BOLESŁAW PRZYBYLI SKI

WYBRANE ASPEKTY PROJEKTOWANIA MASZYNY BEZPIECZNEJ

Streszczenie W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotycz ce konstruowania bez-

piecznych dla człowieka i rodowiska maszyn i urz dze technicznych. Zapropono-wano sposób oceny zagro e stwarzanych przez maszyn oraz miary dopuszczenia maszyny do eksploatacji. Wskazano na mo liwo zastosowania techniki komputero-wej wspomagaj cej t decyzj .

Słowa kluczowe: projektowanie maszyn, zagro enia maszynowe, ryzyko, bezpiecze stwo maszyn

1. WprowadzenieJak wynika z danych literaturowych [1,6] prace zwi zane z ró nego rodzaju maszynami

stanowi w Polsce a 40% wypadków maj cych najcz ciej miejsce w czasie obsługi produkcyjnej stacjonarnych maszyn i urz dze , przy u ytkowaniu sprz tu do pracy na wysoko ci, maszyn i urz dze mobilnych oraz wyposa enia do podnoszenia ładunków. Podobne zjawiska wyst pujrównie w innych pa stwach członkowskich Unii Europejskiej.

Zagro enia ze strony maszyn i urz dze technicznych (zagro enia maszynowe) dla zdrowia lub ycia ludzkiego mog wyst powa zarówno podczas normalnego (ustalonego przez projektanta i/lub producenta) funkcjonowania maszyny lub innego przedmiotu pracy, jak równie powstawawskutek zakłóce powoduj cych naruszenie normalnych warunków ich funkcjonowania prowadz cych do defektów, uszkodze , lub awarii maszyn i cz sto trudnych do przewidzenia nast pstw.

Na zagro enia maszynowe [1,4] maj wpływ wzajemne usytuowanie oraz energia strefy oddziaływania danego czynnika w stosunku do strefy pracy człowieka, energia kinetyczna elementów lub maszyn a tak e potencjalna (siła ci ko ci, zakumulowana energia spr ysto ci elementów spr ystych lub gazów i cieczy pod ci nieniem lub pró ni), stateczno obiektu technicznego, jego wytrzymało mechaniczna, rodzaj, kształt, gładko powierzchni elementów, z którymi mo e si styka człowiek (elementy tn ce, ostre kraw dzie itp.) nawet wówczas, gdy sinie poruszaj , poło enie wzgl dem siebie elementów mog cych przy poruszaniu si tworzy strefy zagro enia, np. obcinania, wci gania, a tak e rodowisko pracy (temperatura, itp.).

Zagro enia i ich skutki dla człowieka, maszyny i rodowiska stanowi podstaw projektowania i wdra ania rodków technicznych ( rodków funkcjonalnych) eliminuj cych lub ograniczaj cych zagro enia. Z tego wzgl du nale y poło y szczególny nacisk na potrzeb projektowania i wykonania maszyn, które maj by bezpieczne z samego zało enia, jak równie na ich wła ciwe instalowanie i konserwacj . Takie podej cie do spraw bezpiecze stwa ma na celu zmniejszenie kosztów społecznych du ej liczby wypadków powodowanych bezpo rednio przez u ytkowników.

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

232

Rozpoznanie zagro e maszynowych i ocena ich wpływu na bezpiecze stwo stanowipowa ny problem dla ka dego konstruktora, gdy zgodnie z prawem tylko maszyna spełniaj ca zasadnicze wymagania dla maszyn [13] mo e by przekazana do obrotu (sprzeda y i eksploatacji). Z tego wzgl du ju na etapie wst pnych prac projektowych wiele miejsca i uwagi po wi ci nale y zagadnieniom oraz ocenie ryzyka stwarzanego przez maszyn . Zgodnie z Polsk Norm [9] proces oceny ryzyka powinien by realizowany w dwóch etapach (rys. 1).

Rysunek 1. Procedura oceny ryzyka zwi zanego z maszyn ródło: [9].

W pierwszym dotycz cym analizy ryzyka nale y okre li ograniczenia dotycz ce maszyny, zidentyfikowa zagro enia oraz oszacowa ryzyko. Celem rozpoznania – identyfikacji jest okre lenie rodzajów ryzyka, które wi si z rozwa an maszyn . Ich prawidłowe rozpoznanie jest o tyle istotne, e umo liwia projektantowi (producentowi) podj cie działa maj cych na celu zabezpieczenie si przed nimi lub ich redukcj .

