Koneturvallisuuden suoritustaso eli PL-taso (Performance Level) on yksi keskeisimmistä käsitteistä, kun suunnitellaan turvallisia koneita ja automaatiojärjestelmiä. EN ISO 13849 -standardi määrittelee viisi suoritustasoa, PLa:sta PLe:hen, joiden avulla arvioidaan turvatoiminnon kykyä vähentää riskiä. Taso ei ole pelkkä kirjain papereissa: se kertoo, kuinka luotettavasti turvatoiminto toimii vikatilanteiden sattuessa.
PL-tason ymmärtäminen on käytännön tarve jokaiselle, joka suunnittelee, hyväksyy tai hankkii koneita EU-markkinoille. Väärä taso johtaa joko ylimitoitettuun ja kalliiseen järjestelmään tai, mikä vakavampaa, riittämättömään turvallisuuteen. Tässä artikkelissa käymme läpi suoritustason määrittämisen vaihe vaiheelta, yleisimmät sudenkuopat ja sen, miten PL-taso asettuu osaksi kokonaisturvallisuussuunnittelua.
Suoritustasot PLa–PLe kuvaavat turvatoiminnon vikaantumistodennäköisyyttä tuntia kohden (PFHd). PLa on matalin taso ja soveltuu pienimmille riskeille, PLe puolestaan vaatii erittäin korkean luotettavuuden ja on tarkoitettu vakavimpiin vaaroihin, kuten puristumis- tai leikkausvaaraan, jossa seurauksena voi olla kuolema.
Käytännössä taso vaikuttaa suoraan järjestelmän arkkitehtuuriin. PLe edellyttää tyypillisesti kaksi- tai monikanavaista rakennetta, diagnostiikkaa ja ohjauspiirin redundanssia. PLb tai PLc voidaan toisinaan toteuttaa yksinkertaisemmalla rakenteella, jos komponentit on valittu oikein ja vikadiagnostiikka on riittävä. Jokainen taso asettaa vaatimuksia myös käytetyille komponenteille: turvarele, turvaohjain tai turva-PLC on valittava niin, että sen oma PFHd-arvo tukee tavoiteltua kokonaissuoritustasoa.
Tärkeintä on muistaa, että PL-taso koskee aina yhtä turvatoimintoa kerrallaan, ei koko konetta. Samassa koneessa voi olla useita turvatoimintoja eri PL-tasoilla. Ovivahti voi olla PLd, kun taas hätäpysäytys on PLe.
Vaadittu suoritustaso (PLr) saadaan riskiarvioinnin tuloksena. EN ISO 13849-1 ohjaa käyttämään riskigraafimenetelmää, jossa arvioidaan kolme parametria: vamman vakavuus (S), altistuksen taajuus (F) ja mahdollisuus välttää vaara (P).
Vakavuus (S1/S2): S1 tarkoittaa lievää, yleensä palautuvaa vammaa. S2 tarkoittaa vakavaa tai peruuttamatonta vammaa, mukaan lukien kuolema. Tämä on usein kriittisin parametri, koska se nostaa suoraan PLr-vaatimuksen ylöspäin.
Altistuksen taajuus (F1/F2): F1 on harvoin tai lyhytaikaisesti altistava tilanne, F2 tarkoittaa toistuvaa tai jatkuvaa altistusta. Jos operaattori käy koneen vaarallisella alueella useita kertoja tunnissa, valitaan F2.
Välttämismahdollisuus (P1/P2): P1 tarkoittaa, että vaara on mahdollista välttää tietyin edellytyksin. P2 tarkoittaa, että välttäminen on epätodennäköistä, esimerkiksi nopea tai ennakoimaton liike.
Näiden kolmen parametrin yhdistelmä osoittaa riskigraafissa PLr-tason väliltä PLa–PLe. Tämä on lähtöpiste, ei lopputulos: seuraavaksi suunnitellaan turvatoiminto, jonka saavutettava PL vastaa tai ylittää PLr:n.
Pelkkä suunnittelu ei riitä. Saavutettu PL täytyy laskea ja dokumentoida. EN ISO 13849-1 edellyttää, että turvatoiminnon rakenne (kategoria), komponenttien MTTFd-arvot (keskimääräinen aika vaaralliseen vikaantumiseen), diagnostiikan kattavuus (DC) ja CCF-toimenpiteet (yhteisvikaantuminen) on kaikki osoitettu laskennallisesti.
Käytännöllisin työkalu tähän on SISTEMA-ohjelmisto, jonka BIA (nykyinen IFA) on kehittänyt ilmaiseksi. SISTEMA laskee komponenttitietojen perusteella saavutetun PL-tason ja osoittaa, täyttyvätkö standardin vaatimukset. Komponenttivalmistajat, kuten turvareleiden tai turva-PLC:iden toimittajat, tarjoavat yleensä valmiit SISTEMA-kirjastotiedostot omille laitteilleen.
Dokumentaatio on osa koneen teknistä tiedostoa ja vaaditaan CE-merkintäprosessissa. Puutteellinen dokumentaatio on yksi yleisimmistä syistä, miksi markkinavalvontaviranomainen hylkää koneen hyväksynnän.
Suoritustason määrityksessä tehdään toistuvasti samoja virheitä, jotka voivat johtaa joko liian matalaan tai tarpeettoman korkeaan turvallisuustasoon.
PL-taso on tärkeä työkalu, mutta se on osa laajempaa kokonaisuutta. Konedirektiivi (2006/42/EY) ja sen korvaava koneasetus (EU) 2023/1230 edellyttävät kattavaa riskiarviointia, johon PL-määritys kuuluu yhtenä osana. Turvallisuussuunnittelussa PL-taso kertoo turvatoiminnon luotettavuuden, mutta se ei yksin kata kaikkea: mekaaniset suojukset, ergonomia, käyttöliittymäsuunnittelu ja huoltoturvallisuus ovat yhtä lailla osa turvallista konetta.
EN ISO 13849 toimii rinnakkain muiden standardien kanssa. EN 62061 käsittelee sähköisten turvatoimintojen SIL-tasoja (Safety Integrity Level), ja monissa projekteissa molempia sovelletaan samaan koneeseen. Suunnittelijan on tunnettava kummankin standardin soveltamisala ja osattava valita tilanteeseen sopiva lähestymistapa.
Turvallisuussuunnittelu kannattaa aloittaa riskiarvioinnista jo konseptivaiheessa, ei vasta prototyypin valmistuttua. Myöhässä tehty riskiarviointi johtaa usein kalliisiin rakenteellisiin muutoksiin tai kompromisseihin, jotka heikentävät turvallisuutta. Meillä Movetecilla autamme asiakkaitamme löytämään oikeat komponentit ja ratkaisut, jotka tukevat vaadittua PL-tasoa, kuten turvareleet, turva-PLC:t ja anturit, joiden tekniset tiedot ovat selkeästi dokumentoituja ja laskentaan valmiita.
Tarvitsetko apua koneturvallisuuden suoritustason määrittämisessä tai sopivien turvakomponenttien valinnassa? Asiantuntijamme auttaa mielellään — ota yhteyttä ja käydään tilanne läpi yhdessä.