Streszczenie
W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące konstruowania bez-piecznych dla człowieka i Ğrodowiska maszyn i urządzeĔ technicznych. Zapropono-wano sposób oceny zagroĪeĔ stwarzanych przez maszynĊ oraz miary dopuszczenia maszyny do eksploatacji. Wskazano na moĪliwoĞü zastosowania techniki komputero-wej wspomagającej tĊ decyzjĊ.
Słowa kluczowe: projektowanie maszyn, zagroĪenia maszynowe, ryzyko, bezpieczeĔstwo maszyn 1. Wprowadzenie
Jak wynika z danych literaturowych [1,6] prace związane z róĪnego rodzaju maszynami stanowią w Polsce aĪ 40% wypadków mających najczĊĞciej miejsce w czasie obsługi produkcyjnej stacjonarnych maszyn i urządzeĔ, przy uĪytkowaniu sprzĊtu do pracy na wysokoĞci, maszyn i urządzeĔ mobilnych oraz wyposaĪenia do podnoszenia ładunków. Podobne zjawiska wystĊpują równieĪ w innych paĔstwach członkowskich Unii Europejskiej.
ZagroĪenia ze strony maszyn i urządzeĔ technicznych (zagroĪenia maszynowe) dla zdrowia lub Īycia ludzkiego mogą wystĊpowaü zarówno podczas normalnego (ustalonego przez projektanta i/lub producenta) funkcjonowania maszyny lub innego przedmiotu pracy, jak równieĪ powstawaü wskutek zakłóceĔ powodujących naruszenie normalnych warunków ich funkcjonowania prowadzących do defektów, uszkodzeĔ, lub awarii maszyn i czĊsto trudnych do przewidzenia nastĊpstw.
Na zagroĪenia maszynowe [1,4] mają wpływ wzajemne usytuowanie oraz energia strefy oddziaływania danego czynnika w stosunku do strefy pracy człowieka, energia kinetyczna elementów lub maszyn a takĪe potencjalna (siła ciĊĪkoĞci, zakumulowana energia sprĊĪystoĞci elementów sprĊĪystych lub gazów i cieczy pod ciĞnieniem lub próĪni), statecznoĞü obiektu technicznego, jego wytrzymałoĞü mechaniczna, rodzaj, kształt, gładkoĞü powierzchni elementów, z którymi moĪe siĊ stykaü człowiek (elementy tnące, ostre krawĊdzie itp.) nawet wówczas, gdy siĊ nie poruszają, połoĪenie wzglĊdem siebie elementów mogących przy poruszaniu siĊ tworzyü strefy zagroĪenia, np. obcinania, wciągania, a takĪe Ğrodowisko pracy (temperatura, itp.).
ZagroĪenia i ich skutki dla człowieka, maszyny i Ğrodowiska stanowią podstawĊ projektowania i wdraĪania Ğrodków technicznych (Ğrodków funkcjonalnych) eliminujących lub ograniczających zagroĪenia. Z tego wzglĊdu naleĪy połoĪyü szczególny nacisk na potrzebĊ projektowania i wykonania maszyn, które mają byü bezpieczne z samego załoĪenia, jak równieĪ na ich właĞciwe instalowanie i konserwacjĊ. Takie podejĞcie do spraw bezpieczeĔstwa ma na celu zmniejszenie kosztów społecznych duĪej liczby wypadków powodowanych bezpoĞrednio przez uĪytkowników.
Rozpoznanie zagroĪeĔ maszynowych i ocena ich wpływu na bezpieczeĔstwo stanowią powaĪny problem dla kaĪdego konstruktora, gdyĪ zgodnie z prawem tylko maszyna spełniająca zasadnicze wymagania dla maszyn [13] moĪe byü przekazana do obrotu (sprzedaĪy i eksploatacji). Z tego wzglĊdu juĪ na etapie wstĊpnych prac projektowych wiele miejsca i uwagi poĞwiĊciü naleĪy zagadnieniom oraz ocenie ryzyka stwarzanego przez maszynĊ. Zgodnie z Polską Normą [9] proces oceny ryzyka powinien byü realizowany w dwóch etapach (rys. 1).
Rysunek 1. Procedura oceny ryzyka związanego z maszyną ħródło: [9].
W pierwszym dotyczącym analizy ryzyka naleĪy okreĞliü ograniczenia dotyczące maszyny, zidentyfikowaü zagroĪenia oraz oszacowaü ryzyko. Celem rozpoznania – identyfikacji jest okreĞlenie rodzajów ryzyka, które wiąĪą siĊ z rozwaĪaną maszyną. Ich prawidłowe rozpoznanie jest o tyle istotne, Īe umoĪliwia projektantowi (producentowi) podjĊcie działaĔ mających na celu zabezpieczenie siĊ przed nimi lub ich redukcjĊ.