Etap drugi to ocena ryzyka daj ca odpowiedz na pytanie: czy ryzyko jest akceptowane?

233

2. Zasady oceny ryzyka maszynW wyniku analizy ryzyka otrzymuje si informacje niezb dne do jego oceny, która z kolei

umo liwia podejmowanie decyzji o bezpiecze stwie zwi zanym z maszyn [9]. Oceny ryzyka dokonuje si stosuj c ró ne mierniki. Ich wybór zale y od rodzaju ryzyka, jakie podlega ocenie. Dzi ki kwantyfikacji mo liwe jest wskazanie tych czynników ryzyka, na które nale y zwróciszczególn uwag .

Dzi ki ocenie ryzyka mo liwe jest opracowanie strategii zarz dzania ryzykiem. Celem zarz dzania jest ograniczanie ryzyka oraz zabezpieczanie si przed jego skutkami. Wynika st d, e celem zarz dzania ryzykiem nie jest wyeliminowanie ryzyka, lecz zrozumienie go w stopniu umo liwiaj cym wykorzystanie dobrych stron i zminimalizowanie złych.

2.1. Ograniczenia dotycz ce maszyny Jest pierwszym etapem analizy zagro e . Dokonuje si tutaj zebrania takich informacji, jak:

wymagania dotycz ce okre lonych faz ycia maszyny,rysunki konstrukcyjne i inne rodki za pomoc których opisano maszyn ,dane o zasilaniu maszyny,histori ka dego wypadku i zdarzenia prawie wypadkowego,wszystkie informacje dotycz ce pogorszenia stanu zdrowia operatora,rodzaje pracy i procedury obsługi:

praca automatyczna, sterowanie r czne ze stanowiska znajduj cego si poza zasi giem maszyny, sterowanie r czne z bezpo rednim kontaktem z maszyn , współdziałanie z maszyn na stanowisku roboczym,

miejsce u ytkowania:przemysłowe, profesjonalne nieprzemysłowe, w zastosowaniach medycznych, domowe,

przewidywane przeszkolenie u ytkownika:przeszkolony operator, technik obsługi serwisowej, ucze zawodu, u ytkownik nieprofesjonalny, osoba niepełnosprawna,

ekspozycja innych osób na zagro enie:operatorzy s siednich maszyn, inni pracownicy w otoczeniu maszyny, osoby przypadkowe, osoby niepełnoletnie,

zasi g pracy maszyny,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

234

wymagana przestrze do pracy (współpracy) z maszyn ,wymagana przestrze do obsługi bezpo redniej (konserwacja, naprawy),wymagania zwi zane z zasilaniem,limit czasu u ytkowania (cała maszyna, okre lone podzespoły),zalecane okresy mi dzyprzegl dowe,ograniczenia w zakresie:

temperatury otoczenia, wilgotno ci wzgl dnej, u ytkowania na wolnym powietrzu, pr dko ci wiatru, itp.,

czysto otoczenia:ograniczenia w zakresie obecno ci pyłów, zawiesin, itp.), wła ciwo ci przetwarzanych materiałów.

Informacje powinny by uaktualniane wraz z rozwojem konstrukcji i w przypadku konieczno ci modernizacji maszyny [5]. Cz sto mo liwe jest porównanie podobnych sytuacji zagro enia zwi zanych z ró nymi typami maszyn jest cz sto mo liwe, gdy dost pne s wystarczaj ce informacje o zagro eniach i okoliczno ciach wypadku w danej sytuacji. Brak historii wypadku, mała liczba wypadków lub mała ci ko wypadków nie mog nasuwa przypuszczenia o małym ryzyku. W przypadku analiz ilo ciowych mo na korzysta z informacji zawartych w bazach danych, ksi kach, danych technicznych laboratoriów i producentów, pod warunkiem, e istnieje pełne przekonanie o pewno ci tych danych.

2.2. Identyfikacja zagro e maszynowych Identyfikacja zagro e maszynowych (rys. 2,3,4) powinna obejmowa wszystkie ich rodzaje –

od widocznych gołym okiem i stosunkowo łatwo identyfikowalnych, pochodz cych np. od poruszaj cych si cz ci maszyn lub ostrych kraw dzi, do takich, których wykrycie wymaga zastosowania odpowiednich przyrz dów pomiarowych, np. chemicznych lub zwi zanych z promieniowaniem elektromagnetycznym.

