Normy i dyrektywy
Podstawy bezpieczeństwa funkcjonalnego
Przegląd najważniejszych krajowych i międzynarodowych wymogów w zakresie bezpieczeństwa maszyn i bezpieczeństwa funkcjonalnego.
Czy Twoje produkty podlegają pod dyrektywę maszynową 2006/42/WE? Czy zostaną wprowadzone do obrotu na rynku wewnątrzwspólnotowym? W takim razie muszą spełniać wszystkie wymagania określone w dyrektywie maszynowej. Oznakowanie CE mogą uzyskać wyłącznie maszyny spełniające wszystkie odnośne wymagania. W Europejskim Obszarze Gospodarczym oznaczenie to jest wymagane do wprowadzenia maszyny do obrotu i jej eksploatacji bez ograniczeń.
Celem dyrektywy maszynowej jest zredukowanie liczby wypadków podczas obsługi maszyn. Dlatego dyrektywa ta wymaga uwzględnienia aspektów bezpieczeństwa podczas projektowania i produkcji maszyn. Ponadto wymagane jest sporządzenie dokumentacji technicznej określonej w dyrektywie maszynowej. W oparciu o dokumentację techniczną musi być możliwa ocena zgodności maszyny z wymaganiami dyrektywy maszynowej.
Producent maszyny lub jego upoważniony przedstawiciel jest odpowiedzialny za sporządzenie dokumentacji technicznej oraz spełnienie wszystkich wymogów.
- Nowe wymagania wobec PL i SIL
- Najważniejsze punkty dyrektywy maszynowej
- Normy EN w zakresie bezpieczeństwa maszyn
- Podział norm EN
- Normy i dyrektywy dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego
- Normy zharmonizowane dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego
- Obszary zastosowania normy EN 62061 i EN ISO 13849-1
- Krok 1: Określenie wymaganego poziomu zapewnienia bezpieczeństwa
Nowe wymagania wobec PL i SIL
Poza klasycznymi funkcjami bezpieczeństwa, takimi jak urządzenia do zatrzymywania awaryjnego, do ochrony złożonych maszyn wykorzystuje się coraz częściej programowalne systemy bezpieczeństwa podłączone do sieci.
W wywiadzie nasi eksperci ds. bezpieczeństwa dyskutują między innymi o wpływie aktualnej wersji międzynarodowych norm ISO 13849 i IEC 62061 na oprogramowanie związane z bezpieczeństwem oraz na temat cyberbezpieczeństwa.
Najważniejsze punkty dyrektywy maszynowej
- Opis zakresu obowiązywania dyrektywy maszynowej
- Rozgraniczenie w stosunku do innych dyrektyw europejskich
- Definicja maszyny finalnej i maszyny nieukończonej
- Wymagania w stosunku do maszyn finalnych i maszyn nieukończonych
- Wymagania i działania związane z wprowadzeniem do obrotu i oddaniem maszyny do użytku
- Znaczenie norm zharmonizowanych
- Procedura oceny zgodności maszyny
- Procedura dla maszyn nieukończonych
- Oznakowanie CE
- Zasadnicze wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczące projektowania i produkcji maszyn
- Procedura analizy zagrożeń maszyn
- Niezbędna dokumentacja techniczna
Normy EN w zakresie bezpieczeństwa maszyn
Dyrektywa maszynowa określa zasadnicze wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa. W Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej został opublikowany wykaz norm zharmonizowanych z dyrektywą maszynową.
Maszyna spełnia zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia, jeśli została wyprodukowana zgodnie z tymi zharmonizowanymi normami.
Normy EN dzielą się na różne typy:
- Typ A – podstawowe normy dotyczące bezpieczeństwa
- Typ B – tematyczne normy bezpieczeństwa
- Typ C – normy dotyczące bezpieczeństwa maszyn
Normy i dyrektywy dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego
Bezpieczeństwo funkcjonalne dotyczy prawidłowego stosowania systemów (sterowania) związanych z bezpieczeństwem i innych środków zmniejszających ryzyko, które mają zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa systemu. W przypadku wystąpienia błędu krytycznego sterownik zainicjuje stan bezpieczny.
