Henri Autio KONEEN SÄHKÖTEKNINEN TURVALLISTAMINEN

Transkriptio

1 Henri Autio KONEEN SÄHKÖTEKNINEN TURVALLISTAMINEN Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Sähkötekniikan koulutusohjelma Maaliskuu 2009

2 TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Tekniikka, Ylivieska Aika Tekijä/tekijät Henri Autio Koulutusohjelma Sähkötekniikan koulutusohjelma Työn nimi Koneen sähkötekninen turvallistaminen Työn ohjaaja Jari Halme Sivumäärä Työelämäohjaaja Jouni Känsälä Tämän opinnäytetyön aiheena on käytössä olevan koneen turvallistamispalvelun kehittäminen esimerkkikohteen avulla. Työ pohjautuu käytössä olevan koneen turvallisuustason parantamiseen ohjausjärjestelmän avulla. Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää koneturvallisuuspalveluita Apex Automation Oy:ssä. Kehityskohteena oli käytössä olevien koneiden turvallisuustason nostaminen. Tavoitteena oli luoda malli, jonka avulla käytössä olevien koneiden turvallisuutta voidaan parantaa. Opinnäytetyön teoreettinen viitekehys muodostuu sähkö- ja koneturvallisuutta koskevasta lainsäädännöstä. Työn käytännön osuus perustuu Fatex Oy:lle tehtyyn projektiin, jossa pesukinnaskoneen turvallisuustasoa parannettiin. Pesukinnaskone on laite, jolla tehdään kertakäyttöisiä pesuhanskoja. Projekti alkoi koneen aiheuttamien vaarojen arvioinnilla ja päättyi CE merkinnän kiinnittämiseen. Työhön sisältyi myös koneen riskien arviointi, sähkösuunnittelu ja keskusten kokoonpano sekä asennukset ja mittaukset paikanpäällä. Lisäksi koneesta tehtiin vaatimustenmukaisuusvakuutus, jolla valmistaja vakuutti koneen olevan sitä koskevien direktiivien mukainen. Työn tuloksena saatiin toimintaohjeita käytössä olevan koneen turvallistamiseen ja tietoa koneiden ohjausjärjestelmään liittyvistä turvaluokituksista, suoritustasoista ja turvallisuuden eheystasoista. Esimerkkikohteena ollut pesukinnaskone saatiin sitä koskevien direktiivien mukaiseksi ja samalla parannettiin koneen turvallisuuden lisäksi sen käyttövarmuutta ja käytettävyyttä. Asiasanat koneturvallisuus, koneen ohjausjärjestelmä, suojaustekniikka

3 ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Date March 9 th, 2009 Author Autio, Henri Degree programme Electrical Engineering Name of thesis Improving the electrotechnical safety of machine Instructor Jari Halme Pages Supervisor Jouni Känsälä The subject of this thesis was the electrotechnical securing of a machine. The study is based on improving the safety of a machine which is in operation by using a control system. The purpose of this thesis was to develop machine safety securing services in Apex Automation Oy. The theoretical framework of this thesis consists of legislation of electrical safety and machine safety. The practical part of the thesis is based on a project carried out to Fatex Oy. During the project the safety of a machine that makes disposable wash gloves was improved. A CE mark was attached to the machine. This thesis also contained estimation of the risks of the machine, electrical wiring design and installations. As a result of the thesis directions and instructions for improving the safety of the machine were created. The wash glove machine was made to correspond to the directives. In addition the operational reliability and usability of the machine were improved. Key words machine safety, control system of a machine, protective technique

4 SISÄLLYS TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO KONETURVALLISUUTTA KOSKEVAT DIREKTIIVIT Konedirektiivi 98/37/EY Työsuojeludirektiivi 89/655/ETY Pienjännitedirektiivi 2006/95/EY EMC direktiivi 2004/108/EY DIREKTIIVEJÄ VASTAAVAT KANSALLISET SÄÄDÖKSET Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätös (1314/1994) Terveys- ja turvallisuusvaatimukset Koneen perusratkaisuissa on pyrittävä turvallisuuteen Koneen ohjausjärjestelmä Mekaanisten vaaratekijöiden torjunta Muiden vaaratekijöiden torjunta Kunnossapito Pääsy työskentelypaikoille ja huoltokohteisiin Merkinnät ja varoitukset Käyttö- ja huolto-ohjeet Tekninen rakennetiedosto Vaatimustenmukaisuusvakuutus ja CE merkintä Valtioneuvoston käyttöpäätös (856/1998) Hallintalaitteiden ja ohjausjärjestelmien yleiset vaatimukset Hallintaelimet; käynnistys ja pysäytys Turvalaitteet ja suojukset Koneen käyttötarkoitus ja käytettävyys... 16

5 3.2.5 Energian katkaisu, varoituslaitteet, varoitukset ja merkinnät KTMp sähkölaitteiden turvallisuudesta (1193/1999) KTMp sähkölaitteistojen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta (1696/1993) KONEIDEN TURVALLISUUTTA KÄSITTELEVÄT STANDARDIT SFS EN Koneturvallisuus. Koneiden sähkölaitteisto. Osa 1: Yleiset vaatimukset SFS EN ISO Koneturvallisuus. Riskin arviointi. Osa 1: Periaatteet SFS EN Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvien sähköisten, elektronisten ja ohjelmoitavien elektronisten ohjausjärjestelmien toiminnallinen turvallisuus SFS EN ISO Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvät ohjausjärjestelmien osat. Osa 1: Yleiset suunnitteluperiaatteet SFS 6000 Pienjännitesähköasennukset KONEIDEN RISKIEN ARVIOINNIN JA HALLINNAN VAIHEET Koneen ominaisuuksien määrittely Vaaratekijöiden tunnistaminen Riskien suuruuden arviointi Seurausten vakavuus vaaratekijän toteutuessa Seurausten toteutumisen todennäköisyys Riskien hyväksyttävyyden arviointi Riskin arvioinnin dokumentointi OHJAUSJÄRJESTELMIEN LUOKITTELU Turvaluokat Suoritustaso ja turvallisuuden eheyden taso Keskimääräinen vikaantumisaika (MTTF) MTTF d luvun laskenta Yhteisvikaantumiset ja niiden välttäminen Diagnostiikan kattavuus... 36

6 6.7 Tarvittavan luokan, suoritustason tai turvallisuuden eheyden tason määrittäminen KONEEN OHJAUSJÄRJESTELMÄN TURVATOIMINNOT Käynnistäminen ja pysäyttäminen Pysäytysluokat Turvalaitteen aikaansaama pysäytys Hätäpysäytys Pysähtymisajan valvonta Pysähtyneenä pysymisen luotettavuus Käsikäyttöinen kuittaus Käsikäyttöinen turvatoimintojen tilapäinen keskeyttäminen Passivointi Varautuminen energiansyötön häiriöihin ja syötön kytkeytymiseen PESUKINNASKONEEN TURVALLISTAMINEN FATEX OY:SSÄ Koneen toiminnan selvittäminen Riskien hallinta Riskien tarkastelu RITA ohjelmistolla Turvatoiminnon suoritustason määrittäminen Sähkösuunnittelu Koneen toiminta Koneen käyttö ja turvatoiminnot Turvakomponentit Keskusten kokoonpano Asennukset ja mittaukset Suojamaadoituspiirin jatkuvuus Eristysvastusmittaus Jännitekoe Suojaus jäännösjännitteiltä... 58

7 8.5.5 Toiminta- ja uusintakokeet Oikosulkuvirran mittaaminen liityntäpisteestä Toimilaitekaapeleiden oikosulkuvirtojen toteaminen laskemalla Käyttöohje Vaatimustenmukaisuusvakuutus ja CE merkintä TULOKSET JA POHDINTA LÄHTEET LIITTEET... 64

8 1 1 JOHDANTO Tämän opinnäytetyön toimeksiantajana on Apex Automation Oy. Yritys on vuonna 1993 perustettu, automaatio- ja sähkösuunnitteluun erikoistunut insinööritoimisto. Toimipiste sijaitsee Kokkolan keskustassa. Apex Automation Oy tarjoaa asiakkailleen sähkö- ja koneturvallisuuspalveluita. Opinnäytetyössä käsitellään koneiden turvallisuutta yleisesti sekä erityisesti käytössä olevien koneiden turvallistamista ohjausjärjestelmän avulla. Työ sai alkunsa Fatex Oy:n tilaamasta koneturvallisuusselvityksestä, jossa käytiin läpi yrityksen koneet ja arvioitiin niissä olevia vaaratekijöitä. Tässä opinnäytetyössä käsitellään pesukinnaskoneen turvallistamista. Työn tavoitteena oli perehtyä erityisesti käytössä olevan koneen turvallistamiseen. Projektin alkuvaiheessa mietittiin koneen vaaratekijöiden ja niiden aiheuttamien riskien pohjalta koneen turvallistamiseen sopivaa suojaustekniikkaa. Koneen riskejä poistettiin käyttämällä mekaanisia suojia ja jäljelle jääviä riskejä vähennettiin ohjausjärjestelmän avulla. Työn ensisijainen pyrkimys oli parantaa pesukinnaskoneen turvallisuutta ja saattaa kone sitä koskevien EU direktiivien mukaiseksi. Samalla parannettiin koneen käytettävyyttä ja käyttövarmuutta. Lisäksi tavoitteena oli suunnitella kustannustehokas ohjausjärjestelmä, jotta samaa konseptia voitaisiin käyttää myöhemmin samanlaisten koneiden turvallistamisessa. Tästä esimerkkinä voidaan mainita koneeseen valittu innovatiivinen turvatuloilla varustettu taajuusmuuttaja. Opinnäytetyössä esiintyviä keskeisiä käsitteitä ovat koneen vaaratekijät, vaaratekijöistä aiheutuvat riskit, riskien vähentäminen sekä eri standardien mukaiset ohjausjärjestelmien luokittelut. Työn ensisijaisena lähdeaineistona on käytetty Fimtekno Oy:n ja Opiks-Tiimi Oy:n julkaisemia koneturvallisuudesta kertovia julkaisuja. Kirjat ovat kirjoittaneet suomalaiset koneturvallisuuden asiantuntijat Tapio Siirilä, Tuiri Kerttula ja Jorma Pahkala. Lisäksi työssä on käytetty turvakomponenttien valmistajien julkaisemia ohjeita ja oppaita.

9 2 2 KONETURVALLISUUTTA KOSKEVAT DIREKTIIVIT Direktiivi on Euroopan unionin jäsenvaltioille tarkoitettu lainsäädäntöohje. Se ei suoraan muuta jäsenvaltion lainsäädäntöä, vaan antaa kansalliselle lainsäätäjälle toimintaohjeita. Lainsäätäjän velvollisuus on toteuttaa direktiivin sisältöä maansa lainsäädännössä, mutta kussakin jäsenvaltiossa voidaan valita toteuttamisen muoto ja keinot. Jos valtion lainsäädäntö ennestään täyttää direktiivin vaatimukset, niin mitään lainsäädäntötoimia ei tarvita. Seuraavissa alaluvuissa on esitelty lyhyesti yleisimmät koneita koskevat EU direktiivit. Direktiivien vaatimuksiin ja sisältöön perehdymme tarkemmin direktiiveihin pohjautuvissa kansallisissa säädöksissä. 2.1 Konedirektiivi 98/37/EY Tällä hetkellä voimassa oleva konedirektiivi on 98/37/EY. Se on ollut voimassa EU:n alueella vuodesta Sen uudistaminen aloitettiin 1990-luvun loppupuolella ja uusi konedirektiivi (2006/42/EY) vahvistettiin kesällä Jäsenmaille on annettu kaksi vuotta aikaa saattaa uusi direktiivi kansalliseen lainsäädäntöön eli kesään 2008 mennessä. Uuteen direktiiviin pohjautuvaa kansallista säädöstä on noudatettava alkaen. (Siirilä & Kerttula 2007, 23) 2.2 Työsuojeludirektiivi 89/655/ETY Työturvallisuudesta ja työnantajan velvollisuuksista säädellään työoloja koskevissa direktiiveissä. Työvälineiden käyttöä koskevassa direktiivissä (89/655/ETY, 95/63/EY) säädellään työntekijöiden työssään käyttämille työvälineille asetettavista turvallisuutta ja terveyttä koskevista vähimmäisvaatimuksista. Direktiivi on saatettu Suomen kansalliseen lainsäädäntöön valtioneuvoston päätöksellä 856/1998. Päätös käsittelee työssä käytettävien koneiden ja muiden työvälineiden hankintaa, turvallista käyttöä ja tarkastamista. Työnantajan yleisistä velvollisuuksista säädetään työturvallisuuslaissa 738/2002. (Siirilä & Kerttula 2007, 25)

10 3 2.3 Pienjännitedirektiivi 2006/95/EY Suomessa pienjännitedirektiivi (73/23/ETY) on saatettu voimaan sähkölaitteiden turvallisuutta koskevalla kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksellä (1694/93) ja sen muutoksilla (922/94, 1216/95, 216/96 ja 650/96). Päätöksen asettamat vaatimukset täytetään noudattamalla standardisarjaa SFS Standardisarja koskee sähköasennuksia, jotka toimivat enintään 1000 voltin vaihtojännitteellä tai 1500 voltin tasajännitteellä. Tietyt koneet ja laitteet on rajattu direktiivin ulkopuolelle. Tällaisia ovat esimerkiksi hissien sähkölaitteet ja sähköenergiamittarit. (Siirilä & Pahkala 1999, 49) 2.4 EMC direktiivi 2004/108/EY Sähkömagneettista yhteensopivuutta (Electromagnetic compatibility EMC) koskeva direktiivi (89/336/ETY) on saatettu Suomessa voimaan kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksellä (1696/93) sähkölaitteiden ja laitteistojen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta. Päätökseen on lisätty myöhemmin joitakin määräyksiä (KTMp 923/94 ja 652/96). Valtioneuvoston päätöksessä asetetut vaatimukset voidaan täyttää noudattamalla standardisarjaa SFS EMC direktiivin vaatimukset koskevat sekä laitteiden synnyttämiä sähkömagneettisia häiriöitä, että laitteiden kykyä sietää niihin kohdistuvia häiriöitä. Koneiden turvallisuuden kannalta tämä jälkimmäinen vaatimus häiriöiden sietämisestä on tärkeä. (Siirilä & Pahkala 1999, 50 51)