2. Zasady oceny ryzyka maszyn
W wyniku analizy ryzyka otrzymuje siĊ informacje niezbĊdne do jego oceny, która z kolei umoĪliwia podejmowanie decyzji o bezpieczeĔstwie związanym z maszyną [9]. Oceny ryzyka dokonuje siĊ stosując róĪne mierniki. Ich wybór zaleĪy od rodzaju ryzyka, jakie podlega ocenie. DziĊki kwantyfikacji moĪliwe jest wskazanie tych czynników ryzyka, na które naleĪy zwróciü szczególną uwagĊ.
DziĊki ocenie ryzyka moĪliwe jest opracowanie strategii zarządzania ryzykiem. Celem zarządzania jest ograniczanie ryzyka oraz zabezpieczanie siĊ przed jego skutkami. Wynika stąd, Īe celem zarządzania ryzykiem nie jest wyeliminowanie ryzyka, lecz zrozumienie go w stopniu umoĪliwiającym wykorzystanie dobrych stron i zminimalizowanie złych.
2.1. Ograniczenia dotyczące maszyny
Jest pierwszym etapem analizy zagroĪeĔ. Dokonuje siĊ tutaj zebrania takich informacji, jak: ¾ wymagania dotyczące okreĞlonych faz Īycia maszyny,
¾ rysunki konstrukcyjne i inne Ğrodki za pomocą których opisano maszynĊ, ¾ dane o zasilaniu maszyny,
¾ historiĊ kaĪdego wypadku i zdarzenia prawie wypadkowego, ¾ wszystkie informacje dotyczące pogorszenia stanu zdrowia operatora, ¾ rodzaje pracy i procedury obsługi:
) praca automatyczna,
) sterowanie rĊczne ze stanowiska znajdującego siĊ poza zasiĊgiem maszyny, ) sterowanie rĊczne z bezpoĞrednim kontaktem z maszyną,
) współdziałanie z maszyną na stanowisku roboczym, ¾ miejsce uĪytkowania:
" przemysłowe,
" profesjonalne nieprzemysłowe, " w zastosowaniach medycznych, " domowe,
¾ przewidywane przeszkolenie uĪytkownika: " przeszkolony operator,
" technik obsługi serwisowej, " uczeĔ zawodu,
" uĪytkownik nieprofesjonalny, " osoba niepełnosprawna, ¾ ekspozycja innych osób na zagroĪenie:
" operatorzy sąsiednich maszyn, " inni pracownicy w otoczeniu maszyny, " osoby przypadkowe,
" osoby niepełnoletnie, ¾ zasiĊg pracy maszyny,
¾ wymagana przestrzeĔ do pracy (współpracy) z maszyną,
¾ wymagana przestrzeĔ do obsługi bezpoĞredniej (konserwacja, naprawy), ¾ wymagania związane z zasilaniem,
¾ limit czasu uĪytkowania (cała maszyna, okreĞlone podzespoły), ¾ zalecane okresy miĊdzyprzeglądowe,
¾ ograniczenia w zakresie: " temperatury otoczenia, " wilgotnoĞci wzglĊdnej,
" uĪytkowania na wolnym powietrzu, " prĊdkoĞci wiatru, itp.,
¾ czystoĞü otoczenia:
" ograniczenia w zakresie obecnoĞci pyłów, zawiesin, itp.), " właĞciwoĞci przetwarzanych materiałów.
Informacje powinny byü uaktualniane wraz z rozwojem konstrukcji i w przypadku koniecznoĞci modernizacji maszyny [5]. CzĊsto moĪliwe jest porównanie podobnych sytuacji zagroĪenia związanych z róĪnymi typami maszyn jest czĊsto moĪliwe, gdy dostĊpne są wystarczające informacje o zagroĪeniach i okolicznoĞciach wypadku w danej sytuacji. Brak historii wypadku, mała liczba wypadków lub mała ciĊĪkoĞü wypadków nie mogą nasuwaü przypuszczenia o małym ryzyku. W przypadku analiz iloĞciowych moĪna korzystaü z informacji zawartych w bazach danych, ksiąĪkach, danych technicznych laboratoriów i producentów, pod warunkiem, Īe istnieje pełne przekonanie o pewnoĞci tych danych.
2.2. Identyfikacja zagroĪeĔ maszynowych
Identyfikacja zagroĪeĔ maszynowych (rys. 2,3,4) powinna obejmowaü wszystkie ich rodzaje – od widocznych gołym okiem i stosunkowo łatwo identyfikowalnych, pochodzących np. od poruszających siĊ czĊĞci maszyn lub ostrych krawĊdzi, do takich, których wykrycie wymaga zastosowania odpowiednich przyrządów pomiarowych, np. chemicznych lub związanych z promieniowaniem elektromagnetycznym.
Podstawowe zagroĪenia, które moĪe stwarzaü analizowana maszyna oraz zagroĪenia związane z otoczeniem, w którym przewidywane jest jej uĪytkowanie wymieniono w normie [6].