W oparciu o normę EN 61508 powstały normy EN 62061 i EN ISO 13849-1 dla sektora produkcji maszyn. Obie te normy określają wymagania w stosunku do elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem.
Najważniejsze normy dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego:
- EN 61508 to norma dotycząca bezpieczeństwa funkcjonalnego elektrycznych, elektronicznych i programowalnych elektronicznych systemów związanych z bezpieczeństwem.
- Norma EN ISO 13849-1 określa zasady projektowania elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem. Ważnym parametrem niezawodności funkcji istotnych dla bezpieczeństwa jest poziom zapewnienia bezpieczeństwa Performance Level (PL).
- Norma EN 62061 opisuje bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem. Ważnym parametrem niezawodności funkcji istotnych dla bezpieczeństwa jest poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL).
- Seria norm IEC 61511 reguluje stosowanie bezpieczeństwa funkcjonalnego w urządzeniach w przemyśle przetwórczym.
- ISO 26262 („Road vehicles – Functional Safety“) to norma dotycząca związanych z bezpieczeństwem systemów elektrycznych i elektronicznych w pojazdach mechanicznych.
Normy zharmonizowane dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego
Pojęciem „Normy zharmonizowane“ określa się normy europejskie dotyczące produktów. Należą one do systemu nowego podejścia („new approach”) Komisji Europejskiej, w którym zasadnicze wymagania dotyczące produktów są określane przez organizacje CEN i CENELEC. Normy zharmonizowane są publikowane w dzienniku urzędowym UE. Do obrotu mogą być wprowadzane wyłącznie towary i usługi spełniające zasadnicze wymagania. Można je rozpoznać po certyfikatach lub oznakowaniu CE.
Na przykładzie maszyny wyprodukowanej zgodnie z obowiązującymi normami zharmonizowanymi można założyć, że spełnia ona zasadnicze wymagania dyrektywy maszynowej w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa. W oparciu o normę EN 61508 powstały normy EN 62061 i EN ISO 13849-1 dla sektora produkcji maszyn. Obie te normy określają wymagania w stosunku do elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem.
Obie normy są zharmonizowane z dyrektywą maszynową i są zgodne z aktualnym stanem techniki. W przeciwieństwie do poprzedniej normy EN 954 normy te można stosować również do kompleksowych, programowalnych systemów. Ponadto określają one wszystkie aspekty bezpieczeństwa funkcjonalnego w oparciu o normę EN 61508. Przestały liczyć się wyłącznie aspekty deterministyczne. Znaczenie ma również statystyczne prawdopodobieństwo uszkodzenia systemów oraz środki organizacyjne i środki w celu uniknięcia i wykrycia błędów.
Miarą bezpieczeństwa w obu normach jest nienaruszalność bezpieczeństwa. W normie EN 62061 zastosowano SIL 1 do SIL 3, a w normie EN 13849 PL a do PL e jako dyskretne poziomy nienaruszalności bezpieczeństwa.
Obszary zastosowania normy EN 62061 i EN ISO 13849-1
Dlaczego istnieją dwie różne normy dla rzekomo tego samego zakresu zastosowania? Odpowiedzi na to pytanie można znaleźć w tej tabeli.
