Maanalaisten työkoneiden ohjausjärjestelmän turvallistamiseen kehitettävän työkalun suunnittelu ja käyttöönotto

Abstract

Maanalaisten työkoneiden kehittyminen ja tehostaminen ovat työkoneen valmistajalle nykypäivänä elinehto pysyäkseen mukana valmistajien välisessä kilpailussa. Uudet koneet suunnitellaan ja rakennetaan käyttäen uusimpia tekniikoita, joita ovat esimerkiksi koneen voimansiirron sähköistäminen. Uudet tekniikat tuovat mukanaan uusia turvallisuusriskejä, jotka on otettava huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Yksi turvallistamisen tärkeä muoto on toiminnallinen turvallisuus. Toiminnallinen turvallisuus läpikäy turvakriittiset ohjausjärjestelmän osat tavoitteena nostaa näiden luotettavuus ja vikasietoisuus riittävälle tasolle.

Standardien joustavuus ja työkoneiden yksilöllisyys antavat valmistajalle mahdollisuuden kehittää tavan tuottaa toiminnalliseen turvallisuuteen liittyvät ohjeet ja työkalut. Kun tavoitteena on kehittää työkalu analysoimaan ja parantamaan toiminnallista turvallisuutta, on asiaa tarkasteltava monipuolisemmin käyttäen hyväksi standardeja, jotka sivuavat myös muita liikkuvia työkoneita ja ajoneuvoja. Tässä diplomityössä keskitytään työkalun suunnitteluun, sekä tarkastellaan standardeja, jotka voisivat tehostaa työkalua ja sen käyttöä, sekä testataan kehitetty työkalu uutta teknologiaa käyttävälle maanalaiselle työkoneelle.

Diplomityössä osoitetaan, että toiminnallista turvallisuutta analysoivasta työkalusta saadaan tehokkaampi, kun hyödynnetään standardien ISO 13849 ja ISO 19296 lisäksi myös 19014 standardisarjaa, sekä työkalulle rakennetaan oma komponenttikirjasto ja dokumentointi käydään perusteellisesti läpi. Työkalun tehokkuus näkyy läpimenoajan nopeutumisena, analyysin selkeytenä ja helppokäyttöisyytenä.

Evolution and efficiency of underground working machines are vital condition for the manufacturer in order to keep up with the competition. New machines are designed and built using the latest technologies, such as the electrification of the machine's power transmission. New technologies bring with them new safety risks, which must be taken into account in the planning phase. One important form of product safety is functional safety. Functional safety goes through the safety-related parts of the control system and raises their safety to a sufficient level.

The flexibility of standards and the individuality of work machines give the manufacturer the opportunity to develop a method to produce instructions and tools related to functional safety. When the goal is to develop a tool to improve functional safety, the issue must be checked in a more versatile way, using standards that also apply to other mobile work machines and vehicles. This master’s thesis, focus on the design of such tool, and examination of the standards that could improve the tool and its use, and tests the tool for an underground work machine using new technology.

In the Master’s thesis work, it is shown that the functional safety analysis tool can be made more efficient when the ISO 19014 standard series is used in addition to the ISO 13849 and ISO 19296 standards, the tools own component library is built and the documentation is thoroughly reviewed. The effectiveness of the tool can be seen in the speed of the lead-time, the clarity of the analysis and the ease of use.