Dla potrzeb oceny ryzyka zaproponowano ich ujĊcie w formie arkusza pytaĔ (tab. 1), który stanowiü bĊdzie podstawĊ opracowywanego programu komputerowego wspomagającego ocenĊ ryzyka maszynowego.
2.3. Szacowanie ryzyka
Szacowanie ryzyka związanego ze zidentyfikowanymi zagroĪeniami polega na ustaleniu, jakie mogą byü szkodliwe nastĊpstwa zagroĪenia i jakie jest prawdopodobieĔstwo, Īe one wystąpią.
Ryzyko okreĞla siĊ dla kaĪdego zagroĪenia stwarzanego przez maszynĊ (odpowiedĨ na „TAK” w tab. 1). Jest mało prawdopodobne, aby odpowiedĨ pozytywna pojawiła siĊ dla wszystkich 128 zagroĪeĔ wymienionych w kolumnie 3 tabeli 1 (w niniejszej pracy zaprezentowano tylko fragmenty arkusza oceny zagroĪeĔ), tym niemniej dla kaĪdego zaistniałego ryzyko bĊdzie miało inną wartoĞü. WartoĞci ryzyka nie sumuje siĊ i nie uĞrednia. Dla kaĪdego zagroĪenia z osobna
naleĪy oszacowaü ryzyko, posługując siĊ jakąkolwiek metodą. MoĪna korzystaü z metod opisanych w Polskiej Normie, z metod opisanych w publikacjach lub własnej opracowanej metody, przyjmując regułĊ, Īe wszystkie zagroĪenia maszynowe są szacowane jedną metodą. W szczególnych przypadkach szacując ryzyko od np. czynników szkodliwych lub od obciąĪenia układu miĊĞniowo-szkieletowego poleca siĊ stosowanie metod przewidzianych konkretnie dla tych zagroĪeĔ np. ocena wydatku energetycznego wg metody G. Lehmanna dla obciąĪeĔ dynamicznych, metody OWAS dla obciąĪeĔ statycznych, metody REBA do oceny obciąĪenia całego ciała, metody RULA do oceny obciąĪenia koĔczyn górnych, czy teĪ metody OCRA przeznaczonej do oceny ryzyka zawodowego podczas wykonywania prac powtarzalnych za pomocą koĔczyn górnych.
Istotnego znaczenia w oszacowaniu ryzyka nabiera ustalenie prawdopodobieĔstwa wystąpienia zdarzenia niepoĪądanego i rozmiarów związanych z nim strat. WielkoĞü strat, którymi wodniesieniu do człowieka są szkodliwe skutki zdrowotne (choroby zawodowe, uraz, Ğmierü) szacuje siĊ na podstawie analizy wypadków i zdarzeĔ prawie wypadkowych (dla zagroĪeĔ powodowanych czynnikami niebezpiecznymi), na podstawie wyników badaĔ eksperymentalnych lub danych epidemiologicznych (dla czynników szkodliwych i uciąĪliwych) lub na podstawie oceny ekspertów.
StopieĔ ciĊĪkoĞci moĪliwej szkody moĪna oszacowaü uwzglĊdniając [9]:
¾
charakter tego, co ma byü chronione:– osoby, – mienie, – Ğrodowisko,
¾
ciĊĪkoĞü urazów lub pogorszenia stanu zdrowia, – lekkie (zazwyczaj odwracane),Rysunek 2. Przykłady miejsc stanowiących zagroĪenie zmiaĪdĪeniem, zgnieceniem, pochwyceniem, owiniĊciem, wciągniĊciem, odzieĪy, włosów lub czĊĞci ciała
Rysunek 3. Przykłady pracy groĪącej ukłuciem, przeciĊciem, odciĊciem, naruszeniem spójnoĞci ħródło: Opracowano na podstawie [2,4].
