Maszyna to według tzw. dyrektywy maszynowej zespół wyposażony w napęd lub miejsce na napęd oraz posiadający sprzężone części albo elementy, z których przynajmniej jeden jest ruchomy, połączone w całość mającą konkretne zastosowanie. Podstawą do projektowania, budowy, dostosowania czy modernizacji maszyn jest ocena ryzyka, która powinna być przeprowadzana zarówno przez producentów, jak i użytkowników.
Przy ocenie ryzyka niezbędne jest określenie wszystkich stref pracy maszyny lub w bezpośrednim jej otoczeniu, jako miejsc, do których wymagany jest dostęp osób. Nie jest natomiast istotne, czy konieczny jest częsty dostęp, jak w przypadku strefy narzędziowej prasy, gdzie operator odbiera i podaje obrabiane detale co kilka sekund, czy też chodzi o obsługę trzeciego poziomu linii kalandra, gdzie obecność operatora podczas normalnej pracy nie jest konieczna, a jedynie raz na kilka miesięcy służby utrzymania ruchu przeprowadzają rutynowe przeglądy i konserwacje. Każdy z takich obszarów jest strefą pracy i nie może zostać pominięty podczas procesu oceny ryzyka.
Gdy określone jest już miejsce i sposób koniecznego dostępu, wtedy dopiero można się zastanowić nad tym, co należy zrobić, aby był on bezpieczny. Bezpieczny staje się zaś wtedy, gdy nie naraża zdrowia i życia osób mających kontakt z maszyną.
Z pomocą przychodzą normy
Ogólne wymagania dotyczące nadzorowania stref niebezpiecznych są zawarte w przepisach prawnych odnoszących się bezpośrednio do maszyn, m.in.:
→ w dyrektywie 2006/42/WE z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie maszyn [1] – tzw. dyrektywie maszynowej,
→ w dyrektywie 2009/104/WE z dnia 16 września 2009 r. dotyczącej minimalnych wymagań w dziedzinie bezpieczeństwa i higieny użytkowania sprzętu roboczego przez pracowników podczas pracy [2] – tzw. dyrektywie narzędziowej,
→ rozporządzenie z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy [3].
W wymienionych aktach prawnych znajdują się głównie ogólne wytyczne, bez szczegółowych rozwiązań technicznych, a także wymagania odnośnie dokumentacji, w którą maszyny powinny być wyposażone. Niezbędne uszczegółowienia są przedmiotem odpowiednich rozporządzeń i norm zharmonizowanych. Dyrektywa maszynowa [1] szerzej mówi o aspektach związanych z bezpieczeństwem pracy przy maszynie i wymaganiach względem zabezpieczenia obszarów pracy. Natomiast odpowiedzi na pytania, jaki środek ochronny będzie najbardziej skuteczny w przypadku konkretnej maszyny czy jej obszaru, można znaleźć w normach szczegółowych.
Normy przychodzą z pomocą przy doborze i projektowaniu oraz kontroli po-
prawności działania środków ochronnych. Normy zharmonizowane dają dodatkowo domniemanie zgodności z dyrektywą, w przypadku spełnienia wymagań danej normy zharmonizowanej.
Identyfikacja zagrożeń
Aby prawidłowo dobrać środki ochronne dla poszczególnych stref dostępu, należy przeprowadzić pełen proces oceny ryzyka. Konieczna jest identyfikacja wszystkich rodzajów zagrożeń, m.in. mechanicznych, termicznych, elektrycznych czy powodowanych np. promieniowaniem albo wybuchem. Dopiero mając świadomość wszystkich zagrożeń w przypadku danej maszyny, można określić dla niej poziom ryzyka. Należy też przeanalizować, jakie skutki może dany czynnik wywołać, np. czy będzie to śmierć operatora w wyniku porażenia prądem lub dostania się w strefę narzędziową prasy o nacisku 100 ton, czy pochwycenie koniuszka palca przez siłownik o skoku 10 mm o małej sile nacisku.
