida per la gestione della sicurezza funzionale (Appendice G.5) 
  • Specifiche su come garantire una immunità elettromagnetica sufficiente (Appendice L) 
  • Informazioni integrative per la specifica dei requisiti di sicurezza (Appendice M) 
  • Possibilità di evitare i guasti sistematici grazie allo sviluppo software (Appendice N); include un esempio semplice di validazione software 
  • Informazioni supplementari relative a valori legati alla sicurezza dei componenti (Appendice O), in linea con l’approccio dello standard VDMA 66413 
Bussola con norme

EN ISO 13849 come strumento per il conseguimento della sicurezza delle macchine

Schermo di una macchina

La sicurezza è un tema importante in Europa, inserito e formulato giuridicamente anche nella Direttiva Macchine e, in futuro, nel nuovo Regolamento Macchine. Norme come la EN ISO 13849 possono essere utilizzate come modulo di verifica per il soddisfacimento dei requisiti di base di salute e sicurezza per le parti dei sistemi di controllo legate alla sicurezza.  

La norma EN ISO 13849 è costituita da due parti ed è stata rivista e pubblicata da ISO (International Organization for Standardization).  

La Parte 1 – ISO 13849-1 con i principi generali di progettazione è stata rivista da punto di vista tecnico per chiarire e dettagliare alcuni requisiti senza introdurre nuovi concetti tecnici. Questa parte è stata pubblicata nel 2023 nella nuova versione.  

La Parte 2 della norma – EN ISO 13849-2:2012: Validazione rimane per ora invariata e sarà rielaborata in un secondo momento. Le appendici normative della Parte 2 sono inserite nell’aggiornamento della Parte 1.  

L’ultima versione della norma EN ISO 13849-1 è stata pubblicata nel 2015. La norma si basa su un approccio di tipo probabilistico (che prende in considerazione la probabilità) in fase di valutazione di sistemi di controllo di sicurezza e include i requisiti uniformi a livello internazionale che si riferiscono alla valutazione del rischio, alla determinazione dei performance level necessari, all’identificazione dei componenti di controllo rilevanti per la sicurezza fino all’implementazione delle funzioni di sicurezza.  

La ISO 13849-1 si occupa di assegnare i rischi ai Performance Level richiesti sulla base di un grafico oltre che della valutazione delle funzioni di sicurezza attraverso metodi strutturali e statistici. L’obiettivo è stabilire l’idoneità delle misure di sicurezza per la riduzione del rischio.

Valutazione e mitigazione del rischio in combinazione con la sicurezza funzionale

Le fasi che devono essere rispettate per la valutazione e la riduzione del rischio delle macchine in Unione Europea, sono descritte nella norma EN ISO 12100. La valutazione e la verifica delle funzioni di sicurezza sono oggetto delle norme EN ISO 13849 ed EN IEC 62061. La realizzazione di parti dei sistemi di controllo legate alla sicurezza è un processo iterativo che si svolge in più fasi.  

  1. Fase - Definizione dei requisiti delle funzioni di sicurezza 
  2. Fase - Definizione del Performance Level (PL) richiesto 
  3. Fase - Progettazione e realizzazione tecnica delle funzioni di sicurezza 
  4. Fase - Determinazione del Performance Level e valutazione quantitativa 
  5. Fase – Verifica 
  6. Fase – Validazione 

Valutazione del rischio e determinazione del Performance Level richiesto (PLr)

Grafico per determinare il PLr.

La valutazione dei rischi, secondo la norma EN ISO 13849-1, viene eseguita sulla base di un grafico. Con questo si analizzano e valutano inoltre la gravità di possibili lesioni, la frequenza di esposizione al rischio e l’evitabilità dei rischi. L’esito della valutazione è il Performance Level (PLr) richiesto per le singole funzioni di sicurezza che hanno il compito di ridurre i rischi. 

PL a corrisponde a un rischio ridotto, PL e a un rischio elevato.

S - Gravità della lesione 

  • S1 = Lesione lieve (di solito reversibile) 
  • S2 = Lesione grave, incluso decesso (di solito irreversibile) 

F – Frequenza e/o durata dell'esposizione al pericolo 

  • F1 = Durata da rara a frequente e/o breve  
  • F2 = Durata da frequente a costante e/o prolungata 

P – Possibilità di evitare o ridurre il pericolo 

  • P1 = Possibile a determinate condizioni  
  • P2 = In nessun caso possibile 

Le possibilità di evitare il pericolo vengono ulteriormente specificate, per il parametro P, con 5 fattori: 

  • Rapidità con cui insorge il pericolo (ad es. veloce o lento) 
  • Opzioni per evitare il pericolo (ad es. fuga) 
  • Esperienze pratiche di sicurezza in combinazione con il processo 
  • Operatività a cura di personale opportunamente formato e idoneo  
  • Funzionamento con o senza sorveglianza 
Determinazione del parametro P - Fattori A B C
Utilizzo della macchina da parte di personale inesperto  
Velocità della parte della macchina che può causare l’insorgere di un evento pericoloso Evento con velocità bassa o molto bassa Evento con velocità media Evento con velocità alta 
Possibilità, in termini di spazio, di sottrarsi al pericolo Possibile in almeno il 50% dei casi   Possibile in meno del 50% dei casi   Non possibile
Possibilità di riconoscere/percepire il pericolo   Possibile in almeno il 50% dei casi   Possibile solo in meno del 50% dei casi Non possibile
Complessità degli azionamenti Complessità minima o nessuna interazione  Complessità da media ad alta   

