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La sécurité fonctionnelle : son importance et comment y parvenir avec SafeMotion™.

19 Aoû 2022
Experts Kollmorgen

sécurité fonctionnelle

Tous les constructeurs de machines savent qu'ils doivent répondre à des exigences de sécurité strictes pour protéger les travailleurs contre les risques de blessures. S'ils construisent des machines pour le marché de l'Union européenne, ils doivent savoir que le paysage réglementaire européen est plus avancé que dans la plupart des autres régions, avec des exigences plus récentes et plus rigoureuses en matière de conception et d'essais de sécurité.  

Des capacités de sécurité équivalentes à celles de l'Union européenne sont également adoptées par de nombreux fabricants non européens, malgré l'absence de réglementation spécifique dans leur pays. Tôt ou tard, tous les constructeurs de machines devront offrir des capacités de sécurité fonctionnelle, sous peine d'être distancés. Voyons ce que cela signifie.  

Comment définir la sécurité?

Dans son acception la plus simple, le terme « sécurité » signifie être protégé contre les dommages ou minimiser les risques de dommages par la maîtrise des dangers reconnus. Mais qu'est-ce que cela signifie dans un environnement de production? Ajoutez un mot, « sécurité des machines », et cela implique l'élimination ou la maîtrise des risques liés au fonctionnement d'une machine, susceptibles de provoquer des blessures : p. ex., en cas de contact involontaire avec une pièce mobile.  

L'approche la plus simple de la sécurité des machines consiste à installer des cloisons ou des barrières qui séparent les opérateurs du mouvement de la machine. Ces dispositifs étant encombrants et entravant le contrôle de l'opérateur, les constructeurs de machines adoptent souvent une approche un peu plus sophistiquée consistant à arrêter la machine dans des conditions dangereuses à l'aide de barrières immatérielles, de commandes d'urgence, de tapis de sécurité ou d'autres dispositifs.  

Cependant, les arrêts soudains peuvent parfois produire une cascade de réactions imprévisibles qui mettent les opérateurs en danger. Et même si un système de sécurité des machines bien conçu devait rendre ce risque rare, il existe un problème plus répandu : 

Chaque arrêt signifie un arrêt de la productivité

Il ne s'agit pas seulement d'un incident de sécurité occasionnel ici et là. Souvent, des opérations telles que le nettoyage, l'entretien, les réglages et même les changements pourraient être effectuées plus efficacement pendant le fonctionnement de la machine, peut-être à une vitesse plus lente, plutôt que de l'arrêter complètement.  

Les opérateurs le savent et, dans des conditions réelles, ils sont souvent tentés de désactiver, de contourner ou de raccourcir les dispositifs de sécurité traditionnels des machines, notamment les barrières et les dispositifs d'arrêt. C'est la nature humaine, la même impulsion qui pousse les conducteurs à brûler rapidement les feux oranges ou même rouges parce qu'ils ne veulent pas être retardés.

Une sécurité de machine bien conçue peut ainsi répondre aux exigences réglementaires. Toutefois, la sécurité de la machine ne garantit pas nécessairement celle de l'opérateur, pas plus qu'elle ne peut faire avancer l'objectif de l'entreprise, qui est de maximiser la productivité.  

La sécurité fonctionnelle augmente la productivité

Au lieu d'ajouter « machine » à « sécurité », ajoutons un autre mot : « sécurité fonctionnelle ». Il s'agit d'un ensemble de normes qui définissent des méthodes permettant d'éviter les défaillances aléatoires et systématiques et de contrôler les défaillances lorsqu'elles se produisent. Les machines destinées à être vendues dans l'Union européenne doivent répondre à des normes de sécurité fonctionnelle telles que les normes CEI 62061 et ISO 13849 notamment. En Amérique du Nord, les clients du secteur de la fabrication exigent également de plus en plus la conformité à ces normes de sécurité fonctionnelle, même en l'absence de mandats réglementaires.  

Si la sécurité des opérateurs reste primordiale, la sécurité fonctionnelle permet aux ingénieurs de maximiser la productivité de leurs machines. En fait, en assurant la sécurité de l'opérateur pendant que la machine est en mouvement, l'impulsion humaine de contourner les dispositifs de sécurité et de « brûler le feu rouge » est considérablement réduite. De nombreuses opérations qui nécessitaient auparavant un arrêt et un redémarrage peuvent désormais être effectuées pendant que le fonctionnement de la machine à vitesse réduite ou même à pleine vitesse.

En d'autres termes, la sécurité fonctionnelle est un moyen de s'assurer du fonctionnement sécurisé des machines; même lorsqu'elles sont sous tension. Elle offre les avantages suivants :

  • fabrication flexible, avec simplification des changements fréquents;
  • accès sécurisé aux équipements en mouvement pendant le fonctionnement et la maintenance;
  • de nouveaux modes de fonctionnement qui réduisent les temps d'arrêt;
  • la capacité de continuer à fonctionner en respectant les contraintes de sécurité, par exemple en limitant la vitesse ou la force au lieu de couper l'alimentation.

