La sécurité des machines commence dès la conception

Publié par Marc De Brandt

 

La sécurité des machines commence dès la conception

Découvrez comment les fabricants de machines peuvent concevoir des équipements dotés d’une sécurité programmable pour rationaliser les procédures de maintenance des utilisateurs.

Par Kelly Schachenman, Directeur Marketing, Pôle Sécurité, Rockwell Automation

Les nouvelles technologies de sécurité, telles que les automates programmables (PLC, Programmable Logic Controller) de sécurité, permettent aux fabricants de rationaliser les modes d’accès à leurs machines et d’améliorer la productivité de ces machines en adaptant le fonctionnement des systèmes de sécurité à la tâche requise. Le personnel peut ainsi diagnostiquer les dysfonctionnements, effectuer des tâches de maintenance mineures et remettre les machines en production plus rapidement, ce qui contribue fortement à augmenter la disponibilité des machines.

De nombreux dispositifs de sécurité actuels utilisent des PLC de sécurité pour rationaliser les procédures de maintenance. À l’instar des automates et réseaux standard, les PLC de sécurité peuvent être programmés pour fonctionner différemment en fonction de la tâche que l’opérateur cherche à accomplir.

Rationalisation des procédures

Différentes techniques peuvent être mises en œuvre pour rationaliser les procédures de maintenance et autoriser l’accès aux machines pour des tâches de maintenance mineures. Par exemple :

Diagnostics améliorés : les PLC de sécurité sont des systèmes électroniques qui s’intègrent aux réseaux d’atelier actuels. Des informations de diagnostic, comme le dysfonctionnement d’une voie d’E/S dans une chaîne d’arrêt d’urgence, peuvent être affichées sur les panneaux d’interface opérateur-machine standard. Les opérateurs dans l’usine et le personnel d’assistance peuvent ainsi rapidement diagnostiquer les problèmes liés aux systèmes de sécurité.

Commande exclusive : les PLC de sécurité peuvent être conçus pour minimiser les risques durant les tâches de maintenance des machines en prenant le contrôle exclusif de la fonction de marche manuelle. Dans ce mode de fonctionnement, le PLC de sécurité détermine quelles sont les portes de protection à ouvrir pour la tâche de maintenance afin de limiter l’exposition de l’opérateur à des équipements en mouvement situés en dehors de son champ de vision ; et amorcer un déplacement contrôlé si les commandes de marche manuelle l’y autorisent.

Le système de sécurité peut également contrôler la vitesse d’à-coups afin que le robot conserve une vitesse de fonctionnement sûre. Pour configurer certains outils, le PLC de sécurité peut mettre les robots hors tension tout en laissant d’autres outils sous tension ; ceci permet à l’opérateur d’entrer dans la cellule sans utiliser la fonction de consignation LOTO (LockOut/TagOut) (en fonction de l’évaluation des risques). Pour charger des pièces, le PLC de sécurité peut autoriser l’accès limité de l’opérateur à la cellule sans arrêter la production, à condition que l’opérateur reste dans une zone contrôlée.

Commande de puissance contrôlée : les opérateurs ont besoin de multiples modes de fonctionnement pour accomplir leurs tâches dans une cellule robotisée de soudure. L’utilisation d’un PLC de sécurité permet de placer le système dans un mode d’apprentissage dans lequel le(s) robot(s) reste(nt) sous tension tant que l’opérateur maintient son appui sur un dispositif d’activation.
De plus, le PLC de sécurité permet d’empêcher les mouvements dangereux en mettant hors tension les éléments non nécessaires à l’exécution des tâches de maintenance.

Contrôle de la vitesse de sécurité : grâce à la fonction de contrôle de la vitesse de sécurité, les fabricants peuvent réduire et contrôler la vitesse de leurs applications afin qu’un opérateur puisse accomplir en toute sécurité les tâches de maintenance sans arrêter totalement la machine.

Désactivation sécurisée du couple : la fonction Arrêt Sécurisé désactive la sortie du servovariateur afin d’empêcher le servo-moteur de générer le couple nécessaire à la rotation de la table d’indexation, tout en maintenant l‘alimentation de commande permettant un redémarrage rapide. Ce système permet à l’opérateur d’effectuer ses tâches de maintenance, en maintenant le servo-moteur sous tension, ce qui permet d’écourter le temps de redémarrage du système et de réduire l’usure du moteur et du variateur.

Commande de zone : une machine ou un procédé est conçu(e) de telle manière que toute partie ou « zone » de celle (ou celui) -ci puisse être fermé(e) pour permettre à l’opérateur d’accéder à la section dangereuse, afin d’assurer la maintenance de la machine, tandis que les autres zones de la machine ou du procédé continuent
à fonctionner. Cela améliore la productivité en permettant aux opérateurs d’accéder aux machines pour accomplir des tâches répétitives sans arrêter totalement la production..

Dans tous ces exemples, la disponibilité des machines est améliorée en aidant le personnel à diagnostiquer les dysfonctionnements, à effectuer la maintenance et à remettre rapidement la machine en production. Autrement dit, la productivité est améliorée en optimisant le temps moyen de réparation (MTTR, Mean Time To Restore) des équipements. En termes financiers, une amélioration de 15 minutes par poste du MTTR d’une machine qui génère un chiffre d’affaires de 10 000 dollars par poste peut améliorer la productivité de 150 000 dollars ou plus par an (ici, sur la base de deux postes de 8 heures par jour et de 250 jours ouvrés par an).

Le succès dépend de l’évaluation des risques
L’évaluation des risques liés aux machines est la clé d‘une rationalisation réussie des procédures de maintenance. L’évaluation des risques offre aux fabricants une méthode pour :
1. Identifier les dangers spécifiques d’une machine ;
2. Quantifier les risques que ces dangers font courir au personnel qui travaille autour de la machine ;
3. Evaluer différentes pratiques de limitation des risques permettant d’abaisser le risque à un niveau acceptable.

Le processus d’évaluation des risques doit porter sur l’ensemble des tâches et des limites relatives aux interactions avec une machine, y compris celles liées à l’exploitation, la maintenance, l’assurance qualité, l’entretien, etc. Cette procédure entre également dans la spécification du circuit de sécurité adapté. Une opération nécessaire à l’évaluation initiale des risques, établie par l’équipe chargée de cette mission.

Différentes normes d’évaluation des risques sont à la disposition des fabricants et des utilisateurs souhaitant établir un programme d’évaluation des risques. ANSI B11.TR3, RIA 15.06 et ISO 14121 font partie des normes les plus fréquemment référencées.

Étapes suivantes
Pour rationaliser les procédures de maintenance, une approche système s’avère extrêmement utile durant la phase de conception de la machine, lorsque son fonctionnement basique et l’ensemble des composants mécaniques, électriques et autres de l’équipement sont en cours de définition. Pensez à mettre à jour le cahier des charges de vos machines et demandez aux fabricants consultés de prendre en compte la rationalisation des procédures de maintenance lors de leur proposition.
Pour les applications pour lesquelles les équipements sont déjà installés ou en cours d’installation, l’évaluation des risques et les arbitrages qui en découlent permettent l’aménagement d’un lieu de travail où les risques sont réduits et les systèmes de sécurité conçus pour optimiser la productivité.

Les principes de conception facilitant les opérations élémentaires de maintenance des machines sont aujourd’hui mis en pratique dans de nombreuses applications de sécurité. Il est maintenant temps pour les fabricants et les OEM de commencer à examiner comment actualiser leurs pratiques de conception et de sécurité afin de renforcer la sécurité du personnel tout en améliorant la productivité des équipements.

(source: Rockwell Automation)

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