Krystyna KLEMBALSKA

Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań

MODELING OF MACHINE’S SAFETY ON THE STAGE OF CONCEPTION AS A TOOL OF

ERGONOMICS AND WORK SAFETY DEVELOPMENT

Summary

Ergonomics and work safety can be developed by influence on all elements taking part in working process. Respecting the technical object (machine) as an element of working process, person can influence on the safety in every stage of its life cy-cle. However, the safety of machine can and should be developed on the stages of designing and producing. The most proper and effective ones are preactivities, therefore machine’s designing stage is very important. During designing there is defining the most important features of machine and methods of its exploitation (developing of potential features which are important regarding the safety). On the stage of producing the activities are continuing by realization of the decisions and verification of machine’s features (material conferment of supposed features). On the stage of exploitation of machine, the safety is controlled by such an influence on the process of its exploitation and operating, to not to exceed the proper risk level, created by the machine.

The author maintains that the process of developing of machine’s safety should begin before the designing, producing and researches. It will have the most gainful technical as well as economical effect.

In the elaboration the theoretical basis of machine’s safety modeling are formulated on the stage of laboring the conception. There are showed the principles of building and analysis of general model of machine’s safety and defined:

- terminology; - potential, important hazards, concerning the machine’s exploitation; - principles of risk assessment and decreasing; - sources of requirements concerning the safety and ergonomics of regarding the safety and ergonomics of machine’s exploitation; - principles of choice of machine’s features, the most important regarding the safety and ergonomics of future real machine’s exploitation; - principles of using the means of safety which should be provided on the stage of designing; - criterions of accepting the machines as safe.

Model of safety of the machine, used in the next stage of creating the machine (in the stage of designing and building the prototype) should be the basis of such a designing and producing the particular units and all the machine, to make maxi-mum possible the decreasing of a risk concerning the future exploitation of the real machine.

MODELOWANIE BEZPIECZEŃSTWA MASZYNY NA ETAPIE KONCEPCJI JAKO

NARZĘDZIE KSZTAŁTOWANIA ERGONOMII I BEZPIECZEŃSTWA PRACY

Streszczenie

Ergonomię i bezpieczeń stwo pracy moż na kształtować przez oddziaływanie na wszystkie elementy uczestniczą ce w procesie pracy. W odniesieniu do obiektu technicznego (maszyny), jako elementu procesu pracy, człowiek moż e oddziaływać na bezpieczeń stwo we wszystkich fazach jego cyklu ż ycia. Jednak kształtować bezpieczeń stwo maszyny moż na i należ y w fazach projektowania i wytwarzania. Najbardziej właś ciwe i efektywne są działania wyprzedzają ce, a wię c faza projektowania maszyny ma podstawowe znaczenie. Podczas projektowania okreś la się najistotniejsze własnoś ci maszyny i sposoby jej eksploatowania (kształtowanie potencjalnych własnoś ci, istotnych ze wzglę du na bezpieczeń stwo). W fazie wytwarzania kontynu-uje się działania przez realizację tych decyzji i weryfikację własnoś ci maszyny (materialne nadanie założ onych własnoś ci).

W fazie eksploatacji maszyny steruje się już tylko bezpieczeń stwem poprzez takie wpływanie na proces jej uż ytkowania i ob-sługiwania, aby nie przekroczyć odpowiedniego poziomu ryzyka stwarzanego przez maszynę .

Autor twierdzi, ż e proces kształtowania bezpieczeń stwa maszyny powinien być istotnie zapoczą tkowany wyprzedzają co w stosunku do prac projektowych, wykonawczych i badawczych. Da to najkorzystniejszy efekt zarówno techniczny, jak i eko-nomiczny.

W opracowaniu sformułowano teoretyczne podstawy modelowania bezpieczeń stwa maszyny, na etapie opracowania jej koncepcji. Przedstawiono zasady budowy i analizy ogólnego modelu bezpieczeń stwa maszyny oraz okreś lono: terminologię ; potencjalne, istotne zagroż enia, zwią zane z eksploatacją maszyny, które należ y wziąć pod uwagę podczas jej projektowania; zasady oceny i zmniejszania ryzyka; ź ródła wymagań , dotyczą cych bezpieczeń stwa i ergonomii maszyny; zasady wyboru cech maszyny, najistotniejszych ze wzglę du na bezpieczeń stwo i ergonomię przyszłej maszyny rzeczywistej; zasady stosowania ś rodków bezpieczeń stwa, które należ y przewidzieć na etapie projektowania; kryteria uznania maszyny za bezpieczną .

Model bezpieczeń stwa maszyny, wykorzystany w nastę pnej fazie tworzenia maszyny (w fazie projektowania i budowy prototypu), powinien być podstawą takiego zaprojektowania i wykonania poszczególnych zespołów i całej maszyny, aby w sposób maksymalnie moż liwy ograniczone zostało ryzyko, zwią zane z póź niejszą eksploatacją maszyny rzeczywistej.

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

21

1. Wstęp

− wyznaczenie cech maszyny, istotnych ze względu na

bezpieczeństwo i ergonomię przyszłej maszyny rzeczy-

Praktyką producentów przy budowie nowej maszyny

wistej,

jest najczęściej sformułowanie koncepcji konstrukcyjnej i

− określenie niezbędnych środków bezpieczeństwa, które

funkcjonalnej, a następnie opracowanie dokumentacji kon-

należy przewidzieć na etapie projektowania, w celu ich

strukcyjnej, budowa prototypu, poddanie go próbom funk-

zastosowania w maszynie.

