Adım adım makina emniyeti

Günümüzde, hem çalışanın emniyeti, hem de üretim çevriminin verimliliği üzerine eşit şekilde odaklanılmıştır. Artık emniyet teknolojisi, otomasyonun değişmez bir parçası haline gelmiştir.

A+ A-

Pilz

Çok açıktır ki; makina emniyet dizaynının, makina operasyonunun teknik olarak mümkün olabilen en verimli şekilde çalışmasına olanak sağlaması ve yasal açıdan uygun olması gerekmektedir. 2006/42/EC Makina Direktifi, saha ve makinaların emniyeti ile ilgili yasal çerçeveyi içermektedir. Bu kapsamda, makina ve saha için fonksiyonel emniyetlerin Avrupa Birliği’ne uygunluğu ölçülebilmektedir. Saha veya makinanın operasyonel emniyetinin, emniyet ile ilgili kontrol sistemlerinin çalışmasına bağlı olarak değiştiği durumlarda fonksiyonel emniyetten bahsedebiliriz.
Makina Direktifi, Avrupa makina emniyet gerekliliklerinin standartlaştırılması ile ilgilidir. Makina Direktifi kanun niteliğindedir ve Avrupa Birliği üyelerinin ilgili yerel kanunlarına eklenmiştir. Söz konusu direktif, Avrupa pazarında malların serbest dolaşımı için gerekli makina emniyeti seviyesinin standartlarını belirlemektedir. Makina üreticileri, ürünlerin ilgili direktife uygunluğunu göstermek için CE Belgesi kullanmaktadırlar. Bu nedenle, CE Belgesi “Avrupa Pasaportu” olarak anılmaktadır. Robot hücreleri ve üretim hatları gibi birleştirilmiş ekipmanların oluşturduğu makinalar da aynı mantıkla markalanmaktadır. Aynı zamanda, makinadaki revizyon nedeni ile risk analizinin ve performans seviyesinin (PL-performance level) yeniden belirlenmesinin gerekli olduğu önemli değişiklik durumlarından da kullanıcılar sorumludurlar.
Ana hatlarıyla Makina Direktifi, temel sağlık ve emniyet gerekliliklerini düzenlemekte; makinanın ne olduğunu, uygulanacak dokümantasyon prosedürlerini, CE markalamayı, uygunluk beyanını (declarations of conformity) ve onaylı kuruluş gerekliliklerini tanımlamaktadır.

1. adım: Makina emniyetinin kilit noktası olan risk değerlendirmesi
Avrupa pazarındaki makina imalatçıları, müşterilerine emniyetli ürünler temin etmekle yükümlüdürler. Dolayısıyla, makina kaynaklı tüm tehlikeleri önceden belirlemeleri ve ortaya çıkan riskleri değerlendirmeleri gerekmektedir. Bu sebeple, makinanın standartlara uygun olarak operasyonel ve fonksiyonel risklerinin analizi, Makina Direktifi’nde emniyetle ilgili ilk aşamadır.
Risk değerlendirmesinin içeriği ve tanımı herhangi bir direktifte belirtilmemiştir. Fakat, EN ISO 12100 risk değerlendirmesinin genel prosedürünü tanımlamaktadır. Makinanın piyasada ilk kez üretilmesi aşamasından itibaren tüm kullanım ömrü göz önünde bulundurularak, tasarlanan kullanıma ilişkin tüm tehlikeler tanımlanmalıdır. Operatör, temizlik ve bakım personeli gibi makina ile temas halinde olabilecek tüm kullanıcılar ayrıca düşünülmelidir. Her bir tehlikenin riski tahmin edilmeli ve değerlendirilmelidir. Uyumlulaştırılmış standartlara ve son teknolojilere uygun risk azaltım tedbirleri uygulanmalıdır. Örneğin; eksantrik pres operasyonunda, ezilme ve kesilme riski bulunmaktadır. Diyelim ki; bu risk detaylı bir şekilde tanımlandı ve riskin şiddeti ile mâruz kalma sıklığı tahmin edilip değerlendirildi. Sonrasında risk azaltım önlemi, eğer mümkün ise, sabit koruyucu kapak kullanımı olarak belirlenmektedir. Teknik bir koruyucu önlem de; kurulum (set-up) ve başlatma (start) işlemlerinin tek vuruş operasyonu modunun yanlızca çift el kontrol kullanılarak mümkün olması olabilir. Bu tanımlamalardan yola çıkarak, potansiyel riskin azaltılması risk analizinin bir parçasıdır diyebiliriz.
Pilz’in Sayısal Pilz Tehlike Derecesi (PHR-Pilz’s Hazars Rating Numbers) yaklaşımı, sadece kontrol tedbirleri ile risklerin azaltılamadığını; aynı zamanda, bir önceki örnekten yola çıkarsak, kapak veya fenslerin de kullanılması gerektiğini söyler. Pilz tarafından sunulmuş olan PHR prosedürü, saha risklerinin tamamen objektif ve uygulanabilir şekilde değerlendirilmesi için kullanılmaktadır.
Makina imalatçıları, makinalarını yapmış oldukları analizlere göre dizayn edip üretmelidirler. Riskler, sağlık veya malzemeye gelebilecek zarar veya olası yaralanmanın şiddeti ve sıklığı ile hesaplanır. Sonrasında; teknik, organizasyonel ve kişisel önlemlerle tehlikeye karşı korunma veya tehlikenin önlenmesi amaçlanır. Aynı zamanda, artık risk de hesaplanır ve bu değer çok yüksek çıkarsa ek önlemler gerekmektedir. Bu tekrarlanan proses, gerekli emniyet sağlanana kadar devam eder.
Risk analizinin sonucunda teknik koruyucu önlemler ile ilgili gereklilikler belirlenir. Örneğin; koruma fonksiyonun emniyet performansına da değinilir. Bu tür projelerdeki zorluk, bireysel risklerin doğru tahminin yanı sıra, tüm prosesin incelenip değerlendirilmesi gerekliliğidir.