Rodzaj zagrożeń determinuje, jakie cechy powinien mieć środek ochronny, który będzie wykorzystany. Nie każdy bowiem rodzaj zagrożenia może być skutecznie nadzorowany przez ten sam rodzaj środka ochronnego. W jednym przypadku, gdy nie ma możliwości wyrzucenia przedmiotu obrabianego, wystarczający będzie środek ochronny nieodgradzający w postaci np. kurtyny świetlnej, a w innym, gdy konieczne jest zabezpieczenie obszaru pracy robota zgrzewającego przed kontaktem operatora z iskrami, niezbędne będzie zastosowanie środków odgradzających, tzn. osłon.
Należy pamiętać, że wiele zagrożeń może być wyeliminowanych już na etapie projektowania maszyny. Można to zrobić np. poprzez odpowiednią konstrukcję elementów mechanicznych – zastosowanie odpowiednich odległości pomiędzy elementami ruchomymi według wytycznych normy PN-EN 349 [4] zapobiegnie stworzeniu na maszynie stref pochwytywania, a zastosowanie elementów generujących małe siły i naciski jednostkowe może zapewnić konstrukcję bezpieczną samą w sobie. Również zastosowanie lasera o odpowiedniej klasie, wystarczającej dla procesu technologicznego, a jednocześnie niestwarzającego zagrożeń urazowych będzie rozwiązaniem konstrukcyjnym.
Ważna częstotliwość dostępu do strefy niebezpiecznej
Przy doborze właściwych środków ochronnych znaczenie ma również wymagana częstość dostępu do strefy niebezpiecznej. Tam, gdzie konieczna jest ingerencja operatora wielokrotnie w ciągu 1 godziny, najlepiej zastosować środki nieodgradzające, aby uniknąć konieczności nieustannego otwierania np. osłony blokującej. Najkorzystniejsze byłoby wówczas zastosowanie np. kurtyn lub barier świetlnych czy skanerów laserowych albo urządzeń czułych na nacisk. Tam, gdzie dostęp konieczny jest częściej niż 1 raz w tygodniu (według normy PN-EN ISO 14120 [5]), zamiast osłon stałych powinno się stosować osłony ruchome blokujące lub blokujące z ryglowaniem. Gdy mają być zabezpieczone elementy napędu czy przełożenia napędu, gdzie dostęp będzie konieczny tylko podczas konserwacji lub napraw, można zastosować osłony stałe. Należy również pamiętać o tym, aby elementy mocujące pozostawały przy osłonach. Osłony stałe nie powinny mieć możliwości otwarcia bez użycia narzędzia.
Zapewnienie środków funkcjonalnych
Trzeba pamiętać, że bez środków funkcjonalnych, takich jak zapewnienie odległości bezpieczeństwa, funkcja samonadzorowania czy zawieszenie (tzw. muting), środki bezpieczeństwa nie mogłyby działać.
Najczęściej stosowanym i najskuteczniejszym środkiem ochronnym na maszynach są osłony stałe. Mogą to być obudowy lub elementy przytwierdzane do korpusu albo tworzące konstrukcje wokół strefy roboczej maszyny, czyli wygrodzenia, np. w postaci siatki. Jednak niezależnie od rodzaju osłony stałej, a także ruchomej, nie będą one skuteczne, jeśli przy ich projektowaniu i montażu nie zostaną uwzględnione odległości uniemożliwiające sięganie kończynami górnymi i dolnymi, opisane normie PN-EN ISO 13857 [6] (rys. 1).
