Inleiding tot IEC 62061

IEC 62061:2021, getiteld "Veiligheid van machines › Functionele veiligheid van veiligheidsgerelateerde besturingssystemen," is de internationale norm die eisen specificeert en richtsnoeren geeft voor het ontwerp, de integratie en de validatie van veiligheidsgerelateerde besturingssystemen (SCRS) voor machines. Het is de machinespecifieke toepassing van de algemene functionele veiligheidsnorm IEC 61508. Het IEC 62061, dat door de Internationale Elektrotechnische Commissie is vrijgegeven, bestrijkt de gehele levenscyclus van veiligheidscontrolesystemen ›van concept- en gevarenanalyse door ontwerp, verificatie en onderhoud. Het begrijpen van deze norm is essentieel voor fabrikanten, systeemintegrators, veiligheidsingenieurs en iedereen die betrokken is bij het waarborgen dat machines veilig werken en voldoen aan regelgevingskaders zoals de Europese machinerichtlijn en de OSHA-eisen in de Verenigde Staten.

De norm is gericht op de toenemende complexiteit van moderne machines, waarbij elektronische, programmeerbare en elektromechanische componenten steeds meer traditionele harddraid veiligheidscircuits vervangen. IEC 62061 biedt een systematische, risicogebaseerde aanpak om de vereiste veiligheidsintegriteit voor elke veiligheidsfunctie te bereiken. Door deze norm aan te nemen, kunnen organisaties ongevallenrisico's verminderen, werknemers beschermen, kostbare stilstand voorkomen en due diligence in veiligheidsmanagement aantonen.

Wat is IEC 62061?

IEC 62061 maakt deel uit van de IEC 60000-reeks van internationale normen voor elektrische en elektronische engineering. Het richt zich specifiek op de veiligheidsgerelateerde onderdelen van machinecontrolesystemen (SCRS). De norm definieert een kader voor het identificeren van gevaren, het beoordelen van risico's en het specificeren van veiligheidsfuncties met toegewezen veiligheidsintegriteitsniveaus (SIL's). In tegenstelling tot algemene veiligheidsnormen is IEC 62061 afgestemd op de unieke kenmerken van machines, waaronder mechanische gevaren, elektrische gevaren en menselijke-machine interactie.

Het kernprincipe van IEC 62061 is functionele veiligheid: het deel van de algemene veiligheid van een systeem dat afhankelijk is van de correcte werking van het veiligheidsgerelateerde besturingssysteem. Dit omvat alles van sensoren en logische oplosapparaten tot actuatoren en communicatienetwerken. De standaard omvat zowel hardware- als software-aspecten, waaronder systematische storingen, willekeurige hardwarestoringen en storingen van algemene oorzaken. Het biedt een duidelijke methodologie voor het bepalen van de vereiste SIL en indicator van de waarschijnlijkheid dat een veiligheidsfunctie naar tevredenheid zal worden uitgevoerd wanneer deze wordt gevraagd.

IEC 62061 is nauw verbonden met ISO 13849-1, een andere machineveiligheidsnorm die gebruik maakt van prestatieniveaus (PL) in plaats van SIL. In feite zijn de twee normen nu geharmoniseerd door de IEC[] en ISO gezamenlijke werkgroep. Het begrijpen van beide en hun relatie is cruciaal voor wereldwijde naleving, maar IEC 62061 blijft de primaire referentie voor elektrische en elektronische besturingssystemen in machines.

Belangrijkste onderdelen van IEC 62061

Om IEC 62061 effectief toe te passen, moeten professionals de essentiële bouwstenen begrijpen. Deze componenten vormen de ruggengraat van de standaard- en systematische benadering van veiligheid.