Podstawowe zagro enia, które mo e stwarza analizowana maszyna oraz zagro enia zwi zane z otoczeniem, w którym przewidywane jest jej u ytkowanie wymieniono w normie [6].

Dla potrzeb oceny ryzyka zaproponowano ich uj cie w formie arkusza pyta (tab. 1), który stanowi b dzie podstaw opracowywanego programu komputerowego wspomagaj cego ocenryzyka maszynowego.

2.3. Szacowanie ryzyka Szacowanie ryzyka zwi zanego ze zidentyfikowanymi zagro eniami polega na ustaleniu, jakie

mog by szkodliwe nast pstwa zagro enia i jakie jest prawdopodobie stwo, e one wyst pi . Ryzyko okre la si dla ka dego zagro enia stwarzanego przez maszyn (odpowied na „TAK”

w tab. 1). Jest mało prawdopodobne, aby odpowied pozytywna pojawiła si dla wszystkich 128 zagro e wymienionych w kolumnie 3 tabeli 1 (w niniejszej pracy zaprezentowano tylko fragmenty arkusza oceny zagro e ), tym niemniej dla ka dego zaistniałego ryzyko b dzie miało inn warto . Warto ci ryzyka nie sumuje si i nie u rednia. Dla ka dego zagro enia z osobna

235

nale y oszacowa ryzyko, posługuj c si jak kolwiek metod . Mo na korzysta z metod opisanych w Polskiej Normie, z metod opisanych w publikacjach lub własnej opracowanej metody, przyjmuj c reguł , e wszystkie zagro enia maszynowe s szacowane jedn metod . W szczególnych przypadkach szacuj c ryzyko od np. czynników szkodliwych lub od obci enia układu mi niowo-szkieletowego poleca si stosowanie metod przewidzianych konkretnie dla tych zagro e np. ocena wydatku energetycznego wg metody G. Lehmanna dla obci e dynamicznych, metody OWAS dla obci e statycznych, metody REBA do oceny obci enia całego ciała, metody RULA do oceny obci enia ko czyn górnych, czy te metody OCRA przeznaczonej do oceny ryzyka zawodowego podczas wykonywania prac powtarzalnych za pomoc ko czyn górnych.

Istotnego znaczenia w oszacowaniu ryzyka nabiera ustalenie prawdopodobie stwa wyst pienia zdarzenia niepo danego i rozmiarów zwi zanych z nim strat. Wielko strat, którymi w odniesieniu do człowieka s szkodliwe skutki zdrowotne (choroby zawodowe, uraz, mier ) szacuje si na podstawie analizy wypadków i zdarze prawie wypadkowych (dla zagro epowodowanych czynnikami niebezpiecznymi), na podstawie wyników bada eksperymentalnych lub danych epidemiologicznych (dla czynników szkodliwych i uci liwych) lub na podstawie oceny ekspertów. Stopie ci ko ci mo liwej szkody mo na oszacowa uwzgl dniaj c [9]:

charakter tego, co ma by chronione:– osoby,– mienie,– rodowisko,ci ko urazów lub pogorszenia stanu zdrowia,– lekkie (zazwyczaj odwracane),

Rysunek 2. Przykłady miejsc stanowi cych zagro enie zmia d eniem, zgnieceniem, pochwyceniem, owini ciem, wci gni ciem, odzie y, włosów lub cz ci ciała

ródło: Opracowano na podstawie [2,3].

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

236

Rysunek 3. Przykłady pracy gro cej ukłuciem, przeci ciem, odci ciem, naruszeniem spójno ci ródło: Opracowano na podstawie [2,4].

Rysunek 4. Przykłady ruchomych cz ci maszyn mog cych powodowa uderzenia, zgniecenia, złamania

ródło: Opracowano na podstawie [1,2].

