„Siia tuleb panna kaitsepiire.”
See lause kõlab projekti ülevaatusel tihti väga vara. On liikuv osa, võimalik muljumiskoht või kaasahaaramine, järelikult tundub loomulik vastus olevat kaitsepiire, blokeering või valguskardin. Võib-olla on neid tõesti vaja. Aga selles etapis me seda veel ei tea. ISO 12100 mõttes algab masinate riskide vähendamine palju ebamugavamast küsimusest: mida saab muuta masinas endas?
Enne tehnilise kaitsemeetme valimist tuleb vaadata konstruktsiooni. Kas osade vastastikust asendit saab muuta nii, et muljumiskohta ei tekigi? Kas terava serva saab nüristada või tagasi voltida? Kas liikuv element peab päriselt olema nii raske ja nii kiire? Kas jõudu, energiat, rõhku või temperatuuri saab piirata? Kas teine materjal või tehnoloogiline protsess vähendaks müra, vibratsiooni, tolmu või süttimisriski?
Ja mõnikord ei ole probleem üksikus detailis, vaid kogu masina kontseptsioonis. Võib olla tuleb muuta massijaotust ja parandada stabiilsust. Valida teine ajamitehnika. Projekteerida juhtseadmed ümber. Tuua määrimispunktid ja seadistuspunktid ohualast välja. Vähendada jääkenergia hulka pärast toite väljalülitamist.
Need on olemuslikult ohutud konstruktsioonilahendused. See on ISO 12100 järgi riskide vähendamise esimene ja kõige tähtsam samm. Need lahendused ei püüa ainult inimest olemasolevast ohust eraldada. Need muudavad masinat, selle parameetreid või inimese ja masina koostööd nii, et oht kaob või sellega seotud risk muutub väiksemaks.
Aga saab minna veel sammu kaugemale. ISO 12100 punkt 5.4 nõuab, et ohtude tuvastamisel määrataks masina tehtavad operatsioonid ja inimese ülesanded kogu elutsükli jooksul: seadistamine, materjali etteandmine, toote vastuvõtmine, puhastamine, kinnikiilumiste kõrvaldamine, defektide tuvastamine, hooldus. Seda nimekirja on lihtne käsitleda nagu fakti: kui operaator teeb ülesannet, tuleb välja mõelda, kuidas ta saab seda ohutult teha. Aga võib-olla küsime ühe küsimuse liiga hilja. Kas operaator peab seda ülesannet üldse tegema?
Masinate riskide vähendamine ei alga parema kaitsepiirde valikust
Esimene viga tekib juba selles, kuidas masinaohutusest räägime.
„Projekteerisime kaitsepiirde.” „Lisasime blokeeringu.” „Näeme ette valguskardina.” „Kasutame ohutuskontrollerit.”
Kõik need lahendused võivad olla vajalikud. Need võivad olla juba esimeses 3D-mudelis ja aidata saavutada nõutavat ohutustaset. See ei tähenda siiski, et need kuuluvad riskide vähendamise esimesse sammu.
Kaitsepiire ei muutu olemuslikult ohutuks konstruktsioonilahenduseks ainult sellepärast, et see projekteeriti koos masinaga. ISO 12100 eristab neid mõisteid väga selgelt. Olemuslikult ohutu konstruktsioonilahendus kõrvaldab ohu või vähendab riski masina konstruktsiooniliste või kasutuslike omaduste muutmisega. Kaitsepiire või kaitseseadis vähendab aga riski, mis on seotud ohuga, mida ei õnnestunud konstruktsiooniliselt kõrvaldada või piisavalt vähendada.
Vahe ei ole selles, millal lahendus projekti ilmus või kui kallis see oli. Loeb ainult see, mis masinas päriselt muutus.
Kas muljumiskoht kadus? Kas liikuva osa energia vähenes? Kas terav serv eemaldati? Kas emissioon vähenes allikas? Kas süsteem käitub energia kadumisel ohutult? Kas inimene peab endiselt tegema ohtlikku toimingut?
Kui oht jäi samaks ja lisatud lahendus ainult takistab või kontrollib ligipääsu sellele, oleme enamasti juba teises sammus. See ei ole patt. Aga seda ei tohi nimetada esimeseks sammuks.