cjonalnym, wprowadzenie ewentualnych poprawek, a na-

Wyniki analizy tak pojmowanego modelu bezpieczeń-

stępnie uruchomienie produkcji. Ergonomia i bezpieczeń-

stwa maszyny, wykorzystane w następnej fazie tworzenia

stwo eksploatacji maszyny rozpatrywane są z reguły w

wyrobu (w fazie projektowania i budowy prototypu), będą

momencie, gdy wytworzony został już prototyp lub cała

podstawą takiego zaprojektowania i wykonania poszcze-

seria. Niekiedy zdarza się, że bodźcem do zainteresowania

gólnych zespołów i całej maszyny, aby w sposób maksy-

się producenta aspektem bezpieczeństwa jest obligatoryj-

malnie możliwy ograniczone zostało ryzyko, związane z

ność certyfikacji niektórych maszyn przez jednostkę noty-

późniejszą eksploatacją maszyny rzeczywistej. Możliwe

fikowaną lub dopiero interwencja organów nadzoru rynku,

będzie uwzględnienie w projekcie właściwych rozwiązań

działających w oparciu o ustawę o systemie oceny zgodno-

oraz dokonanie niezbędnych korekt zakładanych parame-

ści [5]. Stwierdzone na tym etapie wady maszyny stanowią

trów maszyny jeszcze przed budową prototypu.

rzeczywiste zagrożenia dla użytkowników i są kosztowne

do usunięcia (nieraz wiąże się to z koniecznością poważ-

2. Teoretyczne podstawy modelowania bezpieczeństwa

nych zmian konstrukcyjnych, niejednokrotnie jest to trudne

maszyny

technicznie). Skutki mogą być dolegliwe zarówno dla użyt-

2.1. Terminologia

kownika maszyny (wypadki przy pracy – utrata zdrowia lub

życia), jak i dla producenta (duże koszty modernizacji,

Maszyna

„bezpieczna”

–

maszyna

zdolna

do

koszty ustawowego postępowania karnego w stosunku do

wykonywania swojej funkcji oraz przystosowana do

producenta wprowadzającego na rynek lub do użytkowania

transportowania,

instalowania,

regulowania,

wyrób niebezpieczny, ewentualne koszty odszkodowań,

konserwowania,

demontowania

i

złomowania,

bez

utrata dobrego wizerunku).

powodowania urazów lub pogorszenia stanu zdrowia, w

Człowiek teoretycznie może oddziaływać na bezpie-

warunkach zgodnych z przeznaczeniem, określonych w

czeństwo maszyny, jako obiektu technicznego, we wszyst-

dokumentacji techniczno-ruchowej (instrukcji obsługi)

kich fazach jej cyklu życia. Twierdzi się, że bezpieczeń-

[PN-EN 1070:2003].

stwo obiektu można i należy kształtować w fazach projek-

Zagrożenie – źródło możliwego urazu ciała lub

towania i wytwarzania [1]:

pogorszenia stanu zdrowia. Termin „zagrożenie” jest

− w fazie projektowania - poprzez odpowiednie określenie

stosowany na ogół w połączeniu z innymi terminami,

własności obiektu i sposobu jego eksploatowania

określającymi pochodzenie lub rodzaj spodziewanego urazu

(kształtowanie potencjalnych własności obiektu, istot-

lub pogorszenia stanu zdrowia, np. zagrożenie porażeniem

nych ze względu na bezpieczeństwo),

elektrycznym,

zagrożenie

zgnieceniem,

zagrożenie

− w fazie wytwarzania - przez realizację tych decyzji i

obcięciem, zagrożenie zatruciem [PN-EN 1070:2003].

weryfikację własności obiektu (materialne nadanie

Ryzyko – kombinacja prawdopodobieństwa wystąpienia

obiektowi założonych własności).

urazu lub pogorszenia stanu zdrowia i stopnia ich ciężkości

Uznaje się [1, 2], że faza projektowania ma tu podstawowe

w sytuacji zagrożenia [PN-EN 1070:2003].

znaczenie. Należy nadmienić, że norma PN-EN 1070:2003

Ocena

ryzyka

–

kompleksowe

oszacowanie

do projektowania zalicza działania obejmujące:

prawdopodobieństwa

wystąpienia

urazu

ciała

lub

− opracowanie koncepcji maszyny z uwzględnieniem

pogorszenia stanu zdrowia i stopnia ich ciężkości w

wszystkich faz jej życia (budowy, transportu i przeka-

sytuacji zagrożenia, wykonywane w celu wyboru

zywania do eksploatacji, użytkowania wraz z obsługi-

właściwych środków bezpieczeństwa [PN-EN 1070:2003].

waniem oraz wycofania z eksploatacji z demontażem i

Użytkowanie maszyny zgodne z przeznaczeniem –

pozbyciem się maszyny),

użytkowanie maszyny do celów określonych przez

− opracowanie instrukcji dotyczących wszystkich wyżej

producenta lub takich, które ze względu na jej konstrukcję,

wymienionych faz życia maszyny, oprócz budowy.

budowę i funkcje uważa się za właściwe. Do zgodnego z

W fazie eksploatacji steruje się już tylko bezpieczeń-

przeznaczeniem użytkowania maszyny zalicza się ponadto

stwem poprzez takie wpływanie na proces użytkowania i

przestrzeganie

wskazań

technicznych

podanych

w

obsługiwania obiektu, aby nie przekroczyć odpowiedniego

dokumentacji techniczno-ruchowej (instrukcji obsługi),

poziomu ryzyka stwarzanego przez obiekt.

wskazujących na przewidywalne niewłaściwe użytkowanie

Modelowanie bezpieczeństwa maszyny na etapie prac

maszyny [PN-EN 1070:2003].