La sécurité fonctionnelle est un changement de paradigme. Au lieu d'imposer une séparation entre l'opérateur et le mouvement de la machine, elle permet une interaction sûre entre l'opérateur et le mouvement, ce qui permet une augmentation significative de la productivité de la machine.  

La sécurité fonctionnelle est un processus

Pour mettre en œuvre la sécurité fonctionnelle, les concepteurs de machines doivent procéder à une appréciation du risque. Il s'agit de déterminer la probabilité d'un préjudice (la fréquence et/ou le degré d'exposition) et la gravité potentielle du préjudice (légère ou grave) si un incident devait se produire. Ces évaluations, combinées à une analyse des possibilités techniques et humaines d'éviter les dommages éventuels, constituent une base pour la spécification des exigences de sécurité.  

Ces exigences sont généralement classées soit par le système de niveau d'intégrité de sécurité (SIL) selon la norme CEI 61508, soit par le système de niveau de performance (PL) selon la norme ISO 13849. Les ingénieurs machine ou leurs consultants déterminent le niveau SIL ou PL approprié nécessaire pour réduire le risque à des niveaux acceptables pour chaque fonction de sécurité.

Les constructeurs de machines qui ne connaissent pas ce processus choisissent parfois par défaut les niveaux de sécurité les plus élevés (SIL3 ou PLe), mais pour la plupart des machines industrielles, cela entraîne une complexité et des dépenses inutiles. C'est pourquoi une appréciation précise du risque est importante.  

Une fois que des niveaux SIL ou PL ont été identifiés pour chaque fonction de sécurité, ces fonctions peuvent être conçues et validées pour atteindre les caractéristiques de performance prévues. Dans l'UE, le système complet doit être certifié par un organisme notifié approprié, tel que TÜV. Enfin, des audits de sécurité fonctionnelle doivent être réalisés pour s'assurer que les techniques appropriées de gestion du cycle de vie de la sécurité sont appliquées de manière cohérente et approfondie à chaque étape pertinente du cycle de vie du produit.  

SafeMotion™ simplifie la sécurité fonctionnelle

La mise en œuvre de la sécurité fonctionnelle ne doit pas être trop compliquée. Les variateurs AKD2G de nouvelle génération de Kollmorgen offrent un ensemble complet d'options SafeStop, SafeSpeed et SafePosition totalement intégrées au variateur, pour un total de 16 caractéristisques de sécurité fonctionnelle. Avec la sécurité fonctionnelle intégrée au variateur, il n'est pas nécessaire de recourir à des solutions externes qui dépendent d'une intégration complexe entre le contrôleur, l'API de sécurité et le variateur.  

machine d'emballage alimentaire Pour ne citer que deux exemples, la fonction SLS–Safe Limited Speed peut être utilisée pour nettoyer une machine d'emballage alimentaire de manière plus efficace et plus approfondie, sans arrêter la machine. La fonction SDI–Safe Direction peut augmenter le débit de formage des métaux en empêchant les mouvements dangereux lorsqu'un opérateur interrompt le rideau lumineux, plutôt que de forcer l'arrêt de la presse plieuse.

Regardez notre session Web à la demande pour découvrir 10 fonctions SafeMotion™ couramment utilisées.  

En plus de simplifier la conception des machines, les fonctions SafeMotion™ intégrées au variateur peuvent également simplifier les tests de sécurité. Par exemple, dans une machine atteignant un niveau SIL2 ou supérieur en partie grâce à l'utilisation d'un moteur frein pour maintenir une charge verticale, il faut une méthode pour tester le système de freinage électromécanique afin de s'assurer qu'il empêche la charge de tomber lorsque la machine n'est pas alimentée. La fonction SafeMotion™ SBT–Safe Brake Test intègre cette capacité de test, de sorte qu'il est inutile de concevoir un processus externe (y compris les circuits, les composants, la méthode de notification des erreurs, etc.) afin d'effectuer le test en externe. Tout est déjà fait pour vous, sur le variateur.

SafeMotion™ vous aide à obtenir les capacités et les classements au niveau des composants nécessaires pour atteindre le niveau SIL ou PL auquel vous êtes parvenu grâce à votre processus d'appréciation du risque et que vous intégrez à votre machine. Et, comme toujours, vous pouvez compter sur l'expertise de Kollmorgen en matière de co-ingénierie pour vous aider à atteindre tous vos objectifs de performance en matière de mouvement, qu'il s'agisse de vos spécifications de sécurité fonctionnelle, de la qualité des produits, du rendement, du temps de fonctionnement des machines, etc.  

Prêt à découvrir tout ce dont votre machine est capable ? Discutons-en.

À propos de l'auteur

Kollmorgen Experts

Ce blog est le fruit d'une collaboration entre une équipe d'experts en mouvement et en automatisation de Kollmorgen, comprenant des ingénieurs, du personnel du service clientèle et des experts de la conception. Quelle que soit l'avancée de votre projet, nous sommes là pour vous aider.

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