Czym jest norma ISO 13849? Wyjaśnienie – Pobierz pełny plik PDF

1.0Wprowadzenie: Znaczenie bezpieczeństwa maszyn

W automatyce przemysłowej bezpieczeństwo maszyn ma kluczowe znaczenie dla ochrony życia, zapewnienia stabilności systemu i spełnienia wymogów prawnych. Norma ISO 13849 zawiera globalne wytyczne dotyczące projektowania i weryfikacji elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem (SRP/CS), stanowiąc kluczowy fundament techniczny bezpieczeństwa w produkcji mechanicznej.

2.0Czym jest ISO 13849?

ISO 13849 to norma dotycząca bezpieczeństwa funkcjonalnego, koncentrująca się na projektowaniu elementów systemów sterowania maszyn związanych z bezpieczeństwem. Składa się z dwóch części:

• ISO 13849-1:2023Część 1: Ogólne zasady projektowania, wymagania bezpieczeństwa i wskazówki dotyczące integracji SRP/CS.
• ISO 13849-2Część 2: Walidacja, w której przedstawiono metody analizowania lub testowania funkcji bezpieczeństwa i potwierdzania osiągniętego Poziomu Wydajności (PL).

ISO 13849 to norma oparta na ryzyku. Definiuje ona, które funkcje bezpieczeństwa są niezbędne w oparciu o ocenę ryzyka i określa poziomy wydajności, które muszą one osiągnąć, aby zredukować ryzyko do akceptowalnego poziomu. Norma ta ma zastosowanie do szerokiej gamy maszyn, w tym: prasy krawędziowe, maszyny do tłoczenia, rozwijarki, linie zasilające, maszyny do formowania wtryskowego, urządzenia pakujące i maszyny tnące.

2.1Co nowego w normie ISO 13849-1:2023

Rewizja z 2023 roku poprawia zarówno strukturę, jak i przejrzystość, czyniąc wdrożenie bardziej intuicyjnym. Kluczowe zmiany obejmują:

• Aktualizacja terminologii: Zastępuje SRP/CS z terminem „podsystem” w całym standardzie w celu zapewnienia spójności i przejrzystości.
• Ulepszone definicje funkcji bezpieczeństwa: Wyjaśnia strukturę i zawartość funkcji bezpieczeństwa oraz specyfikacji wymagań bezpieczeństwa (SRS).
• Ulepszone wytyczne dotyczące kategorii 2: Zawiera bardziej szczegółowe wskazówki dotyczące architektury i obsługi błędów w systemach kategorii 2.
• Zintegrowany proces walidacji: Łączy projektowanie i walidację w jednym standardzie, wykorzystując procedury zawarte wcześniej w normie ISO 13849-2.
• Większy nacisk na czynniki niezawodności: Kładzie większy nacisk na awarie o wspólnej przyczynie (CCF), niezawodność oprogramowania i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMC).
• Rozszerzone załączniki z praktycznymi przykładami: Dodaje wskazówki dotyczące rzeczywistych warunków, w tym walidację oprogramowania (załącznik N) i środki zaradcze EMC (załącznik L).

3.0Wyjaśnienie podstawowych pojęć

SRP/CS: Części systemów sterowania związane z bezpieczeństwem

Poziom wydajności (PL):Poziomy bezpieczeństwa od PL a do PL e

Wymagany poziom wydajności (PLr):Wymagany PL, określony na podstawie oceny ryzyka

Kluczowe parametry:

• Kategoria(klasyfikacja architektury systemów)
• MTTFd(Średni czas do niebezpiecznej awarii)
• DCavg(Średni zasięg diagnostyczny)
• CCF(Odporność na awarie o typowej przyczynie)
• Wymagania bezpieczeństwa oprogramowania

4.0Jak ustala się poziom wydajności (PL)?

4.1Ocena ryzyka oparta na wykresie (zgodnie z normą EN ISO 13849-1)

Oceny ryzyka dokonuje się w EN ISO 13849-1 za pomocą wykresu ryzyka. Ocena opiera się na następujących trzech kryteriach:

1. Stopień ciężkości urazu (S)
2. Częstotliwość i/lub narażenie na zagrożenie (F)
3. Możliwość uniknięcia zagrożenia lub ograniczenia szkody (P)

Wynikiem tej oceny jest wymagany poziom wydajności (PLr) dla każdej indywidualnej funkcji bezpieczeństwa, co ma na celu minimalizację zidentyfikowanych ryzyk.

• PL a odpowiada Niski poziom ryzyka,
• PL e odpowiada wysoki poziom ryzyka.

