機械における機能安全の基礎と機能安全設計・評価のポイント

はじめに

製造業における機械の安全性は、常に最優先されるべき課題です。
労働災害を未然に防ぎ、安全な作業環境を提供するためには、機械の設計段階から安全性を組み込む必要があります。
そのために重要なのが「機能安全」です。
この記事では、機能安全の基礎と設計・評価のポイントを詳しく解説します。
製造業に携わる方々、特にバイヤーやサプライヤーにとって役立つ情報を提供します。

機能安全の基礎とは

機能安全の定義

機能安全とは、機器やシステムが安全に機能し、危険な状況を引き起こさないことを保証するための考え方です。
ISO 13849やIEC 61508などの国際標準規格に基づき、リスクを適切に管理することが求められます。
機能安全には、リスクを未然に防ぐ「予防的安全」と、万が一のトラブル発生時に被害を最小限に抑える「防護的安全」が含まれます。

なぜ機能安全が重要なのか

機能安全は、人命や企業の信頼性、法的責任を守るために極めて重要です。
機械が故障した場合に命を脅かすような事故を防ぐためには、設計段階での安全性の確保が不可欠です。
また、機能安全は企業にとってコスト削減のメリットもあります。
事故が発生した場合の補償や生産ラインの停止による損失を防ぐことができるためです。

機能安全設計のポイント

リスクアセスメントの実施

機能安全設計の最初のステップは、リスクアセスメントです。
機械が引き起こす可能性のあるすべての危険を評価し、それぞれのリスクの重大性と発生確率を分析します。
リスクが許容範囲外であると判断された場合は、制御措置や設計変更を行いリスクを削減します。

安全機能の設計

リスクアセスメントを基に、安全機能を設計します。
例えば、機械の動作を監視し異常を検知した際に自動で停止する機能や、安全フェンスや緊急停止ボタンの配置などが考えられます。
重要なのは、冗長性を持たせることです。
一つの部分が故障しても他のシステムが安全性を維持することができる設計を心掛けます。

規格・基準の確認と適用

機能安全設計においては、関連する規格や基準を確認し、それに従うことが不可欠です。
前述のISO 13849やIEC 61508などがこれに該当します。
これらの規格は、設計段階で考慮すべき具体的な要件を定めており、遵守することで安全性を保証できます。

機能安全評価のポイント

機能安全度レベル（SIL）の確認

機能安全度レベル（SIL）は、システムの信頼性を数値化したもので、0から4までのレベルがあります。
高いレベルほど、信頼性が高くなることを示しています。
設計した安全機能がどのレベルを達成しているか、第三者機関による評価を受けることで確認します。

検証とバリデーション

機能安全設計が実際に計画通りに機能するかを確認するために、検証とバリデーションを行います。
検証は、設計意図に沿っているか、技術的要求を満たしているかを確認するプロセスです。
バリデーションは、ユーザーニーズに適合しているかを確認します。
両者を実施することで、設計の欠陥を早期に発見し対応します。

常時モニタリングとメンテナンス

機械が運用されている間も、常時モニタリングを行い安全性を確保します。
定期的なメンテナンスにより、劣化や故障による危険を未然に防ぎます。
これにより、予期せぬダウンタイムを回避し、安全かつ効率的な生産を維持できます。

まとめ

機能安全は、製造業における機械の安全性を確保するための重要な概念です。
機能安全設計においては、リスクアセスメントや安全機能の設計、規格の遵守が求められます。
また、機能安全評価では、SILの確認や検証・バリデーション、常時モニタリングが重要です。
これらのプロセスを適切に実施することで、安全で効率的な製造現場を実現できます。
日々の業務において、この記事で紹介したポイントを参考に、機能安全の向上に努めましょう。