Introduction à la CEI 62061

La norme internationale IEC 62061:2021, intitulée «Sécurité des machines – Sécurité fonctionnelle des systèmes de contrôle de sécurité», précise les exigences et fournit des orientations pour la conception, l'intégration et la validation des systèmes de contrôle de sécurité (SRCS) pour les machines. Elle est l'application spécifique aux machines de la norme de sécurité fonctionnelle générale IEC 61508. La norme IEC 62061, publiée par la Commission électrotechnique internationale, couvre l'ensemble du cycle de vie des systèmes de contrôle de sécurité – de l'analyse des concepts et des risques par la conception, la vérification et l'entretien.

La norme traite de la complexité croissante des machines modernes, où les composants électroniques, programmables et électromécaniques remplacent de plus en plus les circuits de sécurité à fils durs traditionnels. IEC 62061 offre une approche systématique et axée sur les risques pour atteindre l'intégrité de sécurité requise pour chaque fonction de sécurité.

Qu'est-ce que la CEI 62061?

La norme CEI 62061 fait partie de la série de normes internationales de la CEI 60000 pour l'ingénierie électrique et électronique, qui porte spécifiquement sur les éléments de sécurité des systèmes de commande des machines (SRCS). La norme définit un cadre pour identifier les dangers, évaluer les risques et spécifier les fonctions de sécurité avec des niveaux d'intégrité de sécurité assignés (SIL).

Le principe fondamental de la CEI 62061 est la sécurité fonctionnelle : la partie de la sécurité globale d'un système qui dépend du bon fonctionnement du système de contrôle de sécurité, y compris les capteurs et les résolveurs logiques, les actionneurs et les réseaux de communication. La norme couvre à la fois les aspects matériels et logiciels, y compris les défaillances systématiques, les défaillances matérielles aléatoires et les défaillances de causes communes.

La norme CEI 62061 est étroitement liée à ISO 13849-1, une autre norme de sécurité des machines qui utilise des niveaux de performance (PL) au lieu de SIL. En fait, les deux normes sont maintenant harmonisées par le IEC et le groupe de travail mixte ISO. La compréhension des deux normes et de leur relation est essentielle pour la conformité globale, mais la norme CEI 62061 demeure la référence principale pour les systèmes de commande électrique et électronique dans les machines.

Composantes clés de la CEI 62061

Pour appliquer efficacement la norme CEI 62061, les professionnels doivent comprendre ses éléments essentiels, qui constituent l'épine dorsale de l'approche systématique de la sécurité.

Évaluation des risques et identification des risques

La norme prévoit une évaluation approfondie des risques, qui doit permettre de déterminer tous les risques raisonnablement prévisibles associés à la machinerie, notamment les risques mécaniques, électriques, thermiques, sonores, ergonomiques, etc. L'évaluation des risques doit tenir compte de l'ensemble du cycle de vie de la machinerie, y compris l'installation, l'exploitation, l'entretien, le nettoyage et le déclassement. Pour chaque événement dangereux, le risque associé est évalué en fonction de la gravité des dommages, de la fréquence et de la durée de l'exposition, de la probabilité de l'événement dangereux et de la possibilité d'éviter ou de limiter les dommages.

Fonctions et spécifications de sécurité

Après l'évaluation des risques, les fonctions de sécurité nécessaires pour réduire les risques à un niveau acceptable sont identifiées. Chaque fonction de sécurité est une action de contrôle spécifique – par exemple, « arrêter le moteur lorsque le rideau lumineux est interrompu » ou « prévenir le démarrage pendant que le garde est ouvert ». La norme exige une spécification précise de chaque fonction de sécurité, y compris son comportement dans des conditions normales et des conditions de défaillance.

Niveaux d'intégrité de la sécurité (SIL)

La SIL est un niveau distinct (1 à 3 pour les applications de machines, la SIL 3 étant la plus élevée) qui précise le degré de réduction des risques exigé par la fonction de sécurité. Plus la SIL est élevée, plus la probabilité de défaillance dangereuse est faible. La CEI 62061 fournit un processus détaillé pour déterminer la SIL requise à l'aide d'un graphique de risque ou de méthodes quantitatives. Elle définit également comment concevoir le système de contrôle lié à la sécurité pour atteindre la SIL cible, en tenant compte de certains aspects tels que la tolérance de défaillance matérielle (TDM), la couverture diagnostique (DC), les paramètres de défaillance de cause courante (CCF) et l'intégrité systématique de la sécurité.

Conception et mise en œuvre

La norme couvre l'ensemble du cycle de vie du SRCS, de l'architecture du système et de la sélection du matériel au développement logiciel. Elle exige que la conception soit basée sur le concept de sous-systèmes: chaque fonction de sécurité est réalisée par une chaîne de sous-systèmes (par exemple, sous-système capteur, sous-système logique, sous-système actionneur). Pour chaque sous-système, le concepteur doit calculer la probabilité de défaillance dangereuse par heure (PFHd) et s'assurer qu'elle ne dépasse pas la limite autorisée pour la LSI attribuée. La norme porte également sur l'intégrité systématique par l'utilisation de composants éprouvés, de processus de développement structurés et d'éviter les modes de défaillance communs.

