Önceki yazımızda başlangıç yaptığımız makineleri kendinden emniyetli kılacak tasarım önlemlerine devam ediyoruz.
Makine güvenliği konseptinin çekirdek kısmını tasarımcı tarafından alınması gerekli önlemler oluşturur.
Bu önlemlerin alınmasında aşağıdaki hiyerarşinin izlenmesi gerekmektedir:
- Kendinden emniyetli (özünde güvenli) tasarım
- Koruyucular ve tamamlayıcı koruma cihazları
- Makine limitlerinin gözden geçirilmesi
- Kullanım kılavuzları ve ikazlar
Bunların birincisi, yani kendinden emniyetlilik, operatörün öngörülebilir yanlış kullanımında bile makinenin güvenlik fonksiyonlarını devam ettirebilme yeteneğidir. Alınması gerekli minimum tasarım önlemleri TS EN 12100 standardında belirtilse de bunlar genel prensipleri açıklayan ve genellikle soyut ifadelerdir. Tasarım önlemlerinin makine tiplerine göre özelleştirilmesi için 1000’e yakın standart oluşturulmuştur.
Şimdi makinelerde insan faktörü dikkate alınarak uygulanması gereken güvenli tasarım önlemlerine değinmeye devam edelim:
Görüş
Makineler özellikle tehlikeli işlem yapılan noktalarda ve seyir istikametinde açık ve yeterli görüş sağlamalıdır.
Kararlılık ve Dengenin Sağlanması
Makineler tasarlanırken hem dinamik kuvvetler dengelenmeli hem de statik durumda kararlılık sağlanmalı, yani ağırlık merkezi uygun şekilde belirlenmelidir.
Örneğin eğik yüzeylerde çalışmaya uygunluk, rüzgar veya mekanik kuvvetlerin dengelenmesi, titreşim sönümleyici önlemler ile makine şasi ve temelinin dayanıklı tasarımı makinenin kararlı (stabil) çalışması için ilk planda düşünülmesi gereken tasarım önlemleridir.
Bu konunun önemi en çok taşıma-istifleme araçlarında ortaya çıkmaktadır.
Bakım Yapılabilirlik
TS EN 60706-2’ ye göre bakım yapılabilirlik; bir elemanın belirli kullanım şartlarında, kurallara uygun bakım yapıldığı takdirde kendisinden beklenen fonksiyonu muhafaza etme veya o fonksiyona geri döndürülebilme yeteneğidir.
Bir başka ifadeyle bakım yapılabilirlik; makine parçalarına erişilebilirlik, hatanın kolay teşhis edilebilmesi, pratik ve hatayı engellemeye yönelik montaj ve demontaj önlemleri demektir.
Uygun bakım yöntemleri kullanılarak kolay bakımı yapılabilen elemanların masrafları ve güvensiz çalışma olasılıkları azalır, kullanılabilirlik süreleri artar.
Son olarak ise makinelerin ayar ve bakım noktaları tehlike bölgesinin dışında yer almalıdır.
Kontrol Sistemlerinin Kendinden Emniyetli Tasarımı
Makineleri kontrol eden elektrik-elektronik kumanda sistemleri ve yazılımlar aşağıdaki minimum gereklilikleri sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır:
- Kontrolsüz start ve hız değişimini engellemeli,
- Hareketli parçaları istenen sürede durdurabilmeli,
- Tutma-bırakma hatalarını engellemeli,
- Enerji kesilmesi durumunda güvenli olmalı,
- Enerji kesintisinden sonra güvenli start verebilmeli,
- Hataları açıkça göstermeli,
- Her start butonunun yakınına bir adet stop butonu öngörülmeli,
- Ayar, bakım, temizlik gibi koruyucuların devre dışı olduğu durumlar için özel önlem sağlamalı,
- Operasyon modlarının seçimi güvenli olmalı,
- Hata bulmaya yönelik (diagnostik) sistem uygulamaları içermeli ve ergonomik olmalıdır.
Makinelerde Ergonomi
Genel çalışanlarla kıyaslandığında makine operatörleri daha uzun süre ayakta kalmakta, daha ağır yükler kaldırmakta, daha tekrar gerektiren işlerde çalışmaktadırlar. Makine operatörleri kimyasal, toz ve sislere, gürültüye daha fazla maruz kalmakta daha fazla kişisel koruyucu donanım kullanmaktadırlar.