Rysunek 4. Przykłady ruchomych czĊĞci maszyn mogących powodowaü uderzenia, zgniecenia, złamania
¾ ciĊĪkoĞü urazów lub pogorszenia stanu zdrowia,
-
lekkie (zazwyczaj odwracalne),-
ciĊĪkie (zazwyczaj nieodwracalne),-
Ğmiertelne,¾ zakres szkody (związanej z poszczególną maszyną):
-
jedna osoba,-
wiele osób.PrawdopodobieĔstwo zaistnienia szkody szacuje siĊ z uwzglĊdnieniem: ¾ czĊstoĞci i czasu trwania naraĪenia:
-
potrzeba dostĊpu do strefy zagroĪenia (np. w warunkach normalnej pracy, konserwacji lub naprawy),-
charakter dostĊpu (np. rĊczne podawanie materiałów),-
czas przebywania w strefie zagroĪenia,-
liczba osób, których dostĊp jest niezbĊdny,-
czĊstoĞü dostĊpu,¾ prawdopodobieĔstwa zaistnienia zdarzenia zagraĪającego:
-
niezawodnoĞü i inne dane statystyczne,-
historia wypadku,-
historia ubytku zdrowia,-
porównanie ryzyka,¾ moĪliwoĞci unikniĊcia lub ograniczenia szkody zaleĪnych od:
-
tego, kto jest operatorem maszyny:3
osoby wykwalifikowane,3
osoby niewykwalifikowane,3
bez osoby obsługującej,-
szybkoĞci zaistnienia zdarzenia zagraĪającego:3
nagłe,3
szybkie,3
powolne,¾ ĞwiadomoĞci ryzyka na podstawie:
-
ogólnej informacji,-
bezpoĞredniej obserwacji,-
znaków ostrzegawczych i urządzeĔ sygnalizacyjnych,¾ osobniczych moĪliwoĞci unikniĊcia lub ograniczenia szkody (np. w zaleĪnoĞci od refleksu, zwinnoĞci, zdolnoĞci do ucieczki):
-
istnieje moĪliwoĞü,-
istnieje moĪliwoĞü, ale w pewnych warunkach,-
brak moĪliwoĞci,¾ praktycznego doĞwiadczenia i wiedzy:
-
o danej maszynie,-
o podobnej maszynie,-
brak doĞwiadczenia.Zgodnie z Polską Normą [9] przy okreĞlaniu elementów ryzyka naleĪy uwzglĊdniü wiele aspektów mających wpływ na poziom zagroĪenia.
ZagroĪenia powodujące długotrwały, szkodliwy wpływ na zdrowie naleĪy szacowaü analizując wszystkie rodzaje działania maszyny i metody pracy, a wiec nie tylko normalnego uĪytkowania maszyny, ale równieĪ kwestii potrzeby dostĊpu podczas ustawiania, programowania, zmian lub korekt procesu, czyszczenia, poszukiwania uszkodzeĔ i konserwacji (np. koniecznoĞü wyłączenia podczas regulacji czy konserwacji zastosowanych systemów technicznych bezpieczeĔstwa.
Szacując ryzyko, naleĪy wziąü pod uwagĊ skutki skumulowanego naraĪenia i efektów synergetycznych, wykorzystywaü informacje o zaistniałych wypadkach lub zdarzeniach potencjalnie wypadkowych związanych z uĪytkowaniem okreĞlonych typów maszyn i okreĞlonych rodzajów Ğrodków bezpieczeĔstwa, oceniü wpływ zagroĪenia wynikające z współdziałania człowieka z maszyną (np. tendencje operatorów maszyn do omijania lub eliminowania Ğrodków bezpieczeĔstwa zainstalowanych w maszynie poprzez np. usuwanie osłon), współdziałania ludzi,
Tabela 1. Fragment arkusza oceny zagroĪeĔ, sytuacji i zdarzeĔ zagraĪających stwarzanych przez maszynĊ
Nr gru-py Nr zagro-Īenia Rodzaj zagroĪenia Czy wystĊpuje? TAK NIE S E P R ZagroĪenia ogólne 1 ZagroĪenia mechaniczne 1.1
ZagroĪenia mechaniczne, jakie moĪe stwarzaü maszyna, czĊĞci maszyn (łącznie z uchwytami materiału obrabianego), przedmioty obrabiane lub obciąĪenia wynikające z:
1 kształtu (elementy tnące, ostre krawĊdzie, czĊĞci ostro zakoĔczone, nawet jeĞli czĊĞci te są nieruchome)
2 wzajemnego połoĪenia, mogące, w przypadku elementów poruszają-cych siĊ, tworzyü strefy zgniatania, Ğcinania, wplątania
3 statecznoĞci zapobiegającej przewróceniu siĊ (z uwzglĊdnieniem energii kinetycznej)
1.3
ZagroĪenia mechaniczne pozostające w związku z maszyną, czĊĞciami i powierzchniami maszyn, narzĊdziami, obrabianymi przedmiotami, obciąĪe-niami i wyrzucaniem materiałów stałych lub płynnych powodujące zagroĪe-nie:
12 zgnieceniem (zmiaĪdĪeniem) 13 ĝcinaniem
14 ciĊciem lub odciĊciem 15 Wplątaniem
Nr gru-py
Nr
zagro-Īenia Rodzaj zagroĪenia
Czy wystĊpuje?
