Wszystkie ręce na pokład! — u. s. o.

U. s. o., czyli urządzenie sterowania oburęcznego. Historia polskiego nazewnictwa podkreśla dwa aspekty. Po pierwsze, „oburęczne sterowanie”, a nie „oburęczne urządzenie sterujące”, bo chodzi o ręce operatora, nie urządzenia. Po drugie, nie „dwuręczne”, a „oburęczne” właśnie^[1]polskie tłumaczenie jest pod tym względem lepsze od oryginału — aby podkreślić, że chodzi o „wszystkie dwie” ręce tej samej osoby.

Idea sterowania oburęcznego na pozór nie wymaga wyjaśniania: operator musi użyć obu rąk by uruchomić maszynę, dzięki czemu ręce nie znajdują się w miejscach, gdzie nie powinny się znaleźć. Szczegóły techniczne określają normy ISO 13851,^[2]PN-EN ISO 13851:2019 Bezpieczeństwo maszyn. Urządzenia oburęcznego sterowania. Zasady projektowania i doboru ISO 12100^[3]PN-EN ISO 12100:2012 Bezpieczeństwo maszyn. Ogólne zasady projektowania. Ocena ryzyka i zmniejszanie ryzyka i ISO 13855,^[4]PN-EN ISO 13855:2014 Umiejscowienie wyposażenia ochronnego ze względu na prędkości zbliżania części ciała człowieka ale zasady bezpiecznego stosowania u. s. o. wynikają też ze zwykłej roztropności. Jednak normy warto przeczytać, choćby po to, by wiedzieć jak wielu słów można użyć do opisu rzeczy oczywistych. Np. warunek „oba przyciski wciśnięte” omówiony jest w trzech punktach: 5.2 „Użycie obu rąk (pobudzanie jednoczesne)”, 5.3 „Współzależność pomiędzy sygnałami wejściowymi a sygnałem wyjściowym” oraz 5.4 „Kasowanie sygnału wyjściowego”. (Polskie nazwy podaję wg wycofanej normy EN 574,^[5]PN-EN 574:2010 Bezpieczeństwo maszyn. Oburęczne urządzenia sterujące. Aspekty funkcjonalne. Zasady projektowania. — norma wycofana i zastąpiona przez ISO 13851 bo aktualna Polska Norma jest, jakżeby inaczej, po angielsku.)

Zasady bezpiecznego stosowania u.s.o.

1. Jeden pulpit u.s.o. chroni tylko jedną osobę. Jeśli na stanowisku jest dwóch operatorów, konieczne są dwa urządzenia sterowania oburęcznego. Jeżeli jest jeden operator, ale obok mogą przebywać inne osoby, u. s. o. nie jest dobrym rozwiązaniem.

2. Sterowanie oburęczne jest rodzajem sterowania wymagającego podtrzymania, tzn. oba przyciski muszą być wciśnięte tak długo, jak długo mają trwać jakiekolwiek niebezpieczne działania maszyny. Po zwolnieniu przycisków (tj. choćby jednego z nich) ruch może być kontynuowany tylko wtedy, gdy nie powoduje zagrożeń.^[6]Przykład 1: ruch powrotny suwaka prasy często nie powoduje zagrożeń. Przykład 2: u. s. o. może być użyte do zamknięcia osłony napędzanej, po czym strefa niebezpieczna staje się … Continue reading Jeśli u. s. o. stosowane jest impulsowo (tylko do rozpoczęcia cyklu), nie jest dobrym rozwiązaniem.^[7]albo jest niewystarczające, albo niepotrzebne

3. Działanie ochronne u.s.o. polega na zatrzymaniu elementów niebezpiecznych, zanim będzie mógł je dosięgnąć operator. Pulpit musi więc być umieszczony w odpowiedniej odległości od elementów niebezpiecznych, tzn. nie bliżej, niż tzw. odległość minimalna wg ISO 13855 (8):

s = K × T + C

gdzie T jest całkowitym czasem zatrzymania maszyny. Prędkość operatora K = 1600 mm/s. Dodatkowa odległość:

• C = 0, jeśli przyciski są osłonięte w sposób uniemożliwiający bezpośredni ruch dłoni w kierunku zagrożenia;
• w przeciwnym razie C = 250 mm.