Võtame lihtsa mehhanismi, kus kaks osa moodustavad muljumiskoha. Me võime mehhanismi ümbritseda kaitsepiirdega ja kontrollida piirde asendit. Enne seda tuleb aga kontrollida, kas osade vastastikust asendit saab muuta nii, et vahe oleks käsitletava kehaosa suhtes ohutu või et kehaosa ei pääseks sinna üldse. Esimesel juhul kaitseme inimest olemasoleva muljumiskoha eest. Teisel juhul eemaldame muljumiskoha masina geomeetriaga.
Sama kehtib liikumise kohta. Me võime tuvastada inimese kohalolekut ja peatada ohtliku elemendi. Aga enne seda tuleb küsida, kas see element peab liikuma just selle kiirusega, omama just seda massi ja koguma just nii palju energiat.
Õige küsimus ei ole seega: „Millise kaitseseadise me lisasime?” Esmalt tuleb küsida: „Millist masina ohtlikku omadust me tegelikult muutsime?” Kui vastus on „mitte ühtegi”, siis tõenäoliselt ei ole esimene samm veel tehtud.
„Geomeetria on valmis. Nüüd lisame ohutuse”
See on üks tavalisemaid hetki, kus projekt hakkab vales suunas liikuma. Mehaaniline mudel on kinnitatud. Liikumisulatused on lukus. Silindrid on valitud. Konstruktsioon on saadetud hinnapäringusse. Alles siis analüüsib keegi inimese ligipääsu ja märkab muljumist, lõikamist, lööki või kaasahaaramist.
Geomeetriat ei taheta enam muuta. Seega hakatakse „ohutust lisama”. Kaitsepiire. Eraldus. Blokeering. Valguskardin.
ISO 12100 pakub vastupidist järjekorda. Punkt 6.2.2.1 ütleb sisuliselt, et masina kuju ja selle osade vastastikune paigutus on esimesed kohad, kust ohtude kõrvaldamist otsida.
Kui kaks liikuvat elementi loovad muljumiskoha, peab projekteerija esmalt kontrollima, kas nende vastastikust asendit saab muuta. Väikseimat vahet saab suurendada nii, et kehaosa mahub elementide vahele ilma muljumisriskita. Või vähendada nii, et kehaosa ei pääse vahele.
See ei tähenda inimese eemale hoidmist olemasolevast ohust kaitsepiirde või ohutuskaugusega. See tähendab masina enda osade sellist geomeetriat, kus muljumiskoht lakkab olemast.
See erinevus on põhimõtteline. Esimesel juhul jääb oht alles ja ligipääs sellele piiratakse. Teisel juhul muudame mehhanismi konstruktsiooni nii, et käsitletav liikumine ei saa põhjustada konkreetset vigastust.
Sama pilguga tuleb vaadata teravaid servi, nurki, väljaulatuvaid osi, karedaid pindu ja avasid, kuhu kehaosa või riietus võib kinni jääda. Kui serva saab nüristada, tagasi voltida või tasandada, on raske põhjendada, miks see jäetakse projekti ja probleem lükatakse kasutusjuhendisse. „Ettevaatust terava servaga” ei ole vastus, kui serv ei pea olema terav.
Masina geomeetria määrab ka nähtavuse. Kui ohutu käitamine eeldab, et operaator jälgib tööala või ohuala, peab ta seda juhtimiskohalt päriselt nägema. Pimedat ala ei paranda käsk „enne käivitamist veendu eriti hoolikalt”. Esmalt tuleb kontrollida, kas saab muuta masina kuju, juhtimiskoha asukohta või komponentide paigutust. Alles siis, kui otsenähtavus ei ole võimalik, tuleb kaaluda kaudse nägemise vahendeid, näiteks õigesti paigutatud peegleid.
Masina kuju mõjutab ka inimese asendit. Kas operaator ulatub juhtseadmeteni ilma ohuala kohale kummardamata? Kas seadistuspunktile ligipääs sunnib kätt mehhanismide vahele viima? Kas konstruktsioon sunnib töötajat asendisse, kust on raskem ohutult liikuda või kiiresti tagasi tõmbuda?
