Ocena ryzyka z wykorzystaniem norm
zharmonizowanych
EN 62061 oraz EN 13849-1
Jachranka 21-22.04.2009
Marek Kusiak
www.elokon.pl
" PN EN 954-1 Bezpieczeństwo Maszyn.
" Elementy systemów sterowania zwiazane z
bezpieczeństwem,
" Część 1 Ogólne zasady projektowania
www.elokon.pl
SZACOWANIE RYZYKA METOD
GRAFU
O1 O2 O3
KR
-I
K
K
K
-
---
- I
I
l
L
L
S1
s1
s1
a
start
start
start
A
A
III
s
A1
A1
A1
-
--I
II S
I II S
a
E1
A
A
E1
E1
II III
S2
A2
s2 A2 I
s2 A2 II
II III
II III
R
R
R
y
A1
A1
A1
Y
Y
E2
E2
E2
II III IV
z
II
II
III IV
III IV
Z
Z
y
Y
Y
k
A2
A2
A2
III IV V
K
K
a
III
III
IV V
IV V
R = f (S, E, A, O)
A
A
www.elokon.pl
www.elokon.pl
SZACOWANIE RYZYKA METOD
GRAFU
Ciężkość Ekspozycja Możliwość Prawdopodobień-
urazu uniknięcia urazu stwo zdarzenia
S E A O
S1  lekki E1  rzadko (mniej niż A1 - możliwe O1 - bardzo niskie
(powrót do 1 raz na zmianę) A2-niemożliwe (rzadziej niż 1/20 lat)
zdrowia) E2 - często / ciągle O2  niskie
S2  ciężki (co najmniej 1 raz (pomiędzy 10-20 lat)
(trwałe na zmianę) O3  wysokie
ubytki (częściej niż 1/10 lat)
zdrowia)
www.elokon.pl
www.elokon.pl
Kategoria B
Elementy związane z bezpieczeństwem w systemach sterowania muszą być dla
ustalonych zastosowań zaprojektowane, zbudowane, dobrane, zmontowane i
zestawione w kombinacje według występujących norm i stosowaniu podstawowych
zasad bezpieczeństwa , przynajmniej tak, aby mogły wytrzymać:
oczekiwane wymagania pracy, np. niezawodność związana z możliwościami
przełączania i ich częstotliwością, wpływ stosowanych w procesie pracy materiałów,
np. środków piorących w pralce, innych czynników zewnętrznych, np. drgań
mechanicznych, zewnętrznych pól, przerwań lub zakłóceń w dostawie energii.
UWAGA 1: Dla elementów zgodnych z kategorią B nie stosuje siężadnych
szczególnych przedsięwzięć technicznych związanych z bezpieczeństwem.
UWAGA 2: Wystąpienie defektu może prowadzić do utraty funkcji
bezpieczeństwa.
www.elokon.pl
1 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
M M
Pojawienie się pojedynczego błedu może doprowadzić do utraty funkcji
bezpieczeństwa. Układ jest bardziej niezawodny niż kategorii  B .
www.elokon.pl
Kategoria 1
Elementy związane z bezpieczeństwem kategorii 1 muszą projektowane i budowane
przy stosowaniu wypróbowanych części składowych i wypróbowanych zasad
bezpieczeństwa. Wypróbowaną częścią składową zastosowań związanych z
bezpieczeństwem jest taka
część, która w przeszłości była szeroko rozpowszechniona ze skutecznym rezultatem
w podobnych zastosowaniach, lub była wytworzona i sprawdzana przy zastosowaniu
zasad, które wskazują na przydatność i niezawodność w zastosowaniach związanych z
bezpieczeństwem.
Dla niektórych wypróbowanych części składowych mogą być wyeliminowane
określone defekty, ponieważ wiadomo, że udział defektów jest bardzo mały.
Decyzja o zaakceptowaniu określonej części jako wypróbowanej zależy od
zastosowania.
Wypróbowane zasady bezpieczeństwa to np.:
- unikanie określonych defektów, np. przez unikania zwarcia dzięki odstępom;
- ograniczanie prawdopodobieństwa defektów, np. przez stosowanie elementów o
wyższych parametrach lub obciążeń poniżej granic nominalnych;
- ustalenie kierunku oddziaływania defektu, np. przez zapewnienie otwartych
obwodów przełączających, gdy zdecydowano wyłączanie energii w przypadku
defektu;
- bardzo wczesne rozpoznanie defektów;
www.elokon.pl
2 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Praca normalna Praca z defektem
Obszar
wolny
chroniony
naruszony
Zewnętrzny
test
T T T T T
Ryzyko
ON
Wyjścia
OFF
Wolny
Stop
Error
Koniecznosc przeprowadzania cyklicznych testów. Wystąpienie
błędu może doprowadzić do utraty funkcji bezpieczeństwa. Blad
musi być wykryty przy najbliższym tescie.