koncepcyjnych, tj. budowa teoretycznego modelu bezpie-

Ograniczenia dotyczące maszyny – etap przedprojektowy

czeństwa maszyny, wyprzedzająco w stosunku do dalszych

maszyny, który polega na sformułowaniu jej ograniczeń:

prac badawczych i projektowych, pozwala na najbardziej

- zakresów użytkowania:

racjonalne kształtowanie ergonomii i bezpieczeństwa. Ce-

- użytkowania maszyny zgodnego z przeznaczeniem,

lem takiego modelowania bezpieczeństwa maszyny powin-

z uwzględnieniem różnych rodzajów pracy, faz

no być:

użytkowania

i

różnych

sposobów

ingerencji

− określenie potencjalnych, istotnych zagrożeń, związa-

operatorów,

nych z eksploatacją maszyny oraz wstępna ocena ryzy-

- nieprawidłowego użytkowania maszyny, dającego

ka,

się przewidzieć w rozsądny sposób,

− określenie wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i er-

- ograniczeń

przestrzennych

(np.

zakres

ruchu,

gonomii maszyny,

wymagania dotyczące przestrzeni do zainstalowania i

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

22

utrzymania maszyny w ruchu, interfejs operator-

Model bezpieczeństwa maszyny – teoretyczny model

maszyna i interfejs maszyna-zasilanie),

maszyny, obejmujący identyfikację istotnych potencjalnych

- ograniczeń czasowych: przewidywany „czas życia”

zagrożeń,

określenie

wymagań

dotyczących

maszyny i/lub jej niektórych elementów (np. narzędzia,

bezpieczeństwa i ergonomii, wyznaczenie cech maszyny,

części zużywające się, elementy elektryczne) z

istotnych ze względu na bezpieczeństwo i ergonomię

uwzględnieniem

ich

użytkowania

zgodnego

z

użytkowania

przyszłej

maszyny

rzeczywistej

oraz

przeznaczeniem [PN-EN ISO 12100-1:2005 p.5.2].

określenie niezbędnych środków bezpieczeństwa, które

należy przewidzieć na etapie projektowania, w celu ich

Środek bezpieczeństwa – środek stosowany w celu

zastosowania w maszynie (definicja własna).

eliminowania zagrożenia lub zmniejszania ryzyka [PN-EN

1070:2003]. Zamiennie stosowany jest termin środek

2.2. Metody i materiały wyjściowe do modelowania bez-

ochronny [PN-EN ISO 12100-1:2005].

pieczeństwa

Ryzyko resztkowe – ryzyko pozostające po zastosowaniu

środków bezpieczeństwa [PN-EN 1070:2003].

Modelowanie przeprowadzać można z wykorzystaniem

Rozwiązanie konstrukcyjne bezpieczne samo w sobie –

generalnie dwóch metod badawczych:

środek ochronny, który albo eliminuje zagrożenia, albo

a) analizy (koncepcji konstrukcyjnej i funkcjonalnej ma-

zmniejsza ryzyko związane z zagrożeniami, zmieniając

szyny, wymagań norm europejskich, międzynarodo-

właściwości konstrukcyjne lub eksploatacyjne maszyny bez

wych i polskich oraz przepisów prawnych, dotyczących

użycia osłon lub innych urządzeń ochronnych [PN-EN ISO

bezpieczeństwa i ergonomii, rodzaju najczęściej wystę-

12100-1:2005].

pujących w podobnych maszynach niezgodności z wy-

Zmniejszanie

ryzyka

za

pomocą

rozwiązań

maganiami dotyczącymi bezpieczeństwa i ergonomii,

konstrukcyjnych – środki bezpieczeństwa, polegające na:

przyczyn zagrożeń występujących w rolnictwie), z za-

- eliminowaniu lub zmniejszaniu, dzięki odpowiedniemu

stosowaniem np. metody przeglądu bezpieczeństwa PB

doborowi cech konstrukcyjnych, tak wielu zagrożeń, jak

[4], wstępnej analizy zagrożeń PHA [3, PN-EN

jest to tylko możliwe, oraz

1050:1999] lub listy kontrolnej CL [3, 4];

- ograniczaniu narażenia na zagrożenia, których nie można

b) syntezy – dla sformułowania wniosków.

wyeliminować lub wystarczająco zmniejszyć; osiąga się

W toku modelowania wykorzystywać należy wiele ma-

to

np.

poprzez

ograniczanie

udziału

czynności

teriałów źródłowych, wśród których można wymienić:

wykonywanych

w

strefach

zagrożenia

[PN-EN

a) opis koncepcji i założenia projektowe maszyny,

1070:2003].

b) literaturę z zakresu ogólnych zagadnień, związanych z

Techniczny środek bezpieczeństwa (ochronny) – osłony i

bezpieczeństwem maszyn,

urządzenia zabezpieczające (ochronne), stosowane w celu

c) literaturę szczegółowo związaną z dziedziną bezpie-

ochrony osób przed zagrożeniami nie dającymi się

czeństwa pracy w danej branży,

wyeliminować lub w wystarczającym stopniu zmniejszyć

d) materiały empiryczne, w tym:

za pomocą rozwiązań konstrukcyjnych [PN-EN 1070:2003,

- opracowania statystyczne, sprawozdania roczne itp.

PN-EN ISO 12100-1:2005].

źródła danych o zagrożeniach, wypadkach przy pra-

Osłona – część maszyny przeznaczona specjalnie do

cy i ich przyczynach w danej branży lub z podob-

zapewnienia ochrony za pomocą bariery fizycznej. W

nymi maszynami,

zależności od budowy osłona nazywa się obudową,

- sprawozdania z badań ergonomii i bezpieczeństwa

pokrywą, ekranem, drzwiami, osłoną pełną, osłoną

podobnych maszyn – jako źródło danych o najczę-

ruchomą, siatką itp. [PN-EN 1070:2003].

ściej występujących niezgodnościach z wymaga-

Urządzenie zabezpieczające (ochronne) – urządzenie inne

niami,

niż osłona, które samo, bądź w połączeniu z osłoną,

- obserwacje i badania własne,

eliminuje lub zmniejsza ryzyko, np. urządzenie blokujące,

e) normy i przepisy prawne, dotyczące bezpieczeństwa

urządzenie sterujące podtrzymywane, urządzenie sterujące

maszyn – jako źródła wymagań.

oburęczne,

czułe

wyposażenie

ochronne

[PN-EN

1070:2003, PN-EN ISO 12100-1:2005].