See ei ole mugavuse teema. See on riskide vähendamine konstruktsiooni kaudu.
Mitte iga operaatori ülesannet ei pea turvama. Mõni tuleb eemaldada
ISO 12100 punkt 5.4 nõuab masina operatsioonide ja inimese ülesannete tuvastamist kogu masina elutsüklis. Praktikas tekib nimekiri: materjali etteandmine, toote vastuvõtmine, seadistamine, ümberseadistamine, puhastamine, kinnikiilumiste kõrvaldamine, defektide tuvastamine ja hooldus.
Siin on lihtne eksida. Kui operaatori ülesanne on nimekirjas, hakkame kohe otsima viisi, kuidas seda ohutuks teha. Valime töörežiimi, kaitsepiirde, blokeeringu, kaitseseadise või tööjuhise.
Aga ülesannete nimekiri ei pea kirjeldama masina lõplikku versiooni. See näitab ainult, kuidas inimene analüüsitavas projektis masinaga koostööd teeb. Iga ülesanne peab saama lisaküsimuse: kas see peab lõplikus konstruktsioonis üldse alles jääma?
Juhtum 1: operaator „lihtsalt kohendab” materjali
Konveieri ja järgmise masinaosa vahel satub materjal aeg-ajalt valesse asendisse. Operaator märkab probleemi, astub ligi ja parandab asendi käsitsi. See kestab paar sekundit. Seda ei käsitleta rikkega ega ametliku ümberseadistamisena. Ta ju „lihtsalt kohendab detaili”.
Aga just selle lühikese toimingu ajal ulatab inimene käe kohta, kus võib liikuda konveier, tõukur või muu mehhanismi osa. Riskihindamine peab seega kirjeldama ülesannet: kinnikiilumise kõrvaldamine või materjali asendi korrigeerimine.
Kõige ilmsem vastus? Piira ligipääs. Lisa blokeering. Loo käsirežiim. Kirjelda ohutu kõrvaldamise protseduur.
Võib-olla on osa neist hiljem tõesti vajalik. Aga enne tuleb küsida ebamugavam küsimus: miks materjal üldse valesse asendisse satub?
Kas konveierite vahel on vahe või kõrguste erinevus? Kas juhikud hoiavad materjali kogu ettenähtud mõõtevahemikus? Kas mehhanismide kiirused on sünkroonis? Kas järsk kiiruse muutus pöörab või kallutab toote? Kas vale asendiga materjali saab automaatselt tuvastada ja kõrvale suunata enne, kui see järgmise operatsiooni blokeerib?
Kui sekkumise põhjus on ebapiisavalt töökindel etteanne, peab projekteerija kõigepealt parandama etteande töökindlust. ISO 12100 punkt 6.2.13 ütleb otse: seadmete suurem töökindlus vähendab sekkumist nõudvate sündmuste arvu ja seega inimese kokkupuudet ohtudega.
Kui muudame ülemineku geomeetriat, materjali juhtimist või liikumisparameetreid, võib ülesanne, mida tehti vahetuse jooksul mitu või kümneid kordi, tavapärasest tööst kaduda. Me ei projekteerinud ohutumat materjali kohendamist. Me kõrvaldasime põhjuse, miks operaator pidi üldse kohendama.
Juhtum 2: andurit tuleb reguleerida ohualas
Masin töötab eri materjalidega. Projekti valitud andur ei kata kogu nõutavat tuvastusala või selle asendit tuleb materjali järgi muuta. Seetõttu siseneb operaator ümberseadistamise ajal ohualasse ja reguleerib andurit käsitsi.
Riskihindamine saab konkreetse ülesande: anduri asendi seadistamine materjalitüübi vahetamisel. Loomulikult saab projekteerida ohutu sisenemise. Peatada masina. Välistada käivitamine. Määrata sobiv töörežiim ja ümberseadistamise protseduur.
Aga kas see on tõesti esimene vastus?
Kui masin on ette nähtud töötama kindla materjalivahemikuga, kuuluvad nende materjalide omadused masina piirangute hulka. Tuvastussüsteem tuleb valida kogu ettenähtud töövahemiku järgi, mitte ühe mugava variandi järgi.