www.elokon.pl
2 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Start
Sterowanie
KM -1
maszynÄ…
Reset
Moduł przekaz
nikowy
KM1
M
www.elokon.pl
3 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Praca normalna Praca z defektem
Obszar
wolny
chroniony
naruszony
Wewnętrzny
test
TT T T T
ON
Wyjścia
OFF
Wolny
ON
Stop
Error
OFF
Pojawienie się pojedynczego błedu nie może doprowadzić do utraty funkcji
bezpieczeństwa. Niektóre, lecz nie wszystkie błędy są wykrywane. Kumulacja
błędów może doprowadzić do utraty funkcji bezpieczeństwa
www.elokon.pl
3 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Start
Sterowanie
KM -1 -2
maszynÄ…
Reset
Moduł przekaz
nikowy
KM2
KM1
M
www.elokon.pl
4 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Praca normalna Praca z defektem
Obszar
wolny
chroniony
naruszony
Wewnętrzny
T T T T T T T T T T T T T
test
(reakcji)
ON
OFF
Wyjścia
Wolny
ON
Stop
OFF
Error
Pojedyncza usterka lub ich kumulacja nie może doprowadzić do utraty
funkcji bezpieczeństwa. Każda usterka musi być wykryta podczas testu.
www.elokon.pl
4 Kategoria sterowania wg. EN 954-1
Start
Sterowanie
maszynÄ…
KM -1 -2
Reset
Moduł przekaz
nikowy
KM2
KM1
M
www.elokon.pl
PN EN 954-1
" nie odnosi się do zastosowania układów elektronicznych
w funkcjach związanych z bezpieczeństwem
" ze wzgledu na to, że elektronika dawno wkroczyła w
technikę zabezpieczeń, norma ta w niedostatecznym
stopniu odzwierciedla stan techniki
" kategorie wg.normy EN 954-1 nie sa hierarchiczne, tzn
rozwiązanie kategorii 3 niekoniecznie musi być gorsze
lub mniej niezawodne niż rozwiązanie kategorii 4
" norma ta nie definiuje w praktyczny sposób integralności
w sensie bezpieczeństwa - odporności na błędy
www.elokon.pl
" PN-EN ISO 13849-1. 2006 Bezpieczeństwo Maszyn
" Elementy systemów sterowania zwiazane z
bezpieczeństwem,
" Część 1 Ogólne zasady projektowania
" Zastępuje PN-EN 954-1 w grudniu 2009.
Przewidywane architektury (kategorie)
Poziom zapewnienia bezpieczeństwa PL (Performance Level)
www.elokon.pl
" IEC 61 508
Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych / elektronicznych /
programowalnych elektronicznych systemów sterowania
związanych z bezpieczeństwem
" SIL - Poziom Nienaruszalności Bezpieczeństwa (Poziom
Bezpieczeństwa Zintegrowanego)
" Dyskretny stopień 1  3 (4) do ustalenia wymagań w zakresie
integralności bezpieczeństwa funkcji sterownia związanych z
bezpieczeństwem, które są przyporządkowane w systemie SRECS.
" SRECS  System sterowania elektrycznego zwiÄ…zany z
bezpieczeństwem
" (Safety-Related Electrical Control System), którego awaria prowadzi
do bezpośredniego zwiększenia ryzyka
www.elokon.pl
Bezpieczeństwo funkcjonalne opiera się na funkcji bezpieczeństwa,
realizowanej przez właściwy system zabezpieczenia.
Jej zadaniem jest ograniczenie ryzyka awarii w sytuacji krytycznej, w
warunkach obiektowych.
Komponenty systemu bezpieczeństwa powinny spełniać wymagania
opisane w dokumentacji IEC61508 (DIN EN 61508, VDE 0803),
stanowiącej międzynarodowy standard przedstawiony przez
Międzynarodowy Komitet Elektrotechniczny (IEC) z siedzibą w Genewie
(Szwajcaria).
Standard ten wyznacza specyfikacje ogólne, przedstawia zalecenia
techniczne oraz metodologiczne odnośnie zapobiegania awariom, jak
również przedstawia wytyczne odnośnie schematów działania
elektrycznych, elektronicznych i programowalnych urządzeń
przemysłowych w przypadku wystąpienia realnego zagrożenia
bezpieczeństwa pracy.
www.elokon.pl
" PN-EN 62061:2005 Bezpieczeństwo Maszyn
Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych,
elektronicznych i programowalnych elektronicznych
systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem
" Dowolne architektury. Poziom nienaruszalności
bezpieczeństwa SIL
www.elokon.pl
13849-1 czy 62061
Obie normy zajmują się funkcjami bezpieczeństwa.
Elementem je różniącym jest nieuwzglednienie w normie 62061 wszystkich
rodzajów energii. Jest to zadanie normy 13849.
Wstęp do obu norm zawiera dla lepszego zrozumienia tabelę zalecanego
stosowania norm 62061 i 13849.