2.3. Identyfikacja istotnych zagrożeń

Informacje

dotyczące

użytkowania

–

środki

bezpieczeństwa (ochronne), składające się z elementów

Przy opracowaniu koncepcji maszyny należy wziąć pod

służących porozumiewaniu się, takich jak teksty, słowa,

uwagę wszystkie zagrożenia, które mogą wystąpić –

znaki, sygnały, symbole lub wykresy, stosowane oddzielnie

zarówno te, które może stwarzać sama maszyna, jak i te

lub w kombinacjach po to, aby przekazać użytkownikowi

związane z otoczeniem, w którym przewidywane jest

informację. Są one ukierunkowane na użytkowników

użytkowanie

maszyny.

Zagrożenia

te

muszą

być

profesjonalnych

i/lub

nieprofesjonalnych

[PN-EN

zidentyfikowane

(przed

zastosowaniem

środków

1070:2003].

ochronnych), by odpowiednio przeanalizować je (ich

Uzupełniający środek ochronny – środek ochronny, który

rodzaj, istotność i prawdopodobieństwo) i zastosować

nie jest ani rozwiązaniem konstrukcyjnym bezpiecznym

właściwe środki ochronne (zmniejszyć ryzyko).

samym w sobie, ani technicznym środkiem ochronnym

Zagrożenia ogólnie dzielą się na następujące:

(osłoną lub urządzeniem ochronnym), ani też informacją

- mechaniczne (zgnieceniem, cięciem lub odcięciem,

dotyczącą

użytkowania;

np.

elementy

zatrzymania

wplątaniem, pochwyceniem, uderzeniem itp.),

awaryjnego, środki do uwalniania i ratowania osób

- elektryczne,

uwięzionych, środki do odłączania i rozpraszania energii,

- termiczne,

środki bezpiecznego dostępu do maszyny [PN-EN ISO

- powodowane hałasem,

12100-2:2005 p. 5].

- powodowane drganiami,

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

23

- powodowane promieniowaniem,

- wyeliminowanie zagrożenia lub zmniejszenie ryzyka

- powodowane materiałami i substancjami,

związanego z zagrożeniem, poprzez zastosowanie

- powodowane nieprzestrzeganiem zasad ergonomii w

środków bezpieczeństwa.

projektowaniu maszyny,

W przeprowadzaniu tego procesu konieczne jest

- kombinacja zagrożeń,

uwzględnianie

różnych

aspektów

w

następującej

- nieoczekiwane uruchomienie, obrót lub nadmierna

kolejności:

prędkość,

- bezpieczeństwo maszyny we wszystkich fazach jej

- brak możliwości zatrzymania maszyny w optymalny

życia,

sposób,

- zdolność maszyny do realizacji swej funkcji,

- zmiany prędkości obrotowej narzędzi,

- użyteczność maszyny,

- przerwa w zasilaniu energią,

- koszty wykonania, eksploatacji i demontażu maszyny.

- uszkodzenie w układzie sterowania,

Proces zmniejszania ryzyka jest iteracyjny i, w celu

- wadliwy montaż,

umożliwienia

najlepszego

wykorzystania

dostępnych

- rozerwanie się podczas pracy,

technik lub w zależności od fazy życia maszyny, mogą być

- spadające lub wyrzucane przedmioty lub wytrysk

konieczne kolejne jego powtórzenia (np. zbyt mała

płynów,

skuteczność zmniejszenia ryzyka, konieczność oceny

- utrata stateczności, przewrócenie maszyny,

projektu i następnie prototypu, modernizacja maszyny).

- poślizgnięcie, potknięcie i upadek człowieka,

- związane z przemieszczaniem się maszyny,

2.5.

Zasady

stosowania

środków

bezpieczeństwa

- związane ze stanowiskiem pracy na maszynie,

(środków ochronnych)

- związane z układem sterowania,

- związane ze źródłami energii i przenoszeniem napędu,

Środki bezpieczeństwa (ochronne) dzielą się na:

- powodowane przez osoby trzecie/zagrożenia osób trzecich,

- stosowane przez projektanta,

- niewystarczający instruktaż dla kierowcy/operatora,

- stosowane przez użytkownika.

- związane z podnoszeniem,

Środki bezpieczeństwa (ochronne) stosowane przez

- powodowane pracami podziemnymi,

projektanta obejmują:

- powodowane podnoszeniem lub przemieszczaniem

- rozwiązania konstrukcyjne bezpieczne same w sobie,

osób.

- techniczne środki bezpieczeństwa (ochronne), tj. osłony

Przy analizie zagrożeń pomocny jest szczegółowy

i urządzenia zabezpieczające (ochronne),

wykaz możliwych zagrożeń i sytuacji zagrożenia, który dla

- uzupełniające środki ochronne,

maszyn ogólnie podany jest w normie PN-EN 1050:1999,

- informacje dotyczące użytkowania.

natomiast dla konkretnej maszyny lub grupy maszyn – w

Środki bezpieczeństwa (ochronne) stosowane przez

normach typu C. Należy również korzystać z wiedzy o

użytkownika obejmują:

planowanej

maszynie

(konstrukcji,

ograniczeniach,

- organizację pracy (sposoby bezpiecznej pracy, nadzór,

przewidywanym użytkowniku), o zagrożeniach związanych

systemy pozwoleń na przystąpienie do pracy lub

z podobnymi maszynami (np. w oparciu o statystyki

specjalnych uprawnień),

wypadkowe) itp.

- stosowanie

dodatkowych

technicznych

środków

W dalszych analizach i projektowaniu można już pominąć

ochronnych,

zagrożenia nie istotne lub bardzo mało prawdopodobne (ale

- używanie środków ochrony indywidualnej,

świadomie i z uzasadnieniem).