Esimene võimalus on kasutada andurit või muud tuvastustehnikat, mis katab nõutud tööala kõigi ettenähtud materjalide puhul. See seostub otseselt ISO 12100 punkti 6.2.4 mõttega: vali sobiv tehnika.
See ei tähenda, et alati tuleb võtta suurima võimaliku ulatusega andur. Liiga suur tuvastusala võib anda valesid tuvastusi või halvendada materjalide eristamist. Lahendus tuleb valida ja valideerida tegelike protsessitingimuste järgi. Aga kui õigesti valitud andur kõrvaldab igakordse ümberseadmise vajaduse, kaob ka ülesanne, mis nõudis ohualasse sisenemist.
Ja kui üks püsiv tuvastusala ei ole tehniliselt võimalik? Siis tuleb kontrollida, kas seadistamine peab toimuma anduri juures. Seadistusmehhanismi saab tuua ohualast välja või projekteerida nii, et operaator teeb muudatuse ohutust kohast. See lähtub otseselt ISO 12100 punktist 6.2.15, mis soovitab paigutada seadistus- ja hoolduskohad ohualadest väljapoole.
Mõlemal juhul on mõtlemine sama. Kõigepealt tuvastame inimese ülesande. Siis ei küsi ainult, kuidas seda kaitsta. Küsime ka, miks ülesanne tekkis, kas selle saab eemaldada, kas selle saab masinale üle anda või kas selle täitmise koha saab tuua ohualast välja.
Mõnikord ei ole parim riskide vähendamine ümberseadistamisel ohutum sisenemine ohualasse. Parim lahendus on see, et siseneda pole vaja.
Masinate riskide vähendamine: mida enne kaitse lisamist kontrollida?
ISO 12100 ei anna ühte universaalset lahendust igale ohule. Punkt 6.2 annab aga väga konkreetsed valdkonnad, kust projekteerija peab otsima võimalusi ohtude kõrvaldamiseks või riskide vähendamiseks konstruktsiooni kaudu.
Allolev tabel ei ütle, et esimeses veerus nimetatud meetmed on valed. Kaitsepiire, ohutusfunktsioon või protseduur võib hiljem olla möödapääsmatu. Asi on järjekorras: ära haara nende järele enne, kui esimese sammu võimalused on päriselt läbi vaadatud.
| Enne kui kohe… | kontrolli 1. sammus… | konkreetne näide |
|---|---|---|
| kästud operaatoril ala tähelepanelikult jälgida | kas konstruktsioon annab tegeliku nähtavuse | muuda masina kuju või juhtimiskoha asukohta, vähenda pimealasid, paiguta peegel õigesti |
| piirad muljumiskoha ligipääsu | kas muljumiskoha saab geomeetriaga eemaldada | suurenda vahet nii, et kehaosa ei muljuta, või vähenda vahet nii, et kehaosa ei pääse vahele |
| märgistad terava serva | kas serv peab üldse terav olema | nürista, voldi tagasi või tasanda pleki serv, sulge toru avatud ots |
| kirjutad juhise „ohutuks ulatamiseks” | kas masina kuju tagab õige tööasendi ja ligipääsu | paiguta juhtseadmed ümber, väldi kummardamist mehhanismi kohale ja kätt liikuvate osade vahele |
| hakkad määrama kaitsetsooni liikuva osa ümber | kas jõudu, massi, kiirust või energiat saab vähendada | väiksem silinder, madalam rõhk, kergem liikuv osa, protsessiks piisav kiirus |
| ehitad müraallika kinni või annad kuulmiskaitsevahendid | kas müra saab vähendada allikas | muuda ajamit, kiirust, jäikust, ühendusviisi või protsessiparameetreid |
| isoleerid operaatori vibratsioonist | kas vibratsiooni allikat saab muuta | tasakaalusta osad, muuda massijaotust, sagedust või liikumise amplituudi |
| projekteerid tolmu ventilatsiooni | kas tolmu teket saab vähendada | kasuta pulbri asemel graanulit või lihvimise asemel freesimist |
| lisad kiirgusallikale varjestuse | kas allikas on vajalik ja peab olema just selle võimsusega | loobu allikast, vähenda võimsust vajalikuni, fokuseeri kiir sihtmärgile |