TAK NIE
S E P R ZagroĪenia ogólne
2
21 dotkniĊciem przez człowieka czĊĞci bĊdących pod napiĊciem elek-trycznym przewodzą prąd podczas normalnej pracy (dotyk bezpo-Ğredni)
22 dotkniĊciem przez człowieka czĊĞci bĊdących pod napiĊciem w wy-niku uszkodzenia (dotyk poĞredni)
23 zbliĪeniem siĊ do czĊĞci bĊdących pod wysokim napiĊciem
6
ZagroĪenie powodowane promieniowaniem
38 pola elektromagnetyczne (niskiej czĊstotliwoĞci, czĊstotliwoĞci ra-diowej, mikrofalami
39 Ğwiatła widzialnego, podczerwonego i ultrafioletu 40 Rentgena i gamma
25
ZagroĪenia powodowane przez osoby trzecie/zagroĪenia osób trzecich 96 uruchamianie/stosowanie przez osoby nieupowaĪnione 97 przemieszczenie czĊĞci maszyny poza pozycjĊ spoczynkową
35 126 WypadniĊcie osób z urządzeĔ do transportu ludzi
36 127 Upadek lub wywrócenie urządzeĔ do transportu ludzi
37 128 BłĊdy, błĊdne zachowanie człowieka
ZagroĪenia inne, niezdefiniowane wyĪej
aspektów psychologicznych, efektów związanych z ergonomią, zdolnoĞci osób do uĞwiado-mienia sobie ryzyka w danej sytuacji, zaleĪnie od ich wyszkolenia, do Ğwiadczenia i umiejĊtnoĞci.
W szacowaniu ryzyka naleĪy uwzglĊdniaü zawodnoĞü elementów i systemów wynikające z uszkodzenia elementu, braku zasilania, zakłóceĔ elektrycznych, itp.
Ryzyko jest funkcją skutków i prawdopodobieĔstwa szkody. Istnieje cały szereg sposobów szacowania ryzyka, ale zawsze muszą byü oparte, o dwa elementy: skutki i prawdopodobieĔstwo szkody. W zaleĪnoĞci od wartoĞci prawdopodobieĔstwa i stopnia utraty zdrowia przez osobĊ po-szkodowaną (ciĊĪkoĞci nastĊpstw), ryzyko moĪe byü małe lub Ğrednie – takie ryzyko moĪna uznaü za dopuszczalne lub duĪe – takie ryzyko jest niedopuszczalne.
Oszacowania zawsze są obarczone niepewnoĞcią związaną przede wszystkim z przypadkowym charakterem zdarzeĔ i sposobem wyznaczania szkodliwych nastĊpstw zagroĪeĔ dla zdrowia czło-wieka. PoniewaĪ ustalenie prawdopodobieĔstwa wystąpienia zdarzenia niepoĪądanego o okreĞlo-nych nastĊpstwach rzadko bywa moĪliwe, do szacowania ryzyka stosuje siĊ na ogół wskaĨniki opi-sujące w sposób ogólny zakres prawdopodobieĔstwa wystąpienia oraz wielkoĞü strat. Do najpopu-larniejszych metod szacowania ryzyka naleĪą:
a) oszacowanie ryzyka zawodowego w skali trójstopniowej wg Polskiej Normy [12], b) metoda wstĊpnej analizy zagroĪeĔ (PHA),
d) metoda oceny ryzyka przy pomocy analizy bezpieczeĔstwa pracy (JSA), e) metoda „CO – GDY",
f) analiza rodzajów uszkodzeĔ i ich skutków (FMEA), g) symulacja defektów w systemach sterowania, h) metoda systematycznej analizy ryzyka (MOSAR), i) analiza drzewa błĊdów (FTA).
2.4. WskaĨnikowa metoda Risk score w zastosowaniu do oceny zagroĪeĔ maszynowych Metoda Risk score jest popularną metodą stosowaną w ocenie ryzyka zawodowego na stano-wisku pracy. W metodzie tej ryzyko zawodowe R wyznacza siĊ wykorzystując nastĊpujący wzór:
R = S x E x P gdzie: S – moĪliwe skutki (nastĊpstwa) zagroĪenia,
E – ekspozycja (naraĪenie) na zagroĪenie, P – prawdopodobieĔstwa wystąpienia zdarzenia.
Poszczególne parametry są tu oceniane w kilkustopniowych skalach zgodnie z poniĪszymi ta-belami 2, 3 i 4.
Analizując zagroĪenia stwarzane przez maszyny i urządzenia techniczne (tab. 1) moĪna łatwo dojĞü do wniosku, Īe metoda Risk score moĪe byü wykorzystana równieĪ do oceny tych zagroĪeĔ. RóĪnica polegaü powinna jedynie na indywidualnej ocenie ryzyka stwarzanego przez poszczególne zagroĪenie maszynowe. Proponuje siĊ, aby ta ocena dokonywana było w oparciu o kryteria przed-stawione w tabeli 5, a ze wzglĊdu na duĪa liczbĊ zagroĪeĔ maszynowych (tab. 1 kol. 3) do obliczeĔ wykorzystaü program komputerowy.
Po okreĞleniu wskaĨnika ryzyka maszynowego R (jako iloczynu oszacowanych parametrów S, E i P) moĪna przystąpiü do wartoĞciowania ryzyka maszynowego (zawsze dla konkretnego zagro-Īenia maszynowego) według kryteriów podanych w tabeli 5.