W wymienionej normie zawarte są dokładne wartości i wymiary dla szczelin czy oczek siatki, z informacją, na jaką odległość można przez dany otwór sięgnąć, a także szczegółowe wytyczne względem zasięgu kończyn górnych człowieka w przypadku sięgania ponad konstrukcjami ochronnymi. Dzięki temu wiadomo, jakie szczeliny można pozostawić pomiędzy osłonami, pamiętając, że już 20-milimetrowa szczelina umożliwia sięganie na odległość 850 mm. Norma wskazuje również, jaka wysokość wygrodzenia uniemożliwi sięganie do strefy niebezpiecznej lub na jakiej wysokości od podłoża powinno się ono znaleźć. Aby nie było możliwe przejście pod wygrodzeniem, norma wskazuje szczelinę pomiędzy dolną krawędzią wygrodzenia a podłożem o szerokości maksymalnie 180 mm.
Jeśli strefa maszyny jest nadzorowana przez kurtynę lub barierę świetlną, skaner laserowy czy osłony blokujące albo urządzenie oburęcznego sterowania, nie można zapominać o wymaganiach normy PN-EN ISO 13855 [7]. Określa ona szczegółowo zasady dotyczące wyznaczania bezpiecznych odległości minimalnych od miejsca niebezpiecznego, w jakich powinny być umieszczone poszczególne środki ochronne. W tym celu konieczne jest zmierzenie realnego i dokładnego czasu zatrzymania danego elementu niebezpiecznego, licząc od wydania sygnału zatrzymania (np. naruszenia pola detekcji kurtyny świetlnej). Wartość ta najczęściej będzie wyrażona z dokładnością rzędu pojedynczych milisekund. Obliczona odległość minimalna zapewnia, że po otwarciu osłony blokującej czy przejściu przez pole detekcji bariery świetlnej nie będzie możliwe dosięgnięcie elementu niebezpiecznego przed jego zatrzymaniem. Należy pamiętać, że minimalna odległość, na którą powinna być odsunięta kurtyna świetlna, wynosi 100 mm, niezależnie od czasu zatrzymania.
Norma PN-EN ISO 13855 [7] określa również możliwość sięgania ponad wiązkami kurtyny czy bariery świetlnej (rys. 2), maksymalne odległości pomiędzy wiązkami oraz pomiędzy podłożem a dolną wiązką, zapobiegające przechodzeniu całym ciałem przez pole detekcji bez wykrycia. Konieczne jest również codzienne testowanie optoelektronicznych urządzeń za pomocą testerów czy po prostu zgodnie z zaleceniami producenta. Dokładny sposób testowania opisuje norma PN-EN 61496-2 [8].
Za skutecznie nadzorujące dane zagrożenie mogą również zostać uznane środki funkcjonalne w postaci np. urządzeń oburęcznego sterowania (USO), które powinny spełnić wymagania określone przez normę PN-EN 574 [9], czy urządzeń sterujących podtrzymywanych, w połączeniu z ograniczoną prędkością ruchu danego elementu (w zależności od powodowanego zagrożenia – od 10 mm/s do 250 mm/s).
Niezawodność układu sterowania związana z funkcjami bezpieczeństwa
Nie można zapominać, że układy sterowania nadzorujące funkcje bezpieczeństwa powinny spełniać odpowiednie wymagania – będą one wynikać z oceny ryzyka i odpowiednich norm. Jeżeli w odniesieniu do danego rodzaju maszyny nie ma normy typu C lub norma ta nie określa konkretnych wymagań niezawodności dla układu sterowania związanego z bezpieczeństwem, konieczne jest wykorzystanie oceny ryzyka w celu określenia właściwej niezawodności układu. Im zagrożenia występujące przy maszynie są większe i bardziej prawdopodobne, m.in. ze względu na dużą ekspozycję, tym wyższa powinna być niezawodność układu sterowania funkcji bezpieczeństwa (PL – poziom zapewnienia bezpieczeństwa) określana przez PN-EN ISO 13849-1 [10]. Wyższa kategoria bezpieczeństwa, o której mówi ta sama norma, określa układy ze zdwojeniami elementów, aby uszkodzenie jednego podzespołu nie powodowało utraty funkcji bezpieczeństwa środka ochronnego. Wszystkie funkcje bezpieczeństwa związane z urządzeniami optoelektronicznymi, osłonami blokującymi czy blokującymi z ryglowaniem, urządzeniami czułymi na nacisk, oburęcznego sterowania, podtrzymywanymi czy zezwalającymi, a także zatrzymaniem awaryjnym, powinny być zrealizowane przy zastosowaniu niezawodności adekwatnej do zagrożenia.