| lisad konstruktsioonile kontrolli ja ülevaatuse | kas konstruktsioon on õigesti arvutatud ja valmistatud | õige dimensioneerimine, ühenduste valik, ülekoormuse ja väsimuse vältimine, pöörlevate osade tasakaalustamine |
| kaitsed inimest puruneva osa tagajärgede eest | kas materjal ja ohutustegur on õigesti valitud | arvesta korrosiooni, vananemist, kulumist, haprust, süttivust ja tegelikke tsüklilisi koormusi |
| turvad ohtlikku tehnoloogiat | kas saab valida teise tehnika | pneumaatika asemel elektriajam, mehaanilise lõikamise asemel vesilõikus, protsess alla süttimistemperatuuri |
| eeldad, et osa vabastab vedru või omakaal | kas saab kasutada mehaaniliselt sundtoimelist lahendust | teise osa otsene või jäik sundliikumine, näiteks kontaktide sundavamine |
| kirjutad juhisesse nõude paigaldada masin tasasele pinnale | kas masin on ettenähtud tingimustes stabiilne | muuda alust, massijaotust, raskuskeskme asukohta või arvesta dünaamilisi jõude ja tuult |
| koostad erilise hooldusprotseduuri | kas masin on hooldatav | tagada ligipääs inimese mõõtmeid, riietust ja tööriistu arvestades ning vähendada eritööriistade vajadust |
| koolitad operaatorit, et ta ei eksiks | kas inimese ja masina suhtlus soodustab vigu | loetav HMI, üheselt mõistetavad juhtseadmed, õige tööasend, automaattsükli poolt peale surutud rütmi vältimine |
| arvad, et elektriohu märgistus piisab | kas elektriseadmed on ohutuspõhimõtete järgi projekteeritud | õige lahutamine ja lülitamine, kaitse elektrilöögi eest |
| lisad rõhuületuse alarmi | kas süsteem saab ohtliku rõhutõusu ära hoida | õigesti valitud rõhupiirang ja konstruktsioon, mis talub ettenähtud kõikumisi |
| hoiatad pärast väljalülitamist jääva energia eest | kas jääkenergia saab automaatselt eemaldada | mahuti või akumulaatori automaatne tühjendamine pärast toite väljalülitamist, jääkrõhu kontrollitud eemaldamine |
| lisad hädaseiskamise vastuseks masina ettearvamatule käitumisele | kas juhtimissüsteem käitub ohutult | liikumist ei teki toite sisselülitamisel, automaatset taaskäivitust ei toimu, seiskamine ja koorma hoidmine säilivad energia kadumisel |
| keskendud ainult ohutuskontrollerile | kas kõik ohutusfunktsiooni osad on piisavalt töökindlad | ettenähtav rikkekäitumine, redundantsus, defektide tuvastamine ja lahenduste mitmekesisus |
| koostad sagedaste rikete kõrvaldamise protseduuri | kas sekkumist nõudvate sündmuste arvu saab vähendada | parem materjali juhtimine, kinnikiilumiste kõrvaldamine, vastupidavamad komponendid ja diagnostika, mis ei nõua kaitsetest möödumist |
| turvad käsitsi etteandmise või toote vastuvõtmise | kas selle toimingu saab mehhaniseerida või automatiseerida | konveier, manipulaator, tõukur, liugtee või valesti paigutatud materjali automaatne kõrvalesuunamine |
| projekteerid ohutu sisenemise reguleeritava elemendi juurde | kas seadistamise saab eemaldada või teha väljaspool ohuala | andur, mis katab kõik ettenähtud materjalid, või ohualast välja toodud seadistusmehhanism |
| turvad ligipääsu määrimispunktile | kas see punkt peab asuma ohualas | määrdetoru, keskmäärimine või väljast ligipääsetav hoolduspunkt |
Tabel ei ole kontroll-leht, mida tuleb iga ohu puhul pimesi linnukestega täita. Kõik meetodid ei ole alati võimalikud. Mõni muudatus võib luua uusi ohte või mõjutada masina põhifunktsiooni.
