Co to jest zespół maszyn?

06/13/2013 Bezpieczenstwo w systemach sterowania

Osobnego omówienia wymaga definicja „zespół maszyn”. Wg dyrektywy 2006/42/WE zespół maszyn to (art. 2a): zespół składający się z co najmniej dwóch maszyn lub maszyn nieukończonych, które w celu osiągnięcia określonego efektu końcowego, zostały zestawione i są sterowane w taki sposób, że działają jako zintegrowana całość.

Zespoły maszyn mogą być złożone z dwóch jednostek, takich jak na przykład maszyna do pakowania i maszyna do znakowania, lub z szeregu zestawionych ze sobą jednostek, tworzących na przykład linię produkcyjną [1]. Zespoły maszyn są zestawione i sterowane w taki sposób, że działają jako integralna całość w celu osiągnięcia określonego efektu końcowego. W przypadku grupy jednostkowych maszyn lub maszyn nieukończonych, która ma być uznana za zespół maszyn, muszą zostać spełnione wszystkie poniższe kryteria [1]:

jednostki składowe zostały ze sobą zestawione w celu spełniania wspólnej funkcji, na przykład produkcji danego produktu;
jednostki składowe są połączone w funkcjonalny sposób, tak aby działanie każdej z jednostek miało bezpośredni wpływ na działanie pozostałych jednostek lub zespołu jako całości, w związku z czym niezbędne jest przeprowadzenie oceny ryzyka dla całego zespołu;
jednostki składowe posiadają wspólny układ sterowania.

Grupy maszyn połączonych ze sobą, ale działających niezależnie od siebie, nie uznaje się za zespół maszyn. Należy dodać, że osoba tworząca zespół maszyn jest uznawana za producenta takiego zespołu i ma obowiązek zagwarantować, że zespół jako całość będzie spełniał wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa określone w dyrektywie maszynowej. Poniżej został przedstawiony przykładowy zespół maszyn. Zanim zostanie on omówiony, muszę podkreślić, że definicja zespołów maszyn nie musi dotyczyć wszystkich maszyn w obrębie danej linii technologicznej. W celu stosowania dyrektywy w sprawie maszyn takie duże instalacje dzieli się jednak zazwyczaj na sekcje, które można uznać za zespoły maszyn, na przykład urządzenia do rozładunku i odbioru surowców, urządzenia do przetwarzania oraz urządzenia do pakowania i załadunku [1].

Na powyższym przykładzie maszyna 1 oraz maszyna 2 to niezależne maszyny ukończone, które mogłyby pracować samodzielnie. Do maszyn tych został dobudowany manipulator, który służy do podawania i odbierania detali. W tym przypadku manipulator wraz z maszynami 1 i 2 stanowi zespół maszyn, ale maszyna 1 z maszyną 2 już nie. Dlaczego? Za kryterium oceny, co z czym stanowi zespół maszyn należy uznać połączenie obwodów bezpieczeństwa. Aktywacja wyłączenia awaryjnego maszyny 1 powinna wyłączyć maszynę 1 oraz manipulator, ale maszyna 2 może pracować nadal. Jej praca nie ma wpływu na zagrożenie, które zaistniało w maszynie 1. Skąd to wiadomo? Z oceny ryzyka, którą tu jeszcze omówię. Ocena ryzyka musi być udokumentowana a ryzyko tzw. resztkowe opisane w instrukcjach. W przypadku powyżej należy wziąć pod uwagę stan zagrożenia, jaki mógłby spowodować poruszający się manipulator. Jeśli obwód bezpieczeństwa maszyny 1 lub maszyny 2 nie byłby kontrolowany poprzez obwód bezpieczeństwa manipulatora, manipulator mógłby próbować odebrać/podać detal do jednej z tych maszyn przy np. otwartych drzwiach, co byłoby niedopuszczalne.

Problem jest jednak bardziej złożony. Dyrektywa nie podaje zasad kwalifikowania, kiedy zespół maszyn staje się maszyną zespoloną. Punkt 1.2.4.4. załącznika I
dyrektywy 2006/42/WE podaje jedynie, że: w przypadku maszyn lub części maszyn zaprojektowanych w celu wspólnego działania maszyna musi być zaprojektowana i wykonana w taki sposób, aby elementy sterownicze zatrzymujące, w tym urządzenia do zatrzymywania awaryjnego, mogły zatrzymać nie tylko samą maszynę, ale i wszystkie powiązane z nią urządzenia, jeżeli dalsze działanie tych urządzeń może być niebezpieczne.