- szkolenia.

Wszystkie środki bezpieczeństwa (ochronne) stosowane

2.4. Zasady oceny i zmniejszania ryzyka

podczas projektowania maszyny, zgodnie z PN-EN ISO

12100-1:2005, należy stosować w następującej kolejności

Zgodnie z PN-EN ISO 12100-1:2005 zawsze należy

(nazywanej „metodą 3 kroków”):

założyć, że istniejące w maszynie zagrożenie prędzej lub

- konstrukcja bezpieczna sama w sobie,

później spowoduje powstanie szkody.

- stosowanie

technicznych

środków

ochronnych

i

Środki bezpieczeństwa (ochronne) są kombinacją

ewentualnie uzupełniających środków ochronnych,

środków zastosowanych przez projektanta i środków

- informacje

dotyczące

użytkowania

(w

tym

zastosowanych przez użytkownika (p. 2.5). Środki, które

poinformowanie użytkownika o ryzyku resztkowym, tj. o

można

zastosować

w

fazie

projektowania

są

ryzyku, którego nie można było wyeliminować lub

uprzywilejowane i najczęściej bardziej skuteczne od

zmniejszyć przez zastosowanie wymienionych wyżej

środków

wprowadzonych

do

stosowania

przez

środków).

użytkownika.

Tok

postępowania

przy

modelowaniu

maszyny

2.6. Zasady uznania maszyny za bezpieczną

powinien obejmować następujące działania, w podanej

kolejności:

Maszynę uznaje się za bezpieczną (patrz definicja p.

- określenie ograniczeń i użytkowania maszyny zgodnego

2.1), gdy wyczerpane zostały wszystkie możliwe do

z przeznaczeniem,

zastosowania środki bezpieczeństwa (ochronne), a w

- zidentyfikowanie zagrożeń i związanych sytuacji

wyniku procesu zmniejszania ryzyka (patrz p.2.4) uzyskano

zagrożenia,

stan, w którym ryzyko resztkowe uznano za akceptowalne.

- oszacowanie ryzyka dla każdego zidentyfikowanego

W świetle postanowień ustawy o systemie oceny

zagrożenia i sytuacji zagrożenia,

zgodności [5] i dyrektyw właściwych dla maszyny, poziom

- ocenę ryzyka i podjęcie decyzji, czy jest potrzebne jego

bezpieczeństwa maszyny uznaje się za akceptowalny, jeżeli

zmniejszenie,

spełnia ona wszystkie wymagania zasadnicze tych

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

24

dyrektyw (dyrektywy), które są obligatoryjne. Ponieważ

- ograniczenia przestrzenne - należy określić minimum:

wymagania zasadnicze w dyrektywach formułowane są

a) rodzaj przestrzeni pracy,

ogólnie

i

w

sposób

niewymierny,

zalecane

jest

b) przestrzeń minimalną, wymaganą do zainstalowania,

posługiwanie się przy ocenie bezpieczeństwa normami

c) wymagania dotyczące podłoża,

zharmonizowanymi z daną dyrektywą (normy typu A, B i

d) dopuszczalne warunki atmosferyczne podczas pracy,

C). Normy te formułują wymagania w sposób bardziej

e) rodzaj dróg i dopuszczalną prędkość jazdy;

szczegółowy, często wymierny, określają też niezbędne dla

- ograniczenia czasowe - należy określić minimum prze-

danej maszyny środki bezpieczeństwa, metody badań i

widywany „czas życia” niektórych elementów maszyny

kryteria uznania. Dobrowolne posłużenie się normami

(np. części szybko zużywające się, elementy elektrycz-

zharmonizowanymi

ułatwia

projektowanie

oraz

ne, węże ciśnieniowe).

udowodnienie

zgodności

maszyny

z

zasadniczymi

Pomocnym środkiem modelowania jest także opraco-

wymaganiami bezpieczeństwa - na podstawie zasady

wanie graficzne tzw. „mapy zagrożeń” (dla każdej fazy

domniemania zgodności. Warunkiem zastosowania tej

eksploatacji maszyny) – przykład przedstawiono na rys. 2.

zasady jest dobranie norm w sposób jak najbardziej

wyczerpujący i kompletny.

3.2. Identyfikacja zagrożeń, związanych z eksploatacją

maszyny oraz ocena ryzyka

3. Zasady budowy i analizy modelu bezpieczeństwa

maszyny

Na podstawie przeprowadzonej analizy:

3.1. Modelowanie bezpieczeństwa maszyny

- wykazu wszystkich potencjalnych zagrożeń, które mogą

wystąpić w maszynach (wg załącznika A normy PN-EN

Proces modelowania maszyny na etapie koncepcji

1050:1999 i wg właściwej normy typu C, jeśli taka

przedstawiono na rys. 1.

istnieje),

Rozpoczynając proces modelowania bezpieczeństwa ma-

- przewidywanej budowy maszyny i sposobu jej

szyny, na podstawie szczegółowych informacji o koncepcji

użytkowania (wraz z ograniczeniami) oraz

i założeniach projektowych maszyny, należy sformułować

- najczęściej występujących przyczyn wypadków przy

jej o g r a n i c z e n i a , z których wynikają istotne dane o

pracy z podobnymi maszynami, i po uwzględnieniu

zagrożeniach i ryzyku:

prawdopodobieństwa

ryzyka

oraz

ciężkości

- zakres użytkowania, w tym m.in.:

ewentualnego urazu, określa się istotne zagrożenia,

a) użytkowanie maszyny zgodne z przeznaczeniem -

mogące wystąpić podczas eksploatacji maszyny oraz

należy określić minimum: przeznaczenie maszyny,

szacuje się wstępnie ryzyko z nimi związane.