4.2Parametry ryzyka

S – Stopień ciężkości urazu

• S1 = Lekkie (obrażenie zazwyczaj odwracalne)
• S2 = Poważne (zazwyczaj nieodwracalne obrażenia lub śmierć)

F – Częstotliwość i/lub narażenie na zagrożenie

• F1 = Rzadko lub rzadziej i/lub czas ekspozycji jest krótki
• F2 = Częste lub ciągłe i/lub długi czas ekspozycji

P – Możliwość uniknięcia zagrożenia lub ograniczenia szkody

• P1 = Możliwe w określonych warunkach
• P2 = Prawie niemożliwe

4.3Czynniki wpływające na parametr P (możliwość uniknięcia)

Możliwość uniknięcia lub ograniczenia zagrożenia (P) jest uwarunkowany następującymi pięcioma czynnikami:

• Ten prędkość w którym momencie pojawia się zagrożenie (np. szybko lub wolno)
• Możliwości fizyczne w celu uniknięcia zagrożenia (np. poprzez ucieczkę)
• Praktyczne doświadczenie w zakresie bezpieczeństwa odnoszący się do procesu lub operacji
• Czy operacja jest prowadzona przez eksperci lub osoby niebędące profesjonalistami
• Czy operacja jest wykonywana z nadzorem lub bez

Przykład: Aby funkcja blokady bezpieczeństwa działała w maszynie tłoczącej lub pakującej, należy przeanalizować zasadę działania, określić wymagany poziom PLr (np. PL d) i upewnić się, że system osiąga ten poziom za pomocą danych wejściowych, takich jak MTTFd i DCavg.

5.0Porównanie ISO 13849-1 i IEC 62061

6.0Kluczowe zmiany w normie ISO 13849-1:2023

Bardziej przejrzyste definicje, zastąpienie „SRP/CS” terminologią „podsystemu”

Lepsza standaryzacja wymagań bezpieczeństwa

Zoptymalizowana definicja dla Kategoria 2, z silniejszym naciskiem na CCF

Ulepszone wskazówki dotyczące bezpieczeństwa oprogramowania (rozdział 7)

Integracja części treści walidacyjnych z normy ISO 13849-2 w części 1

Rozszerzone załączniki: CCF (załącznik F), EMC (załącznik L), Specyfikacja wymagań bezpieczeństwa (SRS, załącznik M), przykłady walidacji oprogramowania (załącznik N)

7.0Zalecenia dotyczące wdrażania i najlepsze praktyki

W przypadku zautomatyzowanych maszyn o dużej liczbie cykli, takich jak rozwijarki, prasy krawędziowe, urządzenia podające i urządzenia do cięcia laserowego, zaleca się włączenie zasad normy ISO 13849 na etapie projektowania, aby zagwarantować bezpieczeństwo personelu i zgodność z przepisami:

Weź pod uwagę funkcje bezpieczeństwa już na etapie początkowego projektowania systemu sterowania

Unikaj nadmiernego polegania na kontrolerach jednopunktowych; zapewnij mocną współpracę sprzętu i oprogramowania

Prowadź dokładną i spójną dokumentację techniczną w celu wykazania zgodności

Wykorzystaj praktyczne narzędzia, takie jak SYSTEM do analizy bezpieczeństwa konstrukcyjnego

8.0Główne kontrowersje i krytyka normy ISO 13849-1:2023

Chociaż rewizja z 2023 r. poprawia strukturę i stosowalność, nadal istnieje kilka kwestii budzących obawy w branży:

• Potencjalne obniżenie poziomu bezpieczeństwa w wyniku niesprawdzonych metod technicznych
• Wymagania projektowe dotyczące oprogramowania wbudowanego związanego z bezpieczeństwem (SRESW) wykraczające poza zakres; należą do normy IEC 61508-3:2010
• Standardowe sterowniki PLC pozbawione redundancji i możliwości diagnostycznych dla wysokich poziomów PL (PL c i wyższych)
• Podejście do oceny PL oparte na zasadzie „braku danych” nie ma podstaw naukowych
• Metody oceny odporności na zakłócenia elektromagnetyczne w załączniku L (ścieżka C) mogą nie gwarantować wystarczającej odporności
• Niekompletne przejście na standard powodujące zamieszanie we wdrażaniu

9.0Zasób – EN ISO 13849 (PDF) Norma bezpieczeństwa funkcjonalnego sterowania maszynami 

Pobierz oficjalną normę ISO 13849-1:2023 (wersja EN ISO)

Pobierz oficjalną normę ISO 13849-1:2012 (wersja EN ISO)

VDMA 66413 Pobierz standard specyfikacji VDMA

Odniesienia

https://www.pilz.com/en-US/support/law-standards-norms/functional-safety/en-iso-13849-1

https://www.iso.org/standard/73481.html

https://knowledge.bsigroup.com/products/safety-of-machinery-safety-related-parts-of-control-systems-general-principles-for-design-5