237

ci ko urazów lub pogorszenia stanu zdrowia,- lekkie (zazwyczaj odwracalne),- ci kie (zazwyczaj nieodwracalne),- miertelne,zakres szkody (zwi zanej z poszczególn maszyn ):- jedna osoba,- wiele osób.Prawdopodobie stwo zaistnienia szkody szacuje si z uwzgl dnieniem:

cz sto ci i czasu trwania nara enia:- potrzeba dost pu do strefy zagro enia (np. w warunkach normalnej pracy, konserwacji lub

naprawy), - charakter dost pu (np. r czne podawanie materiałów), - czas przebywania w strefie zagro enia, - liczba osób, których dost p jest niezb dny, - cz sto dost pu, prawdopodobie stwa zaistnienia zdarzenia zagra aj cego:- niezawodno i inne dane statystyczne,- historia wypadku,- historia ubytku zdrowia,- porównanie ryzyka,mo liwo ci unikni cia lub ograniczenia szkody zale nych od:- tego, kto jest operatorem maszyny:

osoby wykwalifikowane, osoby niewykwalifikowane, bez osoby obsługuj cej,

- szybko ci zaistnienia zdarzenia zagra aj cego: nagłe, szybkie, powolne,

wiadomo ci ryzyka na podstawie:- ogólnej informacji,- bezpo redniej obserwacji,- znaków ostrzegawczych i urz dze sygnalizacyjnych,osobniczych mo liwo ci unikni cia lub ograniczenia szkody (np. w zale no ci od refleksu,zwinno ci, zdolno ci do ucieczki):- istnieje mo liwo ,- istnieje mo liwo , ale w pewnych warunkach,- brak mo liwo ci,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

238

praktycznego do wiadczenia i wiedzy:- o danej maszynie,- o podobnej maszynie,- brak do wiadczenia.

Zgodnie z Polsk Norm [9] przy okre laniu elementów ryzyka nale y uwzgl dni wiele aspektów maj cych wpływ na poziom zagro enia.

Zagro enia powoduj ce długotrwały, szkodliwy wpływ na zdrowie nale y szacowa analizuj c wszystkie rodzaje działania maszyny i metody pracy, a wiec nie tylko normalnego u ytkowania maszyny, ale równie kwestii potrzeby dost pu podczas ustawiania, programowania, zmian lub korekt procesu, czyszczenia, poszukiwania uszkodze i konserwacji (np. konieczno wył czenia podczas regulacji czy konserwacji zastosowanych systemów technicznych bezpiecze stwa.

Szacuj c ryzyko, nale y wzi pod uwag skutki skumulowanego nara enia i efektów synergetycznych, wykorzystywa informacje o zaistniałych wypadkach lub zdarzeniach potencjalnie wypadkowych zwi zanych z u ytkowaniem okre lonych typów maszyn i okre lonych rodzajów rodków bezpiecze stwa, oceni wpływ zagro enia wynikaj ce z współdziałania człowieka z maszyn (np. tendencje operatorów maszyn do omijania lub eliminowania rodków bezpiecze stwa zainstalowanych w maszynie poprzez np. usuwanie osłon), współdziałania ludzi,

Tabela 1. Fragment arkusza oceny zagro e , sytuacji i zdarze zagra aj cych stwarzanych przez maszyn

Nr gru-py

Nr zagro-

eniaRodzaj zagro enia

Czy wyst puje? TAK NIES E P R

Zagro enia ogólne 1 Zagro enia mechaniczne

1.1

Zagro enia mechaniczne, jakie mo e stwarza maszyna, cz ci maszyn (ł cznie z uchwytami materiału obrabianego), przedmioty obrabiane lub obci enia wynikaj ce z:

1 kształtu (elementy tn ce, ostre kraw dzie, cz ci ostro zako czone, nawet je li cz ci te s nieruchome)

2 wzajemnego poło enia, mog ce, w przypadku elementów poruszaj -cych si , tworzy strefy zgniatania, cinania, wpl tania

3 stateczno ci zapobiegaj cej przewróceniu si (z uwzgl dnieniem energii kinetycznej)

1.3

Zagro enia mechaniczne pozostaj ce w zwi zku z maszyn , cz ciami i powierzchniami maszyn, narz dziami, obrabianymi przedmiotami, obci e-niami i wyrzucaniem materiałów stałych lub płynnych powoduj ce zagro e-nie:

12 zgnieceniem (zmia d eniem) 13 cinaniem 14 ci ciem lub odci ciem 15 Wpl taniem

Zagro enia elektryczne powodowane:

239

Nr gru-py

Nr zagro-

eniaRodzaj zagro enia

Czy wyst puje? TAK NIES E P R

Zagro enia ogólne

2

21 dotkni ciem przez człowieka cz ci b d cych pod napi ciem elek-trycznym przewodz pr d podczas normalnej pracy (dotyk bezpo-redni)