Niezależnie od czasu zatrzymania, odległość minimalna s nie może być mniejsza niż 100 mm.

Zwykle pulpit przytwierdza się do podłoża lub maszyny, choć czasem można zastosować konstrukcję pulpitu przestawnego, która utrudnia^[8]nie uniemożliwia — mądry operator obejdzie każde zabezpieczenie zbytnie zbliżenie u. s. o. do strefy niebezpiecznej.

4. Sterowanie oburęczne jest dla operatora bardziej kłopotliwe, niż pojedynczy przycisk. Ze względu na naturalną tendencję homo sapiens do upraszczania sobie życia, u. s. o. musi być odporne na proste sposoby wyłączania jego funkcji ochronnej, tzn. sterowania jedną ręką (i ewentualnie czymś jeszcze), gdy druga ręka jest wolna.

• Najprostszą „modernizacją” u.s.o. jest wciśnięcie jednego z przycisków na stałe (wystarczy zapałka). Zabezpieczeniem nie jest zakaz wnoszenia zapałek na teren zakładu, ale tzw. ponowne inicjowanie (ponowne uruchomienie maszyny może nastąpić dopiero po zwolnieniu obu przycisków) oraz synchroniczność (maszyna nie powinna zadziałać, jeśli czas pomiędzy naciśnięciem przycisków jest większy niż 0,5 s). Synchroniczność praktycznie wymusza również ponowne inicjowanie.^[9]Chuck Norris w ciągu pół sekundy zdąży nacisnąć oba przyciski, po czym zwolnić jeden i ponownie go nacisnąć — ale trudno sobie wyobrazić scenariusz, w którym … Continue reading Jeśli na stanowisku pracuje kilku operatorów (każdy z nich ma swoje u. s. o.), synchroniczność dotyczy każdego pulpitu osobno — operatorzy nie muszą uruchamiać procesu na „trzy-cztery!”.
• Naciśnięcie palcami jednej ręki. Odległość między przyciskami powinna wynosić co najmniej 25 cm w linii prostej lub co najmniej 26 cm wokół przegród między przyciskami. Ze względu na wygodę obsługi odległość między przyciskami nie powinna jednak przekraczać 60 cm.
• Naciśnięcie jedną ręką (dłonią i łokciem). Przyciski powinny być oddalone o co najmniej 55 cm lub odpowiednio osłonięte.
• Naciśnięcie łokciem lub ramieniem, podczas gdy dłonie mogą znajdować się w strefie niebezpiecznej — tylko jeżeli odległość u. s. o. od elementów niebezpiecznych jest mniejsza niż długość ramienia wg normy ISO 13857^[10]PN-EN ISO 13857:2010 Bezpieczeństwo maszyn. Odległości bezpieczeństwa uniemożliwiające sięganie kończynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych (4.2.4.1), czyli ok. 85 cm. Należy zastosować odpowiednie osłony przycisków.
• Naciśnięcie innymi częściami ciała (biodrem, kolanem). Należy zastosować odpowiednie osłony przycisków. Ochroną przed naciśnięciem biodrem jest też umieszczenie przycisków na wysokości co najmniej 110 cm, ale taka wysokość dla operatora może być uciążliwa.

5. Jak wszystkie urządzenia sterujące, u. s. o. powinno być zabezpieczone przed przypadkowym pobudzeniem. Prawdopodobieństwo przypadkowego synchronicznego pobudzenia obu przycisków (nawet, jeśli nie są to przyciski mechaniczne, a czujniki dotykowe) jest znikome, dlatego wystarczającą ochroną^[11]Na podstawie ISO 13851 (6.1). Norma EN 574 jako środek przeciw przypadkowemu pobudzeniu proponowała, uwaga!, „konieczność celowego pobudzenia”. jest zapewnienie odpowiedniego poziomu niezawodności funkcji bezpieczeństwa (PL c, PL d lub PL e, zależnie od oceny ryzyka).

6. U. s. o. chroni tylko ręce – nie chroni głowy ani nóg. Jeśli to możliwe, zagrożenia powyżej i poniżej poziomu roboczego powinny być wyeliminowane przez osłony (stałe lub blokujące). Jeśli nie jest to możliwe, u. s. o. nie jest dobrym rozwiązaniem.

