Projektowanie systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem maszyn wymaga precyzyjnego określenia wymaganego poziomu niezawodności. Performance Level (PL) to parametr zdefiniowany w normie PN-EN ISO 13849-1, pozwalający na obiektywną ocenę zdolności systemu sterowania do wykonywania funkcji bezpieczeństwa. Norma ta stanowi istotny element oceny bezpieczeństwa złożonych systemów sterowania maszynami i zawiera ujednolicone w skali międzynarodowej wymagania dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego: od projektowania i integracji części systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem, po określenie parametrów niezbędnych do realizacji funkcji bezpieczeństwa, w tym wymaganego poziomu zapewnienia bezpieczeństwa (PLr).

Czym jest Performance Level i jakie znaczenie ma norma ISO 13849-1

Performance Level (PL) jest kategorią określającą zdolność części systemu sterowania związanej z bezpieczeństwem do realizacji funkcji bezpieczeństwa w przewidywalnych warunkach. Norma PN-EN ISO 13849-1 definiuje pięć poziomów oznaczonych literami od „a” do „e”, gdzie PL „a” oznacza najniższą, a PL „e” najwyższą niezawodność. Norma wykorzystuje graf do przypisania ryzyka do wymaganego poziomu zapewnienia bezpieczeństwa oraz stosuje metody strukturalne i statystyczne do oceny funkcji bezpieczeństwa.

Jak obliczyć Performance Level?

Proces składa się z dwóch głównych etapów: określenia wymaganego poziomu (PLr) na podstawie oceny ryzyka oraz wyznaczenia i weryfikacji osiągniętego poziomu (PL).

Wymagany Performance Level (PLr) ustala się na podstawie oceny ryzyka, uwzględniając trzy parametry: ciężkość urazu (S), częstotliwość lub czas narażenia (F) oraz możliwość uniknięcia lub ograniczenia szkody (P). Norma PN-EN ISO 13849-1 zawiera graf ryzyka, który na podstawie kombinacji tych czynników wskazuje odpowiedni poziom PLr.

Osiągnięty PL zależy od czterech parametrów: architektury systemu (kategorii), średniego czasu do niebezpiecznego uszkodzenia (MTTFd), pokrycia diagnostycznego (DC) oraz odporności na uszkodzenia o wspólnej przyczynie (CCF). Obliczenia można przeprowadzić metodą uproszczoną z wykorzystaniem diagramów zamieszczonych w normie lub za pomocą oprogramowania SISTEMA. Podczas szkoleń trenerzy Akademii Elokon szczegółowo omawiają każdy z tych parametrów, prezentując praktyczne przykłady analizy obwodów bezpieczeństwa.

Różnica między SIL a PL – dwa podejścia do tej samej kwestii

Różnica między SIL a PL to jedno z częściej pojawiających się pytań podczas projektowania systemów bezpieczeństwa maszyn. Oba parametry służą do określenia niezawodności systemów bezpieczeństwa i sprawdzają się one w sektorze maszynowym, jednak wywodzą się z odmiennych norm.

SIL (Safety Integrity Level) to pojęcie wywodzące się z normy IEC 61508, zaadaptowane dla maszyn w normie IEC 62061. Performance Level z normy PN-EN ISO 13849-1 został opracowany jako rozwinięcie wcześniejszej koncepcji kategorii bezpieczeństwa. W praktyce dla systemów sterowania maszyn stosuje się obie metodologie – wybór zależy od specyfiki projektu i preferencji zespołu projektowego.

Między poziomami istnieje przybliżona korelacja oparta na wartościach PFHd: SIL 1 odpowiada mniej więcej PL „c”, SIL 2 – poziomowi PL „d”, a SIL 3 – poziomowi PL „e”. Obie normy są zharmonizowane z Dyrektywą Maszynową 2006/42/WE i przewiduje się ich aktualizację w związku z wejściem w życie Rozporządzenia (UE) 2023/1230 od 20 stycznia 2027 roku.

Weryfikacja i dokumentacja obliczeń Performance Level

Sam proces obliczeniowy to dopiero początek. Równie ważna pozostaje weryfikacja obliczeń oraz przygotowanie odpowiedniej dokumentacji. Norma PN-EN ISO 13849-1 wymaga, aby osiągnięty PL był co najmniej równy wymaganemu PLr dla każdej funkcji bezpieczeństwa.

Dokumentacja powinna zawierać: opis funkcji bezpieczeństwa, uzasadnienie przyjętego PLr, dane wejściowe do obliczeń (wartości MTTFd komponentów, pokrycie diagnostyczne, kategorię), wyniki obliczeń oraz potwierdzenie spełnienia wymagań. Producenci komponentów bezpieczeństwa coraz częściej udostępniają biblioteki do oprogramowania SISTEMA, co znacząco usprawnia proces weryfikacji.

Pozytywne referencje od uczestników szkoleń potwierdzają, że praktyczne ćwiczenia z dokumentowania obliczeń PL są jednym z najbardziej wartościowych elementów kursów z zakresu bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Praktyczne zastosowanie wiedzy o Performance Level w przemyśle

Umiejętność prawidłowego określania i weryfikowania Performance Level (PL) przekłada się bezpośrednio na jakość projektowanych systemów bezpieczeństwa. Błędy w tym zakresie mogą prowadzić do dwóch problemów: niedoszacowanie PLr naraża operatorów na nieakceptowalne ryzyko, natomiast przeszacowanie generuje niepotrzebne koszty związane z zastosowaniem nadmiarowych środków ochronnych.

W codziennej praktyce inżynierskiej norma PN-EN ISO 13849-1 znajduje zastosowanie przy projektowaniu nowych maszyn, modernizacji istniejących układów sterowania oraz ocenie zgodności maszyn używanych. Wraz z wejściem w życie nowych przepisów unijnych rośnie również znaczenie cyberbezpieczeństwa systemów sterowania, które może wpływać na osiągany poziom PL.

Akademia Elokon prowadzi specjalistyczne szkolenia obejmujące zarówno teoretyczne podstawy normy PN-EN ISO 13849-1, jak i praktyczne aspekty obliczeń z wykorzystaniem oprogramowania SISTEMA. Skontaktuj się z naszymi ekspertami, aby poznać szczegóły oferty szkoleniowej i wybrać termin odpowiadający potrzebom Twojego zespołu.