Dobór środków uzupełniających
Ostatnim elementem jest dobór środków uzupełniających. Zalicza się do nich m.in.
urządzenia zatrzymania awaryjnego, które powinny być zainstalowane na niemal każdej maszynie, jednak środki te nigdy nie mogą zastępować podstawowych środków ochronnych.
Wszystkie wymagania odnośnie urządzeń zatrzymania awaryjnego są zawarte w normie PN-EN ISO 13850 [11]. W ostatniej wersji tej normy określono minimalną niezawodność dla funkcji zatrzymania awaryjnego na poziomie PL c według PN-EN ISO 13849-1 [10], a także uznano, że odryglowanie przycisku może jednocześnie pełnić funkcję reset. Zmieniło się również podejście dotyczące oznakowania urządzeń: aby kolorystyka czerwono-żółta była jak najbardziej czytelna, zakazane są wszelkiego rodzaju napisy i oznaczenia na przycisku czy jego tle.
Inne środki uzupełniające to np. te służące do uwalniania i ratowania osób uwięzionych. Mając do czynienia z maszyną, przy której możliwy jest dostęp całym ciałem do strefy niebezpiecznej, zawsze należy przewidzieć bezpieczny sposób uwolnienia w przypadku, celowego lub nie, zamknięcia we wnętrzu strefy niebezpiecznej. Do tej grupy należą również urządzenia do odłączania i rozpraszania energii, które pełnią podstawową funkcję ochronną podczas konserwacji i napraw, w połączeniu z właściwą dla rodzaju maszyny i liczby osób pracujących przy maszynie procedurą lock out/tag out.
Bezpieczne środki dostępu
Maszyna może wymagać dostępu do stref pracy znajdujących się na różnych wysokościach. Na przykład napędy hydrauliczne mogą znajdować się poniżej poziomu podłoża, natomiast napędy czy obszary wymagające okresowych konserwacji, np. smarowania, mogą znajdować się ponad poziomem normalnej obsługi. Powinno się dążyć do tego, aby całą maszynę można było obsługiwać z poziomu podłoża, jednak bardzo często nie jest to możliwe i wtedy nie można zapomnieć o właściwym doborze bezpiecznych środków dostępu do różnych poziomów obsługi.
Najbardziej bezpieczne, bo powiązane z maszyną, są stałe środki dostępu w postaci schodów, schodów drabinowych oraz drabin przy zastosowaniu właściwych balustrad i bramek samozamykających, uniemożliwiających upadek z wysokości. Szczegółowe wytyczne dla stałych środków dostępu znajdują się w normach PN-EN ISO 14122-1, 14122-2, 14122-3, 4122-4 [12].
Niezbędna instrukcja obsługi
Wszystkie omówione środki ochronne należy uzupełnić o zrozumiałą i kompletną instrukcję obsługi. Powinna ona zapewnić operatorom i służbom utrzymania ruchu wszystkie potrzebne informacje, tak aby maszyna mogła być bezpiecznie użytkowana i konserwowana. Funkcje informujące pełnią również piktogramy czy opisy elementów sterowniczych, przy zastosowaniu odpowiedniej kolorystyki, zgodnej z PN-EN 60204-1 [13]. Ważna jest również sygnalizacja akustyczna i świetlna – ma ona kluczowe znaczenie w przypadku użytkowania maszyn, przy których widoczność stref zagrożenia z pozycji operatora jest ograniczona.
