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Sicurezza funzionale: perché è importante e come ottenerla con SafeMotion™

10 Nov 2021
Esperti di Kollmorgen

sicurezza funzionale

Ogni produttore di macchine sa di dover rispettare requisiti severi in materia di sicurezza per proteggere gli operatori dal rischio di lesioni. Se la produzione riguarda macchine destinate al mercato dell'Unione europea, devono sapere che il panorama normativo europeo è più avanzato che nella maggior parte delle altre regioni geografiche con requisiti più innovativi e più rigorosi in materia di progettazione e test nel campo della sicurezza.  

Anche diversi produttori non europei adottano parametri di sicurezza a livello UE, malgrado la mancanza di regolamentazioni specifiche nazionali. Prima o poi ogni produttore di macchina dovrà offrire capacità di sicurezza funzionale o rimarrà indietro. Guardiamo che cosa significa in concreto.  

Come definisci la sicurezza?

Nella sua accezione più semplice, la parola "sicurezza" significa essere protetti contro le lesioni o ridurre al minimo il rischio di lesioni grazie al controllo di pericoli riconosciuti. Ma che cosa significa in un ambiente di produzione? Se si aggiunge una specificazione come "sicurezza delle macchine", significa eliminare o controllare i rischi legati al funzionamento di una macchina che, in caso contrario, potrebbe causare lesioni, ad esempio per il contatto involontario con una parte in movimento.  

L'approccio più semplice alla sicurezza delle macchine consiste nell'installare divisori o recinti che separano gli operatori dal movimento della macchina. Poiché si tratta di dispositivi ingombranti che ostacolano il controllo dell'operatore, i produttori di macchine spesso optano per una soluzione un po' più sofisticata, ossia spegnere la macchina in condizioni non sicure grazie all'intervento di barriere fotoelettriche, controlli di emergenza, tappeti di sicurezza o altri dispositivi.  

Tuttavia, talvolta i fermi macchina improvvisi generano risposte imprevedibili a cascata che mettono a rischio gli operatori. Con un sistema di sicurezza delle macchine progettato ad hoc tale rischio dovrebbe essere un'eventualità rara, tuttavia non bisogna trascurare un problema più diffuso:

ogni arresto della macchina significa interruzione della produttività

Non si tratta semplicemente di un occasionale incidente di sicurezza che avviene qua e là. Spesso, procedure quali pulizia, manutenzione, regolazioni e persino sostituzioni potrebbero essere svolte con più efficienza con la macchina in funzione, magari a una velocità inferiore, anziché essere del tutto ferma.  

Gli operatori lo sanno e nelle condizioni del mondo reale spesso hanno la tentazione di disattivare, escludere o limitare le funzioni tradizionali della sicurezza delle macchine, tra cui barriere e dispositivi di arresto. È nella natura umana, lo stesso impulso che spinge i conducenti a premere sull'acceleratore per passare con il giallo o addirittura con il semaforo rosso per non arrivare in ritardo a destinazione.

La sicurezza delle macchine studiata ad hoc può soddisfare i requisiti normativi. Ma la sicurezza delle macchine non è necessariamente sinonimo della sicurezza dell'operatore, né è in grado di anticipare l'obiettivo aziendale, ossia massimizzare la produttività.  

La sicurezza funzionale aumenta la produttività

Anziché specificare il tipo di "sicurezza" aggiungendo "delle macchine", accostiamo al sostantivo un aggettivo e trasformiamo il termine in "sicurezza funzionale". È un insieme di norme che definisce metodi per evitare guasti casuali e sistematici e controllarli quando si verificano. Le macchine destinate alla vendita nell'UE devono soddisfare norme di sicurezza funzionale quali IEC 62061, ISO 13849 e/o altre. In Nord America anche i clienti della produzione richiedono sempre più il rispetto della conformità con queste norme di sicurezza funzionale anche in assenza di mandati regolamentari.  

La sicurezza dell'operatore è ancora una priorità, ma la sicurezza funzionale consente ai tecnici di massimizzare la produttività delle loro macchine. Infatti, fornendo la sicurezza all'operatore mentre la macchina rimane in movimento, la tentazione umana di eludere le funzioni correlate alla sicurezza e "passare col rosso" è fortemente contenuta. Molte operazioni che in precedenza necessitavano di arresto e riavvio oggi si possono completare mentre le macchine continuano la produzione a velocità ridotta se non addirittura a pieno regime.

In altre parole, la sicurezza funzionale è uno strumento per mantenere in funzione le macchine in totale sicurezza, anche quando sono accese. Consente:

  • Produzione flessibile, con semplificazione di frequenti passaggi
  • Accesso sicuro ad apparecchiatura in movimento durante funzionamento e manutenzione
  • Nuove modalità di funzionamento che riducono i tempi di fermo
  • La capacità di continuare il funzionamento entro limiti di sicurezza, ad esempio riducendo la velocità o la forza anziché staccare la corrente

La sicurezza funzionale è un nuovo paradigma. Anziché applicare una separazione tra l'operatore e il movimento della macchina, permette l'interazione sicura tra l'operatore e il movimento, determinando un notevole aumento in termini di produttività della macchina.  

