Bezpieczeństwo Celi Spawalniczej – jak audyt bezpieczeństwa ujawnił krytyczne niezgodności w działającej celi
Bezpieczeństwo celi spawalniczej nie było kwestią 'palącą’ od kilku lat. Dokumentacja była niekompletna, system bezpieczeństwa – wielokrotnie modyfikowany. Nikt nie sprawdzał, czy aktualne rozwiązania ochronne odpowiadają poziomowi ryzyka wymaganemu przez normy. Dopiero zewnętrzny audyt bezpieczeństwa maszyn ujawnił, że czujniki zainstalowane na stanowisku oferowały poziom bezpieczeństwa PLc – w miejscu, gdzie wymagane było PLe. Różnica między tymi poziomami to przepaść: dopuszczalna częstość awaryjnego zadziałania systemu różni się o dwa rzędy wielkości.
Ten artykuł opisuje rzeczywisty projekt audytu w którym bezpieczeństwo zrobotyzowanej celi spawalniczej było naszym najwyższym priorytetem. Przedstawiamy metodologię, konkretne niezgodności i wdrożone rozwiązania.
Bezpieczeństwo celi spawalniczej – charakterystyka zrobotyzowanego stanowiska
Przedmiotem audytu była cela spawalnicza z robotem spawalniczym – klasyfikacja wg PN-EN ISO 8373 stosowana do automatycznego spawania elementów stalowych. Zakład z branży metalowej, produkcja seryjna, instalacja działająca od 2011 roku – kilkukrotnie rozbudowywana i modyfikowana.
Stanowisko pracowało w dwóch trybach: automatycznym i ręcznym. Układ był dwustanowiskowy: gdy robot spawał detale na pierwszym stole, operator przygotowywał kolejne elementy na drugim. W teorii strefy pracy były rozdzielone. W praktyce – nie do końca.
Zastosowane środki bezpieczeństwa obejmowały wygrodzenia mechaniczne, przyciski E-STOP, jednowiązkowe czujniki bezpieczeństwa oraz oznakowanie i etykietowanie stref niebezpiecznych.
Ocena ryzyka maszyn – metodologia i normy zharmonizowane
Audyt bezpieczeństwa maszyn przeprowadzono w oparciu o wymagania kluczowych norm:
- PN-EN ISO 12100 – ogólne zasady oceny ryzyka i bezpiecznego projektowania maszyn
- PN-EN ISO 13849-1 – systemy sterowania związane z bezpieczeństwem (Performance Level)
- PN-EN ISO 13855 – pozycjonowanie urządzeń ochronnych względem prędkości zbliżania ciała
- PN-EN ISO 13850 – wymagania dla funkcji zatrzymania awaryjnego
- PN-EN ISO 10218-1/2 – bezpieczeństwo robotów przemysłowych – wymagania dla robotów i integracji systemów
Do oceny zagrożeń wykorzystano metodę Risk Score. Jest to jedno z narzędzi stosowanych w ramach safety matrix – macierzy bezpieczeństwa maszyn – ustrukturyzowanego podejścia do analizy funkcji bezpieczeństwa na stanowisku. Poziom ryzyka wyznaczany jest jako iloczyn trzech parametrów:
| Parametr | Opis | Przykładowe wartości |
|---|---|---|
| P – prawdopodobieństwo | Szansa wystąpienia wypadku | 0,033–15 |
| E – ekspozycja | Częstotliwość i czas przebywania w strefie zagrożenia | 0,5–10 |
| C – ciężkość skutków | Możliwe obrażenia lub szkody | 1–15 |
Przykład z audytowanego stanowiska – zagrożenie: uderzenie przez manipulator robota
| Parametr | Wartość | Uzasadnienie |
|---|---|---|
| P | 6 | Wejście do strefy możliwe podczas cyklu pracy |
| E | 6 | Operator przebywa przy sąsiednim stole kilka godzin dziennie |
| C | 15 | Możliwe ciężkie obrażenia, w tym śmiertelne |
| Risk Score | 540 | Ryzyko nieakceptowalne (próg: >200) |
Metoda pozwala obiektywnie porównywać zagrożenia i ustalić priorytety działań modernizacyjnych.