2. adım: Emniyet konsepti geliştirilmesi
Risk analizi sonuçlarını tâkiben ikinci aşama emniyet konsepti aşamasıdır. Emniyet konsepti; teknik önlemleri tanımlar ve sonrasında ulusal ve uluslararası standartlara göre makinanın emniyetli oluşunu garanti eder. İyi bir emniyet konsepti, verimlilik ile koruyucu tedbirler arasındaki sürekli dile getirilen uyuşmazlık durumunu ortadan kaldırmaktadır. Amaç; maliyet, operatör-makina etkileşimi, verimlilik ve bakım çalışmalarının kapsamı bakımından optimize uygulamalar gerçekleştirmektir. Örnek verecek olursak; emniyet konsepti, sabit ve hareketli koruyucu kapaklar, makina ve sahayı durduran sistemler, elektriği, basınç altındaki gaz ve akışkanların enerjisini kesen opsiyonlar ve çalışanların tehlikeli bölgelere girişini algılayan ekipmanları içermektedir.
Yukarıda bahsettiğimiz eksantrik pres örneğini ele alacak olursak, emniyet konseptinde önerilen tedbir, presin tek vuruş operasyonu modunun yanlızca çift el kontrol kullanılarak mümkün olması olabilir.
Risk analizi sonuçlarına ek olarak, EN 692 standardına göre, çift el kontrol sistemi Kategori 4 gerekliliklerine uygun olmalıdır. Başka bir deyişle; çift el kontrolü, butonların ikisine tek elle veya vücudun başka bölgeleri ile basılmasına imkân vermeyecek şekilde dizayn edilmelidir.

3. adım: Emniyet tasarımı; emniyetli, ekonomik işletmenin anahtarı
Emniyet tasarımının amacı; gerekli koruma tedbirlerinin detaylı formülasyonu yoluyla tehlike noktalarını azaltmak ya da ortadan kaldırmaktır. Risk değerlendirmesi ve emniyet konseptinde ortaya konan gereklilikler uygulamaya yansıtılır. Pratik anlamda bu, teknik koruma ve ilave koruma tedbirlerinin (örneğin; kapamalar ve koruma cihazları) spesifikasyonunu ve sonuç olarak; mekanik, elektriksel, elektronik, yazılımsal ve kontrol sisteminin tasarımını içerir.
Bu ayrıca, potansiyel olarak öngörülebilir insan hatalarının hesaba katılması ile ilgili gereklilikleri de içerir. Bu yüzden, ergonomik kullanıma olan ihtiyaç da hesaba katılır. Böylece, operatörlerin sistemi devre dışı bırakmaya ya da manipüle etmeye yöneltmenin önüne geçilmiş olur. İyi bir emniyet tasarımı, makinanın kullanılabilir zamanını artırmanın, duruş zamanını minimuma indirmenin ve sonradan ortaya çıkabilecek maliyetleri asgâriye çekmenin temelidir.