Podsumowanie
W celu zapewnienia bezpiecznego dostępu do stref pracy maszyny należy wziąć pod uwagę wiele aspektów oraz przejść pełen proces oceny ryzyka. Sumiennie wykonany, powinien dać odpowiedzi na pytania, jakie środki ochronne należy wykorzystać w danej sytuacji. Z pomocą przy ich projektowaniu czy montażu przychodzą przede wszystkim normy. Proces ten najlepiej wspierać doświadczeniem oraz korzystać z rozwiązań, jakie stosuje się w nowszych maszynach, pamiętając jednak, że nowa maszyna nie zawsze musi zapewniać skuteczne nadzorowanie stref niebezpiecznych. Odniesienia do właściwych rozwiązań należy szukać w aktualnych wymaganiach technicznych i prawnych.
mgr inż. Karolina Mazanek-Sadowska – Senior Engineer-Assessor w firmie ELOKON Polska. Jest audytorem maszyn, zajmuje się wdrażaniem nowych pracowników, prowadzi szkolenia wewnętrzne, a także szkolenia i warsztaty dla firm zewnętrznych z zakresu oceny ryzyka oraz technicznych środków bezpieczeństwa.
Literatura
- Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie maszyn (DzUrz UE L 157 z 09.06.2006 r., s. 24–86).
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/104/WE z dnia 16 września 2009 r. dotycząca minimalnych wymagań w dziedzinie bezpieczeństwa i higieny użytkowania sprzętu roboczego przez pracowników podczas pracy (druga dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust. 1. dyrektywy 89/391/EWG) (DzUrz L 260 z 03.10.2009 r., s. 5–19).
- Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie
ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (t.j. DzU z 2003 r. nr 169, poz. 1650 ze zm.). - PN-EN 349+A1:2010, „Bezpieczeństwo maszyn. Minimalne odstępy zapobiegające zgnieceniu części ciała człowieka”.
- PN-EN ISO 14120:2016-03, „Bezpieczeństwo maszyn. Osłony. Ogólne wymagania dotyczące projektowania i budowy osłon stałych i ruchomych”.
- PN-EN ISO 13857:2010, „Bezpieczeństwo maszyn. Odległości bezpieczeństwa uniemożliwiające sięganie kończynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych”.
- PN-EN ISO 13855:2010, „Bezpieczeństwo maszyn. Umiejscowienie technicznych środków ochronnych ze względu na prędkości zbliżania części ciała człowieka”.
- PN-EN 61496-2:2014-02, „Bezpieczeństwo maszyn. Elektroczułe wyposażenie ochronne. Część 2: Wymagania szczegółowe dotyczące wyposażenia wykorzystującego aktywne optoelektroniczne urządzenia ochronne (AOPD)”.
- PN-EN 574+A1:2010, „Bezpieczeństwo maszyn. Oburęczne urządzenia sterujące. Aspekty funkcjonalne. Zasady projektowania”.
PN-EN ISO 13849-1:2016-02, Bezpieczeństwo maszyn. Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem. Część 1: Ogólne zasady projektowania”.
PN-EN ISO 13850:2016-03, „Bezpieczeństwo maszyn. Funkcja zatrzymania awaryjnego. Zasady projektowania”.
PN-EN ISO 14122-1:2016-08, „Bezpieczeństwo maszyn. Stałe środki dostępu do maszyn. Część 1: Dobór stałych środków dostępu oraz ogólne wymagania dotyczące dostępu”;
PN-EN ISO 14122-2:2016-08, „Bezpieczeństwo maszyn. Stałe środki dostępu do maszyn. Część 2: Pomosty robocze i przejścia”; PN-EN ISO 14122-3:2016-08, „Bezpieczeństwo maszyn. Stałe środki dostępu do maszyn. Część 3: Schody, schody drabinowe i balustrady”; PN-EN ISO 14122-4:2016-08, „Bezpieczeństwo maszyn. Stałe środki dostępu do maszyn. Część 4: Drabiny stałe”.- PN-EN 60204-1:2010, „Bezpieczeństwo maszyn. Wyposażenie elektryczne maszyn. Część 1: Wymagania ogólne”.