11 4 3 DIREKTIIVEJÄ VASTAAVAT KANSALLISET SÄÄDÖKSET Jokaisen EU:n jäsenmaan on pitänyt kirjoittaa koneita koskeva lainsäädäntönsä EU:n direktiivien mukaisesti. Konedirektiivi on saatettu Suomessa voimaan valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksellä. Työvälineiden käyttöä koskeva direktiivi on saatettu voimaan valtioneuvoston käyttöpäätöksellä. Pienjännite- ja EMC - direktiivit on puolestaan saatettu voimaan kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksillä. Seuraavissa alaluvuissa käsittelemme yleisimpiä koneita koskevia kansallisia säädöksiä. Säädöksistä on poimittu tärkeimpiä koneen ohjausjärjestelmään ja sen turvallisuuden suunnitteluun vaikuttavia vaatimuksia. 3.1 Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätös (1314/1994) Koneturvallisuuspäätös pohjautuu Euroopan Unionin konedirektiiviin 98/37/EY. Konedirektiivi on ns. uuden menettelyn mukainen direktiivi. Tämä tarkoittaa sellaista direktiiviä, jolla on yhdenmukaistettu kaikkien EU:n jäsenmaiden koneiden turvallisuutta koskevat lait ja asetukset. Direktiivin valmistelussa lähtökohtana on ollut korkean suojelun taso eli tavoitteena on, että vain turvallisia ja vaatimukset täyttäviä koneita myydään ja toimitetaan Euroopan Unionin markkinoille. (Siirilä & Kerttula 2007, 13) Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätös koskee kaikkia koneita, myös yksinkertaisia omaan käyttöön valmistettavia laitteita. Soveltamisala on laaja, koska kone määritellään hyvin yleisesti. Hieman yksinkertaistettuna määritelmän mukaan kone on muulla energialla kuin lihasvoimalla käytettävä, toisiinsa liitettyjen osien yhdistelmä, jossa ainakin yksi osa liikkuu. (Siirilä & Pahkala 1999, 55 56) Terveys- ja turvallisuusvaatimukset Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteessä 1 Koneiden ja turvakomponenttien suunnittelua ja rakennetta koskevat olennaiset terveys- ja turvallisuusvaatimukset on yksi-

12 5 tyiskohtaisia teknisiä turvallisuusvaatimuksia. Kaikkien koneiden on täytettävä nämä vaatimukset. (Siirilä & Pahkala 1999, 59) Olennaisten terveys- ja turvallisuusvaatimusten mukaisessa suunnittelussa noudatetaan ns. kolmen askeleen periaatetta: ASKEL 1: Vaarat poistetaan tai vähennetään suunnittelemalla ja rakentamalla kone turvalliseksi. ASKEL 2: Vaarat poistetaan turvallisuustekniikan avulla. (mekaaniset suojat sekä turvallistaminen ohjausjärjestelmän avulla) ASKEL 3: Käyttö- ja huolto-ohjeet, merkinnät sekä muut varotoimenpiteet. (Siirilä & Kerttula 2007, 16 17) Koneen perusratkaisuissa on pyrittävä turvallisuuteen Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 mukaan kone pitäisi alkujaan suunnitella turvalliseksi niin, että mitään suojuksia tai turvalaitteita ei tarvita. Käytännössä kuitenkin joudutaan käyttämään rakenteellisten ratkaisujen lisäksi suojuksia ja turvalaitteita, joiden avulla koneen riskit saadaan riittävän pieniksi Koneen ohjausjärjestelmä Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteessä 1 esitetään merkittävimmät hallintajärjestelmää koskevat vaatimukset. Perusvaatimukset on esitetty yksinkertaistettuna seuraavassa luettelossa. Järjestelmän on kestettävä ne käyttö- ja ympäristöolosuhteet, joissa konetta käytetään.

13 6 Ohjelmoitavan tai muulla tavalla toteutetun logiikan virheet eivät saa johtaa vaaratilanteisiin. Hallintalaitteet (painikkeet, vivut tai muuta hallintaelimet) on sijoitettava ja merkittävä niin, että on selvää mihin ja millä tavalla mikin hallintaelin vaikuttaa. Hallintalaitteiden on oltava niin etäällä vaarakohdista, että niitä käytettäessä vaarakohtaan ei voi yltää. Painikkeet, vivut jne. on suojattava tai sijoitettava niin, että niihin ei voi vahingossa vaikuttaa. Jos käynnistyspaikalta ei näy kaikkiin vaarakohtiin, on koneessa oltava automaattinen käynnistyshälytys. Käynnistyminen saa tapahtua vain erityiseen käynnistyselimeen vaikuttamalla. Siten kone ei saa lähteä käyntiin esimerkiksi energian (sähkön, paineilman tms.) palatessa katkon jälkeen, suojusta suljettaessa, häiriötä kuitattaessa tai toimintatapaa muutettaessa (esim. käsiajolta automaattiajolle). Koneessa on oltava laite (painike tms.) sen normaalia pysäytystä varten. Kun kone on pysähtynyt, käyttöenergian (sähkö, paineilma jne.) syötön toimilaitteisiin (moottoreihin, sylintereihin jne.) on katkettava. Koneessa on yleensä oltava lisäksi hätäpysäytys. Jos koneessa on toimintatapa, joka ohittaa turvalaitteet (esimerkiksi portin rajakytkimen), on sen täytettävä seuraavat vaatimukset: Kun toimintatavan valitsin käännetään tähän turvalaitteet (tai osan niistä) ohittavaan asentoon (käsikäyttö, huoltokäyttö, ohjelmointi tms.), on sen samanaikaisesti saatava aikaan seuraavat toiminnot: automaattinen ohjaustapa kytkeytyy pois toiminnasta

14 7 koneiden liikkeet ovat mahdollisia vain silloin, kun käyttäjä vaikuttaa pakkotoimisiin (jatkuvaa vaikuttamista edellyttäviin) hallintaelimiin koneen osien liikkeet saavat olla mahdollisia vain alennetulla nopeudella, nykäyskäytöllä, alennetulla teholla tai muuten normaalikäyttöä turvallisemmin koneen antureihin vaikuttaminen ei saa aiheuttaa vaarallisia toimintoja. Energiansyötön häiriöistä (katkos, ylijännite, ylipaine, paineen tai jännitteen vaihtelut jne.) ei saa aiheutua vaaroja, ei myöskään ohjauspiirin logiikkavirheistä, häiriöistä tai vikaantumisista. Erityisesti on huomioitava seuraavat asiat: kone ei saa käynnistyä odottamattomasti koneen pysäyttäminen ei saa estyä turvalaitteiden on pysyttävä täysin toimintakykyisinä. Jokaisessa koneessa on oltava laitteet, joilla kaikki energiansyöttö katkaistaan luotettavasti (pääkytkin, paineilman sulkuventtiili tms.). Erotuslaite on voitava lukita erotettu asentoon. Energiansyötön katkaisun jälkeen koneessa oleva energia (kondensaattorit, paineakut, liike-energia, ylhäällä olevien osien potentiaalienergia jne.) on voitava purkaa turvallisesti. (Siirilä & Pahkala 1999, 62-63) Mekaanisten vaaratekijöiden torjunta Mekaanisten vaaratekijöiden torjuntaa käsitellään valtioneuvoston päätöksen liitteen 1 kohdassa 1.3 Mekaanisten vaaratekijöiden torjunta. Seuraavassa luetellaan vaatimusten olennaiset kohdat lyhyesti:

15 8 Voimansiirtojärjestelmän liikkuvat osat on suojattava joko kiinteillä (vain työkalulla avattavissa olevilla) suojuksilla tai koneentoimintaan kytketyillä suojuksilla. Suojusten ja turvalaitteiden on oltava riittävän etäällä vaarakohdasta. Vaarakohtaan ei saa yltää suojusten tai turvalaitteiden ohi tai läpi. Jos suojuksen avaaminen tai valoverhoon vaikuttaminen saa aikaan koneen pysähtymisen, ei vaarakohtaan saa olla mahdollista ehtiä ennen koneen pysähtymistä. Koneen toimintaan kytkettyjä suojuksia käytettäessä koneen liikkeet eivät saa olla mahdollisia suojuksen auki ollessa. Turvalaitteiden tai suojusten on oltava sellaisia, että niitä ei voi helposti tehdä toimimattomiksi. (Siirilä & Pahkala 1999, 63) Muiden vaaratekijöiden torjunta Sovelluksesta ja koneesta riippuen voi olla tarpeellista ottaa huomioon myös muita kuin koneen liikkuvien osien aiheuttamia vaaratekijöitä. Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteessä 1 käsitellään muut kuin liikkuvien osien aiheuttamat vaaratekijät. Näitä ovat aineet ja materiaalit, valaistus, koneen suunnittelu sen käsittelyn helpottamiseksi, sähköstä aiheutuvat vaarat, asennusvirheiden välttäminen, alhaiset ja korkeat lämpötilat, paloja räjähdysvaara, melu, tärinä, säteily, pöly-, kaasu- tai muut päästöt, loukkuun jäämisen vaara, kompastuminen ja putoaminen (koneiden pääsytiet). (Siirilä & Pahkala 1999, ) Kunnossapito Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 kohdan 1.6 vaatimusten mukaan säätö-, voitelu- ja kunnossapitokohtien on sijaittava vaaravyöhykkeiden ulkopuolella. Säätö-, kunnossapito-, korjaus-, puhdistus- ja huoltotoimenpiteet on oltava mahdollista tehdä koneen ollessa pysähtynyt. Automaattikoneissa on oltava liitäntämahdollisuus vianetsintälaitetta varten. Kone on yleensä voitava puhdistaa sen sisälle menemättä. (Siirilä & Pahkala 1999, 63)

16 Pääsy työskentelypaikoille ja huoltokohteisiin Koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 kohdan mukaan koneen tai laitoksen valmistajan on toimitettava välineet (kuten portaat tai kulkutasot), joita käyttäen pääsee turvallisesti kaikkiin tuotannossa, säädössä ja kunnossapidossa tarvittaviin paikkoihin. (Siirilä & Pahkala 1999, 332) Merkinnät ja varoitukset Koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 kohdassa 1.7 käsitellään koneessa olevia ja koneen mukana toimitettavia opasteita ja ohjeita (käyttöohjeita, merkintöjä jne.). Vaatimusten mukaan hallintaelimien, merkkivalojen, kuvaruutuihin tulevien tekstien ja muiden tietojen on oltava käyttäjän ymmärtämällä kielellä (eli suomeksi ja tarvittaessa ruotsiksi). Myös valmistajan koneeseen kiinnittämät mahdollisesti vieraalla kielellä olevat ohjeet ja varoitukset on korvattava suomen (ja ruotsin) kielisillä. (Siirilä & Pahkala 1999, 64) Käyttö- ja huolto-ohjeet Koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 kohdassa on yleisiä vaatimuksia käyttö- ja huolto-ohjeista. Vaatimuksia täsmennetään koneturvallisuuden perusstandardin SFS-EN kohdassa 5.5. Standardissa korostetaan, että käyttöohjeilla ei saa korvata suunnittelusta johtuvia koneen turvallisuudessa olevia puutteita. Käyttöohjeiden on oltava sen maan kielellä tai kielillä, jossa konetta käytetään. Suomessa käyttöohjeiden on siten oltava suomeksi ja tarvittaessa myös ruotsiksi. Jos koneen valmistaja ei ole toimittanut suomen- ja ruotsinkielisiä ohjeita, on maahantuojan tai myyjän huolehdittava ohjeiden kääntämisestä. Jos nämäkin ovat laiminlyöneet velvollisuutensa, on työnantajan käännettävä ohjeet ennen koneen käyttöön ottamista. (Siirilä & Pahkala 1999, 430) Tekninen rakennetiedosto

17 10 Valmistajan on dokumentoitava koneen suunnittelu pystyäkseen osoittamaan jälkikäteen viranomaiselle, että kone on suunniteltu ja rakennettu konedirektiivin vaatimusten mukaisesti. Dokumentoinnin on sisällettävä mm. koneen riskin arviointi, koneen piirustukset, käyttöohjeet sekä koneelle mahdollisesti tehtyjen testien tulokset. Nämä dokumentit muodostavat koneen teknisen rakennetiedoston. Viranomainen voi pyytää teknistä rakennetiedostoa nähtäväkseen, jos tämä epäilee, että kone ei täytä olennaisia terveys- ja turvallisuusvaatimuksia. Jos valmistaja ei pysty pyydettäessä esittämään teknistä rakennetiedostoa, se on riittävä syy epäillä koneen vaatimustenvastaisuutta. Valmistajan on säilytettävä tekninen tiedosto 10 vuotta viimeisen valmistetun koneen jälkeen. (Siirilä & Kerttula 2007, 19) Vaatimustenmukaisuusvakuutus ja CE merkintä Valmistajan on laadittava jokaisen koneen mukaan konedirektiivin liitteen 2 vaihtoehdon A mukainen vaatimustenmukaisuusvakuutus. Vakuutus voi olla esimerkiksi käyttöohjeen liitteenä. Vaatimustenmukaisuusvakuutuksessa valmistaja vakuuttaa, että hän on noudattanut koneen suunnittelussa kaikkia konetta koskevia direktiivejä. Direktiivit on lueteltava vakuutuksessa. Sen lisäksi vakuutuksessa luetellaan ne standardit, joita on sovellettu koneen suunnittelussa. Valmistaja allekirjoittaa vakuutuksen. Vaatimustenmukaisuusvakuutus on laadittava samalla kielellä kuin konetta koskevat ohjeet. Vaatimustenmukaisuusvakuutuksessa on oltava vähintään seuraavat tiedot: valmistajan tai tämän Euroopan talousalueelle sijoittautuneen edustajan nimi ja osoite koneen kuvaus ja yksilöinti luettelo määräyksistä (direktiiveistä), jotka kone täyttää allekirjoittaneen vastuuhenkilön yksilöinti (asema yrityksessä ja nimenselvennys). Ennen koneen myymistä tai käyttöönottoa valmistajan on kiinnitettävä koneeseen CE - merkintä osoituksena siitä, että kone täyttää konepäätöksen vaatimukset ja muut konetta mahdollisesti koskevat direktiivit tai niitä vastaavat kansalliset säädökset. Koneessa on

18 11 oltava lisäksi arvokilpi, josta käy ilmi valmistajan nimi ja osoite, sarja- tai tyyppimerkintä sekä mahdollinen sarjanumero ja valmistusvuosi. Arvokilpi ja CE merkintä on kiinnitettävä koneeseen pysyvällä tavalla. Vain CE merkinnällä varustettu kone voidaan saattaa markkinoille ja ottaa käyttöön. KUVIO 1. CE merkin muoto on direktiivissä tarkasti määrätty Kun kone on sitä koskevien vaatimusten mukainen ja siinä on CE merkintä, sitä saa vapaasti myydä koko Euroopan talousalueella. Minkään viranomaisen tai muun kolmannen osapuolen tarkastusta ennen markkinoille saattamista ei tarvita. CE merkintää edellytetään muissakin tuotedirektiiveissä. Siten esimerkiksi sähkölaitteessa, kuten releessä tai asemantuntoelimessä taikka pienjännitedirektiivin soveltamisalaan kuuluvassa kodinkoneessa tai toimistokoneessa olevalla CE merkinnällä valmistaja ilmoittaa, että laitteen tai koneen suunnittelussa ja rakentamisessa on noudatettu pienjännitedirektiiviä ja laite täyttää sen vaatimukset. (Siirilä & Kerttula 2007, 20 22) 3.2 Valtioneuvoston käyttöpäätös (856/1998) Valtioneuvoston päätös työssä käytettävien koneiden ja muiden työvälineiden hankinnasta, turvallisesta käytöstä ja tarkastamisesta (856/1998) tunnetaan yleisesti nimellä käyttöpäätös. Käyttöpäätöksen säännökset kohdistuvat työpaikan työnantajaan ja vaatimuksia sovelletaan yksittäisiin koneisiin ja muihin työvälineisiin ottaen huomioon työpaikan olosuhteet. (Työsuojelujulkaisu 2000, 7-8)