Risicobeoordeling en risico-identificatie

De norm geeft als eerste stap een grondige risicobeoordeling aan. Dit houdt in dat alle redelijkerwijs te verwachten gevaren in verband met de machine mechanisch, elektrisch, thermisch, geluid, ergonomisch, en andere worden geïdentificeerd. Bij de risicobeoordeling moet rekening worden gehouden met de gehele levenscyclus van de machine, inclusief installatie, bediening, onderhoud, reiniging en ontmanteling. Voor elke gevaarlijke gebeurtenis wordt het risico beoordeeld op basis van de ernst van de schade, de frequentie en de duur van de blootstelling, de waarschijnlijkheid van het optreden van de gevaarlijke gebeurtenis en de mogelijkheid om schade te voorkomen of te beperken. Het resultaat is een risicoreductiedoelstelling die de toewijzing van SIL als leidraad geeft.

Veiligheidsfuncties en specificaties

Na de risicobeoordeling worden de veiligheidsfuncties geïdentificeerd die nodig zijn om de risico's tot een aanvaardbaar niveau te beperken. Elke veiligheidsfunctie is een specifieke controleactie.Bijvoorbeeld, "stop de motor wanneer het lichtgordijn wordt onderbroken" of "voorkom opstarten terwijl de bewaker open is." De norm vereist een nauwkeurige specificatie van elke veiligheidsfunctie, inclusief het gedrag ervan onder normale omstandigheden en storingsomstandigheden. De specificatie moet de vereiste SIL, responstijd en alle andere prestatiekenmerken, zoals tolerantie voor omgevingsomstandigheden of elektromagnetische interferentie, definiëren.

Veiligheidsintegriteitsniveaus (SIL)

SIL is een discreet niveau (1 tot 3 voor machinetoepassingen, waarbij SIL 3 het hoogste is) dat de mate van risicoreductie bepaalt die vereist wordt door de veiligheidsfunctie. Hoe hoger de SIL, hoe lager de kans op gevaarlijke storingen. IEC 62061 biedt een gedetailleerd proces voor het bepalen van de vereiste SIL met behulp van een risicografiek of kwantitatieve methoden. Het definieert ook hoe het veiligheidsgerelateerde controlesysteem te ontwerpen om de doel SIL te bereiken, rekening houdend met aspecten zoals hardware fouttolerantie (HFT), diagnostische dekking (DC), veel voorkomende oorzaak falen (CFF) metrics, en systematische veiligheid integriteit.

Ontwerp en uitvoering

De norm bestrijkt de gehele levenscyclus van de SRCS, van systeemarchitectuur en hardwareselectie tot softwareontwikkeling. Het ontwerp moet gebaseerd zijn op het concept van subsystemen: elke veiligheidsfunctie wordt gerealiseerd door een keten van subsystemen (bv. sensorsubsysteem, logicasubsysteem, actuatorsubsysteem). Voor elk subsysteem moet de ontwerper de waarschijnlijkheid van gevaarlijke storingen per uur (PFHd) berekenen en ervoor zorgen dat deze niet de toegestane limiet voor de toegewezen SIL overschrijdt. De norm behandelt ook systematische integriteit door gebruik te maken van beproefde componenten, gestructureerde ontwikkelingsprocessen en het vermijden van gemeenschappelijke storingsmodi.

Validatie en verificatie

Voordat een veiligheidsgerelateerd controlesysteem in gebruik kan worden genomen, moet het worden gecontroleerd en gevalideerd. Verificatie bevestigt dat het ontwerp voldoet aan de specificaties (bv. softwaretests, hardwarefouteninjectie). Validatie bevestigt dat het totale machinesysteem, inclusief de SRCS, de vereiste risicoreductie bereikt. IEC 62061 vereist gedocumenteerde bewijzen van beide activiteiten. Validatie moet worden uitgevoerd onder realistische omstandigheden, waaronder normale handelingen, te verwachten fouten en uitzonderlijke scenario's.