La sicurezza funzionale è un processo

Per attuare la sicurezza funzionale, i progettisti meccanici devono procedere a una valutazione dei rischi. Questo processo riguarda il calcolo delle probabilità che si verifichi una lesione (la frequenza e/o il livello di esposizione) e la potenziale gravità della lesione (lieve o grave) se dovesse verificarsi un incidente. Le valutazioni, associate a un'analisi delle possibilità tecniche e umane nell'ottica di evitare possibili lesioni, forniscono una base per l'elaborazione di requisiti di sicurezza.  

Tali requisiti sono di solito categorizzati in base al sistema incentrato sul livello di integrità di sicurezza (SIL) previsto dalla norma IEC 61508 o al sistema del livello delle prestazioni (PL) proposto dalla norma ISO 13849. I progettisti di macchine o i rispettivi consulenti determinano l'adeguato livello SIL o PL necessario per ridurre il rischio a livelli accettabili per ciascuna funzione di sicurezza.

I costruttori di macchine nuovi all'applicazione di questo processo talvolta optano per i massimi livelli di sicurezza (SIL3 o PLe), ma per la maggior parte delle macchine industriali tale scelta si traduce in complessità e costi superflui. Ecco perché una valutazione dei rischi è importante.  

Una volta definiti i livelli SIL o PL per ogni funzione di sicurezza, si passa alla fase di progettazione e convalida con il chiaro obiettivo di raggiungere le caratteristiche di prestazione previste. Nell'UE il sistema completo deve essere certificato da un opportuno ente notificato, come il TÜV. Da ultimo, occorre svolgere audit di sicurezza funzionale per garantire l'applicazione coerente e completa di tecniche di gestione del ciclo di vita della sicurezza adeguate per ogni fase pertinente dell'intero ciclo di vita del prodotto.  

SafeMotion™ semplifica la sicurezza funzionale

L'attuazione della sicurezza funzionale non deve essere eccessivamente complicata. Gli azionamenti AKD2G di ultima generazione di Kollmorgen offrono una gamma completa di opzioni SafeStop, SafeSpeed e SafePosition, in tutto 16 caratteristiche di sicurezza funzionale. Grazie alla sicurezza funzionale residente nell'azionamento, non sono più necessarie soluzioni esterne che dipendono da una complessa integrazione fra il controller, il PLC sicuro e l'azionamento.  

macchinario per l’imballaggio alimentare Ecco due esempi sull'impiego della funzione SLS-Safe Limited Speed per pulire un macchinario per l'imballaggio alimentare con più efficienza e completezza, senza arrestare la macchina in questione. La funzione SDI–Safe Direction può aumentare la produttività della piegatura del metallo impedendo movimenti pericolosi quando l'operatore interrompe la barriera fotoelettrica anziché forzare un arresto della pressa piegatrice.

Guarda la nostra sessione web on-demand per scoprire le 10 funzioni SafeMotion™ usate più comunemente.  

Oltre a semplificare il progetto della macchina, le funzioni SafeMotion™ residenti nell'azionamento possono anche snellire il test della sicurezza. Ad esempio, in una macchina che raggiunge un grado pari almeno a SIL2 usando un freno motore per tenere un carico verticale, occorre un metodo per testare il sistema di frenatura elettromeccanica e garantirne la capacità di impedire la caduta del carico quando la macchina non è alimentata. La funzione SBT–Safe Brake Test di SafeMotion™ ha questa capacità di test, pertanto non è necessario elaborare un processo distinto, tra cui circuito, componenti, metodo per la notifica degli errori e altro ancora, per effettuare il test all'esterno. Tutto è già a tua disposizione, sull'azionamento.

Grazie a SafeMotion™ raggiungi le capacità e le classificazioni a livello di componenti che ti servono per ottenere il livello SIL o PL definito tramite il processo di valutazione dei rischi e che inserisci nella progettazione della tua macchina. E, come sempre, puoi affidarti all'esperienza in materia di co-progettazione di Kollmorgen che ti aiuterà a realizzare tutti gli obiettivi di prestazione in ambito motion, dalle specifiche in materia di sicurezza funzionale ad aspetti come la qualità del prodotto, la produttività, la redditività della macchina e altro ancora.  

Pronto a scoprire tutto quello che può fare la tua macchina? Parliamone.

Info sull'autore

Esperti di Kollmorgen

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Questo blog è il risultato della collaborazione di un team di esperti di motion & automation in Kollmorgen, tra cui ingegneri, addetti al servizio clienti ed esperti di progettazione. In qualsiasi fase del vostro progetto vi troviate, noi siamo qui per aiutarvi.

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