19 12 Käyttöpäätöksessä esitetään seuraavat yleiset velvoitteet: Työnantajan tulee huolehtia siitä, että työssä käytettäväksi hankittava kone täyttää sitä koskevat vaatimukset (esim. konepäätös) Työnantajan tulee ryhtyä tarvittaviin toimenpiteisiin sen varmistamiseksi, että työntekijän käyttöön annettava työväline on suoritettavaan työhön ja työolosuhteisiin sopiva ja että työntekijä voi käyttää työvälinettä hänen turvallisuutensa tai terveytensä vaarantumatta. Työvälinettä saa käyttää vain niihin töihin ja niissä olosuhteissa, joihin se on sopiva. Valitessaan työvälinettä työntekijän käyttöön työnantajan tulee ottaa huomioon työn luonne ja työntekijän turvallisuuteen ja terveyteen vaikuttavat työpaikan erityisolosuhteet sekä kyseisen työvälineen käytöstä aiheutuvat vaarat. Työnantajan on huolehdittava siitä, että työssä käytettävät koneet ovat turvallisia ja säilyvät koko käyttöajan siinä kunnossa, missä ne olivat silloin kuin ne otettiin käyttöön määräysten mukaisina. Käytössä olevan (vanhan) koneen turvallisuuden on oltava vähintään käyttöpäätöksen luvun 2 vaatimusten mukainen. Lähes kaikki luvun 2 vaatimukset koskevat koneen rakenteellisia ominaisuuksia. (Sosiaali- ja terveysministeriö 2000, 8) Vuoden 1993 käyttöpäätöksen (1403/93) liitteessä esitettiin joukko koneiden turvallisuutta koskevia teknisiä vähimmäisvaatimuksia. Kaikki vanhat (ennen vuotta 1995 hankitut) koneet oli muutettava näiden vaatimusten mukaisiksi vuoden 1996 loppuun mennessä. Samat vähimmäisvaatimukset hiukan eri sanoin sanottuna sisältyvät uuden päätöksen (856/98) 2 lukuun pykäliin (Siirilä & Pahkala 1999, 48) Käytössä olevien koneiden tarkastamisen ja turvallisuuden arvioinnin helpottamiseksi esitetään seuraavassa lyhyesti valtioneuvoston päätökseen (856/98) sisältyvät vähimmäisvaatimukset. Niiden perusteella näkee mihin asioihin on kiinnitettävä huomiota ja mistä asioista kannattaa lähteä hakemaan lisää yksityiskohtaista tietoa valtioneuvoston koneturvalli-

20 13 suuspäätöksen liitteen 1 olennaisista vaatimuksista ja niitä täydentävistä standardeista. (Siirilä & Pahkala 1999, 70 71) Hallintalaitteiden ja ohjausjärjestelmien yleiset vaatimukset 10 Ohjausjärjestelmät ja hallintalaitteet Työvälineen turvallisuuteen vaikuttavien hallintalaitteiden on oltava selvästi nähtävissä ja tunnistettavissa ja niiden on oltava tarvittaessa asianmukaisesti merkittyjä. Hallintalaitteiden on sijaittava vaaravyöhykkeiden ulkopuolella, paitsi jos muunlainen paikka on välttämätön tiettyjen hallintalaitteiden osalta, ja siten, ettei niiden käyttö lisää vaaraa. Hallintalaitteet eivät saa lisätä vaaraa tahattoman käytön seurauksena. Tarvittaessa käyttäjän on voitava varmistua pääohjauspaikalta, että vaaravyöhykkeillä ei ole ketään. Jos tämä ei ole mahdollista, järjestelmän on automaattisesti annettava luotettava, kuultavissa tai nähtävissä oleva varoitussignaali aina ennen kuin koneisto käynnistyy. Tällöin työntekijällä on oltava riittävästi aikaa tai mahdollisuus muilla keinoin nopeasti välttää työvälineen käynnistymisestä tai pysähtymisestä aiheutuvat vaarat. Ohjausjärjestelmien on oltava luotettavia. Ne on valittava ottaen huomioon niiden suunnitelluissa käyttöolosuhteissa todennäköisesti ilmenevät puutteet, häiriöt ja rajoitukset. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 10) Hallintaelimet; käynnistys ja pysäytys 11 Käynnistäminen Työvälineen käynnistäminen ei saa olla mahdollista muuten kuin käyttämällä tietoisesti siihen tarkoitukseen varattua hallintaelintä. Tätä sovelletaan myös, jos: 1) työväline käynnistetään uudelleen mistä tahansa syystä tapahtuneen pysähdyksen jälkeen;

21 14 2) työväline tarkastetaan sen toimintatilassa tapahtuneen nopeuden, paineen tai muun huomattavan muutoksen johdosta, paitsi jos tästä johtuva uudelleenkäynnistys tai muutos toimintatilassa ei aiheuta vaaraa työntekijöille. Edellä 1 momentin 1 ja 2 kohdassa tarkoitettuja säännöksiä ei sovelleta sellaiseen uudelleenkäynnistymiseen tai muutokseen toimintatilassa, joka johtuu automaattisen laitteen normaalista toimintajaksosta. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 11) 12 Pysäyttäminen Työvälineessä on oltava hallintaelin sen pysäyttämiseksi täydellisesti ja turvallisesti. Jokaisessa työpisteessä on oltava hallintaelin, jolla voidaan esiintyvän vaaran luonteesta riippuen työväline tai kaikki työvälineet pysäyttää siten, että työväline on turvallisessa tilassa. Työvälineen pysäytyselimellä tulee olla ensisijainen asema käynnistyselimiin nähden. Kun työväline tai sen vaaralliset osat ovat pysähtyneet, energiansyötön kyseisiin toimilaitteisiin on lakattava. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 12) 13 Hätäpysäytyslaite Mahdollisuuksien mukaan ja laitteeseen liittyvistä vaaroista ja sen normaalista pysähtymisajasta riippuen työvälineessä on oltava hätäpysäytyslaite. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 13) Turvalaitteet ja suojukset 14 Turvalaitteet Työvälineessä, jossa on putoavien tai sinkoutuvien esineiden vaara, on oltava vaaraa vastaavat tarkoituksenmukaiset turvalaitteet.

22 15 Työvälineessä, jossa on kaasu-, höyry-, neste- tai pölypäästön aiheuttama vaara, on oltava tarkoituksenmukaiset keruu- tai poistolaitteet vaaranlähteiden lähellä. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 14) 15 Vakavoittaminen Työväline ja sen osat on vakavoitettava kiinnittämällä tai muilla keinoin, jos se on työntekijöiden turvallisuuden ja terveyden vuoksi tarpeen. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 15) 16 Rikkoutumisvaara Jos on vaara, että työvälineen osia murtuu tai hajoaa, mikä todennäköisesti vaarantaisi työntekijöiden turvallisuuden ja terveyden, on ryhdyttävä tarkoituksenmukaisiin suojaustoimenpiteisiin. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 16) 17 Liikkuvien osien suojaaminen Jos on vaara koskettaa työvälineen liikkuvia osia, mikä voisi johtaa tapaturmiin, nämä osat on varustettava suojuksin tai laittein, jotka estävät pääsyn vaaravyöhykkeille tai jotka pysäyttävät vaarallisten osien liikkeet ennen kuin vaaravyöhyke saavutetaan. Suojusten ja suojalaitteiden on oltava seuraavanlaisia: 1) rakenteeltaan vankkoja; 2) ne eivät saa aiheuttaa lisävaaraa; 3) ne eivät saa olla helposti poistettavissa tai tehtävissä toimimattomiksi; 4) niiden on sijaittava riittävän kaukana vaaravyöhykkeestä; 5) ne eivät saa tarpeettomasti rajoittaa näkyvyyttä välineen toiminta-alueelle; 6) niiden on sallittava osien asennuksessa ja vaihdossa sekä huoltotöissä tarvittavat toimenpiteet rajoittaen pääsyn vain sille alueelle, missä työ suoritetaan; toimenpiteiden on tapahduttava mahdollisuuksien mukaan suojusta tai suojalaitetta poistamatta. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 17)

23 16 19 Suojaaminen kylmältä ja kuumalta Kuumat tai hyvin kylmät työvälineen osat on tarvittaessa suojattava siten, että työntekijä ei joudu vaaraan koskettaa tai tulla liian lähelle tällaista työvälinettä. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 19) Koneen käyttötarkoitus ja käytettävyys 18 Valaistus Niiden alueiden ja työpisteiden, joissa työvälineellä työskennellään tai sitä huolletaan, on oltava suoritettavaan työhön nähden sopivasti valaistuja. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 18) 21 Huoltotyöt Huoltotyöt tulee suorittaa niitä koskevia ohjeita noudattaen ja vain, jos se on välttämätöntä, työvälineen käydessä. Työvälineen käynnissä ollessa toimenpiteitä saa suorittaa vain siihen opastettu tai erityisesti perehtynyt henkilö. Tehtäessä huoltotöitä työvälineen käynnissä ollessa tulee käyttää tarkoitukseen sopivia välineitä ja suojalaitteita tai ryhdyttävä toimenpiteisiin huoltotöiden tekemiseksi vaarallisten alueiden ulkopuolella. Jos työvälineeseen kuuluu huoltokirja, se on pidettävä ajan tasalla. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 21) 24 Turvallinen pääsy Työntekijällä on oltava turvallinen pääsy paikkoihin, joihin hänen on mentävä tuotannon, säädön tai huollon vuoksi, ja hänen on voitava olla siellä turvallisesti. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 24) 25 Palo- ja vuotovaara Työvälineen on oltava sellainen, että työntekijä on suojattu vaaralta työvälineen syttyessä palamaan tai ylikuumentuessa tai kaasun, pölyn, höyryn tai muun työvälineessä tuotetun,

24 17 käytetyn tai varastoidun aineen päästessä vuotamaan. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 25) 26 Räjähdysvaara Työvälineen on oltava sellainen, että se estää työvälineen tai työvälineessä tuotettujen, käytettyjen tai varastoitujen aineiden räjähtämisen vaaran. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 26) 27 Sähkökosketuksen vaara Työvälineen on oltava sellainen, että työntekijä on suojattu sähkön aiheuttamalta vaaralta. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 27) Energian katkaisu, varoituslaitteet, varoitukset ja merkinnät 22 Energialähteestä erottaminen Työväline on varustettava selvästi tunnistettavin laittein, joilla se voidaan erottaa kaikista energialähteistään. Uudelleenkytkentä saa olla mahdollista vain edellyttäen, että työntekijä ei joudu vaaraan. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 22) 20 Varoituslaitteet Työvälineessä olevien varoituslaitteiden on oltava yksiselitteisiä ja helposti havaittavissa ja ymmärrettävissä. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 20) 23 Merkinnät Työvälineessä on oltava työntekijöiden turvallisuuden varmistamiseksi olennaiset varoitukset ja merkinnät. (Valtioneuvoston päätös 856/1998, 23)

25 KTMp sähkölaitteiden turvallisuudesta (1193/1999) Keskeisin sähköasennusten turvallisuutta koskeva viranomaismääräys on kauppa- ja teollisuusministeriön päätös sähkölaitteistojen turvallisuudesta (1193/1999). Päätös sisältää sähkölaitteistojen olennaiset turvallisuusvaatimukset ja siinä myös kerrotaan, miten ne voidaan toteuttaa. Yksinkertaisin tapa on noudattaa voimassa olevia sähköturvallisuutta koskevia standardeja, mutta standardeista voi myös poiketa, mikäli etukäteen selvittää, että standardeista poikkeava ratkaisu täyttää em. päätöksen olennaiset turvallisuusvaatimukset. (D1 Käsikirja rakennusten sähköasennuksista 2008, 7) Kauppa- ja teollisuusministeriön päätöksen mukaan sähkölaitteistot on suunniteltava, rakennettava ja korjattava hyvän turvallisuusteknisen käytännön mukaisesti ottaen huomioon sähköturvallisuuslain 5 :n 1 kohdan vaatimus turvallisuuden tasosta. Lisäksi sähkölaitteistojen on täytettävä päätöksen liitteessä luetellut olennaiset turvallisuusvaatimukset ottaen huomioon Suomessa vallitsevat olosuhteet ja noudatettavat asennustavat. (SFS - Käsikirja , 43) 3.4 KTMp sähkölaitteistojen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta (1696/1993) Kauppa- ja teollisuusministeriön päätöstä sähkölaitteiden ja laitteistojen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta sovelletaan sähkölaitteisiin ja -laitteistoihin, jotka aiheuttavat sähkömagneettisia häiriöitä tai joiden toimintaan sellainen häiriö helposti vaikuttaa. Tässä päätöksessä määrätään sähkölaitteille ja -laitteistoille asetettavista sähkömagneettista yhteensopivuutta koskevista vaatimuksista ja vaatimustenmukaisuuden osoittamiseen liittyvistä menettelyistä. Päätöksessä tarkoitetut laitteet on suunniteltava ja valmistettava siten, että silloin, kun ne on asianmukaisesti asennettu ja kunnossapidetty ja niitä käytetään siinä ympäristössä ja siihen tarkoitukseen, mihin ne on valmistettu:

26 19 1) niiden synnyttämät sähkömagneettiset häiriöt eivät ylitä tasoa, joka estäisi tele-, telepääte- ja radiolaitteita sekä muiden laitteiden toimimisen tarkoitetulla tavalla, ja 2) ne sietävät riittävästi sähkömagneettisia häiriöitä toimiakseen tarkoitetulla tavalla siinä sähkömagneettisessa ympäristössä, jossa ne on tarkoitettu toimimaan. (KTMp 1696/1993, 1-4)

27 20 4 KONEIDEN TURVALLISUUTTA KÄSITTELEVÄT STANDARDIT Standardisoimisjärjestöjen piirissä tehtävä standardisointi on yhteisten sääntöjen laatimista helpottamaan viranomaisten, elinkeinoelämän ja kuluttajien elämää. Standardeilla lisätään tuotteiden yhteensopivuutta ja turvallisuutta, suojellaan ympäristöä ja helpotetaan kotimaista ja kansainvälistä kauppaa. Standardi on toistuvaan tapaukseen tarkoitettu yhdenmukainen ratkaisu. (SFS-Käsikirja , 8-9) EU:n konedirektiivissä eli valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksessä annetaan koneille vain yleiset turvallisuusvaatimukset. Niitä täsmennetään eurooppalaisissa EN standardeissa. Konedirektiiviä täsmentävät standardit muodostavat ns. A-, B- ja C-tyypin standardeista rakentuvan kolmitasoisen järjestelmän. A-tyypin standardit ovat yleisiä, kaikkia koneita koskevia standardeja. Näitä standardeja sovelletaan, jos muita yksityiskohtaisempia standardeja ei ole olemassa. Koneturvallisuudessa A-tyypin standardit käsittelevät yleisiä suunnitteluperiaatteita, kuten peruskäsitteitä, menetelmiä ja teknisiä periaatteita. Lisäksi A-tyypin standardit käsittelevät koneiden riskien arviointia. B-tyypin standardit koskevat koneisiin liittyvien tiettyjen ongelmien mittaamista tai poistamista (melu, valaistus, syntyvät pölyt ja kaasut jne.) tai tiettyjä turvalaitteita (hätäpysäytin, koneen toimintaan kytketyt suojukset, valoverhot jne.). Myös tiettyjä useille koneille yhteisiä ominaisuuksia (esimerkiksi eri energiamuotoja) käsittelevät standardit kuuluvat B-tyyppiin. Näitä standardeja sovelletaan, jos koneessa on kyseinen ohgelma, ominaisuus tai turvalaite. C-standardit koskevat tiettyä konetta tai koneryhmää (robotti, kuljetin, epäkeskopuristin, sorvi jne.) Jos koneesta on olemassa yhdenmukaistettu (harmonisoitu) standardi, kannattaa sitä noudattaa. Sen mukaan tehdyn koneen katsotaan täyttävän siltä osin myös valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen liitteen 1 olennaiset terveys- ja turvallisuusvaatimukset. (Siirilä & Pahkala 1999, 66-67) Opinnäytetyössä on hyödynnetty useita yhdenmukaistettuja koneturvallisuusstandardeja. Riskien arviointia käsittelevää A-tyypin standardia SFS EN on käytetty pesu-

