Toon items op tag: inherent veilig

In dit derde artikel uit een reeks over inherent veilig ontwerpen zullen we kort stilstaan bij ergonomische ontwerpprincipes.

Norm EN 614-1 (Ergonomische ontwerpprincipes - Deel 1: Terminologie en algemene principes) stelt dat bij het ontwerpen van een machine met de volgende eigenschappen van operators en aspecten rekening moet worden gehouden:

- Lichaamsafmetingen

- Houding

- Lichaamsbewegingen

- Fysieke kracht

- Mentale capaciteiten

En dan natuurlijk ook meenemen de combinatie van deze factoren en de werkomgeving.

De norm EN 614-1 geeft algemene eisen en verwijst weer naar andere normen die specifieke ergonomische aspecten behandelen.

Zo geeft EN 574-1 (Menselijke lichaamsafmetingen - Deel 1: Principes voor de bepaling van de vereiste afmetingen van toegangsopeningen in machines voor het gehele lichaam) bijvoorbeeld inzicht over de afmetingen die gehanteerd moeten worden voor een doorgang of een gangpad in een machine of productielijn.

Als het gaat om het inrichten van een werkplek is norm EN-ISO 14738 (Antropometrische eisen voor het ontwerp van werkplekken bij machines) weer een handig hulpmiddel. In de norm staan diverse afbeeldingen van werkposities (zittend, staand) met de daarbij behorende belangrijke dimensies zoals werkhoogten, ruimte voor armen en voeten, kijkhoeken etc. 

Als een machine regelmatig moet worden beladen of ontladen dan heb je ook met de factoren lichaamsbewegingen en fysieke kracht te maken. Hierbij geeft de normenreeks EN 1005 (Veiligheid van machines - Menselijke fysieke belasting) de juiste informatie.

Met deel 2 van deze norm EN 1005 kun je berekeningen uitvoeren om te bepalen wat het maximale gewicht van een onderdeel is dat een operator mag hanteren. Dit hangt van vele factoren af, zoals de frequentie van hanteren, de afstand van de verplaatsing, de hoogte tot de vloer, de draaihoek van het lichaam, of het een man of vrouw betreft etc. Deze rekenmethode lijkt heel sterk op de NIOSH methode die vaak gehanteerd wordt door arbo-deskundigen. Op internet zijn ook diverse NIOSH-rekentools te vinden om te bepalen hoeveel een werknemer per keer mag tillen.

Om een machine eenvoudig en veilig te kunnen bedienen, moeten de bedieningsorganen, beeldschermen en signaleringen zich op de juiste plaats bevinden. De Machinerichtlijn geeft in artikel 1.2.2. van Bijlage I al de basisprincipes, maar deze worden onder andere in de normenreeks EN 894 (Ergonomische eisen voor het ontwerpen van informatie- en bedieningsmiddelen) in detail uitgewerkt.

Er zijn dus diverse normen gekoppeld aan de Machinerichtlijn die ergonomische aspecten behandelen, zoals:

- EN 614 (delen 1 en 2), Ergonomische ontwerpprincipes

- EN 547 (delen 1 t/m 3), Menselijke lichaamsafmetingen

- EN 894 (delen 1 t/m 4), Ergonomische eisen voor het ontwerpen van informatie- en bedieningsmiddelen

- EN 1005 (delen 1 t/m 5), Menselijke fysieke belasting

Er wordt nog wel eens gevraagd: "Bij welke kracht of druk raakt iemand gewond?"

Je zou verwachten dat hiervoor een algemene ontwerpnorm (B-norm) beschikbaar is en dat deze gekoppeld is aan de Machinerichtlijn. Dit is niet het geval.

Nog niet, want een werkgroep van het ISO Technical Committee 199 (ISO/TC 199) is hier wel mee bezig.

Er wordt gewerkt aan een Technical Report (TR) met de volgende titel: "ISO/WD TR 21260 Safety of machinery — Mechanical safety data for physical contacts between moving machinery or moving parts of machinery and persons". 

Het is nu nog in het beginstadium van het ontwikkelingtraject, namelijk als Working Draft (WD).

Wel kun je in de B-norm EN-ISO 14120 (voorheen EN 953) bepaalde grenzen vinden wat betreft kracht en energie voor aangedreven beweegbare afschermingen, zoals kappen en deuren.

NEN-EN-ISO 14120:2015, Veiligheid van machines - Afschermingen - Algemene eisen voor het ontwerp en de constructie van vaste en beweegbare afschermingen:

5.2.5.4 Power operated guards

Where guards are power operated, they shall not be capable of causing injury (for example, from contact pressure, force, speed, sharp edges). 

Where a guard is fitted with a protective device which automatically initiates re-opening of the guard, the closing force shall not exceed 150 N and the kinetic energy of the guard shall not exceed 10 J. 

Where no such protective device is fitted, these values shall be reduced to 75 N and 4 J respectively.

These values are only applicable when a wide closing edge is used and no hazards from cutting or shearing are present.

De 150 N grens komt in diverse C-normen terug. Hieronder een voorbeeld uit norm NEN-EN 13389:2005+A1:2010 (Machines voor voedselbereiding - Mengers met horizontale assen - Eisen voor veiligheid en hygiëne):

The design of the manually operated covers shall ensure that the force exerted by the cover onto the bowl is less than 150N e.g. by counterbalancing. 

Dus de maximale kracht van een handmatig bediende deksel op de mengkuip moet minder zijn dan 150 N.

De meest gedetailleerde grenzen (per lichaamsdeel) zijn te vinden in de productspecifieke norm (C-norm) voor verpakkingsmachines.

In Bijlage B van norm EN 415-10 (Veiligheid van verpakkingsmachines - Deel 10: Algemene eisen) staat een tabel met maximale krachten ter voorkoming van verwondingen aan het menselijk lichaam.