22 dotkni ciem przez człowieka cz ci b d cych pod napi ciem w wy-niku uszkodzenia (dotyk po redni)

23 zbli eniem si do cz ci b d cych pod wysokim napi ciem

6 Zagro enie powodowane promieniowaniem

38 pola elektromagnetyczne (niskiej cz stotliwo ci, cz stotliwo ci ra-diowej, mikrofalami

39 wiatła widzialnego, podczerwonego i ultrafioletu 40 Rentgena i gamma

25 Zagro enia powodowane przez osoby trzecie/zagro enia osób trzecich 96 uruchamianie/stosowanie przez osoby nieupowa nione 97 przemieszczenie cz ci maszyny poza pozycj spoczynkow

35 126 Wypadni cie osób z urz dze do transportu ludzi 36 127 Upadek lub wywrócenie urz dze do transportu ludzi 37 128 Bł dy, bł dne zachowanie człowieka

Zagro enia inne, niezdefiniowane wy ej

aspektów psychologicznych, efektów zwi zanych z ergonomi , zdolno ci osób do u wiado-mienia sobie ryzyka w danej sytuacji, zale nie od ich wyszkolenia, do wiadczenia i umiej tno ci.

W szacowaniu ryzyka nale y uwzgl dnia zawodno elementów i systemów wynikaj ce z uszkodzenia elementu, braku zasilania, zakłóce elektrycznych, itp.

Ryzyko jest funkcj skutków i prawdopodobie stwa szkody. Istnieje cały szereg sposobów szacowania ryzyka, ale zawsze musz by oparte, o dwa elementy: skutki i prawdopodobie stwo szkody. W zale no ci od warto ci prawdopodobie stwa i stopnia utraty zdrowia przez osob po-szkodowan (ci ko ci nast pstw), ryzyko mo e by małe lub rednie – takie ryzyko mo na uznaza dopuszczalne lub du e – takie ryzyko jest niedopuszczalne.

Oszacowania zawsze s obarczone niepewno ci zwi zan przede wszystkim z przypadkowym charakterem zdarze i sposobem wyznaczania szkodliwych nast pstw zagro e dla zdrowia czło-wieka. Poniewa ustalenie prawdopodobie stwa wyst pienia zdarzenia niepo danego o okre lo-nych nast pstwach rzadko bywa mo liwe, do szacowania ryzyka stosuje si na ogół wska niki opi-suj ce w sposób ogólny zakres prawdopodobie stwa wyst pienia oraz wielko strat. Do najpopu-larniejszych metod szacowania ryzyka nale : a) oszacowanie ryzyka zawodowego w skali trójstopniowej wg Polskiej Normy [12],b) metoda wst pnej analizy zagro e (PHA),c) metoda oceny ryzyka przy pomocy wska nika ryzyka – Risk score,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

240

d) metoda oceny ryzyka przy pomocy analizy bezpiecze stwa pracy (JSA),e) metoda „CO – GDY",f) analiza rodzajów uszkodze i ich skutków (FMEA),g) symulacja defektów w systemach sterowania,h) metoda systematycznej analizy ryzyka (MOSAR),i) analiza drzewa bł dów (FTA).

2.4. Wska nikowa metoda Risk score w zastosowaniu do oceny zagro e maszynowych Metoda Risk score jest popularn metod stosowan w ocenie ryzyka zawodowego na stano-

wisku pracy. W metodzie tej ryzyko zawodowe R wyznacza si wykorzystuj c nast puj cy wzór: R = S x E x P

gdzie: S – mo liwe skutki (nast pstwa) zagro enia, E – ekspozycja (nara enie) na zagro enie,

P – prawdopodobie stwa wyst pienia zdarzenia. Poszczególne parametry s tu oceniane w kilkustopniowych skalach zgodnie z poni szymi ta-

belami 2, 3 i 4. Analizuj c zagro enia stwarzane przez maszyny i urz dzenia techniczne (tab. 1) mo na łatwo

doj do wniosku, e metoda Risk score mo e by wykorzystana równie do oceny tych zagro e . Ró nica polega powinna jedynie na indywidualnej ocenie ryzyka stwarzanego przez poszczególne zagro enie maszynowe. Proponuje si , aby ta ocena dokonywana było w oparciu o kryteria przed-stawione w tabeli 5, a ze wzgl du na du a liczb zagro e maszynowych (tab. 1 kol. 3) do obliczewykorzysta program komputerowy.