niezbędne cechy materiału obrabianego, wymagania

Zagrożenia te, wraz z ich wszystkimi lokalizacjami w

dotyczące profesjonalizmu operatora/konieczność

maszynie, przedstawić można np. tabelarycznie (przykład

przeszkolenia, rodzaj i wymagane parametry źródła

dla maszyny rolniczej - tab. 1). Jednocześnie wygodnie jest

zasilania, tryby pracy i sterowania, urządzenia

w tym samym zestawieniu podać wyniki wstępnej oceny

współpracujące, sposób transportu/przemieszczania,

ryzyka (pozwoli to skoncentrować się na działaniach elimi-

rodzaj i wymagane parametry pojazdu ciągnącego,

nujących lub minimalizujących dane ryzyko) oraz przewi-

b) nieprawidłowe użytkowanie maszyny, dające się

dzieć miejsce na podanie źródeł wymagań. Ważne jest, by

przewidzieć w rozsądny sposób - należy określić

w analizie zostały uwzględnione wszystkie fazy eksploata-

minimum: zakazy przewidywalnego nieprawidło-

cji maszyny (różne zagrożenia). Istotne jest również to, by

wego zastosowania i użytkowania (przykłady),

na tym etapie (koncepcji) przy identyfikacji kolejnych zagro-

Tab. 1. Wykaz istotnych zagrożeń i wyniki oceny ryzyka dla koncepcji maszyny (przykład - fragmenty) Table 1. List of essential hazards and results of risk assessment for machine’s conception (example-fragments) Lp

Zagrożenia

Lokalizacja

Ryzyko

Źródło wymagań

wg PN-EN

zagrożenia w

PN-EN ISO 12100-1

PN-EN ISO 12100-2

PN-EN ISO 4254-1

1050

maszynie

1.1

zgnieceniem

dyszel

istotne

4.2.1

4.2.1, 5.1-5.3

4.8, 4.14, 5.2, 6.2.3

przyczepy w

przypadku

opadnięcia

przestrzeń

istotne

4.2.1

4.2.1, 5.1-5.3

4.3.3, 5.1.4

pomiędzy

dźwigniami

sterującymi

2

elektryczne

-

nie

4.3

4.9, 5.5.4

występuje

18

utraty

maszyna w

bardzo

4.2.2

4.6, 5.2.6, 5.2.7

6.2

stateczności

pozycji

istotne

roboczej

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

25

Rys. 1. Przebieg procesu modelowania bezpieczeństwa maszyny

Fig. 1. Course of machine’s safety modeling process

Zagroż enia zwią zane z agregowaniem

Zagroż enia zwią zane z ruchem drogowym

Zagroż enie utraty statecznoś ci

Zagroż enia wynikają ce z niewłaś ciwego rozwią zania ergonomicznego – nad-mierny wysiłek fizyczny

Zagroż enia wynikają ce z niewłaś ciwego rozwią zania ergonomicznego – trud-ny dostę p

Zagroż enie substancją szkodliwą (zatruciem i skaż eniem)

Zagroż enia wynikają ce z braku wystarczają cej informacji Rys. 2. Mapa zagrożeń podczas przemieszczania i transportu przykładowej maszyny (fragment) Fig. 2. Map of hazards during moving and transporting a demonstration machine (fragment)

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

26

Tab. 2. Cechy maszyny, istotne ze względu na bezpieczeństwo i ergonomię oraz niezbędne do zastosowania środki bezpieczeństwa (fragment)

Table 2. Features of machine essential on safety, ergonomics and indispensable safety means (fragment)

Lp

Cecha

Wymagane środki bezpieczeństwa

1

2

3

1.

Zabezpieczenie

Przede wszystkim stałe elementy konstrukcji maszyny (konstrukcja bezpieczna sama w przed

sobie, tj. ruchome elementy zabudowane konstrukcją maszyny), np. przekładnie i wały przypadkowym

napędowe w obudowach zamkniętych.

dostępem

Osłony i urządzenia zabezpieczające – w miejscach, gdzie jest niemożliwe zastosowanie do ruchomych

konstrukcji bezpiecznej samej w sobie, np. osłony stałe przekładni, które nie posiadają elementów układu

obudów zamkniętych:

napędowego

1) osłony stałe i ruchome powinny spełniać wymagania PN-EN 953:1999,

2) osłony stałe być pewnie zamocowane w swoim położeniu, za pomocą łączników

zabezpieczonych przed odpadnięciem po rozłączeniu, oraz powinno się je mocować i ustalać za pomocą narzędzi,

3) jeśli osłony muszą być zdejmowane, powinno się je zdejmować i wymieniać bez

demontowania innych części; osłony te powinny być tak zaprojektowane, aby nie

pozostawały w położeniu zamkniętym, jeśli nie są przymocowane,

4) osłona może być ażurowa (kratka lub siatka) – powinna być zgodna z PN-EN

294:1994 w zakresie minimalnych odległości bezpiecznych od części ruchomej,

5) przekładnie, obracające się wały, sprzęgła, łańcuchy rolkowe i koła do łańcuchów rolkowych, koła pasowe oraz wszystkie pozostałe elementy transmisyjne

przenośników powinny być zabezpieczone osłonami stałymi

2.

Stateczność

Powinna być zapewniona dla przewidywanego rodzaju i nachylenia terenu oraz

2.1

Stateczność

warunków użytkowania przez:

w położeniu

1) zastosowanie przyczepy wyposażonej min. w 1 podporę przednią oraz 2 podpory

roboczym

tylne,

2) stabilny rozkład mas poszczególnych zespołów (z uwzględnieniem masy nasion) i/lub zastosowanie w ich budowie odpowiednio wytrzymałych podpór lub wsporników

…………

2.2

Stateczność

Powinna być zapewniona na pochyleniu min. 8,5° w dowolnym kierunku, przez:

w położeniu

1) zastosowanie przyczepy wyposażonej min. w 1 podporę przednią oraz 2 podpory

postojowym (np.

tylne,

podczas postoju,

2) stabilny rozkład mas poszczególnych zespołów złożonych w przyczepie (z

przechowywania,

uwzględnieniem wytrzymałości ww. podpór i wsporników)

konserwacji,

obsługi)

Podpory i ich elementy powinny być trwale mocowane do maszyny.