| EN 62061 | EN ISO 13849-1 |
|---|---|
| Norma EN 62061 opisuje bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem. | Norma EN ISO 13849-1 określa zasady projektowania elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem. Ważnym parametrem niezawodności funkcji istotnych dla bezpieczeństwa jest poziom zapewnienia bezpieczeństwa Performance Level (PL). |
| Proste systemy elektromechaniczne, jak przekaźniki elektromechaniczne i elementy elektroniczne. | Proste systemy elektromechaniczne, jak przekaźniki elektromechaniczne i elementy elektroniczne. |
| Kompleksowe systemy elektroniczne oraz systemy programowalne z całą architekturą. | Kompleksowe systemy elektroniczne oraz systemy programowalne z przewidzianą architekturą. |
| Wymagania są dostosowane do elektrycznych systemów sterujących. Mimo to określone ramy i metodologię można stosować również do innych technologii. | Możliwość stosowania również do innych technologii poza elektrotechniką, np. w pneumatyce i hydraulice. |
Krok 1: Określenie wymaganego poziomu zapewnienia bezpieczeństwa
EN 62061
Ważnym parametrem niezawodności funkcji istotnych dla bezpieczeństwa jest poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL). Do określenia wymaganego poziomu SIL należy oszacować różne kryteria:
- Ciężkość obrażeń (S)
- Częstość i czas ekspozycji (F)
- Prawdopodobieństwo wystąpienia niebezpiecznego zdarzenia (W)
- Prawdopodobieństwo uniknięcia lub ograniczenia szkody (P)
EN ISO 13849-1
Do określenia wymaganego poziomu PL konieczne jest oszacowanie różnych kryteriów – wymiaru szkody, częstotliwości i czasu pobytu oraz możliwości uniknięcia zagrożenia.
Parametr ryzyka
- S: Ciężkość urazów
- S1 – Lekkie (zwykle odwracalne) urazy
- S2 – Ciężkie (zwykle nieodwracalne) urazy z uwzględnieniem urazów śmiertelnych
- Częstość narażenia i/lub czas jego trwania
- F1 – Rzadkie do dość częstych i/lub krótki czas narażenia
- F2 – Częste do ciągłych, i/lub długi czas
- P: Możliwość uniknięcia zagrożenia
- P1 – Możliwe w określonych warunkach
- P2 – Praktycznie niemożliwe
Wskazówka: Jeśli prawdopodobieństwo wystąpienia można ocenić jako niskie, poziom PL można zmniejszyć o jeden stopień.
Krok 2: Specyfikacja
EN 62061 i EN ISO 13849-1
Specyfikacja wymagań funkcjonalnych to szczegółowy opis poszczególnych funkcji bezpieczeństwa. Aby to osiągnąć, należy określić kluczowe interfejsy do innych funkcji sterowania oraz reakcje na błędy. Na koniec trzeba wyznaczyć poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL) oraz poziom zapewnienia bezpieczeństwa (PL).
Krok 3: Projekt i określenie architektury sterowania i określenie uzyskanego poziomu bezpieczeństwa, związek między koncepcją PL i SIL
EN 62061
Wskaźnik bezpieczeństwa systemów częściowych wynika z następujących wartości:
- Tolerancja sprzętu na defekty (HFT), w zależności od zastosowania
- Udział uszkodzeń bezpiecznych (SFF), dane producenta
- Pokrycie diagnostyczne (DC), dane producenta lub EN ISO 13849-1
- Prawdopodobieństwo uszkodzenia niebezpiecznego na godzinę (PFHd) wynika z innych wartości
- Cykl testu okresowego lub okres użytkowania, dane producenta / w zależności od zastosowania
- Cykl diagnostyki systemu, w zależności od zastosowania
- Podatność na uszkodzenia o wspólnej przyczynie, dane producenta lub EN ISO 13849-1
Związek między koncepcją PL i SIL
EN ISO 13849-1
Poziom zapewnienia bezpieczeństwa (PL) elementu systemu sterowania związanego z bezpieczeństwem (SRP/CS) określa się poprzez ocenę następujących parametrów:
- Kategoria – jest określona w normie jako zdefiniowana struktura.
- Średni czas pomiędzy niebezpiecznymi uszkodzeniami (MTTFd) – określany przez producenta urządzenia.
