Risikobeurteilung und Risikominderung - Applikationsbeispiel -

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1 Risikobeurteilung und Risikominderung - Applikationsbeispiel - Vorlesung BA Bautzen Grundlagen Maschinensicherheit und Praktische Ausführung Sicherheitstechnik Tilo Schmidt / Pilz GmbH & Co. KG

2 Iterativer Prozess zur Risikominderung (EN ISO 12100) Vorgehensweise: 2

3 Applikationsbeispiel FOLIENHAUBEN-AUTOMAT 3

6 Applikationsbeispiel FOLIENHAUBEN-AUTOMAT Mögliche Gefährdungen nach EN ISO an der Maschine können sein: Mechanische Gefahren Elektrische Gefahren Thermische Gefahren Gefahren durch Lärm Gefahren durch Schwingungen Gefahren durch Strahlung Gefahren durch Materialien und Substanzen Gefahren im Zusammenhang mit der Einsatzumgebung Gefahren durch schlechte ergonomische Prinzipien beim Design der Anlage Kombinationen von Gefahren 6

7 Stufe 1 Integration der Sicherheit Inhärent sichere Konstruktion Möglichkeiten der Integration der Sicherheit Vermeidung scharfer Kanten und Ecken Tieferlegen des Palettentransporters, um Einzugsstellen zu vermeiden Reduzierung der Transportgeschwindigkeit der Stapelpaletten durch einen mechanischen Getriebezwangslauf Verwenden eines Folieschrumpfverfahrens mit möglichst niedrigen Temperaturen Verwenden von Folien, die während der Erhitzung keine Schadstoffmengen emittieren Wartungsstellen, die regelmäßig bedient werden müssen, auf Ebene 0 anordnen, um erhöhte Plattformen zu vermeiden 7

8 Beispiel: Gefahrenstelle Folienantrieb 8

9 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Identifizierung der Gefährdungen Identifizierung der Gefährdung Nr. Gefahrenort Gefährdungsbeschreibung 1. Folienhauben-Automat Gefährdungen durch Folienantrieb Abbildung 1: Anlagenlayout Gefährdung nach EN ISO Tabelle A.1 1 Mechanische Gefährdungen: - Einziehen oder Fangen - Erfassen Verwendete Normen EN ISO , EN ISO , EN ISO Lebensphasen (siehe Anhang 4) C: Montage/Inbetriebnahme, D: Automatikbetrieb, E: Teilautomatikbetrieb, F: manueller Betrieb, G: Rüsten/Einstellen, H: Programmieren/Testen, I: Beseitigen von Störungen im Arbeitsablauf, J: Beobachten von Fertigungsläufen, K: Fehlersuche und -beseitigung, L: Reinigung/ Wartung, M: Instandhaltung, 9

10 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Risikobestimmung nach der Methode HRN Zur Bestimmung der Risikohöhe, die nicht durch steuerungstechnische Maßnahmen gemindert werden kann, sondern nur durch feste Abdeckung, empfiehlt sich die Verwendung des quantitativen Ansatzes der HAZARD RATING NUMBERS (HRN). Das bei Pilz eingeführte HRN-Verfahren mit den zugehörigen Bewertungszahlen und der für ein akzeptables Restrisiko eingeführten Schwelle, wurde in der Praxis entwickelt und hat sich in einer Vielzahl von Projekten bewährt. Zur Bestimmung der Risikohöhe werden folgende Parameter verwendet: Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Gefährdung Häufigkeit der Gefährdungsexposition Schwere der möglichen Verletzung (worst case) Anzahl der Personen, die der Gefährdung ausgesetzt sind 10

11 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Risikobestimmung nach der Methode HRN Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Gefährdung Kriterium Gefahrenrate nahezu unmöglich möglich unter extremen Umständen 0,033 sehr unwahrscheinlich obwohl vorstellbar 1 unwahrscheinlich kann jedoch eintreten 1,5 möglich jedoch ungewöhnlich 2 vielleicht kann passieren 5 wahrscheinlich nicht überraschend 8 sehr wahrscheinlich ist zu erwarten 10 sicher kein Zweifel 15 Häufigkeit der Gefährdungsexposition Kriterium Gefahrenrate jährlich 0,5 monatlich 1 wöchentlich 1,5 täglich 2,5 stündlich 4 permanent 5 11

12 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Risikobestimmung nach der Methode HRN Schwere der möglichen Verletzung (worst case) Kriterium Gefahrenrate Schramme / Druckstelle 0,1 Wunde 0,5 leichter Bruch oder leichte Krankheit (reversibel) 2 schwerer Bruch oder schwere Krankheit (reversibel) 4 Verlust von 1 Gliedmaß, Auge (irreversibel) 6 Verlust von 2 Gliedmaßen, Augen (irreversibel) 10 Tod 15 Anzahl der Personen, die der Gefährdung ausgesetzt sind Kriterium Gefahrenrate 1 2 Personen Personen Personen Personen Personen 12 12