Po okre leniu wska nika ryzyka maszynowego R (jako iloczynu oszacowanych parametrów S, E i P) mo na przyst pi do warto ciowania ryzyka maszynowego (zawsze dla konkretnego zagro-enia maszynowego) według kryteriów podanych w tabeli 5.

W przypadkach, dla których warto ryzyka maszynowego R wynosi b dzie powy ej dwie-cie, projektant musi dokona zmian konstrukcyjnych na drodze eliminacji zagro enia lub ograni-

czenia jego oddziaływania. Po zastosowaniu tych działa konieczna staje si powtórna ocena ryzyka maszynowego – warto R musi mie ci sie w przedziale uznanym minimum za tolerowany.

Tabela 2. Mo liwe skutki zagro enia S Warto S Kategoria Straty ludzkie Straty materialne

100 powa na katastrofa liczne ofiary miertelne ponad 30 mln zł 40 Katastrofa kilka ofiar miertelnych 10-30 mln zł 15 bardzo du e jedna ofiara miertelna 300 tys. – 1 mln zł 7 Du e ci kie uszkodzenie ciała 30 - 300 tys. zł 3 rednie nieobecno w pracy 3 – 30 tys. Zł 1 Małe udzielenie pierwszej pomocy poni ej 3 tys. zł

241

Tabela 3. Ekspozycja (nara enie) na zagro enie E Warto E Charakterystyka ekspozycji

10 ekspozycja stała 6 cz sta (codzienna) 3 raz na tydzie2 raz na miesi c 1 kilka razy w roku

0,5 rzadka (raz w roku)

Tabela 4. Prawdopodobie stwo wyst pienia zagro enia P Warto P Charakterystyka Szansa w % Prawdopodobie stwo

10 bardzo prawdopodobne 50 0,5 6 całkiem mo liwe 10 0,1 3 praktycznie mo liwe 1 0,01 1 mało prawdopodobne, cho mo liwe 0,1 0,001

0,5 tylko sporadycznie mo liwe 0,01 0,0001 0,2 mo liwe do pomy lenia 0,001 0,00001 0,1 teoretycznie mo liwe 0,0001 0,000001

Tabela 5. Wska nik ryzyka R

Lp. Warto R Kategoria ryzyka Działania projektanta (zalecane decyzje)

Ocena ryzyka maszynowego

1 R < 1,5 Znikome zb dne akceptowalne

2 1,5 < R < 20 bardzo małe wskazana analiza mo liwo ci zmniejsze-nia zagro enia akceptowalne

3 20 < R < 48 Małe potrzebna analiza mo liwo ci zmniejsze-nia zagro enia akceptowalne

4 48 < R < 200 Istotne potrzebne zmniejszenie zagro enia tolerowalne

5 200 < R < 400 Du e konieczne ograniczenie zagro enia nietolerowane

6 R > 400 bardzo du e kategoryczna konieczno wyeliminowa-nia zagro enia nieakceptowane

3. Podstawowe sposoby eliminowania lub ograniczenia oddziaływa zagro e maszynowychZagro enia maszynowe nale y eliminowa lub ogranicza poprzez ich usuniecie lub zmniej-

szenie aktywno ci oraz ograniczanie ekspozycji osób na zagro enia, których nie udało si wyeli-minowa . Eliminowanie lub ograniczanie aktywno ci zagro e realizowane jest głównie na etapie projektowania, natomiast ograniczanie ekspozycji realizowa mo na na etapie eksploatacji. Pod-stawowe mo liwo ci na etapach projektowania i eksploatacji zapobiegania zagro eniom stwarza-nym przez maszyny przedstawiono na rysunku 5.

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

242

Rysunek 5. Wybrane sposoby zapobiegania zagro eniom maszynowym ródło: [10].