W przypadkach, dla których wartoĞü ryzyka maszynowego R wynosiü bĊdzie powyĪej dwie-Ğcie, projektant musi dokonaü zmian konstrukcyjnych na drodze eliminacji zagroĪenia lub ograni-czenia jego oddziaływania. Po zastosowaniu tych działaĔ konieczna staje siĊ powtórna ocena ryzyka maszynowego – wartoĞü R musi mieĞciü sie w przedziale uznanym minimum za tolerowany.
Tabela 2. MoĪliwe skutki zagroĪenia S
WartoĞü S Kategoria Straty ludzkie Straty materialne
100 powaĪna katastrofa liczne ofiary Ğmiertelne ponad 30 mln zł 40 Katastrofa kilka ofiar Ğmiertelnych 10-30 mln zł 15 bardzo duĪe jedna ofiara Ğmiertelna 300 tys. – 1 mln zł
7 DuĪe ciĊĪkie uszkodzenie ciała 30 - 300 tys. zł 3 ĝrednie nieobecnoĞü w pracy 3 – 30 tys. Zł 1 Małe udzielenie pierwszej pomocy poniĪej 3 tys. zł
Tabela 3. Ekspozycja (naraĪenie) na zagroĪenie E
WartoĞü E Charakterystyka ekspozycji
10 ekspozycja stała 6 czĊsta (codzienna) 3 raz na tydzieĔ 2 raz na miesiąc 1 kilka razy w roku 0,5 rzadka (raz w roku)
Tabela 4. PrawdopodobieĔstwo wystąpienia zagroĪenia P
WartoĞü P Charakterystyka Szansa w % PrawdopodobieĔstwo
10 bardzo prawdopodobne 50 0,5 6 całkiem moĪliwe 10 0,1 3 praktycznie moĪliwe 1 0,01 1 mało prawdopodobne, choü moĪliwe 0,1 0,001 0,5 tylko sporadycznie moĪliwe 0,01 0,0001 0,2 moĪliwe do pomyĞlenia 0,001 0,00001 0,1 teoretycznie moĪliwe 0,0001 0,000001
Tabela 5. WskaĨnik ryzyka R
Lp. WartoĞü R Kategoria ryzyka Działania projektanta (zalecane decyzje) Ocena ryzyka maszynowego
1 R < 1,5 Znikome zbĊdne akceptowalne 2 1,5 < R < 20 bardzo małe wskazana analiza moĪliwoĞci zmniejsze-nia zagroĪenia akceptowalne 3 20 < R < 48 Małe potrzebna analiza moĪliwoĞci zmniejsze-nia zagroĪenia akceptowalne 4 48 < R < 200 Istotne potrzebne zmniejszenie zagroĪenia tolerowalne 5 200 < R < 400 DuĪe konieczne ograniczenie zagroĪenia nietolerowane 6 R > 400 bardzo duĪe kategoryczna koniecznoĞü wyeliminowa-nia zagroĪenia nieakceptowane 3. Podstawowe sposoby eliminowania lub ograniczenia oddziaływaĔ zagroĪeĔ maszynowych
ZagroĪenia maszynowe naleĪy eliminowaü lub ograniczaü poprzez ich usuniecie lub zmniej-szenie aktywnoĞci oraz ograniczanie ekspozycji osób na zagroĪenia, których nie udało siĊ wyeli-minowaü. Eliminowanie lub ograniczanie aktywnoĞci zagroĪeĔ realizowane jest głównie na etapie projektowania, natomiast ograniczanie ekspozycji realizowaü moĪna na etapie eksploatacji. Pod-stawowe moĪliwoĞci na etapach projektowania i eksploatacji zapobiegania zagroĪeniom stwarza-nym przez maszyny przedstawiono na rysunku 5.
Rysunek 5. Wybrane sposoby zapobiegania zagroĪeniom maszynowym ħródło: [10].
Projektowe ograniczenie aktywnoĞci zagroĪeĔ maszynowych sprowadza siĊ, w głównej mie-rze, do eliminowania zagroĪenia lub utrudniania moĪliwoĞci powstawania sytuacji zagroĪenia po-przez dobór kształtów, wymiarów, gładkoĞci powierzchni, parametrów ruchu elementów oraz stworzenia moĪliwoĞci uwolnienia siĊ człowieka z sytuacji zagroĪenia bądĨ zmniejszenia skutków takich sytuacji. Konstruktor winien równieĪ przewidywaü anormalne sytuacje w pracy maszyny (urządzenia technicznego) lub zakłócenia wywołane błĊdem człowieka lub uszkodzeniami, pĊkniĊ-ciami, nadmiernym odkształceniem, obluzowaniem i innymi naruszeniami konstrukcji obiektu technicznego doprowadzające do ich awarii.