13 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Risikobestimmung nach der Methode HRN Die vorhandene Risikohöhe leitet sich aus der Multiplikation der einzelnen Gefahrenraten ab. Die Abschätzung muss für jede Gefahrensituation vorgenommen werden. Risikohöhe = Wahrscheinlichkeit x Häufigkeit x Mögliches Schadensausmaß x Anzahl der Personen Das Ergebnis kann wie folgt interpretiert werden: Risikohöhe Beschreibung 0 5 vernachlässigbar 6 50 gering, jedoch vorhanden hoch > 500 unakzeptabel 13

14 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Risikoeinschätzung nach HRN Betrachtung der Gefahrenstelle und Risikobewertung: 1. Während der Drehbewegung der Folienrolle kann es zu irreversiblen Verletzungen durch z.b. Einzug kommen. Wahrscheinlichkeit des Auftretens Häufigkeit der Gefähr- dungsexposition Schwere der möglichen Verletzung Risikoeinschätzung nach HRN 5 Der Eintritt dieses Falls ist vielleicht zu erwarten und kann passieren 2,5 Die Personen müssen sich täglich im Gefahrenbereich aufhalten. 6 Verlust von 1 Gliedmaßen (irreversibel) Anzahl der Personen 1 Es können sich 1 2 Personen im Gefahrenbereich aufhalten. Risikohöhe (5 x 2,5 x 6 x 1) 75 Hoch 14

15 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Feste technische Schutzmaßnahme Sicherheitskonzept zur Risikominderung - 1: Feste trennende Inhärent technische sichere Konstruktion: Schutzmaßnahme: Zu 1: Der Zugang zum Gefahrenbereich muss durch trennende Schutzeinrichtungen verhindert werden. Ein Zugang aus benachbarten Bereichen (z.b. Bauteilzuführung) muss ebenfalls durch trennende Schutzeinrichtungen verhindert werden. Ein Erreichen der Gefahrstellen muss durch einhalten der Mindestabstände nach EN ISO (Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen) verhindert werden. 15

16 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Steuerungstechnische Schutzmaßnahme Sicherheitskonzept zur Risikominderung - 2: Steuerungstechnische Technische Schutzmaßnahme Schutzmaßnahmen: (Funktionale Sicherheit): Zu 1: Der Zugang zum Gefahrenbereich muss durch Schutztüren möglich sein. Ein Ingang setzen der Gefahr bringenden Bewegungen darf nur bei geschlossenen und verriegelten Schutztüren möglich sein. Die Schutztürschalter sind mit einer Zuhaltung zu versehen, die ein einfaches Öffnen der Schutztür verhindert Ein Ingang setzen der Bewegung darf erst nach Quittierung der Schutztür möglich sein. Der Gefahrenbereich muss vom Ort der Quittierung einsehbar sein. Vor Zugang zum Gefahrenbereich muss sichergestellt sein, dass der Stillstand des Folienantriebs sicher erkannt und überwacht wird. Die Zuhaltung darf erst bei Stilstand der Antriebselemente freigegeben werden. Die sicherheitsbezogenen Teile der Steuerung müssen den Anforderungen des Performance Level d nach EN ISO entsprechen. S F P Schwere der Verletzung Häufigkeit und/ oder Dauer der Gefährdungsexposition Möglichkeiten zur Vermeidung der Gefährdung Performance Level PL r Einstufung Performance Level nach EN ISO S2 F1 P2 d ernste (üblicherweise irreversible Verletzung) selten bis weniger häufig und/oder die Zeit der Gefährdungsexposition ist kurz Eine Vermeidung der Gefährdung ist kaum möglich PL r d 16

17 Stufe 3 Hinweisende Sicherheitsmaßnahmen Warnhinweise Sicherheitskonzept zur Risikominderung - 3: Benutzerinformation: Wird Auf nicht Oberflächen benötigt mit erhöhter Temperatur im hinteren Bereich hinweisen Auf Handschuhpflicht hinweisen Wahrscheinlichkeit des Auftretens Häufigkeit der Gefährdungsexposition Schwere der möglichen Verletzung Nachbetrachtung der Gefahrenstelle: Risikoeinschätzung nach HRN 0,033 Nahezu unmöglich, möglich unter extremen Umständen 2,5 Die Personen müssen sich täglich im Gefahrenbereich aufhalten. 6 Verlust von 1 Gliedmaßen (irreversibel) Anzahl der Personen 1 Es können sich 1 2 Personen im Gefahrenbereich aufhalten. Risikohöhe (0,033 x 2,5 x 6 x 1) 0,495 vernachlässigbar Wurde das Risiko ausreichend gemindert oder sind weitere Maßnahmen erforderlich? 17

18 Sicherheitsdesign - Dimensionierung und Integration der passiven Sicherheitsbauteile Feste trennende technische Schutzmaßnahme: Abstand c Höhe b F 18

19 Sicherheitsdesign - Dimensionierung und Integration der passiven Sicherheitsbauteile Gefahrenstelle Folienantrieb Feste trennende technische Schutzmaßnahme: EN13857 Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefährdungsstellen mit den oberen und unteren Gliedmaßen 19