28 21 kinnaskoneen riskien tarkastelussa. B-tyypin standardeista on hyödynnetty esimerkiksi koneiden sähkölaitteistostandardia SFS EN ja turvallisuuteen liittyviä ohjausjärjestelmän osia käsittelevää standardia SFS EN SFS EN Koneturvallisuus. Koneiden sähkölaitteisto. Osa 1: Yleiset vaatimukset Koneiden sähkölaitteistostandardia SFS EN sovelletaan koneiden sähkö-, elektroniikka- ja ohjelmoitavien elektroniikkalaitteiden ja järjestelmien sovelluksiin. Lisäksi standardia sovelletaan koneryhmiin, jotka toimivat yhdessä koordinoidusti. Sähkölaitteistostandardia ei kuitenkaan sovelleta käytön aikana kannettaviin koneisiin. Edellä mainitun standardin osaa sovelletaan sähkölaitteistoon tai sen osiin, joiden nimellisjännite on korkeintaan V vaihtojännitettä tai V tasajännitettä ja joiden nimellistaajuus on korkeintaan 200 Hz. Suurempia jännitteitä käsitellään standardin osassa Standardin tämä osa ei kata kaikkia niitä vaatimuksia (esim. koskien suojausta, toimintaankytkentää tai ohjausta), jotka ovat tarpeen tai joita vaaditaan muissa standardeissa tai määräyksissä suojaamaan henkilöitä muilta kuin sähkön aiheuttamilta vaaroilta. Jokaiselle konetyypille on yksilölliset vaatimukset, joihin on mukauduttava riittävän turvallisuustason aikaansaamiseksi. Standardin IEC tämä osa ei määrittele lisä- ja erityisvaatimuksia, joita voivat koskea esimerkiksi sellaisten koneiden sähkölaitteistoja, joita on tarkoitettu käytettäväksi ulkoilmassa (ts. rakennuksen tai muun suojaavan rakenteen ulkopuolella). Standardin IEC tämä osa ei myöskään koske tehopiirejä, joissa käytetään sähköenergiaa suoraan toiminnan välineenä. (SFS EN ) 4.2 SFS EN ISO Koneturvallisuus. Riskin arviointi. Osa 1: Periaatteet Standardissa SFS EN ISO esitetään yleiset periaatteet, joita on tarkoitettu käytettäväksi koneen riskin pienentämistavoitteiden saavuttamiseksi. Nämä riskin arvioinnin periaatteet saattavat yhteen tietoja ja kokemuksia koneiden suunnittelusta, käytöstä, epätavallisista tapauksista, tapaturmista ja vahingoista koneen elinkaaren eri vaiheiden aikana esiintyvien riskien arvioimiseksi. Standardin ISO tämä osa sisältää opastusta niistä tiedoista, joita tarvitaan riskin arvioinnin suorittamiseksi. Standardissa kuvataan menettely-

29 22 tavat vaarojen tunnistamiseksi sekä riskin suuruuden ja merkityksen arvioimiseksi. Standardissa on myös opastusta koneen turvallisuuteen liittyvään päätöksentekoon sekä siihen, minkälaisia asiakirjoja tarvitaan suoritetun riskin arvioinnin todentamiseen. Standardi ei koske kotieläimiin, omaisuuteen tai ympäristöön kohdistuvia riskejä. (SFS EN ISO ) 4.3 SFS EN Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvien sähköisten, elektronisten ja ohjelmoitavien elektronisten ohjausjärjestelmien toiminnallinen turvallisuus Tässä kansainvälisessä standardissa määritetään vaatimuksia ja suosituksia koneiden turvallisuuteen liittyvien sähköisten, elektronisten ja ohjelmoitavien elektronisten ohjausjärjestelmien suunnittelulle, yhdistämiselle koneeseen ja kelpuutukselle. Standardia voidaan soveltaa joko erilliseen ohjausjärjestelmään tai ohjausjärjestelmien yhdistelmään, joita käytetään toteuttamaan turvallisuuteen liittyviä ohjaustoimintoja muissa kuin työn aikana käsin kannateltavissa koneissa, mutta myös yhtenä kokonaisuutena toimivissa koneyhdistelmissä. (SFS EN ) 4.4 SFS EN ISO Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvät ohjausjärjestelmien osat. Osa 1: Yleiset suunnitteluperiaatteet Standardin SFS EN ISO ensimmäisessä osassa esitetään turvallisuusvaatimukset ja opastusta turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmän osien suunnittelun ja integroinnin periaatteista, joihin sisältyy myös ohjelmistokehitys. Standardi määrittää näille turvallisuuteen liittyville ohjausjärjestelmän osille ominaisuudet, joihin kuuluu turvatoiminnon toteuttamiseen vaadittava suoritustaso. Standardi koskee kaikenlaisten koneiden turvallisuuteen liittyviä ohjausjärjestelmän osia riippumatta käytetystä teknologiasta tai energiasta (sähköinen, hydraulinen, pneumaattinen, mekaaninen jne.). Standardissa ei eritellä turvatoimintoja tai suoritustasoja, joita on käytettävä tietyissä tapauksissa. Standardin ISO tässä osassa esitetään erityisvaatimukset turvallisuuteen liittyville ohjausjärjestelmän osille, joissa käytetään ohjelmoitavia elektronisia järjestelmiä. Standardissa ei esitetä yksityiskohtaisia vaatimuksia niiden tuotteiden suunnittelulle, jotka ovat osina turvallisuuteen liittyvissä ohjausjärjestelmän osissa. Standardissa esitettäviä periaatteita, kuten luokkia tai suoritustasoja, voidaan kuitenkin soveltaa myös niihin. Turvallisuuteen liittyvissä ohjausjärjestelmän osissa olevia tuotteita ovat esimerkiksi releet, solenoidiventtiilit, asemantuntokytkin,

30 23 ohjelmoitavat logiikat, moottorin ohjausyksiköt ja kaksinkäsinhallintalaitteet sekä kosketuksen tunnistavat laitteet. (SFS EN ISO ) 4.5 SFS 6000 Pienjännitesähköasennukset. Sähkö- ja elektroniikka-alan standardisoimisjärjestö SESKO ry:n valmistelema SFSkäsikirja 600 sisältää pienjännitesähköasennuksia koskevan standardisarjan SFS 6000 ja sähkötyöturvallisuutta käsittelevän standardin SFS 6002 sekä sähköasennusten rakentamisessa ja käytössä tarvittavat keskeiset säädökset. Tähän käsikirjaan on koottu yhteen kaikki standardisarjan SFS 6000 standardit. Standardisarja sisältää kaikkiaan 37 eri standardia, mutta tässä käsikirjassa niitä on käsitelty yhtenäisenä kokonaisuutena. Standardisarja koskee sähköasennuksia, joiden nimellisjännite on korkeintaan 1000 V vaihtojännitettä tai 1500 V tasajännitettä. Standardit on uusittu perusteellisesti vuonna (SFS - Käsikirja , 3)

31 24 5 KONEIDEN RISKIEN ARVIOINNIN JA HALLINNAN VAIHEET Nykyisissä EU:n direktiiveihin perustuvassa turvallisuutta koskevassa lainsäädännössä riskien arviointi ja hallinta ovat yleisenä lähtökohtana. Tämän lähestymistavan pohjalta teknisiä ratkaisuja saa periaatteessa valita ja toteuttaa kohtalaisen vapaasti, mutta niihin liittyvät riskit on tunnettava ja hallittava niin, että jäljelle jäävä riski on hyväksyttävissä. (Siirilä 2002, 149) Koneen valmistajan on tehtävä koneelle riskien arviointi sen suunnittelun alkuvaiheessa. Tämän jälkeen kone suunnitellaan ja rakennetaan arvioinnin tulokset huomioon ottaen niin, että valmiin koneen riskit ovat riittävän pienet. Suunnittelun edetessä riskien arviointia päivitetään, joten riskien arviointi ja hallinta ovat olennainen osa koneen suunnitteluprosessia. Kuviossa 2 on esitetty riskien arviointiin ja hallintaan kuuluvat vaiheet. Jokaiseen vaaratekijään liittyvä riski on arvioitava erikseen. (Siirilä & Kerttula 2007, 32) KUVIO 2. Riskien arvioinnin ja hallinnan vaiheet (Siirilä & Kerttula 2007, 32)

32 Koneen ominaisuuksien määrittely Koneen riskejä arvioitaessa koneen ominaisuudet määritellään siten, että ominaisuuksiin mahdollisesti liittyvät vaaratekijät voidaan tunnistaa. Määritettäviä asioita ovat mm. seuraavat asiat: koneen perustyyppi (esim. paikoillaan pysyvä, liikkuva, nostava tai käsin kannateltava) automaatioaste ja ihmisten tehtävät konetta käytettäessä koneen koko ja massa koneen käyttämät energiat ja niiden ominaisuudet (esim. sähkö, paineilma, hydrauliikka, polttomoottori) koneen ja sen osien suurimmat liikenopeudet koneen ja sen osien liikealueet koneen käyttämät tai tuottamat aineet koneen synnyttämät päästöt tai energiat (esim. melu, säteily, liike- tai potentiaalienergia) (Siirilä & Kerttula 2007, 33) 5.2 Vaaratekijöiden tunnistaminen Riskejä arvioitaessa tunnistetaan aluksi kaikki mahdolliset koneen ominaisuuksista ja käyttötavoista aiheutuvat vaaratekijät eli luodaan ns. vaaratekijäluettelo. Aluksi kirjataan vain vaaratekijöitä eikä oteta vielä lainkaan kantaa niistä aiheutuvien mahdollisten seurausten vakavuuteen eikä seurausten toteutumisen todennäköisyyteen. Vaaratekijöiden tunnistaminen on tärkeä vaihe, koska tunnistamatta jäävien vaarojen poistaminen tai niihin liittyvien riskien vähentäminen ei tietenkään ole mahdollista. Koneen riskien arvioinnissa vaaratekijät tunnistetaan ilman suojalaitteita. Esimerkiksi suojaavaa pienoisjännitettä suuremmalla jännitteellä käytettävän sähkökäyttöisen koneen vaaratekijäksi kirjataan aina sähköstä aiheutuva sähköiskun vaara, vaikka käytännössä onkin totuttu siihen, että sähköt suunnitellaan ja toteutetaan niin, että sähköisku ei ole mahdollinen vikatilanteessakaan. Tietoja tarvitaan esimerkiksi silloin, kun koneisiin suunnitellaan myö-

33 26 hemmin muutoksia. Käytössä olevan koneen vaaratekijöitä arvioitaessa otetaan huomioon koneessa jo olevat suojukset ja muut riskejä pienentävät ratkaisut. Kattava luettelo vaaratekijöistä, vaaratilanteista ja vaarallisista tapahtumista on standardin SFS EN ISO (entinen SFS EN 1050) liitteenä. Kun kaikki liitteen vaihtoehdot käydään läpi, mitään kovin olennaisia vaaroja ei todennäköisesti jää tarkastelun ulkopuolelle. (Siirilä & Kerttula 2007, 33-34) Tavallisesti tarkasteltavia vaaratekijöitä ovat: mekaanisia vaaroja - puristumisvaara - leikkautumis-, viilto- tai pistovaara - takertumisen, nieluun joutumisen tai loukkuun jäämisen vaara - iskuvaara - hankautumisesta aiheutuva vaara - korkeapaineisen nesteen tai kaasun suihkun aiheuttama vaara - koneen osien tai käsiteltävien aineiden tai työkappaleiden sinkoutumisesta aiheutuva vaara - koneen tai koneen osien vakavuuden menettämisen (kaatumisen) vaara - koneeseen liittyvä liukastumisen, kompastumisen tai putoamisen vaara sähköstä aiheutuvat vaarat lämpötilasta johtuvat vaarat melun aiheuttamat vaarat säteilystä aiheutuvat vaarat koneensuunnittelussa ergonomisten periaatteiden huomiotta jättämisestä aiheutuvat vaarat energiansyötön katkeamisesta, koneen osien rikkoutumisesta tai muista toimintahäiriöistä aiheutuvat vaarat vaaratekijöiden yhdistelmät

34 Riskien suuruuden arviointi Koneen vaaratekijät arvioidaan ja ne poistetaan tai niiden aiheuttamaa riskiä vähennetään niin paljon kuin mahdollista ottamalla huomioon konepäätöksen olennaiset turvallisuusvaatimukset ja käyttämällä apuna yhdenmukaistettuja standardeja. Riskit arvioidaan ottamalla huomioon vamman tai terveyshaitan esiintymistodennäköisyys ja ennakoitavissa oleva vamman tai terveyshaitan vakavuus. Riskeihin vaikuttavat tekniset ja inhimilliset tekijät tunnistetaan ja analysoidaan. Riskin arvioinnin perusteella suunnitellaan turvallisuustoimenpiteet. Tavoitteena on saada kone turvalliseksi ottaen koneen suunnittelussa, rakenteessa ja käyttöohjeissa huomioon koneen ennakoitu käyttö koko sen elinkaaren aikana. (Sosiaali- ja terveysministeriö 2000, 9-10) Seurausten vakavuus vaaratekijän toteutuessa Kun vaaratekijät on tunnistettu, arvioidaan kustakin varatekijästä aiheutuvien mahdollisten seurausten vakavuus. Tällöin vakavuutta arvioidaan koneen ominaisuuksien perusteella eikä oteta kantaa seurausten toteutumisen todennäköisyyteen. Koneeseen ajateltuja suojuksia tai muita riskejä vähentäviä toimenpiteitä ei vielä tässä vaiheessa oteta huomioon. Vaaratekijästä aiheutuvien mahdollisten seurausten vakavuuden luokittelemisesta on käytössä erilaisia jaotteluja. Kuviossa 3 on esimerkki vakavuuden luokittelemisesta, jossa seuraukset on jaettu asteikolla nollasta sataan. (Siirilä & Kerttula 2007, 35-36)