Projektowe ograniczenie aktywno ci zagro e maszynowych sprowadza si , w głównej mie-rze, do eliminowania zagro enia lub utrudniania mo liwo ci powstawania sytuacji zagro enia po-przez dobór kształtów, wymiarów, gładko ci powierzchni, parametrów ruchu elementów oraz stworzenia mo liwo ci uwolnienia si człowieka z sytuacji zagro enia b d zmniejszenia skutków takich sytuacji. Konstruktor winien równie przewidywa anormalne sytuacje w pracy maszyny (urz dzenia technicznego) lub zakłócenia wywołane bł dem człowieka lub uszkodzeniami, p kni -ciami, nadmiernym odkształceniem, obluzowaniem i innymi naruszeniami konstrukcji obiektu technicznego doprowadzaj ce 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 dosi gn do strefy zagro enia lub ruchomy element maszyny nie dosi gał człowieka. Podstaw do ustalania odległo ci uniemo liwiaj cych dosi gni cie do stre-fy zagro enia, nazywanych odległo ciami bezpiecze stwa, stanowi wymiary antropometryczne i mo liwo ci ruchowe (np. tułowia, ko czyn) ustalone w wyniku bada osób dorosłych i podane sw Polskiej Normie [7]. Wykorzystuj c dane antropometryczne ustalono w normie [10] minimalnwysoko , przy której niemo liwe dosi gni cie strefy niebezpiecznej ko czynami górnymi przez człowieka stoj cego na palcach w obuwiu roboczym (z uwzgl dnieniem naddatku dla zapewnienia

243

bezpiecze stwa). Zgodnie z t norm odległo bezpiecze stwa przy si ganiu do góry powinna wynosi 2500 mm – przy małym ryzyku urazu, i 2700 mm – przy du ym ryzyku urazu. Wymiary antropometryczne populacji u ytkowników stanowi tak e podstaw do ustalania odst pów, któ-rych zachowanie zapobiega zgnieceniu poszczególnych cz ci ciała przez dwie zbli aj ce si do siebie cz ci, czy te dopuszczalne wymiary otworów w osłonach a urowych (osłaniaj cych np. wiruj ce elementy) uniemo liwiaj ce wło enie palców r ki.

Poza wymienionymi wy ej, preferowanymi aktualnie sposobami eliminowaniu lub ogranicza-niu zagro enia czynnikami maszynowymi jest:

mechanizacja i automatyzacja (roboty, przeno niki, podajniki, manipulatory, itp.),stosowanie systemów diagnozowania niesprawno ci (komputery pokładowe, czujniki, systemy

doradcze, itp.),bezpieczne doj cie (schody, drabiny, klamry, pomosty) i dost p (otwory) do miejsc obsługi

technicznej,stosowanie specjalistycznego wyposa enia do przenoszenia (np. haki, zaczepy, ruby oczkowe,

rowki prowadz ce dla wideł wózków podno nikowych),stosowanie przez pracowników wła ciwej odzie y i obuwia roboczego (np. obcisłe kombinezo-

ny, zapi te r kawy i nogawki ograniczaj pochwycenie),wydłu anie okresów mi dzy kolejnymi obsługami technicznymi lub naprawami.Z wielu rodków słu cych zapobieganiu zagro eniom powodowanym przez maszyny, istotne

znaczenie maj specjalne urz dzenia stosowane do ochrony przed zagro eniami operatora lub in-nych osób. Urz dzenia te s nazywane technicznymi rodkami ochronnymi i podzielono je na osłony i urz dzenia ochronne.

Osłony i urz dzenia ochronne powinny by wytrzymałe i umieszczone w odpowiedniej odle-gło ci od strefy niebezpiecznej, nie powinny powodowa dodatkowego ryzyka, nie powinny dawałatwo si obej lub wył czy , nie powinny powodowa utrudnienia w obserwacji procesu produk-cyjnego, jak równie powinny umo liwia dost p konieczny do mocowania lub wymiany narz dzi oraz konserwacji.

Przykładem urz dze odległo ciowych s skanery [1] montowane na rodkach transportu we-wn trznego (np. wózki samojezdne), które wytwarzaj c pole ochronne przed poruszaj c si ma-szyn wykrywaj przeszkod (np. człowieka) znajduj c si w zasi gu tego pola, generuj sygnał do zatrzymania poruszaj cej si maszyny uniemo liwiaj c uderzenie w przeszkod .

Omówione wy ej urz dzenia i rodki chroni w sposób czynny przed nast pstwami zagro emaszynowych. Ochron biern stanowi wszelkiego rodzaju informacje o zagro eniach w postaci barw, znaków, sygnałów, itp. rodki te, informuj c lub ostrzegaj c o zagro eniach, mog istotnie zmniejsza ryzyko zwi zane z tymi zagro eniami.