Podpory mechaniczne powinny wytrzymywać obciążenie 1,5 x większe niż maks.

obciążenie

2.3

Stateczność

Powinna być zapewniona przez:

w transporcie

1) stabilny rozkład mas poszczególnych zespołów i części złożonych w przyczepie, (w czasie jazdy

2) elementy mocujące te zespoły i części do przyczepy (zabezpieczenie przed

i przemieszczania)

przemieszczaniem w czasie jazdy),

3) właściwy (ze względu na obciążenia, kategorię pojazdu ciągnącego i prędkość) dobór zaczepu oraz ogumienia przyczepy

3.

Dostosowanie

Usytuowanie stref i miejsc obsługi i regulacji na wysokości i w odległości

do fizycznych

umożliwiającej bezpieczny i wygodny dostęp z poziomu podłoża, zgodnie z wymiarami możliwości

antropometrycznymi przeciętnej populacji ludzi, w tym:

człowieka (dostęp)

- zasięg chwytu przedniego maks. 820 mm (odległość pozioma do dźwigni lub uchwytu),

- zasięg chwytu do góry maks. 2105 mm,

- przestrzeń dla ręki obejmującej uchwyt (dłoń w rękawicy ochronnej) powinna mieć szerokość min. 107 mm i wysokość min. 50 mm.

W przeciwnym przypadku będą konieczne środki dostępu wykonane zgodnie z normami serii PN-EN 14122

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

27

żeń nie uwzględniać żadnych środków bezpieczeństwa

Wyniki analizy i ustaleń przedstawić można np.

(należy traktować maszynę tak, jakby nie miała żadnych

tabelarycznie (przykład dla maszyny rolniczej - tab. 2).

osłon, zabezpieczeń itp.).

4. Podsumowanie i wnioski

3.3. Określenie wymagań dotyczących bezpieczeństwa i ergonomii maszyny

W opracowaniu niniejszym sformułowano teoretyczne

podstawy modelowania bezpieczeństwa maszyny na etapie

Maszyna,

będąca

przedmiotem

modelowania,

koncepcji, a następnie przedstawiono praktyczne zasady

charakteryzować się powinna parametrami i cechami,

budowy i analizy modelu bezpieczeństwa.

dotyczącymi

bezpieczeństwa

i

ergonomii,

Określono:

odpowiadającymi

standardom

europejskim

i

- ogólne kategorie potencjalnych zagrożeń, związanych z

międzynarodowym, w tym również dyrektywom Unii

eksploatacją maszyny, sposób identyfikacji szczegóło-

Europejskiej i prawnym przepisom krajowym. Maszyna –

wych zagrożeń oraz przeprowadzania wstępnej oceny ry-

w zależności od swojego rodzaju, konstrukcji, sposobu

zyka i zasady jego zmniejszania,

zasilania oraz rodzaju zagrożeń, których może być źródłem

- źródła wymagań, dotyczących ergonomii i bezpieczeń-

– powinna spełnić całkowicie wymagania bezpieczeństwa

stwa eksploatacji maszyny i sposób korzystania z tych

m.in.:

źródeł,

- dyrektywy maszynowej UE 98/37/WE, wdrożonej do

- zasady wyboru cech maszyny, istotnych ze względu na

prawa polskiego rozporządzeniem Ministra Gospodarki

ergonomię i bezpieczeństwo eksploatacji przyszłej ma-

Dz.U. nr 259 z 2005 r., poz. 2170;

szyny rzeczywistej,

- innych, mających zastosowanie do danej maszyny dy-

- zasady stosowania niezbędnych środków bezpieczeństwa.

rektyw

UE,

np.:

dyrektywy

niskonapięciowej

Model bezpieczeństwa maszyny, wykorzystany powi-

73/23/EWG, wdrożonej do prawa polskiego rozporzą-

nien być w następnej fazie tworzenia wyrobu (w fazie pro-

dzeniem Ministra Gospodarki Dz.U. nr 259 z 2005 r.,

jektowania i budowy prototypu). Będzie on podstawą ta-

poz. 2172; dyrektywy EMC 89/336/EWG, wdrożonej

kiego zaprojektowania i wykonania poszczególnych zespo-

do prawa polskiego rozporządzeniem Ministra Trans-

łów i całej maszyny, aby w sposób maksymalnie możliwy

portu i Budownictwa Dz. U. Nr 265 z 2005 r., poz.

ograniczone zostało ryzyko, związane z późniejszą eksplo-

2227, dyrektywy hałasowej 2000/14/WE, wdrożonej do

atacją maszyny rzeczywistej (możliwe będzie uwzględnie-

prawa polskiego rozporządzeniem Ministra Gospodarki

nie w projekcie właściwych rozwiązań oraz dokonanie nie-

Dz.U. nr 263/2005 poz.2202),

zbędnych korekt zakładanych parametrów maszyny jeszcze

- norm zharmonizowanych z w.w. dyrektywami (w tym

przed budową prototypu).

PN-EN ISO 12100-1:2005, PN-EN ISO 12100-2:2005,

Model bezpieczeństwa maszyny, przedstawiony w ni-

PN-EN 294:1994 itd.),

niejszym opracowaniu oraz skuteczność jego wdrożenia w

- innych norm, w tym europejskich i międzynarodowych:

projekcie i prototypie maszyny, powinny być zweryfikowa-

- krajowych przepisów prawnych, dotyczących

ne poprzez badania zgodności z wymaganiami bezpieczeń-

bezpieczeństwa i higieny pracy, ruchu drogowego,

stwa ergonomii, przeprowadzone na modelu rzeczywistym

ochrony środowiska itp.

maszyny (prototypie) wraz z ponowną oceną ryzyka.

