Iterum 24 — prosta ocena ryzyka maszynowego na podstawie ISO 13849-1

Śpiewać każdy może, trochę lepiej lub… itd., jak zauważył Jerzy Stuhr. Z oceną ryzyka maszynowego jest podobnie — jest zaszczytnym obowiązkiem każdego producenta, ale żaden przepis nie określa jaką metodę należy użyć.

Poprzednio zaproponowaliśmy metodę Iterum 21.5, opartą na grafie oceny zawartym w zharmonizowanej z dyrektywą ws. maszyn normą ISO 13849-1 (dalej: norma). Po trzech latach jej skutecznego stosowania nadeszła pora na aktualizację.

punkt wyjścia

Zgodnie z definicją zawartą w ISO 12100 (która jest podstawą wszystkich innych norm dotyczących bezpieczeństwa maszynowego), ryzyko to złożenie ciężkości zagrożenia i prawdopodobieństwa jego wystąpienia. To samo podejście znajdujemy w ISO 13849-1, choć zamiast prawdopodobieństwa pojawia się częstość (ilość zdarzeń niebezpiecznych w jednostce czasu).¹⁾tak, w poprzedniej wersji normy stosowano pojęcie „prawdopodobieństwo“, czego śladem jest skrót PFHd (dangerous failure per hour probability), ale ten błąd został już poprawiony Im wyższe ryzyko, tym większa powinna być jego redukcja, tzn. tym niższa powinna być częstość możliwych błędów w zabezpieczeniach.

ISO 13849-1 proponuje do ustalenia wymaganego poziomu skuteczności²⁾performance level, PL — tłumaczenie za prPN-EN ISO 13849-1:2024 graf (A.1), w którym decydujące znaczenie mają trzy parametry: rodzaj zagrożenia S³⁾severity, częstość narażenia F⁴⁾frequency i możliwość jego uniknięcia P⁵⁾possibility.

Dodatkowo można (A.2:2) wziąć pod uwagę prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia niebezpiecznego, oznaczmy je O⁶⁾occurence — prawdopodobieństwo niskie (cokolwiek to znaczy) pozwala na obniżenie PLr⁷⁾required PL o jeden poziom.

reprezentacja liczbowa

Łatwo zauważyć, że zmiana S z niskiego (S1) na wysoki (S2) powoduje podniesienie PLr o dwa poziomy, a taka sama zmiana dowolnego innego parametru (F, P, O) — o jeden poziom. Zamiast rysować kolejny poziom grafu uwzględniający O, można więc zastosować prostą zależność:

R = S + F + P + O,

gdzie S przyjmuje wartości np. 0 lub 2, a pozostałe parametry — 0 lub 1. Wówczas dla wartości R od 1 do 5 mamy odpowiednio PLr od a do e.

ekstrapolacja

Po pierwsze, konieczne jest rozszerzenie skali PL o jeden poziom w dół, odpowiadający R = 0 (czyli S = S1 = 0, F = F1 = 0, P = P1 = 0 i niskie O = 0). Można przyjąć, że po prostu żaden poziom skuteczności nie jest wówczas wymagany.⁸⁾norma nie formułuje tego explicite, ale trudno inaczej zinterpretować „obniżenie o jeden poziom“ poziomu najniższego

Zagrożenia S są określone jako lekkie (S1) lub poważne (S2). Jeśli przez „lekkie“ rozumieć „odwracalne“, to należy dodatkowo uwzględnić jakieś „S0“, czyli zagrożenia pomijalne (zadrapania czy siniaki). S będzie zatem przyjmować wartości S0 = -1, S1 = 0 i S2 = 2.

Granicą częstości F dużej i małej jest w normie 15 minut. Ekspozycja bywa jednak znacząco niższa, np. raz na dobę lub na kilka tygodni. Wprowadźmy dla tej niskiej częstości wartość F0 = -1.

parametr	wartości
S	-1, 0, 2
F	-1, 0, 1
P	0, 1
O	0, 1

Przy tych założeniach, poziomowi skuteczności PL a odpowiada S = S1 = 0, F = F1 = 0, P = P1 = 0 i O = O2 = 1, czyli R=1. Wartości niższe oznaczają brak wymagań co do PL, wartości wyższe — wyższe poziomy skuteczności.