Najpewniejszym sposobem eliminowania lub ograniczania ekspozycji na niebezpieczne czyn-niki maszynowe jest usytuowanie niebezpiecznego czynnika maszynowego tak, aby człowiek, przy pełnej swobodzie ruchów, nie mógł dosiĊgnąü do strefy zagroĪenia lub ruchomy element maszyny nie dosiĊgał człowieka. PodstawĊ do ustalania odległoĞci uniemoĪliwiających dosiĊgniĊcie do stre-fy zagroĪenia, nazywanych odległoĞciami bezpieczeĔstwa, stanowią wymiary antropometryczne i moĪliwoĞci ruchowe (np. tułowia, koĔczyn) ustalone w wyniku badaĔ osób dorosłych i podane są w Polskiej Normie [7]. Wykorzystując dane antropometryczne ustalono w normie [10] minimalną wysokoĞü, przy której niemoĪliwe dosiĊgniĊcie strefy niebezpiecznej koĔczynami górnymi przez człowieka stojącego na palcach w obuwiu roboczym (z uwzglĊdnieniem naddatku dla zapewnienia
bezpieczeĔstwa). Zgodnie z tą normą odległoĞü bezpieczeĔstwa przy siĊganiu do góry powinna wynosiü 2500 mm – przy małym ryzyku urazu, i 2700 mm – przy duĪym ryzyku urazu. Wymiary antropometryczne populacji uĪytkowników stanowią takĪe podstawĊ do ustalania odstĊpów, któ-rych zachowanie zapobiega zgnieceniu poszczególnych czĊĞci ciała przez dwie zbliĪające siĊ do siebie czĊĞci, czy teĪ dopuszczalne wymiary otworów w osłonach aĪurowych (osłaniających np. wirujące elementy) uniemoĪliwiające włoĪenie palców rĊki.
Poza wymienionymi wyĪej, preferowanymi aktualnie sposobami eliminowaniu lub ogranicza-niu zagroĪenia czynnikami maszynowymi jest:
¾ mechanizacja i automatyzacja (roboty, przenoĞniki, podajniki, manipulatory, itp.),
¾ stosowanie systemów diagnozowania niesprawnoĞci (komputery pokładowe, czujniki, systemy doradcze, itp.),
¾ bezpieczne dojĞcie (schody, drabiny, klamry, pomosty) i dostĊp (otwory) do miejsc obsługi technicznej,
¾ stosowanie specjalistycznego wyposaĪenia do przenoszenia (np. haki, zaczepy, Ğruby oczkowe, rowki prowadzące dla wideł wózków podnoĞnikowych),
¾ stosowanie przez pracowników właĞciwej odzieĪy i obuwia roboczego (np. obcisłe kombinezo-ny, zapiĊte rĊkawy i nogawki ograniczają pochwycenie),
¾ wydłuĪanie okresów miĊdzy kolejnymi obsługami technicznymi lub naprawami.
Z wielu Ğrodków słuĪących zapobieganiu zagroĪeniom powodowanym przez maszyny, istotne znaczenie mają specjalne urządzenia stosowane do ochrony przed zagroĪeniami operatora lub in-nych osób. Urządzenia te są nazywane technicznymi Ğrodkami ochronnymi i podzielono je na osłony i urządzenia ochronne.
Osłony i urządzenia ochronne powinny byü wytrzymałe i umieszczone w odpowiedniej odle-głoĞci od strefy niebezpiecznej, nie powinny powodowaü dodatkowego ryzyka, nie powinny dawaü łatwo siĊ obejĞü lub wyłączyü, nie powinny powodowaü utrudnienia w obserwacji procesu produk-cyjnego, jak równieĪ powinny umoĪliwiaü dostĊp konieczny do mocowania lub wymiany narzĊdzi oraz konserwacji.
Przykładem urządzeĔ odległoĞciowych są skanery [1] montowane na Ğrodkach transportu we-wnĊtrznego (np. wózki samojezdne), które wytwarzając pole ochronne przed poruszającą siĊ ma-szyną wykrywają przeszkodĊ (np. człowieka) znajdującą siĊ w zasiĊgu tego pola, generują sygnał do zatrzymania poruszającej siĊ maszyny uniemoĪliwiając uderzenie w przeszkodĊ.
Omówione wyĪej urządzenia i Ğrodki chronią w sposób czynny przed nastĊpstwami zagroĪeĔ maszynowych. OchronĊ bierną stanowią wszelkiego rodzaju informacje o zagroĪeniach w postaci barw, znaków, sygnałów, itp. ĝrodki te, informując lub ostrzegając o zagroĪeniach, mogą istotnie zmniejszaü ryzyko związane z tymi zagroĪeniami.
JeĞli wyczerpanie wszystkich moĪliwoĞci eliminowania zagroĪeĔ maszynowych lub zmniej-szenia związanego z nimi ryzyka i jest ono wyĪsze od akredytowanego, to naleĪy stosowaü Ğrodki ochrony indywidualnej. W zakresie ochrony przed zagroĪeniami maszynowymi bĊdą to przede wszystkim Ğrodki ochrony przed upadkiem z wysokoĞci, przed spadającymi przedmiotami, ostrymi elementami.