Küll aga on see küsimuste kogum, mis peab tulema enne teist sammu. Pärast iga kasutatud meetodit tasub küsida üks kontrollküsimus: mida me tegelikult muutsime — ohtu, riski suurust või ainult inimese ligipääsu ohtlikule kohale?
Kui ainus vastus on „lisasime kaitsepiirde ja ohutusfunktsiooni”, kirjeldasime tehnilist kaitsemeedet. Me ei ole veel näidanud, et esimene samm on tehtud.
Masinate riskide vähendamine: millal minna teise sammu?
Pärast ISO 12100 punkti 6.2 läbikäimist võib tekkida teine äärmus: kui olemuslikult ohutu konstruktsioonilahendus on esimene ja tähtsaim samm, siis iga kaitsepiire näitab projekteerija viga.
Ei.
On ohte, mida ei saa kõrvaldada ilma masina põhifunktsiooni hävitamata. Lõiketera peab jääma teravaks. Press peab tekitama protsessiks vajaliku jõu. Tööelement peab liikuma. Materjal võib vajada töötlemist, mis tekitab müra, tolmu või kõrget temperatuuri.
Esimene samm ei kõrvalda alati ohtu. Küll aga peab see vähendama sellega seotud riski nii palju, kui see on praktiliselt võimalik. Me võime vähendada liikumisenergiat, kuid mitte tasemeni, kus masin enam ei tööta. Me võime muuta geomeetriat, kuid mitte alati eemaldada kõiki ohtlikke kohti. Me võime vähendada operaatori sekkumiste arvu, kuid alles jäävad puhastamine, hooldus ja ootamatud protsessihäired.
Just sellisteks olukordadeks on ISO 12100 teine samm. See ei käivitu aga siis, kui kaitsepiire tundub kõige lihtsam lahendus. Punkt 6.1 räägib tehniliste ja täiendavate kaitsemeetmete kasutamisest siis, kui ohu kõrvaldamine või riski piisav vähendamine konstruktsiooniga ei ole praktiliselt teostatav.
„Ei saa” ja „me ei taha projekti enam muuta” vahel on väga suur vahe.
Enne teise sammu juurde liikumist tasub kontrollida: kas kõik masina töörežiimid on läbi vaadatud; kas kõik inimese sekkumised on analüüsitud; kas geomeetria, energia, materjali ja tehnoloogia muutmist on kaalutud; kas kinnikiilumiste, rikete ja ligipääsu nõudvate toimingute arvu on vähendatud; kas seadistus- ja hoolduspunkte sai tuua ohualast välja; kas valitud lahendused ei loonud uusi ohte; kas muudatus ei halvendanud töötingimusi ega masina kasutatavust.
Viimane punkt on eriti oluline. Lahendus, mis teeb tavalise töö raskeks, pikendab ümberseadistamist või muudab tüüpilise häire kõrvaldamise võimatuks, kutsub esile kaitsemeetmetest möödahiilimise. Standard ei nõua ainult üksiku lahenduse tõhusust. Ta nõuab ka meetmete kooskõla ning mõju hindamist operaatorile ja masina tegelikule kasutusviisile.
Hindamine ei lõpe ka pärast lahenduse valimist. ISO 12100 punkt 5.6 nõuab, et pärast iga sammu kontrollitaks uuesti, kas risk on piisavalt vähenenud ja kas uusi ohte ei tekkinud.
Geomeetria muutmine võib parandada ohutust, kuid raskendada hooldust. Automaatne etteanne võib eemaldada käsitsi toimingu, kuid luua uue muljumiskoha. Seadistuse väljatoomine ohualast võib vähendada kokkupuudet ohuga, kuid võimaldada juhuslikku seadistuse muutmist.
Iga vastus sünnitab järgmise küsimuse. See ei ole meetodi puudus. See on meetodi tuum.
Kaitsepiire ei ole halva projekti tõend. See võib olla õige ja vältimatu tehniline kaitsemeede. Probleem tekib alles siis, kui see asendab masina enda muutmise võimaluste analüüsi.
Teine samm ei alga siis, kui projekteerijal saavad ideed otsa. See algab siis, kui esimese sammu võimalused on päriselt läbi töötatud ja risk ei ole endiselt piisavalt vähenenud.