7 . U. s. o. chroni tylko przed ruchem operatora w kierunku maszyny – nie chroni operatora przed ruchem maszyny w jego kierunku. Jeśli proces może powodować wyrzucanie materiału, u. s. o. nie jest dobrym (wystarczającym) rozwiązaniem.

8. Użycie u. s. o. zawsze wiąże się z ryzykiem resztkowym,^[12]ryzyko resztkowe może nie występować, jeśli zagrożenia są wyeliminowane przez inne środki ochronne, tzn. jeśli u.s.o. służy jako zamiennik zwykłego przycisku — ale wtedy u. … Continue reading o którym muszą wiedzieć pracodawca i pracownik:

• osoby postronne nie są w żaden sposób chronione,
• zawsze można skonstruować narzędzie, które umożliwi aktywację u.s.o. jedną ręką,
• można poruszyć ręką szybciej niż 1,6 m/s (niespełna 6 km/h, czyli prędkość piechura).

Informacja o ryzyku resztkowym powinna znaleźć się na maszynie (jako piktogram) oraz w instrukcji obsługi (jako szczegółowe objaśnienie).

Typy u.s.o.

Norma definiuje kilka możliwych typów u.s.o.:

• Typ I to rozwiązanie najprostsze (nie wymaga się ponownego inicjowania ani synchroniczności) i niezalecane. Pozwala zrealizować funkcję bezpieczeństwa na poziomie niezawodności^[13]ISO 13851 (4.2)  PL c KAT 1 wg ISO 13849-1, tzn. SIL 1 wg EN 62061.^[14]PN-EN 62061:2008 Bezpieczeństwo maszyn. Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i elektronicznych programowalnych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem
• Typ II wymaga ponownego inicjowania, nie wymaga synchroniczności, ale wymagany jest PL d KAT 3, czyli SIL 2.
• Typ III to urządzenia posiadające wszelkie zabezpieczenia. Zależnie od poziomu niezawodności rozróżnia się typ IIIA (PL c KAT 1, SIL 1), IIB (PL d KAT 3, SIL 2) i IIIC (PL e KAT 4, SIL 3).

Krewni i znajomi królika

Rozwiązaniem podobnym do u. s. o. jest urządzenie zezwalające: operator jedną ręką przytrzymuje przycisk zezwolenia, a drugą steruje maszyną. Ale urządzenie zezwalające nie wymaga synchroniczności, może być zrealizowane jako przycisk nożny, nie służy tylko do ochrony rąk operatora itd. — to zupełnie inna bajka.

Jeśli odległość od miejsca sterowania do elementu niebezpiecznego jest duża, oburęczność nie ma znaczenia — wystarczy pojedynczy przycisk z podtrzymaniem. Oficjalnie taka możliwość wynikać będzie jednak dopiero z nowej (jeszcze nie wydanej) wersji normy ISO 13855.^[15]w 2021 r. była w KT 158 PKN na etapie “Committee Draft”

Równi i równiejsi

Zwraca uwagę niespójność wymagań dotyczących u. s. o. i innych urządzeń ochronnych.

1. Kurtyny wymiaruje się i dystansuje tak, by nie dało się skaleczyć nawet paluszka. Tymczasem u. s. o. to zabezpieczenie trochę z innej epoki — jeśli odległość od maszyny jest niewielka, operator mógłby np. wejść do maszyny i uruchomić ją z wewnątrz, czego obecnie nie dopuszcza się nawet dla przywracania funkcji bezpieczeństwa (reset).

2. Dystansowanie (punkt 3 powyżej) jest nielogiczne. Brak osłon wymaga odsunięcia u. s. o. o dodatkowe 25 cm. Tymczasem osłony powodują przecież, że wydłuża się (o etap omijania przeszkody) droga do elementu niebezpiecznego, tzn. czas, w którym ręka wędruje w kierunku maszyny. O ten odcinek/czas^[16]250 mm / 1600 mm/s ≈ 156 ms. należałoby skrócić wymaganą odległość, jeśli zastosowano osłony.^[17]Tak jak w normie EN 201 przyjmuje się 100 ms jako czas otwarcia osłony blokującej, co przekłada się na ok. 16 cm

■

Photo by Amanda Mills, USCDCP on Pixnio (modified).