System detekcji a bezpieczeństwo celi spawalniczej – PLc zamiast PLe
To był najpoważniejszy problem wykryty podczas audytu. Jednowiązkowe czujniki bezpieczeństwa zainstalowane na wejściu do strefy roboczej były urządzeniami kategorii PLc (Performance Level c) – dopuszczalnymi przy ryzyku umiarkowanym. W tej klasie aplikacji stosuje się zazwyczaj wyłączniki i czujniki bezpieczeństwa Bernstein zdolne do osiągnięcia wymaganego poziomu PLe.
Analiza wykazała, że dla tej aplikacji – biorąc pod uwagę prędkość manipulatora, masę narzędzia spawalniczego i ograniczone możliwości zatrzymania ruchu – wymagany był poziom PLe. To najwyższa kategoria systemu bezpieczeństwa, z dopuszczalną częstością awarii poniżej 10⁻⁸/h. Właśnie taki wymóg stawia projektowanie systemu z robotem pracującym w trybie automatycznym dbającego o bezpieczeństwo celi spawalniczej.
Do tego czujniki były umieszczone zbyt blisko strefy zagrożenia – operator mógł przejść nad lub pod wiązką detekcji bez wyzwolenia sygnału zatrzymania. System bezpieczeństwa był więc nie tylko za słaby technicznie, ale też możliwy do ominięcia fizycznie.
W praktyce oznaczało to, że robot mógł kontynuować ruch, gdy operator znajdował się w jego zasięgu.
Ryzyko kontaktu operatora z robotem przemysłowym podczas produkcji
Dwustołowy układ stanowiska stwarzał pozornie bezpieczną organizację pracy. Jak wyglądało bezpieczeństwo celi spawalniczej? W rzeczywistości granica między strefą przygotowania detali a strefą pracy robota przemysłowego i cobota nie była fizycznie wymuszona – operator mógł sięgać do obszaru ruchu manipulatora.
Zagrożenia wynikające z tej konfiguracji:
- uderzenie przez ramię robota – szczególnie przy skrajnych pozycjach toru ruchu
- pochwycenie przez uchwyt spawalniczy – przy niskich prędkościach ruchu, trudnych do wizualnej oceny
- zmiażdżenie między manipulatorem a elementem konstrukcyjnym komórki
Instalacja dodatkowego wygrodzenia nie była możliwa ze względu na kolizję z robotem i ograniczone gabaryty hali. Konieczne było opracowanie alternatywnego rozwiązania technicznego.
Wygrodzenia niezgodne z normą ISO 13857
Jak stare wygrodzenia utrzymywaly bezpieczeństwo celi spawalniczej? Inspekcja wygrodzeń wykazała trzy kategorie nieprawidłowości:
- Zbyt duże otwory w siatce ochronnej – norma PN-EN ISO 13857 precyzyjnie określa maksymalne wymiary otworów w zależności od odległości od strefy niebezpiecznej. W kilku miejscach wartości te były przekroczone.
- Zbyt duże szczeliny między wygrodzeniem a elementami instalacji – umożliwiające sięganie do stref niebezpiecznych ponad lub obok ogrodzenia.
- Prowizoryczne mocowanie elementów osłon – niepewne połączenia, możliwy demontaż bez narzędzi.
Każdy z tych punktów stanowił niezgodność z Dyrektywą Maszynową 2006/42/WE.
Modernizacja systemu bezpieczeństwa maszyn – zastosowane rozwiązania
Po zakończeniu audytu opracowano plan modernizacji maszyn i systemów bezpieczeństwa, który obejmował cztery główne działania:
1. Zastąpienie czujników kurtynami bezpieczeństwa typu 4
Kurtyny świetlne o odpowiedniej rozdzielczości (wykrywanie palców i dłoni) spełniają wymagania PLe i nie mogą być ominięte przez przejście nad lub pod wiązką. Zainstalowane w prawidłowej odległości od strefy zagrożenia (obliczonej zgodnie z ISO 13855) tworzą skuteczną barierę niematerialną.