Je li wyczerpanie wszystkich mo liwo ci eliminowania zagro e maszynowych lub zmniej-szenia zwi zanego z nimi ryzyka i jest ono wy sze od akredytowanego, to nale y stosowa rodki ochrony indywidualnej. W zakresie ochrony przed zagro eniami maszynowymi b d to przede wszystkim rodki ochrony przed upadkiem z wysoko ci, przed spadaj cymi przedmiotami, ostrymi elementami.

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011

Bolesław Przybyli ski Wybrane aspekty projektowania maszyny bezpiecznej

244

4. PodsumowanieSzacowanie ryzyka dokonane mo e by , jak to wykazano wy ej, wieloma metodami. Wybór

metody powinien by oparty o analiz przydatno ci i wiarygodno ci. Jest to bardzo wa ne, gdyzłe oszacowanie prowadzi do niewła ciwej oceny ryzyka. Ocena ta wi e si z podj ciem decyzji o zaakceptowaniu ryzyka lub konieczno ci jego zmniejszenia.

Kryterium dopuszczalno ci ryzyka s wymagania zawarte w przepisach prawa oraz wiele ró -nych czynników, z których za najistotniejsze mo na uzna wzgl dy ekonomiczne oraz społeczne spostrzegania ryzyka.

Je li konieczne jest zmniejszenie ryzyka, to powinny by dobrane i zastosowane odpowiednie rodki bezpiecze stwa i powtórzone procedury oceny ryzyka. Podczas tego iteracyjnego procesu

wa ne jest, aby projektant sprawdził, czy zastosowanie nowych rodków bezpiecze stwa nie spo-wodowało powstania dodatkowych zagro e . Je li powstan nowe zagro enia, to nale y je umie-ci na li cie zidentyfikowanych zagro e i powtórzy proces szacowania.

Przy niewła ciwie dobranej metodzie szacowania powstaje spirala bł dów, a tym samym po-wa ne zagro enie podj cia bł dnej decyzji projektanta i wytwórcy, co do dopuszczenia maszyny do eksploatacji.

Bibliografia1. Koradecka D. i in.: Nauka o pracy – bezpiecze stwo, higiena, ergonomia. CIOP-PIB, War-

szawa 2010.2. Koradecka D.: Bezpiecze stwo i higiena pracy. CIOP-PIB, Warszawa 2008.3. Mac S., Leowski J.: Bezpiecze stwo i higiena pracy. WSiP, Warszawa 1998.4. Mirzejowski J. i in.. Kultura bezpiecze stwa. Materiały pomocnicze dla szkół ponadgimna-

zjalnych. CIOP-PIB, Warszawa 2010.5. Przybyli ski B.: Uwarunkowania prawne bezpiecze stwa naprawianych i modernizowanych

maszyn. Materiały VII Konferencji Naukowej ”Regeneracja ‘06”. Oddział SIMP w Bydgosz-czy, Wydział Mechaniczny ATR, Stowarzyszenie Absolwentów ATR, Pieczyska/Koronowa,wrzesie 2006, ss. 133–144.

6. PIP, (2011, luty 18). Sieci [Online]. Dost pne: http://www.pip.gov.pl/html/pl/doc/88500004.pdf

7. PN-EN 349+A1:2010: Bezpiecze stwo maszyn – Minimalne odst py zapobiegaj ce zgniece-niu cz ci ciała człowieka.

8. PN-EN 547-3+A1:2010: Bezpiecze stwo maszyn – Wymiary ciała ludzkiego – Cz 3: Da-ne antropometryczne.

9. PN-EN ISO 12100:2011: Bezpiecze stwo maszyn – Ogólne zasady projektowania – Ocenaryzyka i zmniejszanie ryzyka.

10. PN-EN ISO 13855:2010: Bezpiecze stwo maszyn – Umiejscowienie wyposa enia ochronne-go ze wzgl du na pr dko ci zbli ania cz ci ciała człowieka.

11. PN-EN ISO 13857:2010: Bezpiecze stwo maszyn – Odległo ci bezpiecze stwa uniemo li-wiaj ce si ganie ko czynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych.

245

12. PN-N-18002:2011: Systemy zarz dzania bezpiecze stwem i higien pracy. Ogólne wytycznedo oceny ryzyka zawodowego.

13. Rozporz dzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 pa dziernika 2008 r. w sprawie zasadniczychwymaga 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 Przybyli ski Zakład Pojazdów i Diagnostyki Instytut Eksploatacji Maszyn i Transportu Wydział In ynierii Mechanicznej Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy e-mail: przyb@utp.edu.pl

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011