Różne kombinacje, zaleznie od zastosowanej technologii, pozwalają na
korzystanie z jednej lub drugiej normy.
www.elokon.pl
www.elokon.pl
13849-1 czy 62061
Jezeli w gre wchodzi oprogramowanie, to korzystniejsza jest norma
62061.
Użytkownik obu norm ma możliwość swobodnego wyboru jednej lub
drugiej zależnie od potrzeby:
62061 jest korzystna w przypadku stosowania zlożonych układów
sterowania
13849 jest wygodniejsza gdy wykorzystuje siÄ™ komponenty
elektryczne-elektroniczne o niskim stopniu złożoności.
Można również równolegle wykorzystać obydwie normy.
Często są w nich wzajemne odwołania.
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
MTTFd (Średni czas między uszkodzeniami niebezpiecznymi)
W odniesieniu do elementów, MTTF możebyć określony przez analizę danych
eksploatacyjnych lub prognozowanie. Przy stałej wartości współczynnika uszkodzeń, średni
czas pracy bez uszkodzenia jest MTTF = 1 /, gdzie Lambda  jest współczynnikiem
uszkodzeń urządzenia. (Statystycznie można założyć, że63.2% użytych urządzeń uszkodzi
się po upływie MTTF.)
B10
Wartość B10 elementów poddanych próbie trwałości jest wyrażona liczbą cykli przełączeń
podczas których uległo uszkodzeniu 10% badanych egzemplarzy próbek. Współczynnik
uszkodzeń elementów elektromechanicznych możebyć obliczony na podstawie wartości
B10 i cyklu pracy.
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
², Beta:
Współczynnik uszkodzeń spowodowanych wspólną przyczyną CCF:
(common cause failure factor ²) (0.1  0.05  0.02  0.01)
www.elokon.pl
SÅ‚ownik
PL (Poziom zapewnienia bezpieczeństwa)
Poziom dyskretny, do wyszczególniania zdolności elementów sterowania
związanych z bezpieczeństwem do wypełniania funkcji bezpieczeństwa w
przewidywalnych warunkach, od PL  a (najwyższe prawdopodobieństwo
uszkodzenia do PL  e (najniższe prawdopodobieństwo uszkodzenia)
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
62061
Wyznaczenie SIL
Poziomu Nienaruszalności Bezpieczeństwa
(Poziom Bezpieczeństwa Zintegrowanego)
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
13849-1 62061
Performance Level PFHd SIL według
IEC 61508 ,
EN 13849-1 średnie prawdopodobieństwo
PN EN 62061
Maszyny.Bezpieczeństwo. utraty funkcji bezpieczeństwa w
Elementy systemów sterowania ciągu godziny
Bezpieczeństwo funkcjonalne
związane z bezpieczeństwem.
elektrycznych, elektronicznych
[1/h]
i programowalnych
elektronicznych systemów
sterowania zwiÄ…zanych
z bezpieczeństwem
a od 10-5 do 10-4 żadnych specjalnych wymagań
bezpieczeństwa
b od 3 x10-6 do 10-5 1
c od 10-6 do 3 x 10-6 1
d od 10-7 do 10-6 2
e od 10-8 do 10-7 3
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
13849-1
www.elokon.pl
Kategorie B, 1, 2, 3 lub 4 (wskazane architektury)
W uzupełnieniu do aspektów jakościowych, analizuje się także aspekty
ilościowe ( MTTFd, DC i CCF).
Za pomocÄ… procedur uproszczonych na podstawie kategorii jako
 architektur wskazanych możebyć oceniony odpowiedni PL (poziom
zapewnienia bezpieczeństwa).
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
www.elokon.pl
13849-1
metoda uproszczona wyznaczania PL całego układu
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
62061
www.elokon.pl
SIL / KAT / PL
kategoria sterowania
PN-EN 13849-1
graf ryzyka
PN-EN
62061
SIL -Safety Integrity Level
poziom bezpieczeństwa zintegrowanego
www.elokon.pl
www.elokon.pl
PN-EN 62061:2005 Bezpieczeństwo Maszyn
Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych
i programowalnych elektronicznych systemów sterowania związanych
z bezpieczeństwem
SIL - Poziom Nienaruszalności Bezpieczeństwa
Poziom Bezpieczeństwa zintegrowanego
Dowolne architektury. Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL
PN-EN ISO 13849-1. 2006 Bezpieczeństwo Maszyn
Elementy systemów sterowania zwiazane z bezpieczeństwem,
Część 1 Ogólne zasady projektowania
Zastępuje PN-EN 954-1 w 2009.
Przewidywane architektury (kategorie)
Poziom zapewnienia bezpieczeństwa PL (Performance Level)
www.elokon.pl
Dziękuję za uwagę
" www.elokon.pl
" [e-mail]
" tel. [phone]
www.elokon.pl