Documentatie en veranderingsbeheer

Volledige documentatie is een verplicht onderdeel van IEC 62061. Dit omvat de risicobeoordelingsrecord, veiligheidsfunctiesspecificaties, ontwerparchitecturen, SIL-berekeningen, testplannen, testresultaten en onderhoudsprocedures. Elke wijziging van de machine of het controlesysteem dat de veiligheid kan beïnvloeden, moet worden onderworpen aan een veranderingsmanagementproces, waarbij de risicobeoordeling wordt bijgewerkt en de validatie opnieuw wordt bekeken. Deze levenscyclusbenadering zorgt ervoor dat de veiligheid gedurende de gehele levensduur van de machine wordt gehandhaafd.

Waarom is IEC 62061 belangrijk?

Het overnemen van IEC 62061 biedt aanzienlijke voordelen voor organisaties die zich niet alleen aan de voorschriften houden.

Veiligheid van werknemers en vermindering van ongevallen

Het hoofddoel van de standaard is om mensen te beschermen operators, onderhoudstechnici en omstanders van schade. Door systematisch risico's te verminderen, kunnen bedrijven ernstige verwondingen en doden voorkomen. Machineongevallen vaak het gevolg van storingen in het controlesysteem, zoals onverwachte opstarten, niet stoppen of verlies van veiligheidsfuncties. IEC 62061 direct aanpakt deze storingsmodi, waardoor apparatuur veiliger.

Naleving van de regelgeving en regelgeving

Veel regio's hebben machines nodig om aan functionele veiligheidsnormen te voldoen. In de Europese Unie wordt de Machinerichtlijn... als normen zoals IEC 60661 worden toegepast... in andere rechtsgebieden, zoals Australië, China en Japan, wordt de norm vaak genoemd in nationale regelgeving......................................................................................................................................................................................................

Marktacceptatie en kostenreductie

Klanten vragen steeds meer om veiligheidsgecertificeerde apparatuur. De aanwezigheid van IEC 62061 kan een concurrentievoordeel zijn, vooral in sectoren als automotive, verpakking, voedselverwerking en materiaalverwerking. Bovendien vermindert een robuust veiligheidsontwerp onverwachte stilstand als gevolg van veiligheidsfunctieuitstapjes of storingen. Ook verlaagt het de aansprakelijkheidsverzekeringskosten en minimaliseert het risico op terugroeping of boetes.

Verbeterde veiligheidscultuur

De implementatie van de norm vereist een gestructureerde aanpak die een veiligheids-eerste mindset bevordert over engineering, productie en managementteams. Het stimuleert transparantie, strenge documentatie en continue verbetering. Dit verhoogt de algemene veiligheidsprestaties van de organisatie, ten voordele van alle belanghebbenden.

Uitvoeringsverordening (EG) nr. 62061 in de praktijk

Het effectief gebruiken van de norm vereist een multifaseproces. Hieronder volgen praktische stappen die organisaties kunnen volgen.

Stap 1: Bewerk de competentie en opleiding

De eerste stap is ervoor te zorgen dat het personeel dat betrokken is bij veiligheidgerelateerde werkzaamheden over de nodige kennis beschikt, waaronder inzicht in functionele veiligheidsconcepten, de IEC 62061-norm en de interactie met andere normen. Veel instellingen bieden gecertificeerde trainingsprogramma's aan (bv. TÜV Rheinland Functional Safety Engineer). Training moet betrekking hebben op risicobeoordelingstechnieken, SIL-bepaling, hardwareontwerp, softwareveiligheid en validatiemethoden.

Stap 2: Een grondige risicobeoordeling uitvoeren

Gebruik een systematische methode, zoals de risicografiek in de standaard of een kwantitatieve benadering zoals LOPA (Layer of Protection Analysis). Betrokken een cross-functioneel team, waaronder exploitanten, veiligheidsingenieurs en onderhoudspersoneel. Documenteer elk gevaar, het initiële risico, en de vereiste risicoreductie. De risicobeoordeling moet worden bijgewerkt en herzien wanneer veranderingen optreden.