35 28 SEURAUSTEN VAKAVUUS 100 Kuolema tai hyvin vakavia vammoja 90 Kahden raaja menetys tai sokeutuminen sekä muita pysyviä 80 vammoja. 70 Raajan, silmän tai kuulon menetys 60 Suuren luun murtuma tai vaikea sairaus (parantuu) tai pysyviä 50 lieviä vammoja (pala pois sormesta, nivelen toiminta-alueen 40 rajoittuminen tms.) 30 Pieni luunmurtuma tai pienehkö sairaus (palautuva) 20 Haava, hankauma, huonoa oloa 10 Naarmuja tai mustelmia 1 Ei seurauksia KUVIO 3. Esimerkki vaaratekijästä aiheutuvan mahdollisen seurauksen vakavuuden luokittelusta Seurausten toteutumisen todennäköisyys Vaaratekijöistä aiheutuvien mahdollisten haitallisten seurausten toteutumisen todennäköisyys on hankalasti arvioitavissa ja eri ihmisten tekemät arviot poikkeavat suuresti toisistaan. Vaikka todennäköisyyden arvioiminen ja jonkin lukuarvon tai tason määrittäminen todennäköisyydelle on vaikeaa, luokittelu on kuitenkin tarpeen erivaaratekijöihin liittyvien riskien ja erilaisten riskien vähentämisvaihtoehtojen vertailemiseksi. Käytössä on erilaisia asteikkoja ja todennäköisyyksien määrittelyjä. Jos käytetään asteikkoa välillä 0,1 1, niin lukuarvo 0,1 on mahdoton tai äärimmäisen epätodennäköinen ja 1 on varma. Muut lukuarvot asettuvat edellä mainittujen välille. Kuviossa 4 on esimerkki todennäköisyyden luokittelusta. (Siirilä & Kerttula 2007, 37)

36 29 TODENNÄKÖISYYS 1,0 Tapahtuminen on varma 0,9 Tapahtuu lähes varmasti; tapahtumatta jääminen olisi yllättävää 0,8 Hyvin todennäköinen 0,7 Todennäköinen, tapahtuminen ei ole epätavallista tai yllättävää 0,6 Tapahtuminen ja tapahtumatta jääminen ovat suunnilleen yhtä 0,5 todennäköisiä 0,4 Mahdollinen, mutta epätavallinen 0,3 Epätodennäköinen 0,2 Hyvin epätodennäköinen, kuitenkin ajateltavissa 0,1 Äärimmäisen epätodennäköinen, lähes mahdoton KUVIO 4. Esimerkki vaaratekijän toteutumisen todennäköisyyden luokittelusta 5.4 Riskien hyväksyttävyyden arviointi Kun riskin suuruus on arvioitu, on päätettävä riskin hyväksyttävyydestä. Jos arvioinnissa käytetään numeroarvoja tai muulla tavalla määriteltyjä riskitasoja, on päätettävä taso, jonka alle on päästävä, jotta lisätoimenpiteitä riskin vähentämiseksi ei enää tarvittaisi. Kuviossa 5 on esimerkki riskin arvioinnista. Tässä jaottelussa todennäköisyys jaetaan kymmeneen luokkaan ja seurausten vakavuus yhteentoista. Riskiä kuvaava lukuarvo saadaan kertomalla valittua seurausten vakavuutta ja todennäköisyyttä kuvaava lukuarvo keskenään. Koska arviointiin sisältyy aina runsaasti epävarmuutta, riskiluokkia on tässäkin esimerkissä vain viisi. (Siirilä & Kerttula 2007, 47)

37 30 TODENNÄKÖISYYS 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, , , , , , , , , , SEURAUSTEN VAKAVUUS 0,1 5 Vähäinen riski 6 15 Siedettävä riski Kohtalainen riski Merkittävä riski Sietämätön riski KUVIO 5. Esimerkki riskin arvioinnista. Riskiä kuvaava lukuarvo saadaan kertomalla valittua seurausten vakavuutta ja todennäköisyyttä kuvaava lukuarvo keskenään. 5.5 Riskin arvioinnin dokumentointi Valtioneuvoston koneturvallisuuspäätöksen mukaan koneesta on tehtävä ns. tekninen rakennetiedosto, jonka yksi osa on riskien arviointi. Riskien arvioinnin dokumentoinnin sisällön vähimmäisvaatimukset esitetään riskien arviointia koskevassa standardissa. Standardin vaatimuksista näkyy havainnollisesti, että arviointi on tarkoitettu tehtäväksi yksityiskohtaisesti ja huolellisesti. Missään tapauksessa oikea riskin arviointi tai sen dokumentointi ei ole suvun tai parin yhteenvetolomake. (Siirilä 2002, 186)

38 31 Riskien arviointia koskevan standardin mukaan arvioinnin asiakirjoissa on esitettävä noudatettu menettelytapa ja saadut tulokset. Nämä asiakirjat sisältävät soveltuvin osin seuraavia tietoja: tiedot koneesta, jolle arviointi on tehty (esim. tekniset tiedot, rajaarvot, tarkoitettu käyttö) tunnistetut vaaratekijät tunnistetut vaaratilanteet arvioinnissa huomioon otetut vaaralliset tapahtumat ne tiedot, joihin riskin arviointi on perustunut käytetyt tiedot ja tietolähteet käytettyihin tietoihin liittyvä epävarmuus ja sen vaikutukset riskin arviointiin tavoitteet, jotka on tarkoitus saavuttaa turvallisuustoimenpiteillä sovelletut turvallisuustoimenpiteet tunnistettujen vaarojen poistamiseksi tai riskien vähentämiseksi koneen jäännösriskit lopullisen riskin merkityksen arvioinnin tulokset.

39 32 6 OHJAUSJÄRJESTELMIEN LUOKITTELU Riskien hallitsemiseksi koneet ja niiden ohjausjärjestelmät on suunniteltava niin, että ihmisten turvallisuus on varmistettu vikaantumisestakin huolimatta. Vikaantumiseen liittyvää riskien hallintaa suunniteltaessa on otettava huomioon, mikä merkitys tarkasteltavalla turvatoiminnolla on koneen riskien vähentämisessä. Mitä suurempi merkitys turvatoiminnolla on turvallisuudelle, sitä perusteellisemmin vikaantumiseen on varauduttava. (Siirilä & Kerttula 2007, 152) Vikojen todennäköisyyttä ja ohjausjärjestelmän kykyä selvitä turvatoiminnoista vikatilanteissa kuvataan standardin SFS EN ISO mukaisilla luokilla ja suoritustasoilla sekä standardeissa SFS EN ja SFS EN määriteltävillä turvallisuuden eheystasoilla. Luokat ja turvallisuuden eheystasot määritellään etupäässä satunnaisten komponenttivikojen perusteella, mutta standardeissa käsitellään jonkin verran myös systemaattisia vikoja ja yhteisvikoja. (Siirilä & Kerttula 2007, 157) 6.1 Turvaluokat Ohjausjärjestelmästandardissa SFS EN ISO määritellään turvallisuuteen liittyvän ohjausjärjestelmän osan luokat (category) B, 1, 2, 3 ja 4 sen mukaan miten ohjausjärjestelmä selviää vikatilanteista. Nämä turvaluokat soveltuvat kohtalaisen yksinkertaisten sähkömekaanisten ja pneumaattisten ohjausjärjestelmien suunnitteluun ja käsittelemiseen. Kun arvioidaan vikoihin varautumisen riittävyyttä, on otettava huomioon ainakin tavallisimmat vikamuodot. Kaikkien luokkien vaatimuksiin kuuluvat turvallisuuden perusperiaatteet. Useimmissa luokissa on lisäksi käytettävä hyvin koeteltuja turvallisuusperiaatteita ja hyvin koeteltuja komponentteja. Luokat B ja 1 koskevat lähinnä ohjausjärjestelmän komponentteja. Luokassa B vaaditaan ympäristö- ja käyttöolosuhteisiin sopivien komponenttien käyttämistä. Luokassa 1 vaatimus turvallisuuden säilymisestä vikaantumisesta huolimatta toteutetaan komponenttien luotettavuudella niin, että vikoja ei ole tai että vika ainakin tapahtuu turvalliseen suuntaan (yleensä aiheuttaa koneen pysähtymisen). Luokissa 2, 3 ja 4 lähdetään siitä, että vikoja syntyy. Turvallisuus vikatilanteissa toteutetaan kahdennuksilla ja valvonnoil-

40 33 la niin, että viat havaitaan ja turvallisuus toteutuu viasta huolimatta. (Siirilä & Kerttula 2007, ) TAULUKKO 1. Taulukossa on lyhyt yhteenveto luokkien ominaisuuksista ja luokkia koskevista vaatimuksista. Luokka Perusvaatimus Vaarallinen Keskimääräinen Yhteisvikaantu- B keskimääräinen diagnostiikan misen osuus vikaantumisaika kattavuus (β) (MTTFd) Vuotta (DCavg) % Soveltuvuus ympäristö- ja käyttöolosuhteisiin 3 29 (alle 60) Ei merkitystä *) Hyvin koetellut komponentit ja hyvin koetellut turvallisuusperiaatteet (alle 60) Ei merkitystä *) Automaattinen testaus ajoittain Pieni **) Yksi vika ei saa aiheuttaa turvatoiminnon menettämistä Pieni **) Yksi vika ei saa aiheuttaa turvatoiminnon menettämistä. Havaitsemattomia vikoja ei saa kertyä Pieni **) *) Yhteisvioilla ei ole merkitystä, koska jo yksikin vika on vaarallinen. **) Standardin SFS-EN ISO liitteen F vaatimukset on täytettävä. 6.2 Suoritustaso ja turvallisuuden eheyden taso Monimutkaisia elektronisia turvallisuuteen liittyviä ohjausjärjestelmiä käsitellään useimmiten standardin SFS EN mukaisten turvallisuuden eheystasojen pohjalta. Silloin järjestelmän ominaisuus määritellään vaarallisen vikaantumisen todennäköisyytenä tuntia kohti. Vikaantumiseen varautumista käsitellään standardissa SFS EN ISO luokkien lisäksi suoritustasojen avulla. Suoritustasot a, b, c, d ja e määritellään vaarallisen vikaantumisen todennäköisyytenä tuntia kohti. Turvallisuuden eheystasot ja suoritustasot perustuvat komponenttien vikaantumistietoihin. Sitä varten on tiedettävä komponenttien valmistajien antamat tai käsikirjoista tai muista lähteistä saatavat tiedot komponentin vikaantumiseen todennäköisesti kuluvasta keskimääräisestä ajasta (Mean time to failure MTTF).

41 34 Vikaantumiseen kuluvan ajan lisäksi tasojen määrittelyssä otetaan huomioon systemaattisten vikojen välttäminen, vikojen paljastuminen (diagnostiikan kattavuus) sekä yhteisestä syystä tapahtuvat vikaantumiset. (Siirilä & Kerttula 2007, ) TAULUKKO 2. Turvallisuuden eheyden tasot. Turvallisuuden Vaarallisen vian Montako vuotta (noin) eheyden taso todennäköisyys tunnissa todennäköisesti kuluu PFH D ennen vikaantumista TAULUKKO 3. Suoritustasoja (a e) vastaavat vikaantumistodennäköisyydet. Taso e on paras, koska vikaantumisen todennäköisyys on pienin. Vaarallisen vian keskimääräinen Montako vuotta (noin) Suoritustaso todennäköisyys tuntia kohti todennäköisesti kuluu MTTF d ennen vikaantumista a b 3 x c x d e Keskimääräinen vikaantumisaika (MTTF) Tietoja komponenttien vikaantumiseen keskimäärin kuluvista ajoista on saatavissa joiltakin komponenttivalmistajilta. Lisäksi tietoja on saatavissa käsikirjoista ja muistakin lähteistä. Jos muuta tietoa ei ole saatavissa, niin vaarallisena keskimääräisenä vikaantumisaikana on käytettävä kymmentä vuotta. Vikaantumiseen kuluvat ajat voidaan ilmoittaa myös B 10d arvoina, joka tarkoittaa toimintakertojen määrää, jonka jälkeen 10 % komponenteista on vikaantunut. Vikaantumiseen ku-

42 35 luva keskimääräinen aika voidaan laskea, kun komponentin toimintakertojen määrä vuotta kohti tiedetään tai arvioidaan. (Siirilä & Kerttula 2007, 165) 6.4 MTTF d luvun laskenta Vaarallinen keskimääräinen vikaantumisaika (MTTF d ) määritellään jokaiselle kanavalle erikseen. Aluksi tunnistetaan kaikki yhden kanavan komponentit ja arvioidaan komponenttien MTTF d arvot taulukoista tai tietolähteistä (mm. Internet). Lasketaan koko kanavan MTTF d arvo kaavalla 1. Esimerkki yhden kanavan vaarallisen keskimääräisen vikaantumisajan laskennasta on esitetty taulukossa 4. 1 n N j MTTFd j 1 MTTFd, j 1.) TAULUKKO 4. Esimerkki MTTFd luvun laskennasta yhdelle kanavalle (EN ISO ) Vaarallinen keskimääräinen vikaantumisaika voidaan määritellä myös kahdelle rinnakkaiselle kanavalle. Jos eri kanavien vaaralliset keskimääräiset vikaantumisajat eroavat toisis-

43 36 taan, voidaan valita pahimman tapauksen oletuksen mukaisesti pienin arvo tai käytetään arviointiin yhtälöä 2, josta saadulla arvolla voidaan korvata kunkin kanavan MTTF d arvo. MTTF d 2 3 MTTF MTTF d, C1 d, C MTTF d, C1 1 MTTF d, C 2 2.) 6.5 Yhteisvikaantumiset ja niiden välttäminen Yhteisvikaantuminen tarkoittaa vikaantumista, joka yhden alkusyyn seurauksena vaikuttaa yhtä aikaa useampaan kuin yhteen komponenttiin tai kokonaisuuteen. Turvallisuusjärjestelmän on selviydyttävä näistäkin tilanteista, kun samasta syystä aiheutuu useita vikaantumisia. Yhteisestä syystä johtuvien vikojen aiheuttajana voi olla laitteen suunnittelussa, valmistuksessa, käytössä tai kunnossapidossa tapahtunut virhe taikka jokin ulkoinen tapahtuma tai muu syy, joka vaikuttaa useampaan komponenttiin tai osajärjestelmään samanaikaisesti. Yhteisestä syystä aiheutuvan useamman komponentin yhteisvikaantumisen ohella on otettava huomioon myös sellaiset tilanteet, kun yhden komponentin vikaantuminen aiheuttaa yhden tai useamman komponentin seurannaisvikaantumisen. (Siirilä & Kerttula 2007, ) 6.6 Diagnostiikan kattavuus Koneen on oltava turvallinen ohjausjärjestelmän viasta huolimatta, joten ohjausjärjestelmän on pystyttävä havaitsemaan järjestelmän eri rakenneosissa olevat viat. Kun vika on tullut havaituksi, ohjausjärjestelmän on toteutettava toiminto, joka on suunniteltu vian varalle. Yleensä viasta seuraava turvatoiminto on koneen pysäyttäminen. Osa vioista, esimerkiksi johtimen katkeaminen tai irtoaminen, johtaa oikein suunnitellussa järjestelmässä luonnostaan koneen pysähtymiseen tai käynnistymisen estymiseen. Vika on