Validation et vérification

La validation confirme que la conception répond aux spécifications (p. ex., essais de logiciel, injection de défauts matériels). La validation confirme que le système de machines, y compris le SRCS, permet de réduire les risques requis. La CEI 62061 exige des preuves documentées des deux activités. La validation doit être effectuée dans des conditions réalistes, y compris des opérations normales, des défauts prévisibles et des scénarios exceptionnels.

Documentation et gestion du changement

La documentation complète fait partie intégrante de la norme CEI 62061, notamment le dossier d'évaluation des risques, les spécifications de la fonction de sécurité, les architectures de conception, les calculs SIL, les plans d'essai, les résultats d'essais et les procédures de maintenance. Toute modification de la machine ou de son système de contrôle qui pourrait affecter la sécurité doit être soumise à un processus de gestion du changement, mettre à jour l'évaluation des risques et revoir la validation.

Pourquoi la CEI 62061 est-elle importante?

L'adhésion à la CEI 62061 procure des avantages substantiels aux organisations, au-delà de la simple conformité.

Sécurité des travailleurs et réduction des accidents

L'objectif principal de la norme est de protéger les personnes, les opérateurs, les techniciens de maintenance et les passants, contre les dommages. En réduisant systématiquement les risques, les entreprises peuvent prévenir les blessures graves et les décès.Les accidents de machines résultent souvent de défaillances du système de contrôle, comme le démarrage inattendu, l'arrêt ou la perte de fonctions de sécurité.

Conformité juridique et réglementaire

Dans l'Union européenne, la Directive sur les machines 2006/42/CE présume la conformité lorsque des normes telles que la CEI 62061 sont appliquées. Dans d'autres pays, comme l'Australie, la Chine et le Japon, la norme est souvent mentionnée dans les règlements nationaux. La conformité soutient également la défense juridique en cas d'accident, démontrant que le fabricant a suivi des pratiques de sécurité de pointe.

Acceptation du marché et réduction des coûts

Les clients exigent de plus en plus des équipements certifiés de sécurité. L'adhésion à la CEI 62061 peut être un avantage concurrentiel, en particulier dans des secteurs comme l'automobile, l'emballage, la transformation des aliments et la manutention des matériaux.

Amélioration de la culture de sécurité

La mise en oeuvre de la norme exige une approche structurée qui favorise une première approche en matière de sécurité à l'échelle des équipes d'ingénierie, de production et de gestion. Elle favorise la transparence, la documentation rigoureuse et l'amélioration continue.

Mise en œuvre pratique de la norme CEI 62061

La mise en oeuvre efficace de la norme nécessite un processus en plusieurs phases. Voici les étapes pratiques que les organisations peuvent suivre.

Étape 1 : Établir les compétences et la formation

La première étape consiste à s'assurer que le personnel qui participe à des travaux liés à la sécurité possède les connaissances nécessaires, notamment en comprenant les concepts de sécurité fonctionnelle, la norme CEI 62061 et son interaction avec d'autres normes.

Étape 2 : Effectuer une évaluation approfondie des risques

Utiliser une méthode systématique, comme le graphique de risque fourni dans la norme ou une approche quantitative comme LOPA (Layer of Protection Analysis). Impliquez une équipe interfonctionnelle comprenant les opérateurs, les ingénieurs de sécurité et le personnel de maintenance. Documentez chaque risque, son risque initial et la réduction des risques requise. L'évaluation des risques doit être tenue à jour et revue chaque fois que des changements surviennent.

Étape 3 : Préciser les fonctions de sécurité et déterminer SIL

Pour chaque danger, définir une ou plusieurs fonctions de sécurité qui réduiront le risque à un niveau acceptable. À l'aide du graphique de risque ou de la norme SIL, assigner la LIS requise. Documenter les spécifications relatives aux exigences relatives aux fonctions de sécurité (RSSF).

Étape 4 : Concevoir le système de contrôle lié à la sécurité

Concevoir l'architecture comprenant les sous-systèmes capteurs, logiques et actionneurs. Sélectionnez les composants avec des données de fiabilité appropriées (taux d'échec, couverture diagnostique, paramètres de défaillance de cause commune). La conception doit répondre à la cible PFHd calculée. Pour les SIL plus élevées (SIL 2 et 3), la tolérance de défaillance matérielle (HFT) est souvent requise (p. ex., redondance).

Étape 5 : Vérifier le design

Effectuer des activités de vérification pour vérifier que la conception répond au SRSE, ce qui peut comprendre des calculs, des simulations, des essais d'injection de défauts et des inspections.