İleri görüşlü tasarım maliyet azaltmaya yardımcı olur
Bu durum; makina sıfırdan yapılırken, yenilenirken ya da modifiye edilirken de geçerlidir. Mevcut makinaya yapılan modifikasyonlar, yeni tehlike noktaları yaratabilir ya da önceden kurulmuş olan koruma tedbirlerini etkisiz hale getirebilir. Sonuç olarak; makinanın kaza riski artmış olur. Eğer makina sıfırdan yapılırken, yenilenirken ya da modifiye edilirken tasarım aşamasında emniyet ele alınacaksa, tehlikelerin oluşmayacağı ya da bağlantılı risklerin asgâriye indirildiği güvence altına alınabilir. Bu da, sonradan ortaya çıkabilecek maliyetleri ve duruşları azaltacağı gibi, emniyeti iyileştirip masum canları kurtarabilir.

4. adım: Sistem entegrasyonu; bir arada olması gerekenleri bir araya getirmek
Tekil makinalar bir tesis olmak üzere birleştirildiğinde ya da var olan makinaların emniyeti iyileştirildiğinde, süreci tamamlamak için çoğu zaman oldukça kısıtlı bir süre mevcuttur. Planlamanın güvenilirliği, uygulamanın kalitesi ve pratik tecrübe başarılı bir sistem entegrasyonunun ön koşullarıdır. Makina üzerindeki emniyet özelliklerini kurgulamak için tavsiye edilen metodoloji IEC DIN EN 61508'de geçen ismiyle V-modelidir. Buna göre, bir proje birçok faza bölünür. Sistem ve tasarım spesifikasyonunu da içerecek şekilde, spesifikasyon tarafı pek çok uygunluk doğrulama sınamasından geçmektedir. Sadece uygulamanın getirdiği faydalar değil, EN ISO 13849-1 standardı gereklilikleri de hesaba katılır.
Makinayı oluşturması için teker teker bileşenlerin birleştirilmesi, çok sayıda birbiriyle uyumlu adımın emniyetli ve akıllı bir otomasyon çözümü üreteceği bir sistem yaratır. Özellikle, emniyetle ilgili eskiye uyarlama uygulamaları, mevcut tesise veya makinaya yeni emniyet teknolojisinin uygulanması, genellikle teknik anlamda başa çıkılması gereken pek çok zorluk yaratır. Yılların getirdiği tecrübe ve mühendislik ve danışmanlık arasındaki bitmeyen uzmanlık aktarımı, optimum ve evrensel bir çözüme ulaşılmasına yardım eder.
Bunların hepsi; planlama ve konsept tasarımı ile başlar; uygun bileşenlerin satın alınması, kurulum ve montaj için tedarikçilerin seçilmesi ve donanım ve yazılımın tasarımından devreye alınmasına kadar uzanır.

5. adım: Emniyet doğrulaması
Makina imalatçılarının kontrol sistemini, yazılımında ya da donanımında yaşanabilecek hataların tehlikeli durumlara yol açmayacağı şekilde tasarlama yükümlülükleri vardır. Bu yükümlülüğün uygunluğunun değerlendirilmesi prosedüründe, validasyon önemli bir rol oynar. Validasyon öncelikle; risk değerlendirmesi, emniyet konsepti ve emniyet tasarımı gibi önceki adımlara bileşen seçimini ve sistem entegrasyonunu da dâhil ederek geri döner. Validasyon, makinanın emniyetli olduğunu ispatlamada hayatidir.
Makina mühendisliğinde bir validasyon prosesi, tesis veya makinanın spesifik olarak istenen kullanım şeklinin gerekliliklerini karşıladığını kanıtlamak zorundadır. Uygunluk doğrulaması (verifikasyon) prosesi, teknik ekipmanın fonksiyonelliğini ve kontrol sisteminin emniyetle ilgili kısımlarını inceler. Böylece, spesifikasyonlara uygun olarak fonksiyonlarını emniyetli şekilde gerçekleştirdiğini onaylar. Örneğin: Pilz'in PAScal hesaplama yazılımı ile, EN ISO 13849-1'e göre ulaşılan performans seviyesi (PL) doğrulanır.
Spesifik anlamda, validasyon sensör ve aktüatör teknolojisinin ve bağlantılarının, performans ölçütlerinin (topraklama iletkenliği, gürültü seviyesi vb.) kontrol edilmesi ve detaylı bilgi içeren bir test raporunun üretilmesini; ayrıca, fonksiyon testi ve hata simülasyonlarının üretilmesini içerir. Sonuçların dokümantasyonu ve doğrulama ve validasyon proseslerinden gelen çözümler, varılmak istenen hedefe gerçekten ulaşıldığını güvence altına alır.