O zaklasyfikowaniu maszyny jako zespołu maszyn decyduje stopień bezpieczeństwa, jaki zapewniają te maszyny. To znaczy czy stan zagrożenia jednej maszyny nie powoduje przeniesienia się na stan zagrożenia drugiej. Wnioskiem z zapisu dyrektywy jest zatem to, że jeżeli istnieją zagrożenia z połączenia urządzeń, wówczas połączone maszyny podlegają dyrektywie maszynowej jako zespół maszyn. Stąd maszyny pracujące w ciągu technologicznym, mimo połączenia mechanicznego, których wyłączenie awaryjne nie powoduje wyłączenia innych maszyn, są w rozumieniu dyrektywy maszynami
pojedynczymi. Oznacza to, że nie występują między nimi zagrożenia, lub występujące zagrożenia są znikome.

Ciekawą propozycję identyfikacji zespołu maszyn wprowadzili na własny użytek Niemcy. Aby zestaw maszyn traktować jako nowy produkt spełniający definicyjnie maszynę, a więc podlegający wymaganiom dyrektywy maszynowej, powinien posiadać 3 cechy główne [2]:

funkcjonalna całość;
wspólne sterowanie;
zagrożenie charakterystyczne i znaczące.

Co można przedstawić za pomocą poniższego algorytmu w trzech krokach:

Jest to chyba najlepsza metoda identyfikacji czy maszyny współpracują ze sobą jako zespół maszyn. Omówimy pokrótce te trzy kroki:

Krok 1: Funkcjonalna całość to właściwość wynikająca z bazowej definicji maszyny: zespół wyposażony w mechanizm napędowy inny niż bezpośrednio wykorzystujący siłę mięśni ludzkich lub zwierzęcych, składający się ze sprzężonych części lub elementów, z których przynajmniej jeden wykonuje ruch, połączonych w całość mającą konkretne zastosowanie. Zatem tak jak maszyna jest zbiorem części połączonych w całość, tak zespół maszyn jest zbiorem maszyn także połączonych w całość w celu wykonania jakiejś finalnej pracy użytecznej [2].

Krok 2: Z punktu widzenia dyrektywy maszynowej konieczny jest warunek, aby elementy sterowania zatrzymujące, w tym urządzenia do zatrzymywania awaryjnego, mogły zatrzymać samą maszynę lub zespół maszyn ze wszelkimi powiązanymi z nim urządzeniami jeżeli działanie tych urządzeń mogłoby być niebezpieczne (zał. I punkt 1.2.4.4.). Jeżeli ciągi maszynowe są zestawiane w taki sposób, że nie ma nadrzędnego, zarządzającego sterowania, a są tylko synchronizowane technologicznie poszczególne maszyny, wtedy należy je traktować nie jako zintegrowana całość ale zbiór poszczególnych maszyn [2].

Krok 3: Zagrożenia charakterystyczne powinny być identyfikowane z całym zespołem maszynowym, a nie poszczególnymi maszynami.Są to zagrożenia powstałe w wyniku połączenia maszyn, a więc generowane są głównie na ich „złączach”. Jeśli z oceny ryzyka wynika, że zagrożenia te są na tyle duże, że muszą być nadzorowane osobnymi urządzeniami ochronnymi, to można uznać, że są to tzw. zagrożenia znaczące. Jeśli zestaw maszyn nie stwarza zagrożeń charakterystycznych i znaczących należy go traktować jako zestaw pojedynczych, osobnych maszyn.

Od powyższych kroków niemieckie opracowanie podaje wyjątki, które w pewnych sytuacjach mogą być uwzględnione przez producentów połączonych maszyn. Wyjątek ma zastosowanie do kroku 3 i mówi o tym, że jeśli połączone maszyny powinny być traktowane jako zespół maszyn, należy rozpatrzeć miejsca połączenia poszczególnych elementów zespołu. Jeżeli ryzyko istniejące na tych połączeniach można całkowicie wyeliminować lub zmniejszyć do poziomu akceptowalnego poprzez zastosowanie osłon stałych lub innych rozwiązań uwzględnionych w budowie koncepcji bezpieczeństwa pojedynczych maszyn, wtedy takie maszyny mogą być klasyfikowane jako pojedyncze i wystarczy wydanie osobnych deklaracji na poszczególne maszyny tworzące linię technologiczną, wzajemnie współpracującą.