4. Podsumowanie
Szacowanie ryzyka dokonane moĪe byü, jak to wykazano wyĪej, wieloma metodami. Wybór metody powinien byü oparty o analizĊ przydatnoĞci i wiarygodnoĞci. Jest to bardzo waĪne, gdyĪ złe oszacowanie prowadzi do niewłaĞciwej oceny ryzyka. Ocena ta wiąĪe siĊ z podjĊciem decyzji o zaakceptowaniu ryzyka lub koniecznoĞci jego zmniejszenia.
Kryterium dopuszczalnoĞci ryzyka są wymagania zawarte w przepisach prawa oraz wiele róĪ-nych czynników, z których za najistotniejsze moĪna uznaü wzglĊdy ekonomiczne oraz społeczne spostrzegania ryzyka.
JeĞli konieczne jest zmniejszenie ryzyka, to powinny byü dobrane i zastosowane odpowiednie Ğrodki bezpieczeĔstwa i powtórzone procedury oceny ryzyka. Podczas tego iteracyjnego procesu waĪne jest, aby projektant sprawdził, czy zastosowanie nowych Ğrodków bezpieczeĔstwa nie spo-wodowało powstania dodatkowych zagroĪeĔ. JeĞli powstaną nowe zagroĪenia, to naleĪy je umie-Ğciü na liĞcie zidentyfikowanych zagroĪeĔ i powtórzyü proces szacowania.
Przy niewłaĞciwie dobranej metodzie szacowania powstaje spirala błĊdów, a tym samym po-waĪne zagroĪenie podjĊcia błĊdnej decyzji projektanta i wytwórcy, co do dopuszczenia maszyny do eksploatacji.
Bibliografia
1. Koradecka D. i in.: Nauka o pracy – bezpieczeĔstwo, higiena, ergonomia. CIOP-PIB, War-szawa 2010.
2. Koradecka D.: BezpieczeĔstwo i higiena pracy. CIOP-PIB, Warszawa 2008. 3. Mac S., Leowski J.: BezpieczeĔstwo i higiena pracy. WSiP, Warszawa 1998.
4. Mirzejowski J. i in.. Kultura bezpieczeĔstwa. Materiały pomocnicze dla szkół ponadgimna-zjalnych. CIOP-PIB, Warszawa 2010.
5. PrzybyliĔski B.: Uwarunkowania prawne bezpieczeĔstwa naprawianych i modernizowanych maszyn. Materiały VII Konferencji Naukowej ”Regeneracja ‘06”. Oddział SIMP w Bydgosz-czy, Wydział Mechaniczny ATR, Stowarzyszenie Absolwentów ATR, Pieczyska/Koronowa, wrzesieĔ 2006, ss. 133–144.
6. PIP, (2011, luty 18). Sieci [Online]. DostĊpne: http://www.pip.gov.pl/html/pl/doc/ 88500004.pdf
7. PN-EN 349+A1:2010: BezpieczeĔstwo maszyn – Minimalne odstĊpy zapobiegające zgniece-niu czĊĞci ciała człowieka.
8. PN-EN 547-3+A1:2010: BezpieczeĔstwo maszyn – Wymiary ciała ludzkiego – CzĊĞü 3: Da-ne antropometryczDa-ne.
9. PN-EN ISO 12100:2011: BezpieczeĔstwo maszyn – Ogólne zasady projektowania – Ocena ryzyka i zmniejszanie ryzyka.
10. PN-EN ISO 13855:2010: BezpieczeĔstwo maszyn – Umiejscowienie wyposaĪenia ochronne-go ze wzglĊdu na prĊdkoĞci zbliĪania czĊĞci ciała człowieka.
11. PN-EN ISO 13857:2010: BezpieczeĔstwo maszyn – OdległoĞci bezpieczeĔstwa uniemoĪli-wiające siĊganie koĔczynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych.
12. PN-N-18002:2011: Systemy zarządzania bezpieczeĔstwem i higieną pracy. Ogólne wytyczne do oceny ryzyka zawodowego.
13. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 paĨdziernika 2008 r. w sprawie zasadniczych wymagaĔ dla maszyn (Dz. U. nr 199, poz. 1228).
THE CHOSEN ASPECTS OF A SAFE MACHINE PROJECT DESIGN Summary
The article presents the chosen issues concerning the construction of machines and technical devices safe for human beings and environment. It proposes a method of evaluation of dangers caused by the devices as well as measurements, which allow for the device to be operated. The article points out the possibility to apply computer technologies, which support such a solution.
Keywords: machine design, machine hazards, risks, safety equipment
Bolesław PrzybyliĔski
Zakład Pojazdów i Diagnostyki
Instytut Eksploatacji Maszyn i Transportu Wydział InĪynierii Mechanicznej
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy e-mail: przyb@utp.edu.pl