Er is een kolom "Crushing force" voor de maximale kracht bij beknelling tussen twee bewegende delen of een vast deel en bewegend deel. 

De kolom "Impact force" kan gebruikt worden in situaties waarbij een lichaamsdeel een 'klap' krijgt maar niet bekneld raakt. Dus mee kan bewegen in de vrije ruimte. 

Verder is er nog een kolom "Static pressure on body surface". Hierin is de maximale druk in N/cm2 per lichaamsdeel te vinden.

Zo zijn de volgende waarden gegeven voor hand en vinger: Crushing force = 135 N, Impact force = 180 N, Static pressure on body surface = 60 N/cm2.

Let wel op het volgende:

Deze krachten gelden alleen als er geen scherpe randen, hoeken of punten zijn. 

Voor cobots is er een ISO/TS 15066 (Robots and robotic devices - Collaborative robots). Daarin zijn voor 29 contactpunten op het menselijk lichaam biomechanische grenzen gegeven (kracht en druk). 

In deze eerste publicatie over inherent veilig ontwerpen worden de belangrijkste aspecten en bijbehorende normen behandeld. In de volgende publicatie zullen we meer stilstaan bij fysische factoren en kijken wat de grenzen zijn voor inherent veilige krachten, drukken en energieniveaus.

Norm NEN-EN-ISO 12100 (Algemene ontwerpbeginselen - Risicobeoordeling en risicoreductie) geeft de volgende definitie voor een inherent veilige ontwerpmaatregel:  beschermende maatregel die of gevaren wegneemt of risico’s verkleint die aan gevaren zijn verbonden, door wijziging van het ontwerp of operationele kenmerken van de machine zonder afschermingen of beschermende voorzieningen toe te passen.

Dus het betreft bronaanpak. Een simpel voorbeeld is maak van een scherpe hoek een afgeronde hoek en daarmee is het stootgevaar weggenomen.

Dit is ook wat de Machinerichtlijn 2006/42/EG (in artikel 1.1.2. van Bijlage I) aangeeft als de eerste stap in het proces van risicoreductie. Zie onderaan deze publicatie het betreffende artikel 1.1.2. uit de Machinerichtlijn. Norm NEN-EN-ISO 12100 werkt deze drie stappen van risicoreductie nader uit.

Norm NEN-EN-ISO 12100 behandelt onder andere de volgende aspecten van inherent veilig ontwerpen (stap 1 van risicoreductie):

Rekening houden met geometrische factoren en fysische aspecten

Geometrisch factoren: bijvoorbeeld vermijden scherpe randen en hoeken, zorgen voor goed zicht van de bediener, voorkomen beknelling door minimum afstanden aan te houden (zie norm EN-ISO 13854, voorheen EN 349, voor de details)

Fysische aspecten: beperken kracht, energie, emissie etc.

Rekening houden met algemene technische kennis en het kiezen van geschikte technolog

Denk aan keuze van geschikte materialen en de juiste technologie toepassen voor het bedoelde gebruik en de omgeving van de machine.

Bepalingen voor stabiliteit

Bepalingen voor onderhoudsvriendelijkheid

Rekening houden met ergonomische beginselen

Dit wordt nog wel eens onderschat.

Er zijn ruim 15 normen gekoppeld aan de Machinerichtlijn die ergonomische aspecten behandelen.

Zie o.a. de volgende normenreeksen:

EN 614 (delen 1 en 2), Ergonomische ontwerpprincipes

EN 547 (delen 1 t/m 3), Menselijke lichaamsafmetingen

EN 894 (delen 1 t/m 4), Ergonomische eisen voor het ontwerpen van informatie- en bedieningsmiddelen

EN 1005 (delen 1 t/m 5), Menselijke fysieke belasting

EN 13732 (delen 1 t/m 3), Klimaatomstandigheden - Methoden voor het bepalen van menselijke reacties bij het aanraken van oppervlakken

Rekening houden met de gevaren vanuit het energiesysteem

Elektrisch, zie norm EN-IEC 60204-1

Hydraulisch, zie norm EN-ISO 4413

Pneumatisch, zie norm EN-ISO 4414

Toepassing van inherent veilige ontwerpmaatregelen op besturingssystem

Zie norm EN-ISO 13849-1 (Performance Levels PL a t/m e) of norm EN-IEC 62061 (SIL 1 t/m 3)

1.1.2. Beginselen van geïntegreerde veiligheid

a) De machine moet zodanig ontworpen en gebouwd zijn dat zij bediend, afgesteld en onderhouden kan worden zonder dat personen aan een risico worden blootgesteld, wanneer deze handelingen onder de vastgestelde omstandigheden worden verricht, tevens rekening houdend met redelijkerwijs voorzienbaar verkeerd gebruik.

De genomen maatregelen moeten erop gericht zijn elk risico gedurende de te verwachten levensduur van de machine, met inbegrip van de fasen van het vervoer, het monteren, het demonteren, de buitenbedrijfstelling en de sloop, uit te sluiten.

b) Bij het kiezen van de meest geschikte oplossingen moet de fabrikant of diens gemachtigde de volgende beginselen toepassen, in de aangeduide volgorde:

— de risico's uitsluiten of zoveel mogelijk verminderen (veiligheid in het ontwerp en de bouw van de machine integreren),

— de noodzakelijke beveiligingsmaatregelen treffen voor risico's die niet kunnen worden uitgesloten,

— de gebruikers informeren over de restrisico's ten gevolge van een tekortkoming van de getroffen beveiligingsmaatregelen, aangeven of een bijzondere opleiding vereist is en vermelden dat persoonlijke beschermingsmiddelen vereist zijn.