R	PLr
-2	–
-1	–
0	–
1	a
2	b
3	c
4	d
5	e

ewaluacja ryzyka

Za miarę ryzyka można przyjąć wartość R.

akceptowalność ryzyka

Naturalne jest uznanie za akceptowalne ryzyka, które nie wymaga żadnego poziomu skuteczności środków ochronnych, czyli R ⩽ 0.

Można też zauważyć, że PL c jest typowym wymaganiem określanym w normach zharmonizowanych; PL a oraz PL b są stosowane rzadko, raczej do elementów nie stwarzających dużego ryzyka. Jeżeli więc PLr jest niższe niż PL c (R = 1 lub R = 2), ryzyko można uznać za dopuszczalne warunkowo.

R	określenie	akceptowalność
-2 .. 0	bardzo niskie	akceptowalne
1	dość niskie	akceptowalne warunkowo
2	znaczące	akceptowalne warunkowo
3 .. 5	wysokie	nieakceptowalne

redukcja ryzyka

ISO 13849-1 wymaga stosowania środków ochronnych o określonym poziomie skuteczności zależnie od poziomu ryzyka. Oznacza to zarazem, że wprowadzając środek ochronny o wymaganym poziomie skuteczności zmniejszamy ryzyko do poziomu dopuszczalnego.

Wprowadźmy parametr skuteczności środków ochronnych A,⁹⁾amelioration o wartościach zgodnych w przedstawionym wcześniej zestawieniu R i PLr, tzn. od 1 do 5 dla PL od a do e.

Wzór określający ryzyko otrzymuje ostatecznie postać:

R = S + F + P + O – A.

Dla uniknięcia nieporozumień, rozróżnijmy tzw. ryzyko pierwotne Rr,¹⁰⁾raw nie uwzględniające środków ochronnych, oraz ryzyko rzeczywiste Ra:¹¹⁾ameliorated

Rr = S + F + P + O,
Ra = S + F + P + O – A.

Rr (hipotetyczne) służy jedynie do wyznaczenia wymaganego poziomu skuteczności PLr środków ochronnych, natomiast ryzyko rzeczywiste Ra określa stan faktyczny.

Jeżeli poziom skuteczności środka ochronnego jest niższy niż wynikający z Rr (tzn. jeśli A < Rr), Ra będzie większe od zera, czyli ryzyko rzeczywiste będzie wyższe niż akceptowalne — co jest zgodne z intuicją.

Oceniając (hipotetyczne) ryzyko po zastosowaniu zalecanych środków ochronnych, możemy mówić o ryzyku końcowym Rf¹²⁾final — będzie ono liczone tak samo jak Ra.

interpretacja

Znaczenie wartości liczbowych parametrów przedstawiają poniższe tabele.

potencjalne skutki

Norma podaje jedynie sytuacje skrajne — śmierć lub amputacja to S2, siniaki i skaleczenia to S1. Jak w takim razie traktować złamanie? Jedyną wskazówką jest odesłanie do ISO/TR 14121-2, gdzie znajdujemy (6.3.2) podobny graf z dwoma poziomami zagrożeń, a kryterium rozróżniającym są:

• odwracalność,
• niezdolność do pracy nie dłuższa niż 2 dni.

Idąc tym tropem, za drobne (S = -1) uznajemy urazy, które nie powodują niezdolności do pracy, wymagając co najwyżej udzielenia pierwszej pomocy. Dlatego w tej grupie znalazły się wspomniane wyżej siniaki i skaleczenia, choć są one w normie wymienione jako przykłady dla S1 (S = 0).