Stap 3: Specificeer de veiligheidsfuncties en bepaal de SIL

Bepaal voor elk gevaar een of meer veiligheidsfuncties die het risico tot een aanvaardbaar niveau zullen beperken. Met behulp van de risicografiek of het standaard SIL-bepalingsproces, wijs het vereiste SIL toe. Documenteer de specificatie van de veiligheidsfunctievereisten (SFRS). Deze specificatie dient als basis voor ontwerp en verificatie.

Stap 4: Ontwerp het veiligheidsrelated control system

Ontwerp de architectuur bestaande uit sensor-, logische en servo-subsystemen. Selecteer componenten met passende betrouwbaarheidsgegevens (gebrek aan gegevens, diagnostische dekking, parameters voor veelvoorkomende oorzaken). Het ontwerp moet voldoen aan de berekende PFHd-doelstelling. Voor hogere SIL's (SIL 2 en 3) is vaak hardwarefouttolerantie (HFT) vereist (bijvoorbeeld redundantie). Let op systematische integriteit: gebruik goed gedefinieerde ontwikkelingsprocessen, vermijd gevaarlijke storingsmodi en zorg ervoor dat de software wordt gebouwd tot het vereiste integriteitsniveau (bijvoorbeeld door middel van gestructureerde programmering, code reviews en testen).

Stap 5: Controleer het ontwerp

Controleactiviteiten uitvoeren om te controleren of het ontwerp voldoet aan de SFRS. Dit kan berekeningen, simulaties, foutinjectietests en inspecties omvatten. Documenteer alle verificatieresultaten. Als er discrepanties worden gevonden, itereer het ontwerp.

Stap 6: Valideren van het algemene systeem

Na integratie in de machine, valideren dat de veiligheidsfuncties correct functioneren onder alle voorzienbare omstandigheden (normaal, abnormaal, storingsomstandigheden). Dit omvat meestal functionele testen, het meten van responstijden en het testen van foutreacties. De validatie moet bevestigen dat de werkelijke risicoreductie gelijk is aan of groter is dan de vereiste vermindering van de risicobeoordeling.

Stap 7: Onderhoud en Monitor

Uitvoeren van procedures voor periodieke tests (proof tests) van veiligheidsfuncties. Controleer het systeem voor gevaarlijke storingen en het nemen van corrigerende maatregelen. Wanneer wijzigingen worden aangebracht (bijvoorbeeld wijzigingen aan het controlesysteem, nieuwe gevaren geïntroduceerd, component veroudering), volg het veranderingsmanagement proces gedefinieerd in de standaard. Continu bijwerken documentatie en opnieuw valideren als nodig.

Relatie met andere veiligheidsnormen

IEC 62061 is niet geïsoleerd en maakt deel uit van een breder ecosysteem van normen voor de veiligheid van machines.

IEC 62061 en ISO 13849-1

De twee primaire normen voor veiligheidsgerelateerde besturingssystemen van machines zijn IEC 62061 (elektronisch/elektronisch/programmeerbaar elektronisch) en ISO 13849-1 (alle technologieën inclusief hydraulische, pneumatische en mechanische). In 2015 hebben IEC en ISO een gezamenlijk geleidingsdocument afgegeven waarin wordt uitgelegd hoe beide normen samen moeten worden gebruikt. Voor elektrische besturingssystemen kunnen beide normen worden gebruikt, maar de keuze hangt vaak af van regionale voorkeuren en de complexiteit van het systeem. Beide normen passen nu hun veiligheidsintegriteitsniveaus aan: SIL 1 komt overeen met PL c, SIL 2 tot PL d, en SIL 3 tot PL e. Echter, de gedetailleerde methodologie verschilt, zodat ontwerpers vertrouwd moeten zijn met beide.

IEC 62061 en IEC 61508

IEC 61508 is de overkoepelende functionele veiligheidsnorm voor alle industrieën. IEC 62061 is afgeleid van IEC 61508 maar is op maat gemaakt voor machines. Terwijl IEC 61508 SIL 1

Andere relevante normen

Aanvullende normen die interageren met IEC 62061 zijn IEC 60204-1 (elektrische apparatuur van machines), ISO 12100 (risicobeoordelingsprincipes), en ISO 13850 (noodstopfunctie). Voor software biedt IEC 61508-3 begeleiding, maar IEC 62061 omvat zijn eigen softwarevereisten die specifiek zijn voor machines. Organisaties moeten een holistische kijk op veiligheidsnormen hanteren en ervoor zorgen dat alle toepasselijke documenten in overweging worden genomen.

Uitdagingen en gemeenschappelijke valkuilen

De implementatie van IEC 62061 is niet zonder uitdagingen. Het herkennen van deze vroeg kan tijd besparen en resultaten verbeteren.

  • Inadequate risicobeoordeling: Veel organisaties haasten zich door gevarenidentificatie, wat leidt tot gemiste veiligheidsfuncties en onjuiste SIL-toewijzingen.
  • Geen betrouwbare gegevens beschikbaar: SIL-berekeningen vereisen nauwkeurige gegevens over de storingsfrequentie van componenten, die mogelijk niet voor alle apparaten beschikbaar zijn. Generieke gegevens moeten voorzichtig worden gebruikt en aannames moeten worden gedocumenteerd.
  • Complexiteit van softwareveiligheid: Programmeerbare elektronische systemen brengen risico's met systematische storingen in die moeilijker te voorspellen zijn. Rigoureuze softwareontwikkelingspraktijken en systematische ontwerptechnieken (zoals defensieve programmering) zijn essentieel.
  • Ongedocumenteerde wijzigingen: Veldwijzigingen aan machines zonder de veiligheidsdocumentatie bij te werken zijn een frequente bron van niet-naleving en verhoogd risico.
  • Onvoldoende training: Zonder opgeleid personeel kan de norm niet correct worden toegepast. Investeren in gecertificeerde functionele veiligheidstraining is cruciaal.

De derde editie van IEC 62061, gepubliceerd in 2021, bracht aanzienlijke veranderingen teweeg, waaronder betere afstemming met ISO 13849-1, bijgewerkte eisen voor softwareveiligheid, en nieuwe bijlagen over cybersecurity en gereedschapskwalificatie. Naar verwachting zal de norm naarmate machines meer verbonden en autonoom worden, verder evolueren om nieuwe risico's aan te pakken, zoals cybersecurity-bedreigingen voor veiligheidsfuncties, kunstmatige intelligentie in controlesystemen en collaboratieve robots (cobots).

Fabrikanten moeten op de hoogte blijven van herzieningen en proactief nieuwe methoden toepassen. Deelname aan werkgroepen in de industrie en monitoring updates van het technisch comité IEC (TC 44) wordt aanbevolen.

Conclusie

IEC 62061 is de hoeksteen van de functionele veiligheid van machinecontrolesystemen. Door een systematisch kader te bieden voor risicobeoordeling, veiligheidsfunctiespecificatie, ontwerp en validatie, kunnen fabrikanten machines bouwen die inherent veiliger, betrouwbaarder en in overeenstemming zijn met de wereldwijde regelgeving. De uitvoering van de norm vereist betrokkenheid, opleiding en toewijding, maar de uitbetaling op het gebied van werknemersbescherming, juridische gemoedsrust en operationele efficiëntie is aanzienlijk. Organisaties die IEC 62061 omarmen, voldoen niet alleen aan hun wettelijke verplichtingen, maar creëren voor iedereen een veiligere, productievere werkplek.

Om uw begrip te verdiepen, raadpleeg het officiële IEC 62061 document en vul het aan met praktische training. Veiligheid is geen eenmalige inspanning maar een continu proces van verbetering. Begin met het evalueren van uw huidige machines aan de eisen van de standaard en neem de eerste stappen naar volledige naleving vandaag.