- Stopień pokrycia diagnostycznego (DC) – określany na podstawie normy.
- Współczynnik uszkodzeń o wspólnej przyczynie (CCF) – określany w systemie punktowym według różnych kryteriów.
- Osiągnięty poziom zapewnienia bezpieczeństwa (PL) – określany na podstawie tabeli, musi być taki sam lub wyższy od wymaganego PLr.
Krok 4: Weryfikacja
| EN 62061 | EN ISO 13849-1 |
|---|---|
|
Uszkodzenia sprzętowe mogą spowodować dalsze niebezpieczne uszkodzenia funkcji sterowania związanych z bezpieczeństwem (SRCF). Prawdopodobieństwo musi być mniejsze lub równe granicy uszkodzenia określonej w specyfikacji (krok 2). Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL osiągnięty przez elektryczny system sterowania związany z bezpieczeństwem (SRECS) jest niższy lub równy najniższej granicy osiągnięcia (SILCL) systemu częściowego związanego z funkcją bezpieczeństwa. |
W przypadku różnych funkcji bezpieczeństwa poziom zapewnienia bezpieczeństwa (PL) części systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem (SPR/CS) musi być zgodny z „wymaganym PL”. Poziom PL różnych SRP/CS będących częścią funkcji bezpieczeństwa musi być wyższy lub równy wymaganemu poziomowi zapewnienia bezpieczeństwa tej funkcji. |
Krok 5: Walidacja
EN 62061 i EN ISO 13849-1
Na koniec cała funkcja sterowania związana z bezpieczeństwem musi zostać oceniona pod kątem jej przydatności w aplikacji. Przydatność można ocenić poprzez analizę lub testy, na przykład przeprowadzając symulację określonych rodzajów błędów.
Źródło:
W oparciu o ZVEI – Bezpieczeństwo maszyn: Wyjaśnienia do stosowania norm EN 62061 i EN ISO 13849-1 (wydanie 2).
Porównanie różnych regionów
Warunki techniczne dostępu do rynku dla głównych produktów elektrycznych
| Europa | USA | Chiny | Brazylia | |
|---|---|---|---|---|
| Obowiązkowa certyfikacja z oznaczeniem | (-) | (+) | + | (+) |
| „Monopol” jednostki certyfikującej | - | (+) | + | - |
| Obowiązkowe inspekcje fabryczne (z inspekcjami następczymi) | (-) | (+) | + | (+) |
| Możliwość uwzględnienia w normach praw ochronnych | (-) | + | - | (-) |
| Normy krajowe zamiast norm międzynarodowych | (-) | + | (+) | (+) |
| Nieuznawanie wyników badań | - | (+) | (+) | (-) |
| Publiczna „Czarna lista” | (-) | (+) | (+) | (-) |
Legenda: + tak / (+) najczęściej tak / (-) najczęściej nie / - nie
Źródło: ZVEI
Instytucje międzynarodowe
Bezpieczeństwo funkcjonalne – Normy i dyrektywy
Za dyrektywy dotyczące bezpieczeństwa i normy jest odpowiedzialnych wiele instytucji międzynarodowych:
New Approach
Efekty pracy trzech europejskich instytucji normalizacyjnych (CEN, CENELEC i ETSI) we współpracy z Komisją Europejską i EFTA.
The European Committee for Standardization
Informacje na temat norm europejskich, zastosowań i nowych rozwiązań.
European Committee for Electrotechnical Standardization
Normy z zakresu elektrotechniki i elektroniki.
International Organization for Standardization
Międzynarodowe normy dla biznesu, rządów i społeczeństwa.
International Electrotechnical Commission
Międzynarodowe normy i ocena zgodności dla wszystkich technologii elektrycznych, elektronicznych i powiązanych.
EUR-Lex
Platforma dostępu do aktów prawnych Unii Europejskiej.
PHOENIX CONTACT Sp. z o.o
51-317 Wrocław
"$pageName" na