44 37 siten turvallinen ja tulee havaituksi. Turvallisuustarkoituksiin suunnitelluilla ns. turvareleillä voidaan valvoa koskettimien oikea-aikaista avautumista ja sulkeutumista tai muita ohjausjärjestelmän toimintoja ja havaita niissä olevia vikaantumisia. Turvallisuuteen liittyvissä elektronisissa ohjausjärjestelmissä käytetään erityisiä diagnostiikkatoimintoja tai testejä, joilla varmistetaan järjestelmän kunnossa oleminen. (Siirilä & Kerttula 2007, 169) TAULUKKO 5. Diagnostiikan kattavuus määritellään standardissa taulukon mukaisesti 6.7 Tarvittavan luokan, suoritustason tai turvallisuuden eheystason määrittäminen Turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmän osien vaadittava suoritustaso tai turvallisuuden eheyden tason määrittäminen perustuu ensisijaisesti siihen, miten suuri riski on alkujaan ja miten suuri ohjausjärjestelmän osuus on riskin vähentämisessä. Tarvittava luokka tai turvallisuuden eheyden taso on määritettävä jokaiselle turvatoiminnolle erikseen. Eri turvatoiminnoilla ja siten ne aikaan saavilla ohjausjärjestelmän osilla on turvallisuuden ja riskin vähentämisen kannalta erilaisia merkityksiä. Siksi saman koneen eri turvatoiminnoilta saatetaan vaatia erilaisia tasoja tai luokkia. Ohjausjärjestelmän merkitys riskien vähentämisessä on paljon vähäisempi esimerkiksi yksinkertaisilla koneilla, joilla pääasiallisen vaaran muodostavat voimansiirtoelimet ja turvallisuusratkaisuna käytetään liikkuvien osien suojaamista kiinteillä suojuksilla. Kun tarkasteltavan turvatoiminnon toteuttamisessa on päädytty tietyn suoritustason käyttämiseen, tason toteuttamiseen on erilaisia vaihtoehtoja. Samaan tasoon voidaan päästä eri luokkiin kuuluvilla ratkaisuilla riippuen siitä, mikä on komponenttien keskimääräinen vikaantumisaika ja diagnostiikan kattavuus. (Siirilä & Kerttula 2007, )

45 38 Vaarallinen keskimääräinen vikaantumisaika; pitkä ( vuotta) keskinkertainen (10 29 vuotta) lyhyt (3 9 vuotta) KUVIO 6. Suoritustason saavuttaminen eri luokkiin kuuluvilla ratkaisuilla. Ohjausjärjestelmästandardin SFS EN liitteessä A tarkastellaan turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmän osien toteuttamaa osuutta riskin pienentämisessä. Esitettävällä menetelmällä saadaan selville vain riskin pienentämisen arvio. Menetelmä on tarkoitettu suunnittelijoiden ja standardien laatijoiden ohjeeksi määritettäessä kunkin turvallisuuteen liittyvän ohjausjärjestelmän osan toteuttaman tarpeellisen turvatoiminnon vaadittavaa suoritustasoa PL r. (Suomen starndardisoimisliitto SFS 2007, 98) Kuviossa 7 esitetään ohjeita turvallisuuteen liittyvän vaadittavan suoritustason PL r määrittämiseksi riskin arvioinnin perusteella. Riskigraafia olisi sovellettava kaikille turvatoiminnoille. Riskin arvioinnin menetelmä perustuu standardiin ISO ja sitä olisi käytettävä standardin ISO mukaisesti.

46 39 KUVIO 7. Riskigraafi vaadittavan suoritustason määrittämiseksi turvatoiminnolle (SFS EN , 100) Riskiin liittyvät muuttujat ja merkintöjen selitykset ovat seuraavat. Vamman vakavuus S S1 lievä (tavallisesti palautuva vamma) S2 vakava (tavallisesti palautumaton vamma tai kuolema) Vaaralle altistumisen taajuus ja/tai kesto F F1 harvoin...toisinaan ja/tai lyhyt altistumisaika F2 toistuvasti...jatkuvasti ja/tai pitkä altistumisaika Mahdollisuus välttää vaaraa tai rajoittaa vahinkoa P1 mahdollista tietyissä olosuhteissa P2 tuskin mahdollista Standardiin IEC perustuvissa standardeissa esitetään turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmien kyky suorittaa turvatoiminto turvallisuuden eheyden tasojen avulla (SIL). Taulukossa 6 osoitetaan näiden kahden käsitteen (PL ja SIL) suhde.

47 40 TAULUKKO 6. Suoritustason (PL) ja turvallisuuden eheyden tason (SIL) vastaavuus (SFS EN , 44) Suoritustasolla PL a ei ole vastaavuutta turvallisuuden eheyden tasojen asteikon kanssa ja suoritustasoa PL a käytetään pääasiassa lieviin ja tavallisesti palautuviin vammoihin johtavien riskien pienentämiseen. Koska turvallisuuden eheyden taso SIL 4 on tarkoitettu katastrofaalisiin tapahtumiin, jotka ovat mahdollisia prosessiteollisuudessa, tämä alue ei ole merkityksellinen koneiden riskeille. Siten turvallisuuden eheyden tasoa SIL 3 vastaava suoritustaso PL e määritellään korkeimmaksi tasoksi. (SFS EN , 44)

48 41 7 KONEEN OHJAUSJÄRJESTELMÄN TURVATOIMINNOT Koneiden turvallisuus perustuu merkittäviltä osiltaan niiden ohjausjärjestelmien toteuttamiin turvatoimintoihin. Seuraavassa esitellään useimmin käytettävien turvallisuuteen liittyvien toimintojen ominaisuuksia ja vaatimuksia. Koneesta ja sen suunnittelun yhteydessä tehtävästä riskien arvioinnista riippuu mitä toimintoja kussakin koneessa tarvitaan ja millaisiin vikoihin on varauduttava. (Siirilä & Kerttula 2007, 130) 7.1 Käynnistäminen ja pysäyttäminen Kone saa käynnistyä vain tarkoituksellisen käynnistyksen hallintaelimeen vaikuttamisen seurauksena. Kone ei siten saa käynnistyä esimerkiksi kun se kytketään sähkön, paineilman tai muun energian syöttöön tai kuin valintakytkin siirretään toiseen asentoon tai kun kuittauspainiketta painetaan. Kaikissa koneissa on oltava pysäytystä varten erityinen hallintaelin, johon vaikuttamalla kone saadaan hallitusti pysäytettyä. Koneessa voi olla erilaisia pysäytysluokkia. Kone on kuitenkin turvallisuusmielessä oikeasti pysäytetty vasta, kun energiansyöttö on katkaistu. Se merkitsee luokan 0 tai luokan 1 pysäytyksen käyttämistä. Tarvittaessa koneessa on oltava automaattisesti toimivia jarruja, salpoja tai muita laitteita, joilla varmistetaan koneen pysyminen luotettavasti siinä asennossa, johon se on pysäytetty. (Siirilä & Kerttula 2007, ) Pysäytysluokat Koneilla voi olla kolme erilaista pysäytystapaa, joita kutsutaan pysäytysluokiksi. Luokat eroavat toisistaan liikkeiden pysäyttämisen tavan ja toiminnon lopputuloksena olevan tilanteen perusteella. Luokat märitellään kuvion 8 mukaisesti.

49 42 KUVIO 8. Pysäytysluokat 0, 1 ja 2 Pysäytysluokkaa 2 käytettäessä sähkömagneettisen häiriön tai muun syyn aiheuttama odottamaton käynnistyminen on paljon todennäköisempi kuin luokan 0 tai 1 pysäytyksessä. Siksi luokkaa 2 ei yleensä saa käyttää turvallisuuteen liittyviin pysäytyksiin. Jos luokan 2 pysäytystä kuitenkin käytetään tilanteissa, joissa henkilö voi olla vaaravyöhykkeellä, pysähtyneenä pysymistä on luotettavasti valvottava. (Siirilä & Kerttula 2007, 133) Turvalaitteen aikaansaama pysäytys Turvalaitteen aikaansaaman pysäytystoiminnon on saatettava kone turvalliseen tilaan niin nopeasti kuin on tarpeen. Pysähtymiseen kuluvan ajan on oltava niin lyhyt, että vaarakohtaan pääseminen koneen osien vielä liikkuessa ei ole mahdollista sen jälkeen, kun turvalaitteeseen on vaikutettu. Jos aika on pitkä, on käytettävä lukinnalla varustettua suojusta, jonka saa auki vasta, kun liikkeet ovat pysähtyneet.

50 43 Turvalaitteen aikaansaaman pysäytyksen on oltava luokan 0 tai luokan 1 pysäytys. Jos luokan 2 käyttäminen on teknisistä syistä välttämätöntä, pysähtyneenä pysymistä on valvottava. (Siirilä & Kerttula 2007, ) Hätäpysäytys Hätäpysäytys ei ole varsinainen ensisijainen turvatoiminto. Useimmissa teollisuuskoneissa kuitenkin tarvitaan hätäpysäytys siltä varalta, että jotain odottamatonta tapahtuu, vaikka koneet pyritäänkin suunnittelemaan turvallisiksi. Lisäksi hätäpysäytintä tarvitaan siltä varalta, että normaaliin pysäytystoimintoon tulee vikaa. Hätäpysäytys on tarkoitettu käytettäväksi varsinaisissa hätätilanteissa sattuneen tapaturman seurauksien lievittämiseksi tai kun ilmenen tapaturman tai laitteiston rikkoutumisen vaara on olemassa. Sellaisissa tilanteissa tuotannon keskeytyminen ja hankala käynnistys keskeytyksen jälkeen ovat toissijaisia ongelmia nopean pysäytyksen tarpeeseen verrattuna. Siksi hätäpysäytys on ensisijaisesti toteutettava niin, että suurissakin järjestelmissä koko koneyhdistelmä pysähtyy mihin tahansa hätäpysäytyksen hallintaelimeen vaikuttamisen seurauksena. Suuri koneyhdistelmä tai konelinja voidaan kuitenkin tarvittaessa jakaa hätäpysäytysvyöhykkeisiin, kun järjestelmä suunnitellaan siten, että on helppo havaita mitkä hätäpysäyttimien hallintaelimet ja vyöhykkeet vastaavat toisiaan, eri vyöhykkeisiin kuuluvat koneet erotetaan selvästi toisistaan esim. suojuksilla ja turvalaitteilla tai sijoittelun avulla, ja pysäytetyn vyöhykkeen ja viereisten vyöhykkeiden rajapinnoissa ei ole mitään vaaroja. (Siirilä & Kerttula 2007, 135) Pysähtymisajan valvonta Kun koneen turvalaitteina käytetään lähestymispysäyttimiä, vaaravyöhykkeen ja ihmisten välillä ei ole mitään fyysistä estettä. Turvallisuus perustuu siihen, että vaarakohtaa lähestyvä ihminen havaitaan aina luotettavasti ja että koneen liikkeet aina pysähtyvät ennen vaa-

51 44 rakohtaan ehtimistä. Sama periaate pätee myös käytettäessä ilman lukintaa olevia koneen toimintaan kytkettyjä suojuksia. Mitattu pysähtymiseen kuluva aika on pohjana turvalaitteen sijoittamisessa tarvittavan vähimmäisetäisyyden (S) laskemiselle. Kun turvalaitteen tarkoitus on synnyttää pysäytyskäsky ja varmistaa, että liikkuviin osiin koskettaminen on mahdollista vain niiden ollessa pysähtyneenä, turvalaite on sijoitettava niin etäälle vaarakohdasta, että liikkeet ehtivät pysähtyä ennen vaarakohtaan ehtimistä. (Siirilä & Kerttula 2007, 137) Tarvittavan turvalaitteen vähimmäisetäisyys vaarakohdasta (S) lasketaan kaavalla: S = K x T + C 3.) Kaavassa esiintyvien termien merkitykset ovat seuraavat: K (mm/s) on lähestymisnopeus. (Nopeutena käytetään yleensä arvoa mm/s, valoverhoilla kuinekin mm/s.) T (s) on turvalaitteen reagoimiseen ja koneen liikkeiden pysähtymiseen kuluva kokonaisaika sekunteina. C (mm) kuvaa sitä, miten pitkälle kohti vaaravyöhykettä käsi voi ulottua ennen kun turvalaite reagoi. (Tyypillisiä C:n arvoja; Valoverho = 8mm, koneen toimintaan kytketty avattava suojus, kun pysäytyssignaali syntyy suojuksen ollessa mm raollaan = 850mm) 7.2 Pysähtyneenä pysymisen luotettavuus Pysähtyneenä pysymisen luotettavuus eli odottamattoman käynnistymisen estäminen on yksi tärkeimmistä koneiden turvatoiminnoista. Siksi useiden erityyppisten turvalaitteiden tärkeä tehtävä on odottamattoman vaaraa aiheuttavan käynnistymisen estäminen.