Operatörler günlük rutinlerinde makine hızına bağlı çalışmakta, mola ve iş organizasyonu hakkında inisiyatif sahibi olamamaktadırlar.
Bu gibi nedenlerle makinelerde ergonomi oldukça geniş kapsamlı bir konudur ve makine tasarımındaki ergonomik prensipler “TS EN 13861: Makine güvenliği – Makine tasarımında ergonomik standartların uygulanmasına dair kılavuz” standardında yer almaktadır.
Özetle makinelerin tasarımında insana ait hem fiziksel hem de mental faktörler dikkate alınmalı, makine elemanlarına kolay erişim sağlanmalı, uygunsuz vücut postürüne izin verilmemeli, ses, titreşim gibi rahatsızlık verici etmenler mümkün olduğu kadar sınırlandırılmalı, özellikle kontrol üniteleri ve işlem (operasyon) noktaları yeterli derecede aydınlatılmalıdır.
Bu noktada işaret etmek istediğim önemli bir husus da operatörün makine çevrimine uymaya zorlanmaması, yani insanın çalışma temposunun makine tarafından belirlenmemesi gerekliliğidir. Otomasyon sabit bir hızla hareket eden bir makineye çalışanın kan-ter içinde parça yetiştirmesi demek değildir. Makine-insan bağlantısı insana çalışma esnasında makul bir otonomi sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır.
Günümüzün makinelerini düşündüğümüzde, önemle vurgulamamız gereken bir başka nokta ise insan-makine ilişkisi ve kumanda sistemlerinin uygun tasarımıdır.
Gelişen teknoloji ve kontrol sistemleri makinelerin yapısını her geçen gün daha da karmaşıklaştırmakta, kullanıcının eğitim seviyesinin yüksek olmasını gerektirmekte ve mental stres etmenleri ön plana çıkmaktadır.
Bu konu aşağıda biraz daha detaylı incelenmeye çalışılmıştır.
İnsan-Makine Arayüzü
İnsan makine ara yüzü (interface) kavramından anlamamız gereken şey; hem makine ile insan arasında (ekran, ses, ışık, diyalog kutusu vb.) hem de insan ile makine arasında (klavye, fare, kol, buton, joystick vb.) iletişimi sağlayan cihazlardır.
Bunların tasarımının uygunluğu, hem operatörlerin uğrayabileceği zararlar hem de büyük kazaların önlenmesi için son derece önem taşımaktadır.
İnsan-makine ara yüzündeki tasarım eksiklikleri hem aşırı mental yüklenmeden dolayı strese neden olmakta, hem de doğuracağı insan hatalarından dolayı yüksek güvenlikli sektörlerde kaza potansiyeli taşımaktadır.
Çok fazla informasyona hızla cevap vermek zorunda olan makine operatörleri zihinsel yüklenme, çok fazla otomasyon durumunda ise monotonluk ve ilginin kaybolması tehlikeleriyle karşı karşıya kalmaktadırlar.
Yetersiz insan-makine ara yüzü tasarımı muhtelif yollarla hatalara sebep olmaktadır:
- Makinenin verdiği bilgilerin tam anlaşılamaması,
- Makine yönetimi esnasındaki hatalar, kumanda cihazlarının yanlış kullanımı,
- Manipülasyonlara yol açması,
- Bakım hatalarına neden olması,
Makine tasarımlarındaki artan otomasyon ve bilgisayar sistemlerinin kullanımı operatörlerin süreçleri çabuk ve doğru yorumlayamamalarına neden olabilmekte, bu da çok detaylı kullanma/bakım talimatları ve operatör-bakımcı eğitimi gerektirmektedir.