S	określenie	kryterium	przykłady
-1	drobne	nie powodują niezdolności do pracy	skaleczenia, stłuczenia, oparzenia I stopnia (miejscowo II)
0	odwracalne	niezdolność do pracy nie dłuższa niż 2 dni	przecięcia, oparzenia II stopnia (miejscowo III)
2	nieodwracalne	niezdolność do pracy dłuższa niż 2 dni	złamania, zmiażdżenia, amputacje, uszkodzenie wzroku, słuchu, oparzenia III stopnia, zeszpecenie, zgon

ekspozycja

Częstość możliwych błędów (PFHd) dla poszczególnych poziomów skuteczności tworzy w przybliżeniu ciąg geometryczny: 10⁻⁴, 10⁻⁵, 3×10⁻⁶, 10⁻⁶ i 10⁻⁷. Iloraz sąsiednich wyrazów jest nie większy niż 10:1. Analogicznie należy przyjąć, że ciąg geometryczny o tym samym ilorazie tworzą częstości ekspozycji, przypisane do kolejnych wartości F.

Zgodnie z normą, granicą między F1 i F2 jest częstość raz na kwadrans. Dziesięć kwadransów to 2,5 godziny. Doba liczy ok. 100 kwadransów. Nikt nie będzie mógł zarzucić nam nieostrożności, jeśli przyjmiemy dla F = -1 częstość jeszcze mniejszą, np. raz na tydzień,

Dodatkowo, taka właśnie częstość jest wskazana w ISO 13120 jako dopuszczająca zastosowanie osłon stałych.

F	określenie	kryterium
-1	rzadko	raz na tydzień lub rzadziej, jednorazowo nie dłużej niż 24 minuty13)przyjmujemy ograniczenie do 1/20 zmiany roboczej, analogicznie do F1
0	często	raz na 15 minut lub rzadziej i łącznie nie dłużej niż 24 minuty14)1/20 czasu w ciągu zmiany roboczej
1	stale	częściej niż raz na 15 minut lub łącznie dłużej niż 24 minuty w ciągu zmiany

możliwość ograniczenia szkody

P	określenie	kryterium
0	możliwe	istnieje rzeczywista szansa uniknięcia zagrożenia
1	trudne	uniknięcie zagrożenia jest prawie niemożliwe15)tak dosłownie określa to norma!

prawdopodobieństwo

Norma nie określa granicznej wartości prawdopodobieństwa, które można uznać za niskie. Jednak, jak wskazano przy omawianiu ekspozycji, 10:1 jest podstawowym ilorazem w ciągu częstości PFHd przypisanych do kolejnych poziomów skuteczności. Z tego względu ten sam iloraz przyjęto do rozróżnienia niskiego i wysokiego prawdopodobieństwa.

O	określenie	kryterium
0	niskie	⩽ 0,1
1	wysokie	> 0,1

środki ochronne

Oprócz wartości wprost wynikających z poziomu skuteczności (PL a .. PL e), poniższa tabela proponuje wartości A dla innych cech środków ochronnych. Wartości te wynikają z dotychczasowej praktyki stosowania metody.

A	przykłady
0	brak środków ochronnych
1	PL a; sterowanie z podtrzymaniem PL b; informacja o ryzyku resztkowym; dostęp całym ciałem; nieprawidłowe środki stałego dostępu
2	PL b; sterowanie z podtrzymaniem PL c; sygnał ostrzegawczy przed uruchomieniem; sięganie kończynami; dobieg16)czas zatrzymania, ISO 13855 przekroczony dwukrotnie; prawidłowe środki stałego dostępu
3	PL c; sterowanie z podtrzymaniem co najmniej PL d; przekroczony dobieg
4	PL d
5	PL e
6	osłona stała
+1 (zwiększenie)	nienadzorowana osłona ruchoma; norma (typu C) nie wymaga technicznych środków ochronnych
-1 (zmniejszenie)	brak informacji o ryzyku resztkowym; brak ergonomii
-2	brak dodatkowych środków ochronnych
-2	wymagana procedura17)np. LOTO

zaproszenie do dyskusji

Przedstawiona metoda jest naturalnym rozszerzeniem grafu zawartego w ISO 13849-1, niektóre elementy zostały jednak przyjęte arbitralnie, w szczególności przypisanie przyporządkowanie poszczególnych cech środków ochronnych do określonych poziomów skuteczności (tabela A). Wątpliwości może też budzić wprowadzenie dodatkowego poziomu ciężkości skutków (S = -1).

Photo by Photos.com on Freeimages.com.