52 45 Koneen ohjausjärjestelmä on suunniteltava niin, että automaattinen käynnistyminen on estetty, kun sähkön, paineilman tai muun energian syöttö palaa katkoksen jälkeen tai kun kone kytketään energiansyöttöön. Tarvittaessa energian palaaminen tai energiansyöttöön kytkeytyminen on ensin erikseen kuitattava ennen kuin normaali käynnistäminen käynnistyksen hallintaelimestä on mahdollinen. (Siirilä & Kerttula 2007, 138) 7.3 Käsikäyttöinen kuittaus Turvalaitteen toimiminen tai ohjausjärjestelmän vika saa aikaan koneen pysähtymisen. Turvalaitteen toiminnan tai ohjausjärjestelmän havaitseman vian seurauksena synnytetään samalla ohjausjärjestelmään pysyvä seis - käsky. Käskyn tarkoituksena on varmistaa, että koneen uudelleen käynnistäminen pysähtymisen syyn poistumisen jälkeen tapahtuu tarkoituksellisesti ja hallitusti. Pysyvän seis käskyn poistamista ohjausjärjestelmästä sanotaan kuittaukseksi (reset). (Siirilä & Kerttula 2007, 139) 7.4 Käsikäyttöinen turvatoimintojen tilapäinen keskeyttäminen Tiettyjä koneita on tarpeen käyttää edes jonkin verran sellaisissa tilanteissa, kun normaalit tuotantokäytön aikaiset turvalaitteet ovat poissa käytöstä. Tällaisia tilanteita voivat olla esimerkiksi työkalun vaihdot ja niihin liittyvät asetusten muuttamiset, tietyt huoltotilanteet, häiriöiden selvittäminen, rainan pään vienti tai puhdistus. Kun konetta suunnitellaan tai olemassa olevan koneen riskejä ja turvallisuutta arvioidaan, on pohdittava tarvitaanko sellaista käyttötapaa, joka sallii turvatoimintojen tilapäisen keskeyttämisen. Lukuisia tapaturmia on aiheutunut siitä, että tällaista käyttötapaa ei ole ollut olemassa, vaikka sitä olisi tarvittu. Työntekijät ovat silloin menneet jollain vippaskonstilla käynnissä tai käynnistymisvalmiina olevan koneen vaaravyöhykkeelle jonkin ongelman selvittämisen vuoksi ja silloin tapaturma on päässyt sattumaan. (Siirilä & Kerttula 2007, )

53 Passivointi Koneiden turvallisuuden yhteydessä passivointi tarkoittaa turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmän osien aikaansaamaa turvatoiminnon väliaikaista automaattista poistamista. Turvallisuus on varmistettava passivoinnin aikana muilla tavoilla. Passivointia voidaan käyttää henkilöiden tai tuotteiden pääsyn sallimiseen vaaravyöhykkeelle koneen toimintakierron vaarattoman osuuden aikana tai kun turvallisuus pidetään yllä muilla tavoilla. (Siirilä & Kerttula 2007, 142) 7.6 Varautuminen energiansyötön häiriöihin ja syötön kytkeytymiseen Koneiden turvallisuus on varmistettava myös sähkön, paineilman tai muun käytettävän energian syötön häiriötilanteissa. Kone tai konejärjestelmä on suunniteltava niin, että energian häviäminen saa aikaan koneen siirtymisen turvalliseen tilaan. Tämä merkitsee mm. koneen ja sen liikkeiden hallittua pysähtymistä ja työkappaleiden kiinni pysymistä. Kone ei saa käynnistyä itsekseen eikä seurauksena saa olla muutakaan vaarallista toimintoa, kun energian syöttö palaa katkoksen jälkeen tai kun kone kytketään energiansyöttöön esimerkiksi kääntämällä syötönerotuskytkin päällä - asentoon tai avaamalla paineilman sulkuventtiili. Yksi vaihtoehto ohjausjärjestelmän kunnon tarkistamiseksi on ajoittainen testi. Ohjausjärjestelmä voi käynnistää testin automaattisesti tai testi on käynnistettävä käsin esimerkiksi aina ennen koneen käyntiin lähtöä. Testiin voi kuulua käsin tehtäviä toimintoja, esimerkiksi suojusten avaaminen ja sulkeminen, jotta ohjausjärjestelmä voi todeta kaiken olevan kunnossa. Kone voidaan käynnistää vasta, kun testi on kokonaan suoritettu ja järjestelmä virheettömäksi havaittu. (Siirilä & Kerttula 2007, )

54 47 8 PESUKINNASKONEEN TURVALLISTAMINEN FATEX OY:SSÄ Kruunupyyssä sijaitseva Fatex Oy on potilaiden hoitoon tarkoitettujen, kertakäyttöisten tuotteiden valmistamiseen erikoistunut yritys. Tärkeimpiä tuotteita ovat kertakäyttöiset pesuhanskat ja ruokalaput. Raaka-aineina käytetään erilaisia papereita ja silkkiä. Yrityksen ensisijaisia asiakkaita ovat terveyskeskukset, vanhainkodit ja erilaisia hygieniatuotteita myyvät kaupat. Opinnäytetyöhön sisältyi Fatex Oy:ssä olevan pesukinnaskoneen turvallistaminen. Pesukinnaskone on laite, jolla valmistetaan kertakäyttöisiä pesuhanskoja. Työn tavoitteena oli saattaa pesukinnaskone nro 11 sitä koskevien direktiivien mukaiseksi. Projekti alkoi vaarojen arvioinnilla ja päättyi CE merkinnän kiinnittämiseen. Työhön sisältyi myös koneen riskien arviointi, sähkösuunnittelu ja keskusten kokoonpano sekä asennukset ja mittaukset paikanpäällä. Lisäksi tavoitteena oli suunnitella kustannustehokas ohjausjärjestelmä, jotta samaa konseptia voitaisiin käyttää myöhemmin samanlaisten koneiden turvallistamisessa. KUVIO 9. Koneturvallisuustarkastuksessa pesukinnaskoneen turvallisuudessa havaittiin vakavia puutteita.

55 48 KUVIO 10. Pesukinnaskoneen vaaratekijöitä aiheuttivat konedirektiivin vastaiset käyttöpainikkeet ja suojaamaton terärumpu. 8.1 Koneen toiminnan selvittäminen Pesukinnaskoneesta ei ollut olemassa mitään tekniseen rakennetiedostoon liittyvää dokumenttia. Koneen ja sen ohjausjärjestelmän tutkiminen aloitettiin tutustumalla koneen toimintaan ja piirtämällä sähkökuvat koneen senhetkisestä ohjausjärjestelmästä. Toiminnan selvittyä voitiin aloittaa vaaratekijöiden ja niiden aiheuttamien riskien pohjalta koneen turvatoimintojen suunnittelu. 8.2 Riskien hallinta Koneen ominaisuuksien määrittely ja vaaratekijöiden tunnistaminen tehtiin koneturvallisuusselvityksen yhteydessä. Tämän jälkeen käsiteltiin jokaisen vaaratekijän aiheuttama riski ja sen suuruus. Riskiä arvioitaessa huomioitiin vaaratekijästä aiheutuvan seurauksen vakavuus ja sen toteutumisen todennäköisyys. Riskien arvioinnin jälkeen vaaratekijöistä

56 49 aiheutuvat riskit pyrittiin poistamaan kokonaan tai vähentämään niitä suojaustekniikan avulla. Riskien pienentämisessä käytettiin vanhojen koneiden turvallistamisessa yleisesti käytettyä suojaustekniikkaa. Esimerkiksi pyörivästä rummusta johtuvaa riskiä, jossa seurauksena oli käden tai sormen katkeaminen pienennettiin rakentamalla koneen toimintaan kytketty mekaaninen suoja. Tämän avulla vaaratekijän toteutumisen todennäköisyys saatiin riittävän pieneksi ja riski voitiin hyväksyä. KUVIO 11. Koneen turvallistamisessa käytettiin suojaustekniikkaa, mekaanisia suojia ja koneen toimintaan kytkettyjä turvalaitteita Riskien tarkastelu RITA ohjelmistolla Projektin aikana Apex Automation Oy:ssä otettiin käyttöön riskien tarkastelun helpottamiseksi kehitetty ohjelmisto. RITA ohjelmisto on Sesca Visetec Oy:n tekemä, alun perin Rautaruukki Oy:n tarpeisiin kehitetty ohjelma, jonka avulla voidaan tehdä standardin SFS EN mukainen riskien tarkastelu.

57 50 RITA ohjelmalla tehtävässä riskitarkastelussa ohjelmaan syötetään aluksi kaikki vaaratekijät. Tämän jälkeen jokaisesta vaaratekijästä aiheutuva riski arvioidaan ja sen hyväksyttävyydestä päätetään. Jos riski on liian suuri, mietitään riskin alentamiseksi sopivaa suojaustekniikkaa, esimerkiksi mekaanista suojaa tai ohjausjärjestelmän turvatoimintoa. Suojaustekniikan käyttämisen jälkeen riskiä arvioidaan uudelleen ja mikäli jäännösriskiä ei voida hyväksyä, on suunnittelua jatkettava, kunnes riski saadaan riittävän pieneksi Turvatoiminnon suoritustason määrittäminen Pesukinnaskoneen ohjausjärjestelmän turvatoimintojen luokittelussa päätettiin käyttää ohjausjärjestelmästandardin SFS EN mukaisia suoritustasoja. Suoritustasojen käyttöön päädyttiin, koska koneen ohjausjärjestelmän turvatoiminnot ovat kohtuullisen yksinkertaisia eikä ohjausjärjestelmässä käytetä monimutkaisia elektronisia turvakomponentteja. Ohjausjärjestelmältä vaadittava suoritustaso määritellään jokaiselle turvatoiminnolle erikseen, koska eri turvatoiminnoilla ja siten ne aikaan saavilla ohjausjärjestelmän osilla on turvallisuuden ja riskin vähentämisen kannalta erilaisia merkityksiä. Suoritustason määrittämisestä on kerrottu enemmän tämän opinnäytetyön kohdassa Pesukinnaskoneeseen suunniteltiin kaksi erillistä turvatoimintoa. Huoltoluukun avaamista valvotaan induktiivisella turvarajalla ja luukun avaaminen ohjaa turvareleen kautta taajuusmuuttajan alennettuun turvanopeuteen. Turvatoiminnolta vaadittava suoritustaso määräytyy ensisijaisesti siitä, kuinka suuri merkitys kyseisellä turvatoiminnolla on riskien vähentämisessä. Huoltoluukun valvontaan käytetyn turvatoiminnon suoritustasoksi määriteltiin c, koska huoltoluukun turvatoiminnon pettäminen ei sinänsä aiheuta välitöntä tapaturmaa. Vaadittavan suoritustason valintaan päädyttiin arvioimalla riskiin liittyviä muuttujia standardin SFS EN liitteessä A mukaan. Riskiin liittyviä muuttujia olivat vamman vakavuus, vaaralle altistumisen taajuus ja mahdollisuus välttää vaara. Suoritustasoon c päästiin käyttämällä luokan 3 komponentteja, joissa diagnostiikan keskimääräinen kattavuus on 60 98%. Keskinkertainen diagnostiikan kattavuus tarkoittaa käytännössä, että turvarajan toiminta on tarkastettava vähintään koneen käynnistyksen yhteydessä. Edellä mainittujen lisäksi suoritustasoon c vaadittava vaarallinen keskimääräinen vikaantumisaika käytettäessä edellä mainittuja komponentteja saisi jäädä matalaksi eli 3 9 vuotta. Käytännössä rakennetulla turvatoiminnolla ensimmäiseen vikaantumiseen todennäköisesti kuluva aika on vähintään keskinkertainen eli vuotta.

58 51 KUVIO 12. Pesukinnaskoneen turvallisuutta parannettiin suojaustekniikan avulla. Liukuovi ja siihen asennettu koneen toimintaan kytketty induktiivinen turvaraja parantavat koneen turvallisuutta. 8.3 Sähkösuunnittelu Sähkösuunnittelun lähtökohtana oli suunnitella pesukinnaskoneeseen ohjausjärjestelmästandardin SFS EN mukainen ohjausjärjestelmä. Koneen riskien hallinnassa tiettyjen vaaratekijöiden aiheuttamaa riskiä päätettiin vähentää käyttämällä koneen toimintaan kytkettyjä turvalaitteita. Sähkösuunnittelun alkuvaiheessa valittiin eri turvatoimintojen toteuttamiseen käytettävät komponentit. Koneen sähkösuunnitelmat piirrettiin CADS piirikaaviosovelluksella. Piirikaavioiden lisäksi tehtiin keskusten layout kuvat, kaapeleiden kytkentälista sekä kilpi- ja kojeluettelot.

59 52 KUVIO 13. Pesukinnaskoneen käyttöpaneeli. Hätäpysäytin on konedirektiivin mukaisesti keltaisella taustalla oleva punainen painike. Häiriökuittaukseen käytetään sinistä ja koneen käynnistämiseen valkoista painiketta Koneen toiminta Pesukinnaskoneen käyttämä raaka-aine on noin 15 cm leveää kangasnauhaa. Automaattinen liimaussuutin levittää kuumaliiman oikea-aikaisesti nauhan molempiin reunoihin. Tämän jälkeen kone leikkaa nauhasta hanskan tekemiseen tarvittavan pätkän. Seuraavaksi kone taittaa kankaan ja puristaa liiman, jonka jälkeen tuote on valmis. Lopuksi kone pinoaa 50 tuotetta päällekkäin ja siirtää pinon apupöydälle, josta koneen käyttäjä voi sen ottaa.

60 53 KUVIO 14. Valmiita tuotteita pesukinnaskoneelta Koneen käyttö ja turvatoiminnot Pesukinnaskoneen sähkösuunnittelussa päädyttiin kahden kotelon ratkaisuun. Koneen käytön helpottamiseksi tehtiin erillinen ohjauspaneeli, joka voitiin asentaa käytön kannalta keskeiselle paikalle. Ohjauspaneelissa on koneen käynnistämiseen ja pysäyttämiseen tarvittavat painikkeet, huoltoluukun ja hätäpysäytyksen kuittauspainikkeet, liimaussuuttimen käynnistyskytkin, nopeuden säätö sekä erillinen huoltokytkin. Koneen toiselle puolelle sijoitettiin isompi pääkeskus, johon asennettiin koneen ohjaukseen tarvittavat komponentit. Koneen käyttötoiminnot toteutettiin reletekniikan avulla. Moottorin ohjauksessa reletekniikka ohjaa taajuusmuuttajan ohjelmoitavia digitaalituloja. Turvatoiminnot toteutettiin turvareleillä ja käyttämällä taajuusmuuttajan turvatuloja. Pesukinnaskoneeseen suunniteltiin hätäpysäytys toiminnon lisäksi huoltoluukun avaamista valvova koneen toimintaan kytketty turvalaite. Huoltoluukun avaamista valvotaan induktiivisella Allen-Bradleyn valmistamalla, RFID tekniikkaan perustuvalla turvarajalla ja luukun avaaminen ohjaa turvareleen kautta taajuusmuuttajan alennettuun turvanopeuteen. Koneeseen valittiin Siemensin valmistama, innovatiivinen turvatuloilla varustettu taajuusmuuttaja, joka täyttää koneiden sähkölaitteistostandardin SFS EN :n asettamat vaatimukset. Taajuusmuuttajan turvatuloilla tehtiin alennetun turvanopeuden lisäksi koneen hätäpysäytystoiminto, jolloin energiansyötön katkaisuun yleisesti käytettyjä etukontaktoreja ei tarvittu. Taajuusmuuttajan turvatuloilla voidaan tehdä luokan 1 pysäytys eli taajuusmuuttaja hidastaa koneen hallitusti ja katkaisee tämän jälkeen energiansyötön luotettavasti. Pesukinnaskoneessa hätäpysäytystieto tuodaan taajuusmuuttajalle erilliseltä tur-

61 54 vareleeltä, koska moottorin pysäytyksen lisäksi hätäpysäytyspainikkeen on katkaistava energiansyöttö luotettavasti myös koneessa olevilta magneettiventtiileiltä. Pesukinnaskoneen piirikaaviot ja layout kuvat on esitetty liitteissä Turvakomponentit Koneen turvakomponentteina käytettiin Allen Bradleyn valmistamia turvareleitä ja Siemensin valmistamaa turvatuloilla varustettua taajuusmuuttajaa. Turvareleeksi valittiin malli, jossa on kolme sulkeutuvaa ja yksi avautuva kosketin. Avautuvaa kosketinta käytettiin ilmaisemaan turvapiirin tila merkkilampun avulla. Turvareleen ominaisuuksiin kuuluu kuittaustoiminto, joka kyseisessä mallissa voitiin toteuttaa automaatti- tai manuaalikuittauksena. KUVIO 15. Turvareleen kytkentä, jossa kaksi valvottua piiriä ja käsikäyttöinen kuittaus. Siemensin Sinamics sarjaan kuuluva turvatuloilla varustettu taajuusmuuttaja G120 CU240S DP-F edustaa uusinta turvatekniikkaa. Taajuusmuuttajan innovatiivisia turvaominaisuuksia ovat koneiden sähkölaitteistostandardin SFS EN :n mukaiset turvallinen pysäytystila (Safe Torque Off), turvallinen alasajo (Safe Stop) ja alennettu turvanopeus (Safely Limited Speed). Pesukinnaskoneen turvatoiminnoissa käytettiin turvallista pysäytystilaa ja alennettua turvanopeutta.