20 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit Steuerungstechnische Schutzmaßnahme (Funktionale Sicherheit): 20

21 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit Steuerungstechnische Schutzmaßnahme (Funktionale Sicherheit): EN 1088 Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeirichtungen : Wenn Zugriffszeit kürzer als Anhaltezeit, muß Zuhaltung vorgesehen werden EN ISO Sicherheit von Maschinen Anordnung von Schutzeinrichtungen im Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten von Körperteilen: Punkt 9: verriegelte trennende Schutzeinrichtungen ohne Zuhaltung: Neu: S=k*T +C K : 1600 mm/s C : Sicherheitsabstand aus Tabelle 4 oder5, falls Finger oder Hand vor Erzeugung eines Stoppsignales durch die Öffnung in Richtung des Gefährdungsbereiches zu stecken 21

22 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit Gefahrenstelle Folienantrieb RISIKOMINDERUNG FUNKTIONALE SICHERHEIT Erfassen Verarbeiten Ausführen Sensorik: PSENsgate Logik: PNOZmulti Aktorik: Schütze 22

23 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit 23

24 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit 24

25 Stufe 2 mittelbare Schutzmaßnahmen Steuerungstechnische Schutzmaßnahme Sicherheitskonzept zur Risikominderung - 2: Steuerungstechnische Technische Schutzmaßnahme Schutzmaßnahmen: (Funktionale Sicherheit): Zu 1: Der Zugang zum Gefahrenbereich muss durch Schutztüren möglich sein. Ein Ingang setzen der Gefahr bringenden Bewegungen darf nur bei geschlossenen und verriegelten Schutztüren möglich sein. Die Schutztürschalter sind mit einer Zuhaltung zu versehen, die ein einfaches Öffnen der Schutztür verhindert Ein Ingang setzen der Bewegung darf erst nach Quittierung der Schutztür möglich sein. Der Gefahrenbereich muss vom Ort der Quittierung einsehbar sein. Vor Zugang zum Gefahrenbereich muss sichergestellt sein, dass der Stillstand des Folienantriebs sicher erkannt und überwacht wird. Die Zuhaltung darf erst bei Stilstand der Antriebselemente freigegeben werden. Die sicherheitsbezogenen Teile der Steuerung müssen den Anforderungen des Performance Level d nach EN ISO entsprechen. S F P Schwere der Verletzung Häufigkeit und/ oder Dauer der Gefährdungsexposition Möglichkeiten zur Vermeidung der Gefährdung Performance Level PL r Einstufung Performance Level nach EN ISO S2 F1 P2 d ernste (üblicherweise irreversible Verletzung) selten bis weniger häufig und/oder die Zeit der Gefährdungsexposition ist kurz Eine Vermeidung der Gefährdung ist kaum möglich PL r d 25

26 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit (Ansatz EN ISO ) 26

27 Sicherheitsdesign - Auswahl der Sicherheitsbauteile für Funktionale Sicherheit (Ansatz EN ISO ) 27

28 Bestimmung des erreichten PL nach EN ISO mit PAScal (Verifikation) Safety Calculator PAScal: Berechnungssoftware zur Verifikation der Sicherheitsfunktion Erforderlicher Erreichter PL = d PL = e 28

29 Stufe 3 Sicherheitskonzept zur Risikominderung Nachbetrachtung Wird nicht benötigt Sicherheitskonzept zur Risikominderung - 3: Benutzerinformation: Wahrscheinlichkeit des Auftretens Häufigkeit der Gefährdungsexposition Schwere der möglichen Verletzung Nachbetrachtung der Gefahrenstelle: Risikoeinschätzung nach HRN 0,033 Nahezu unmöglich, möglich unter extremen Umständen 2,5 Die Personen müssen sich täglich im Gefahrenbereich aufhalten. 6 Verlust von 1 Gliedmaßen (irreversibel) Anzahl der Personen 1 Es können sich 1 2 Personen im Gefahrenbereich aufhalten. Risikohöhe (0,033 x 2,5 x 6 x 1) 0,495 vernachlässigbar Wurde das Risiko ausreichend gemindert oder sind weitere Maßnahmen erforderlich? Wurde das Risiko ausreichen gemindert oder sind weitere Maßnahmen erforderlich? 29

30 Nachbetrachtung der Gefahrenstelle Folienantrieb Wurde das Risiko ausreichend gemindert oder sind weitere Maßnahmen erforderlich? Durch die getroffenen Maßnahmen wurde die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von dem Wert 5 auf 0,033 gesenkt. Dadurch wurde die Risikohöhe von dem Wert 75 auf 0,495 reduziert. Es sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich! 30

31 Validierung 31

32 Validierung 32

33 Risikobeurteilung und Risikominderung - Applikationsbeispiel - Vorlesung BA Bautzen Grundlagen Maschinensicherheit und Praktische Ausführung Sicherheitstechnik Tilo Schmidt / Pilz GmbH & Co. KG