*se "C" selezionato OPPURE "B" selezionato 3 volte; Evitare "P2": # „C“ >=1; #“B“ >=3àP2 

*se "C" selezionato OPPURE "B" selezionato 3 volte; Evitare "P2": # „C“ >=1; #“B“ >=3àP2 

Obiettivo di EN ISO 13849-1 e del Performance Level – Riduzione dei rischi

Con rischio si intende la combinazione della probabilità di accadimento di un danno e relativo livello/entità del danno. Sono solitamente presenti più funzioni di sicurezza per ridurre i rischi. Ogni funzione di sicurezza viene realizzata come combinazione di molteplici sottosistemi. Un sottosistema è, a sua volta, un’unità del progetto dell’architettura di un sistema di sicurezza al più alto livello, in cui l’architettura rappresenta la configurazione specifica di elementi hardware e software in un sistema di controllo di sicurezza (SCS). I sottosistemi sono disponibili o come già validati dal produttore oppure come nuovi sottosistemi progettati e realizzati dal fabbricante della macchina o dall’integratore. 

Una specifica del requisito di sicurezza (SRS) è necessaria per la descrizione univoca di funzioni di sicurezza. In questo caso, si tratta di una documentazione di tutti i dettagli necessari per l’esecuzione corretta e sicura delle funzioni di sicurezza. Quindi, per ciascuna funzione di sicurezza si acquisiscono: 

  • Descrizione delle funzioni con evento scatenante, risposta e stato sicuro 
  • PLr richiesto 
  • Relative modalità operative 
  • Tempi di risposta 
  • Risposta al guasto e relativo comportamento 
  • Priorità 
  • Interfacce (con altre funzioni di sicurezza) 

Valutazione della realizzazione di sottosistemi progettati dal cliente

Una tenaglia rossa con il simbolo di una legge

Nella norma ISO 13849-1 e/o nella norma EN ISO 13849-1, per la determinazione del PL di un sottosistema è necessario definire i seguenti aspetti.  

  • Categoria del sistema (requisito strutturale): questa classifica il sottosistema in relazione alla resistenza ai guasti e al comportamento successivo nella condizione di errore, risultante dalla disposizione strutturale delle parti, dall'individuazione dei guasti e/o dalla loro affidabilità  
  • Tempo medio al verificarsi di un guasto pericoloso (MTTFd) 
  • Copertura diagnostica (DC), definita come l’unità di misura per l’efficacia delle misure di diagnostica [Rapporto tra il tasso di guasti pericolosi rilevati e il tasso totale dei guasti pericolosi] 
  • Guasto da causa comune (CCF) 

Software – Appendice N, di carattere informativo, per ovviare a errori sistematici

I requisiti per i software applicativi sono stati ampliati rispetto alla versione precedente EN ISO 13849-1:2015. 

Per quanto riguarda il tema Evitare gli errori/Misure per evitare gli errori per la progettazione di software correlati alla sicurezza è stata inclusa un’Appendice N a carattere informativo. La norma  ISO 13849-1 contempla ora a questo proposito svariate tipologie di software: 

  • Software incorporato che svolge funzioni di sicurezza (SRESW = Safety Related Embedded Software) 
  • Software applicativo di sicurezza (SRASW = Safety Related Application Software) 
  • Software per la parametrizzazione 

Sono stati inoltre recepiti suggerimenti di miglioramento, tra cui come questi software possano essere associati ai requisiti per i linguaggi di programmazione con linguaggio a variabilità limitata (LVL = Limited Variability Language) o linguaggio a variabilità completa (FVL = Full Variability Language). 

Due mani premono i tasti di una tastiera

Validazione secondo EN ISO 13849-1

Le specifiche di validazione sono state adattate e i requisiti normativi relativi alla procedura di validazione della norma ISO 13849-2:2012 sono stati integrati nella norma ISO 13849-1:2023 e aggiornati, ad es. 

  • L’analisi integra il test ma non lo sostituisce 
  • Validazione e controllo dell’SRS sono descritti in dettaglio 
  • È presente un esempio semplice di validazione del software 

Attenzione: le tabelle per la valutazione degli errori sono contenute, come in precedenza, nella norma EN ISO 13849-2 e/o ISO 13849-2.

Requisiti e la Compatibilità elettromagnetica (EMC)

Un’Appendice L, di carattere informativo,  è stata integrata nella  norma ISO 13849-1 e contiene specifiche su come garantire una immunità elettromagnetica sufficiente. Le interferenze elettromagnetiche possono causare comportamenti imprevisti nei sistemi elettrici o elettronici. Per questa ragione si dovrebbero applicare misure basilari contro le interferenze elettromagnetiche a livello di sottosistema e di sistema nel suo complesso. Vengono quindi elencate svariate opzioni, tra l’altro con l’ausilio di una tabella dedicata alle misure di EMC. I requisiti fondamentali di compatibilità elettromagnetica sono regolati dalla Direttiva EMC.

Uomo in laboratorio di prova

Ulteriori informazioni su EN ISO 13849-1 e Performance Level

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