62 55 KUVIO 16. Pesukinnaskoneessa huoltoluukun avaaminen kytkee induktiivisen turvarajan kautta taajuusmuuttajan alennettuun turvanopeuteen. Hätäpysäytin kytkee moottorin turvalliseen pysäytystilaan. Taajuusmuuttajan turvatulojen parametrointi tehtiin tietokoneeseen asennetun Siemens Starter ohjelman avulla. Asetukset ladattiin taajuusmuuttajaan tietokoneen sarjaporttiin kytketyn nollamodeemikaapelin kautta. Tiedonsiirtoon voidaan käyttää myös Profibus väylää, jolloin tiedonsiirto on huomattavasti nopeampaa. Ohjelman avulla parametroitiin myös muut asetukset, kuten digitaali- ja analogiatulot, käynnistys- ja hidastusrampit sekä moottoriin liittyvät tiedot.

63 56 KUVIO 17. Starter ohjelman alennettuun turvanopeuteen (SLS) liittyvälle välilehdelle asetellaan alennetun nopeuden taajuus ja valvottu nopeusalue. Jos ulkoinen voima kiihdyttää moottorin pois valvotulta alueelta, siirtyy taajuusmuuttaja automaattisesti turvalliseen pysäytystilaan. 8.4 Keskusten kokoonpano Sähkökeskukset valmistettiin, mitattiin ja testattiin Apex Automationin keskusten kokoonpanotilassa, Kokkolassa. Pääkeskuksen ja ohjauspaneelin rungoiksi valittiin Rittalin valmistamat vakiokokoiset AE - kytkentäkaapit. Pääkeskukseen asennettiin Siemens Sinamics G120 taajuusmuuttaja, Allen Bradleyn valmistamat turvareleet ja Theben TR-610 digitaalinen viikkokellokytkin liimalaitteen ohjausta varten. Lisäksi ohjausjärjestelmässä käytettiin Omron teollisuusreleitä, Phoenix Contactin valmistamia riviliittimiä sekä Telemekaniikan Harmony sarjaan kuuluvia kytkimiä ja painikkeita.

64 Asennukset ja mittaukset Koneen sähkölaitteiston rakentaja velvoitetaan tekemään koneen sähkölaitteistolle tarvittavat tarkastukset ja laatimaan niistä tarkastuspöytäkirjat. Pesukinnaskoneessa standardin SFS EN mukaiset mittaukset, testit ja tarkastukset jakautuivat keskusten kokoonpanon päätteeksi tehtäviin mittauksiin sekä lopullisen käyttöönoton yhteydessä Fatex Oy:llä tehtäviin mittauksiin ja tarkastuksiin. Seuraavissa alaotsikoissa on lueteltu koneen sähkölaitteiston käyttöönoton yhteydessä tehtävät standardin SFS EN mukaiset mittaukset ja niiden toteutus pesukinnaskoneen käyttöönotossa. Mittauksissa käytettiin Metrel MI2170 konetesteriä ja Fluke käyttöönottotesteriä. Mittauksista laaditut pöytäkirjat on esitetty tämän opinnäytetyön liitteessä Suojamaadoituspiirin jatkuvuus Asennetun koneen suojamaadoituspiirin jatkuvuus todennetaan silmukkaimpedanssimittauksella. Mittaus voidaan tehdä, kun kaikki liitännät on tehty ja asennusten on todettu silmämääräisesti olevan kunnossa. Pesukinnaskoneesta suojamaadoituspiirin jatkuvuus mitattiin koneen syöttöliittimiltä, moottorilta, magneettiventtiileiltä, taajuusmuuttajalta sekä keskuksen ja laitteen rungosta. Suojamaadoituspiirin suurin sallittu impedanssi on 0,200 Ω ja koneen mittauksissa todettu suurin arvo oli 0,115 Ω Eristysvastusmittaus Pääpiirin johtimien ja suojamaadoituspiirin välisen eristysvastuksen on oltava vähintään 1MΩ mitattuna 500V:n tasajännitteellä. Pesukinnaskoneessa eristysvastusmittaus tehtiin esimerkiksi moottorin ja magneettiventtiilien pääpiirin johtimista. Eristysvastukseksi saatiin suurempi kuin 19,99MΩ. Pienin sallittu eristysresistanssi on 1 MΩ Jännitekoe Sähkölaitteiston on kestettävä kaikkien piirien ja suojamaadoituspiirien välillä koestusjännite 1s:n ajan (ei koske PELV jännitteellä toimimaan tarkoitettuja piirejä). Koestusjännitteen on oltava arvoltaan kaksinkertainen mitoitusjännitteeseen nähden tai vähintään 1000V

65 58 (jos kaksinkertainen jännite alle 1000V). Koestusjännitteen taajuuden on oltava 50/60Hz ja se on syötettävä vähintään 500VA:n muuntajasta. Kokeen ajaksi on erotettava ne komponentit, jotka on mitoitettu siten, että ne eivät kestä tätä koetta. Pesukinnaskoneeseen jännitekoe tehtiin pääkeskuksen syöttöliittimiltä. Kokeen ajaksi irrotettiin digitaalinen kellokytkin ja 24V:n jännitelähde. Mitatut vuotovirrat olivat 0,3 0,4mA. Suurin sallittu vuotovirta on 5,0mA Suojaus jäännösjännitteiltä Koneen sähkölaitteiston käyttöönotossa on suoritettava kokeet, joilla varmistetaan, ettei jäännösjännite ylitä sallittuja arvoja. Jännitteisten osien jäännösjännite, mikäli se syötön katkaisun jälkeen on suurempi kuin 60V, on purettava 60V:iin tai sen alle 5 sekunnin kuluessa katkaisusta edellyttäen, ettei se häiritse koneen toimintaa. Pesukinnaskoneessa tämä vaatimus ei toteutunut, koska taajuusmuuttajan jäännösjännite 5 sekunnin kuluttua sähkönsyötön katkaisusta on suurempi kuin 60V. Tämän takia koneeseen asennettiin varoitusteksti, joka varoittaa vaarallisesta jäännösjännitteestä Toiminta- ja uusintakokeet Koneiden sähkölaitteistostandardin SFS EN mukaan erityisesti turvallisuuteen ja suojaamiseen liittyvät sähkölaitteen toiminnot on testattava. Kun koneen osaa tai siihen liittyvää sähkölaitteistoa muutetaan, on muutettu osa todennettava ja koestettava tarkoituksenmukaisesti uudestaan. Pesukinnaskoneelle tehtiin kattava testi ennen käyttöönottoa, jossa varmistettiin koko ohjausjärjestelmän toiminta Oikosulkuvirran mittaaminen liityntäpisteestä Verkon impedanssi ja sitä vastaava oikosulkuvirta mitattiin koneen liityntäpisteestä. Syöttävän verkon päässä käytetään 16A tulppavaroketta ja kaapelissa on 2,5mm 2 :n kuparijohtimet. Oikosulkuvirraksi mitattiin 330A, joka riittää hyvin automaattisen poiskytkennän toteutumiseen vaadittavassa ajassa.

66 Toimilaitekaapeleiden oikosulkuvirtojen toteaminen laskemalla Pesukinnaskoneen oikosulkuvirrat mitattiin ainoastaan koneen pääkeskuksen syöttöliittimiltä. Toimilaitteilta oikosulkuvirtojen mittaaminen ei ollut mahdollista, koska moottori oli kytketty taajuusmuuttajaan. Toimilaitteilla olevat oikosulkuvirrat päätettiin todeta laskemalla, jotta voitaisiin varmistaa vikatilanteessa automaattisen poiskytkennän toteutuminen vaadittavassa ajassa. Käytännössä laskettiin keskukselta mitatun verkon oikosulkuvirran avulla toimilaitteiden maksimi johtopituudet, jolloin vaadittu oikosulkuvirta vielä toteutuu. Koneen syöttöliittimiltä mitattu oikosulkuvirta I k = 330 A Lasketaan oikosulkuvirtaa (330A) vastaava verkon impedanssi Zv kaavalla; Zv c 3 U I k 4.),missä c on liitäntähäviöiden kerroin (0,95), U on pääjännite (V), I k on oikosulkuvirta (A). Zv 0, V 330A 0,66 Automaattisen poiskytkennän vuoksi vaadittavat oikosulkuvirrat eri suojalaitteilla. Johdonsuoja 6A, C-tyyppi I k = 60 A (Taulukko 41.4a, D1 Käsikirja rakennusten sähköasennuksista 2008, 92) Suurin sallittu impedanssi toimilaitteella; Z v j 0, V 60A 3,66

67 60 Kaapeleiden impedanssit ( / km) johdinlämpötilassa 80 C. Kupari 4x1,5mm 2 14,620 /km Taulukko 41.5, D1 Käsikirja rakennusten sähköasennuksista 2008, 95) Sallittu johtopituus (l max ) voidaan laskea kaavalla; l max c U 3 I k 2 Z j Z v 5.),missä Z j on suojattavan johtimen impedanssi ( /km). l 3,66 0,66 102, m 2 14,620 / km 6 max 1,5m OK! 8.6 Käyttöohje Käyttöohjeiden on oltava sen maan kielellä tai kielillä, jossa konetta käytetään. Suomessa käyttöohjeiden on siten oltava suomeksi ja tarvittaessa myös ruotsiksi. Jos koneen valmistaja, maahantuoja tai myyjä ei ole toimittanut suomen- ja ruotsinkielisiä ohjeita, on työnantajan viimekädessä käännettävä ohjeet ennen koneen käyttöön ottamista. Pesukinnaskoneen käyttöohjeet on tehty työnantajan toimesta sekä suomen, että ruotsin kielisinä. 8.7 Vaatimustenmukaisuusvakuutus ja CE merkintä Vaatimustenmukaisuusvakuutuksessa valmistaja vakuuttaa, että koneen suunnittelussa on noudatettu kaikkia konetta koskevia direktiivejä. Direktiivit on lueteltava vakuutuksessa. Sen lisäksi vakuutuksessa luetellaan ne standardit, joita on sovellettu koneen suunnittelussa. Pesukinnaskoneen modernisoinnin valmistuttua koneen valmistajat allekirjoittivat vaatimustenmukaisuusvakuutuksen ja CE merkintä kiinnitettiin koneeseen pysyvällä tavalla.

68 61 9 TULOKSET JA POHDINTA Tämän opinnäytetyön pohdintaosuutta kirjoittaessani työssä turvallistamisen esimerkkikohteena ollut pesukinnaskone on saatu takaisin tuotantoon ja yksimielisesti voidaan todeta, että koneen turvallisuus on parantunut huomattavasti. Koneen turvallistamisessa on edetty johdonmukaisesti ja työ on saatu päätökseen alussa laadittujen suunnitelmien mukaisesti. Koneturvallisuuden lisäksi pesukinnaskoneen käytettävyyttä on parannettu suunnittelemalla ja toteuttamalla uusi ohjauspaneeli ergonomiset työolosuhteet huomioiden. Käyttövarmuus on parantunut uusien rajakytkimien ja kaapelointien seurauksena. Opinnäytetyön tuloksena on saatu esimerkkikohteena ollut pesukinnaskone sitä koskevien EU direktiivien mukaiseksi. Opinnäytetyön tärkeimpänä saavutuksena pidän kuitenkin koneen ohjausjärjestelmäsuunnittelusta saamaani kokemusta. Työn aikana opittu teoriatieto ja sen nopea soveltaminen käytännön suunnitteluun on ollut haastavaa. Standardien hyödyntäminen ohjausjärjestelmien suunnittelussa on kehittynyt opinnäytetyön aikana. Lisäksi suunnittelun apuvälineinä käytettävien ohjelmien tuntemus on lisääntynyt. Koneiden sähkösuunnittelua ja turvatoimintoihin liittyviä määräyksiä ei ole käsitelty kattavasti sähkövoimatekniikan koulutusohjelmassa. Mielestäni tehty opinnäytetyö laajensi hyvin koulussa opittua sähkösuunnittelun perusosaamista.

69 62 LÄHTEET Siirilä, T Koneturvallisuus EU:n direktiivien ja standardien soveltaminen käytännössä. Keuruu: Fimtekno Oy Siirilä, T. & Pahkala, J EU määräysten mukainen koneiden turvallisuus. Keuruu: Fimtekno Oy Siirilä, T. & Kerttula, T Koneturvallisuuden perusteet. Espoo: Opiks-Tiimi Oy Työsuojeluoppaita ja ohjeita 16. Koneturvallisuus Koneen vaarojen arvioinnista CE merkintään Sosiaali- ja terveysministeriön työsuojeluosasto. Tampere: Pk Paino Oy Turvasovellusten käsikirja. Teollisuuden turvallisuuden kokonaisratkaisu Omron. D1 Käsikirja rakennusten sähköasennuksista Sähkö- ja teleurakoitsijaliitto STUL ry. Espoo: Sähköinfo Oy SFS EN Koneturvallisuus. Koneiden sähkölaitteisto. Osa 1: Yleiset vaatimukset painos. Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS. SFS EN ISO Koneturvallisuus. Riskin arviointi. Osa 1: Periaatteet Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS. SFS EN Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvien sähköisten, elektronisten ja ohjelmoitavien elektronisten ohjausjärjestelmien toiminnallinen turvallisuus Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS. SFS EN ISO Koneturvallisuus. Turvallisuuteen liittyvät ohjausjärjestelmien osat. Osa 1: Yleiset suunnitteluperiaatteet Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS. SFS Käsikirja 600. Pienjännitesähköasennukset ja sähkötyöturvallisuus Helsinki: Suomen standardisoimisliitto SFS.

70 63 Valtioneuvoston päätös koneiden turvallisuudesta 1314/1994. Valtioneuvoston päätös työssä käytettävien koneiden ja muiden työvälineiden hankinnasta, turvallisesta käytöstä ja tarkastamisesta 856/1998. Kauppa- ja teollisuusministeriön päätös sähkölaitteistojen turvallisuudesta 1193/1999. Kauppa- ja teollisuusministeriön päätös sähkölaitteiden ja -laitteistojen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta 1696/1993.

71 64 LIITTEET LIITE 1; Pesukinnaskoneen piirikaavio. LIITE 2; Pesukinnaskoneen ohjauskeskuksen layout kuvat. LIITE 3; Pesukinnaskoneen pääkeskuksen layout kuvat. LIITE 4; Pesukinnaskoneen komponenttiluettelo. LIITE 5; Pesukinnaskoneen kaapeliluettelo ja kytkentälista. LIITE 6; Pesukinnaskoneen kilpiluettelo. LIITE 7; Koneen mittauspöytäkirjat.

72 LIITE 1/1

73 LIITE 1/2

74 LIITE 1/3

75 LIITE 1/4

76 LIITE 1/5

77 LIITE 1/6

78 LIITE 1/7

79 LIITE 1/8

80 LIITE 1/9

81 LIITE 2/1

82 LIITE 2/2

83 LIITE 2/3

84 LIITE 3/1

85 LIITE 3/2

86 LIITE 4