2. Integracja wszystkich urządzeń w jednym układzie bezpieczeństwa
Nowy system zaprojektowano tak, aby każde naruszenie strefy ochronnej powodowało:
- natychmiastowe zatrzymanie ruchu robota (funkcja STO – Safe Torque Off)
- wyłączenie procesu spawania
- zablokowanie ponownego uruchomienia bez świadomej akcji operatora (reset poza strefą zagrożenia z pełną widocznością stanowiska)
Przy pracach serwisowych i utrzymaniu ruchu stanowisko zostało objęte procedurą Lockout/Tagout – izolacja energii przy maszynach. Szczegółowe wymagania i przepisy opisujemy osobno: System LOTO – wymagania i przepisy.
3. Przebudowa wygrodzeń zgodnie z ISO 13857
Wymiana siatki na materiał o otworach nieprzekraczających dopuszczalnych wymiarów, uszczelnienie szczelin oraz zastosowanie mocowań wymagających narzędzi do demontażu. Tego rodzaju interwencja mieści się w zakresie retrofitu i modernizacji maszyn – bez konieczności wymiany całego stanowiska.
4. Zmiana lokalizacji elementów sterowania bezpieczeństwa
Przyciski reset i funkcje manualne przeniesiono poza strefę zagrożenia, w miejsce zapewniające operatorowi pełną widoczność komórki przed ponownym uruchomieniem.
Jak wdrożenia po audycie zmieniły bezpieczeństwo celi spawalniczej – redukcja ryzyka do poziomu akceptowalnego
Po wdrożeniu modernizacji ponowna ocena ryzyka dla zagrożenia uderzenia przez manipulator dała wynik poniżej progu akceptowalności. Ryzyko kontaktu operatora z robotem podczas cyklu pracy zostało wyeliminowane przez połączenie środków technicznych (kurtyny PLe, logika zatrzymania) i organizacyjnych (zmiana procedury resetu).
Stanowisko uzyskało aktualną dokumentację techniczną zgodną z wymaganiami Dyrektywy Maszynowej 2006/42/WE, w tym deklarację zgodności CE – wymagania i wzór oraz kompletną analizę ryzyka. Może być teraz objęte przeglądami okresowymi bez konieczności ponownego audytu zerowego.
Kiedy warto przeprowadzić audyt bezpieczeństwa maszyn
Na podstawie tego i podobnych projektów wyróżniamy sytuacje, w których audyt bezpieczeństwa linii produkcyjnej jest szczególnie uzasadniony:
- Instalacje starsze niż 5–7 lat, które były modernizowane etapami bez całościowej oceny ryzyka
- Integracja nowego robota lub urządzenia z istniejącą linią produkcyjną
- Zmiana organizacji pracy na stanowisku (np. dodanie drugiego operatora, zmiana taktów)
- Brak kompletnej dokumentacji CE – deklaracji zgodności, analizy ryzyka, instrukcji
- Przygotowanie do kontroli PIP lub audytu ubezpieczyciela
- Planowana sprzedaż lub leasing parku maszynowego
Warto pamiętać, że Dyrektywa Maszynowa 2006/42/WE zostanie zastąpiona przez Rozporządzenie EU 2023/1230, które wchodzi w życie w lipcu 2027 roku. Wprowadza ono m.in. nowe wymagania dla maszyn autonomicznych i systemów AI. Stanowiska audytowane dziś mogą wymagać ponownej oceny przed tą datą – szczególnie jeśli planowana jest ich rozbudowa o elementy collaborative robotics i coboty.
Oferujemy również szkolenia z bezpieczeństwa maszyn dla operatorów, służb utrzymania ruchu i kadry inżynieryjnej.
Zwiększ bezpieczeństwo celi spawalniczej – skontaktuj się z Automatech
Jeśli w Twoim zakładzie pracują maszyny lub stanowiska zrobotyzowane projektowane kilka lat temu albo wielokrotnie modyfikowane – warto to zweryfikować zanim zrobi to PIP lub ubezpieczyciel.
Skontaktuj się z nami w sprawie audytu bezpieczeństwa maszyn – omówimy zakres i ustalimy termin.
Źródła i normy referencyjne:
