Safety risk management of complex machinery systems – system safety approach -väitöskirjatyö

Tiivistelmä

Liikkuvat työkoneet integroituvat yhä selvemmin osaksi teollisuuden tuotantoprosesseja ja niiden elinikäisen turvallisuuden ja käyttövarmuuden osuus lisäarvon tuottamisessa kasvaa näin ollen merkittävästi. Työkoneiden automatisoinnilla pyritään parantamaan tehokkuutta, turvallisuutta ja työprosessin hallintaa sekä alentamaan tuotantokustannuksia. Työkoneiden automaation lisääntyminen ja konejärjestelmien autonominen toiminta asettaa turvallisuusriskien hallinnalle uusia järjestelmätason haasteita ja vaatimuksia.

Tämän väitöskirjatutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on menettelytapa kompleksisen työkonejärjestelmän turvallisuusriskien tunnistamiseen ja arviointiin. Pitkän tähtäimen tavoitteena työssä on ollut työkonesektorin yritysten turvallisuussuunnittelun ja riskien hallinnan prosessien kehittäminen.

Tässä väitöskirjatyössä tutkimusotteeksi on valittu konstruktiivinen tutkimusote. Keskeisinä elementteinä ovat lähestymistavan ja siihen liittyvien analyysimenetelmien ja riskin arviointiperiaatteiden kehittäminen, niiden demonstrointi ja evaluointi sekä kehitystyön vaikutusten arviointi kehitystyön aikana ja sen jälkeen. Tutkimuksen empiirinen aineisto on koottu kolmelta eri toimialalta viiden case tutkimuksen ja niitä täydentävän haastattelututkimuksen avulla. Väitöskirja on monografiaväitöskirja ja sen käsikirjoitus valmistuu lähetettäväksi esitarkastukseen vuoden 2012 loppuun mennessä.

Hankkeen vastuuhenkilö

Risto Tiusanen

Tiedote

Automatisoitujen työkonejärjestelmien riskit hallintaan

Risto Tiusanen tuotti uuden, kolmitasoisen menettelytavan automatisoitujen työkonejärjestelmien turvallisuusriskien arviointiin. Nyt kone- ja järjestelmäturvallisuutta sekä toiminnallista turvallisuutta voidaan aiempaa paremmin nivoa työkonejärjestelmän elinkaareen. Tulokset on esitelty Tiusasen turvallisuustekniikan väitöskirjassa, joka tarkastettiin Tampereen teknillisessä yliopistossa 21. marraskuuta 2014.

Tuloksia voi hyödyntää kansainvälisessä työkoneautomaation turvallisuusvaatimusten standardisoinnissa.

VTT:n vanhempi tutkija Risto Tiusanen viimeisteli väitöskirjaansa Työsuojelurahaston stipendin turvin. Stipendiaikana hän kirjoitti neljä tapaustutkimuslukua ja tulosten pohdinnan. Hän kokosi aineistonsa kahden toimialan neljästä tapaustutkimuksesta ja haastatteluilla. Näin saatiin tieto lähestymistavan ja käytettyjen riskianalyysimenetelmien käyttökelpoisuudesta.

Turva ja varmuus ovat haluttuja piirteitä

Liikkuvien työkoneiden elinikäinen turvallisuus ja käyttövarmuus tuovat koneelle lisäarvoa, ja turvallisuutta sekä käyttövarmuutta kysytään yhä enemmän.

Työkoneiden automatisoinnilla pyritään parantamaan tehokkuutta ja turvallisuutta sekä yritetään alentaa tuotantokustannuksia. Työkoneiden automaation lisääntyminen vaatii turvallisuusriskien hallinnalta aiempaa enemmän. Automaation myötä syntyy myös uudenlaisia uhkia. Tekemistä siis riittää.

Järjestelmällisesti koko prosessissa

Tiusanen päättelee, että soveltamalla riskienarviointiprosessissa järjestelmäturvallisuuden lähestymistapaa saadaan tarpeeksi tietoa päätöksenteon tueksi. Riskinarviointi on siis prosessi, joka jatkuu työkoneen suunnittelusta koneen käytöstä poistamiseen.

Preliminary Hazard Analysis soveltuu automatisoidun työkonejärjestelmän konseptisuunnittelun ja myöhemmin käytössä olevan järjestelmän toimintaympäristön riskianalyysimenetelmäksi.

Operating Hazard Analysis soveltuu systeemisuunnittelussa automatisoidun työkonejärjestelmän käyttö- ja kunnossapitotapojen riskianalyysimenetelmäksi. Tätä analyysia pitää päivittää erityisesti, kun järjestelmästä rakennetaan asiakaskohtaisia sovelluksia.

Hazard and Operability study (HAZOP) soveltuu automatisoidun työkonejärjestelmän toimintojen poikkeamatarkastelun analyysimenetelmäksi sekä ylemmällä järjestelmätasolla että koneenpäällisessä automaatiojärjestelmässä. HAZOP-menetelmällä voi tukea vaatimusten määrittelyä.

Riskimatriisien käyttö riskinarvioinnissa edellyttää arviointikriteerien huolellista määrittelyä ja noudattamista. Konseptisuunnittelussa riittää karkea jaottelu.

Tavoite: kone- ja toimintaturvallisuuden liitto

Tiusanen toivoo, että riskin arvioinnin menettelytapojen ja laadullisten riskianalyysimenetelmien kehittämistä jatkettaisiin kaikessa koneautomaatiossa. Järjestelmäturvallisuutta pitäisi kehittää kohti menettelyä, joka yhdistäisi koneturvallisuuden ja toiminnallisen turvallisuuden näkökohdat koko elinkaarelta.

Niin ikään ihmisen ja koneen vuorovaikutusta monimutkaisessa konejärjestelmässä tulisi tutkia lisää. Tiusanen esittää, että myös kustannushyötyjä tarkasteltaisiin riskinarviointiprosessissa.
Tutkimusta riskinarviointiprosessissa tulisi jatkaa myös uusien mallinnus- ja simulointimenetelmien hyödyntämiseksi.

Riskianalyysit etenkin järjestelmän elinkaaren alussa tuottavat paljon myös käyttövarmuussuunnittelutietoa, joka voi jäädä hyödyntämättä, kun tarkastellaan vain turvallisuusriskejä. Tutkimusta tarvitaan siihenkin, että löydetään käyttökelpoisia toimintatapoja järjestelmäturvallisuus- ja käyttövarmuusanalyysien tietojen hallintaan.

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineisto

Tiusanen Risto. 2014. An approach for the assessment of safety risks in automated mobile work-machine systems. VTT Science 69. VTT 2014. ISBN 978-951-38-8172-6, ISBN 978-951-38-8173-3 , ISSN-L 2242-119X, ISSN 2242-119X, ISSN 2242-1203 http://URN.fi/URN:ISBN:978-951-38-8173-3 Avaa