Yapılan araştırmalar kullanım kılavuzlarının okunmadığını veya anlaşılamadığını göstermektedir.(Complex Machinery Needs Simple Explanation (Reinert D. ve Ark.,2007,Safety Science)
Kompleks ölçme-izleme enstrümanları ve bazen büyük kazaların da temel etmenlerinden biri olmaktadır. A.B.D.’deki Üç Mil Adası (Three Mile Island) nükleer kazasının nedenlerinden bir kumanda odası operatörünün izleme enstrümanlarından reaktördeki basınç yükselmesini geç farketmesi veya doğru yorumlayamaması olmuştur. (Three Mile Island Nükleer Kazası,Deniz.V.,Önlem Dergisi Aralık 2015)
Bütün bunları azaltmak için insan yeteneklerini ve sınırlılıklarını dikkate alan tasarımlar gerekmekte, bunların prototip aşamalarında güvenilir deney ve simülasyonlara tabi tutulmaları elzem olmaktadır. Bu noktada kullanıcı görüşlerinin alınması ve değerlendirilmesi de önemlidir.
Başarılı bir insan-makine ara yüzü yeni tasarım güvenliği ile de bitmemekte, mevcut ekipmanlara uygulanabilecek değişiklik ve adaptasyonlar da benzer sorunlar doğurabilmektedir.
Hızlı değişimlere ayak uydurmak hem işletmeler hem de operatörler için kolay değildir, bu nedenle değişiklikler adım adım yapılmalıdır. Makinelerin kontrol üniteleri genelde taşeronlardan sağlanmakta bu da ara yüz tasarımlarına gereken özenin gösterilmemesine neden olmaktadır.
Standart ve teknik kuralların makine tasarımlarında etkin olarak uygulanması çözüm yollarından biridir. Ancak standartlar da bazen teknolojik gelişime ayak uyduramamaktadır.
Kullanılabilirlik testleri sadece normal durumlarda değil acil durumlar da dikkate alınarak yapılmalıdır.
Kaza araştırmalarında makine kaynaklı hatalar daha detaylı analiz edilmelidir.
Alışılagelmiş ve anlamlı tasarımlara dikkat edilmelidir, örneğin;
Sağa hareket: başlatma, start
İleri: Hızlandırma, kuvvetlendirme
Yukarı: arttırma gibi.
Fonksiyonel Güvenlik
Nispeten yeni bir kavram olan Fonksiyonel Güvenlik yazılım, donanım ve çevresel faktörlerin de dikkate alındığı, sistem ya da ekipmanların çalışması sırasında ortaya çıkabilecek arıza ve hataların bütünsel güvenliğini de kapsayan bir güvenlik sistemidir. Bu geleneksel makine risk değerlendirmesinin ötesinde karmaşıklaşan teknolojilerin yarattığı tehlikelerin değerlendirilmesi anlamına gelir.
TS EN 61508 genel fonksiyonel güvenlik standardı, ürün yaşam döngüsü içindeki tüm elektriksel, elektronik yada programlanabilir elektronik (E/E/PE) lojik sistemler için uygulanacak güvenlik gerekliliklerini belirler. Diğer bir standart olan EN ISO 13849-1 standardı ise mekanik ve pnömatik ürün grubu ile ilgilenir.
makine-enstrüman ve onları kontrol eden sistemlerden kaynaklanan fonksiyonel davranış bazlı kabul edilemeyen risklerin ortadan kaldırılması ya da azaltılmasına dönük olarak mutlaka özel önlemler alınmalıdır.
Makine ve kontrol sistemlerinin dayanıklılığını olası ve sistematik hatalara karşı artırmak için iç (self) test metotlarının oluşturulması, yedekleme, çeşitlilik ve güvenli yazılım ve donanım tasarımlarının yapılması gerekmektedir.
Sonuç olarak makine riskleri hakkında yazacak/konuşacak çok şey var. Örneğin makine koruyucuları, fonksiyonel güvenlik gibi hususlar tamamen ayrı ele alınması gereken konular olup inşallah ilerde bunlar hakkında da yazılarımız olacaktır.
Açık olan şudur ki; yaşanan kazalar ve gelişen teknoloji makine kaynaklı kazaları dramatik bir şekilde azaltmıştır, azaltmaktadır ve makinelerdeki güvenlik fonksiyonlarına her geçen gün yenileri eklenmektedir.
Bu bir bakıma çok iyidir ama bir yandan da ortaya çıkardığı yan etkiler de mevcuttur ve bunların farkında olup, iş organizasyonlarında bu faktörleri dikkate almak ve “insanca çalışma” koşullarının sağlanması için çabalamak mühendisliğin önde gelen misyonu olmalıdır.