Étape 6 : Valider le système global

Après l'intégration dans la machine, valider que les fonctions de sécurité fonctionnent correctement dans toutes les conditions prévisibles (conditions normales, anormales, de défaillances), ce qui implique généralement des essais fonctionnels, des mesures des temps de réponse et des essais de réactions de défaillance. La validation doit confirmer que la réduction réelle du risque est égale ou supérieure à la réduction requise de l'évaluation du risque.

Étape 7 : Maintenir et surveiller

Mettre en oeuvre des procédures d'essai périodique (essais à l'épreuve) des fonctions de sécurité. Surveiller le système pour déceler les défaillances dangereuses et prendre des mesures correctives. Chaque fois que des changements sont apportés (p. ex., modifications du système de contrôle, nouveaux dangers introduits, obsolescence des composants), suivre le processus de gestion du changement défini dans la norme.

Relation avec d'autres normes de sécurité

La norme CEI 62061 n'existe pas isolément, elle fait partie d'un écosystème plus large de normes de sécurité des machines. La compréhension de ces relations est essentielle pour la conformité mondiale.

CEI 62061 et ISO 13849-1

Les deux normes principales pour les systèmes de commande de machines liés à la sécurité sont IEC 62061 (électronique électrique/électronique/programmable) et ISO 13849-1 (toutes les technologies, y compris hydraulique, pneumatique et mécanique).En 2015, IEC et ISO ont émis un document d'orientation pour expliquer comment utiliser les deux normes ensemble. Pour les systèmes de commande électrique, les deux normes peuvent être utilisées, mais le choix dépend souvent des préférences régionales et de la complexité du système.

CEI 62061 et CEI 61508

La norme IEC 61508 est la norme de sécurité fonctionnelle de l'ensemble des industries. La norme IEC 62061 est dérivée de la norme CEI 61508 mais adaptée aux machines. Bien que la norme IEC 61508 utilise la norme SIL 1–4 et soit très détaillée, la norme CEI 62061 simplifie certains aspects (p. ex., la norme SIL 4 n'est pas considérée parce qu'elle est rarement réalisable dans les machines typiques).

Autres normes pertinentes

Les normes supplémentaires qui interagissent avec la CEI 62061 comprennent la CEI 60204-1 (équipement électrique des machines), la norme ISO 12100 (principes d'évaluation des risques) et la norme ISO 13850 (fonction d'arrêt d'urgence).

Défis et pièges communs

La mise en œuvre de la norme CEI 62061 n'est pas sans difficultés, car la reconnaissance de ces résultats précoces peut gagner du temps et améliorer les résultats.

  • Évaluation inadéquate des risques :[ De nombreuses organisations se précipitent dans l'identification des dangers, ce qui entraîne des fonctions de sécurité manquées et des affectations de SIL incorrectes.
  • La pile de données fiables:[ Les calculs SIL nécessitent des données précises sur le taux de défaillance des composants, qui peuvent ne pas être disponibles pour tous les appareils.
  • Compplexité de la sécurité des logiciels:[ Les systèmes électroniques programmables introduisent des risques de défaillance systématiques plus difficiles à prévoir.Des pratiques de développement logiciel rigoureuses et des techniques de conception systématique (comme la programmation défensive) sont essentielles.
  • Modifications non documentées :[ Les modifications apportées aux machines sans mise à jour des documents de sécurité sont une source fréquente de non-conformité et de risque accru.
  • Insuffisante formation:[ Sans personnel qualifié, la norme ne peut être appliquée correctement.

Tendances et mises à jour futures

La troisième édition de la CEI 62061, publiée en 2021, a apporté des changements importants, notamment une meilleure harmonisation avec la norme ISO 13849-1, des exigences actualisées en matière de sécurité des logiciels et de nouvelles annexes sur la cybersécurité et la qualification des outils.

Les fabricants devraient rester informés des révisions et adopter de nouvelles méthodes de façon proactive.La participation aux groupes de travail de l'industrie et aux mises à jour de surveillance du comité technique de la CEI (TC 44) est recommandée.

Conclusion

En fournissant un cadre systématique pour l'évaluation des risques, la spécification de la fonction de sécurité, la conception et la validation, il permet aux fabricants de construire des machines qui sont intrinsèquement plus sûres, plus fiables et conformes aux réglementations mondiales. La mise en œuvre de la norme exige engagement, formation et diligence, mais le bénéfice en termes de protection des travailleurs, de tranquillité d'esprit juridique et d'efficacité opérationnelle est considérable.

Pour approfondir votre compréhension, consultez le document officiel IEC 62061 et le compléter par une formation pratique. La sécurité n'est pas un effort ponctuel mais un processus continu d'amélioration. Commencez par évaluer votre machine actuelle par rapport aux exigences de la norme et faites les premières étapes vers la pleine conformité aujourd'hui.