Właściwy i kompletny dobór źródeł wymagań oraz za-

stosowanie właściwych dla danej maszyny wymagań z tych

5. Literatura

źródeł wymaga dużej wiedzy i profesjonalności. Szczegó-

łowe (już odpowiednio dobrane) źródła wymagań wygod-

[1] Brandowski A.: Koncepcja nauki o bezpieczeństwie.

nie jest zidentyfikować w zestawieniu zagrożeń (patrz wy-

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn nr 4 (93). PWN,

żej tabl.1).

Warszawa, 1993

[2] Dąbrowski Z., Radkowski S.: Zagadnienia bezpieczeń-

3.4. Określenie cech maszyny, istotnych ze względu na

stwa w konstruowaniu. Materiały Seminarium Nauko-

bezpieczeństwo i ergonomię oraz niezbędne do

wego nt. Bezpieczeństwa Systemów, Kiekrz 17 -

zastosowania środki bezpieczeństwa

20.V.1994, tom 1, s. 93 - 100

[3] Maleszka A.: Statystyczne sterowanie jakością - część

Na podstawie przeprowadzonej analizy:

II. ABC Jakości. Akredytacja - Badania - Certyfikacja.

- przewidywanej budowy maszyny i sposobu jej

Quality Review nr 4 (16). PCBC, Warszawa, 1998, s.

użytkowania,

52 - 58

- istotnych potencjalnych zagrożeń, które mogą wystąpić w

[4] Pietrzak L.: Przegląd wybranych metod analizy ryzyka.

maszynie oraz oceny ryzyka,

Bezpieczeństwo Pracy nr 11/98, Centralny Instytut

- treści wymagań norm i przepisów mających zastosowanie,

Ochrony Pracy, Warszawa, 1998, s. 7 - 10

- najczęściej występujących niezgodności podobnych

[5] Dz.U. nr 166/2002 poz.1360 Ustawa z dnia 30 sierpnia

maszyn z wymaganiami bezpieczeństwa,

2002 r. o systemie oceny zgodności, zmieniona ustawą

ustalić należy najistotniejsze cechy, na które należy

Dz. U. nr 170/2003 poz.1652

szczególnie

zwrócić

uwagę

przy

projektowaniu

i

[6] Dz.U. nr 259/2005 poz.2170 Rozporządzenie Ministra

wykonaniu prototypu maszyny.

Gospodarki z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie zasad-

Cechom tym następnie należy przypisać odpowiednie,

niczych wymagań dla maszyn i elementów bezpieczeń-

wymagane środki bezpieczeństwa (ochronne), które z kolei

stwa

należy przewidzieć na etapie projektowania, w celu ich

[7] Dz.U. nr 259/2005 poz.2172 Rozporządzenie Ministra

zastosowania w maszynie, ze względu na stwierdzone

Gospodarki z dnia 15 grudnia 2005r w sprawie zasad-

ryzyko, związane z zagrożeniami.

niczych wymagań dla sprzętu elektrycznego

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

28

[8] Dz.U. nr 263/2005 poz.2202 Rozporządzenie Ministra

bilności elektromagnetycznej, zmieniona dyrektywami

Gospodarki z dnia 21 grudnia 2005r. w sprawie zasad-

91/263/EWG, 92/31/EWG i 93/68/EWG (dyrektywa

niczych wymagań dla urządzeń używanych na ze-

„EMC”)

wnątrz pomieszczeń w zakresie emisji hałasu do śro-

[13] 2000/14/WE Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i

dowiska, zmienione rozporządzeniem Dz.U. nr

Rady z dnia 8 maja 2000 r. o zbliżeniu przepisów

32/2006 poz.223

prawnych Państw Członkowskich dotyczących emisji

[9] Dz. U. Nr 265/2005 poz. 2227 Rozporządzenie Ministra

hałasu do otoczenia przez urządzenia używane na ze-

Transportu i Budownictwa z dnia 27 grudnia 2005 r., w

wnątrz

pomieszczeń,

zmieniona

dyrektywą

sprawie dokonywania oceny zgodności aparatury z za-

2005/88/WE (dyrektywa „hałasowa”)

sadniczymi wymaganiami dotyczącymi kompatybilno-

[14] PN-EN 294:1994 Safety of machinery – Safety

ści elektromagnetycznej oraz sposobu jej oznakowania

distances to prevent danger zones being reached by the

[10] 98/37/WE Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Ra-

upper limbs

dy z dnia 22 czerwca 1998 r. w sprawie zbliżenia praw

[15] PN-EN 1050:1999 Safety of machinery – Principles for

państw członkowskich, dotyczących maszyn, zmienio-

risk assessment

na dyrektywą 98/79/WE (dyrektywa „maszynowa”)

[16] PN-EN 1070:2003 Safety of machinery – Terminology

[11] 73/23/EWG Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i

[17] PN-EN ISO 12100-1: 2005 Safety of machinery – Ba-

Rady z dnia 19 lutego 1973 r. w sprawie ujednolicenia

sic concepts, general principles for dressing – Part 1:

przepisów prawnych państw członkowskich, dotyczą-

Basic terminology, methodology

cych urządzeń elektrycznych przeznaczonych do uży-

[18] PN-EN ISO 12100-2: 2005 Safety of machinery – Ba-

cia w określonych przedziałach napięć, zmieniona dy-

sic concepts, general principles for dressing – Part 2:

rektywą 93/68/EWG (dyrektywa „niskonapięciowa”)

Technical principles

[12] 89/336/EWG Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i

[19] PN-EN ISO 4254-1:2006(U) Agricultural machinery –

Rady z dnia 3 maja 1989 r., w sprawie dostosowania

Safety - Part 1: General requirements.

przepisów państw członkowskich odnośnie kompaty-

K. Klembalska

“Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering” 2006, Vol. 51(4)

29