Wróćmy zatem jeszcze raz do przykładu z manipulatorem. Ustaliliśmy taki przypadek, że manipulator wraz z maszynami 1 i 2 może stanowić zespół maszyn, ale maszyna 1 z maszyną 2 już nie. Jak zatem udokumentować co z czym stanowi zespół maszyn? Nie jest to łatwy przypadek, gdyż mamy dwie wykluczające się wzajemnie sytuacje. Nie możemy stwierdzić, że mamy i nie mamy do czynienia z zespołem maszyn. Musimy znaleźć rozwiązanie pozbawione wszelkich wątpliwości.

Co zatem można zrobić? Idąc w kierunku rozwiązania wskazującego na opisane wyjątki można próbować zabezpieczyć przypadek poruszania się manipulatora do maszyny za pomocą dodatkowych drzwi przesuwnych nad maszynami 1 i 2. Drzwi te będą wyposażone w zamek bezpieczeństwa kontrolowany przez obwód bezpieczeństwa maszyn i obwód bezpieczeństwa manipulatora. Jeśli jedna z maszyn zostałaby wyłączona np. z powodu awarii, zamknięte drzwi przesuwne zatrzymałyby zagrożenie ze strony pracy manipulatora. Podczas normalnej pracy jednak, gdy manipulator wykonuje ruch podjazdu do maszyny w celu pobrania lub oddania detalu, stan zagrożenia przy otwartych drzwiach maszyny, do której chwytak podjeżdża jest w tym momencie „przeniesiony” do strefy pracy maszyny. Z jednej strony – zmniejszyliśmy ryzyko poprzez zastosowanie drzwi przesuwnych, z drugiej zaś – nie możemy wyeliminować ryzyka w tym przypadku, gdy manipulator znajduje się w maszynie. Przyznam się, że nie wiem jak ten problem rozwiązać, więc proszę o dyskusję.

Należy jeszcze powiedzieć coś o odpowiedzialności za zespół maszyn. W dyrektywie 98/37/WE w rozdziale 2, art. 8 p. 7 jest zawarte, że: w przypadku, gdy ani producent, ani jego upoważniony przedstawiciel posiadający siedzibę we Wspólnocie nie dopełniają obowiązków ustanowionych w ust. 1-6 (np. brak dokumentacji), obowiązek ten spoczywa na osobie, która wprowadza maszynę lub część zabezpieczająca do obrotu we Wspólnocie. Takie same obowiązki odnoszą się do każdej osoby dokonującej montażu maszyny lub jej części albo urządzeń zabezpieczających pochodzących z różnych źródeł, lub wykonującej maszynę lub część zabezpieczającą na swój własny użytek. Nie ma analogicznego zapisu w nowej dyrektywie 2006/42/WE, ale nie oznacza to, że już nie obowiązuje. Odpowiedzialność za zespół maszyn spoczywa na podmiocie, który go wykonał. Odpowiedzialność producentów maszyn pojedynczych lub maszyn nieukończonych traci moc w momencie zintegrowania ich w jedną całość, tworząc tym samym zespół maszyn. Co zatem należy robić? Na etapie integracji nowych maszyn można pisemnie ustalić granice odpowiedzialności pomiędzy producentami maszyn a producentem zespołu maszyn. Najlepiej unikać integracji maszyn w jedną całość i szukać sposobu na zmniejszanie ryzyka połączeń do poziomu akceptowalnego.

[1] Przewodnik dotyczący stosowania dyrektywy 2006/42/WE w sprawie maszyn wydanie II czerwiec 2002 r. Pod redakcją Iana Frasera (link)

[2] Identyfikacja najczęstszych przyczyn i sekwencji wypadków przy konserwacji i naprawach maszyn i urządzeń produkcyjnych na podstawie analizy wypadków, Warszawa 2010 (link)

Mogą Cię zainteresować: