99094 Tutkimus

Paperitehtaiden koneautomaation turvallisuus ja luotettavuus

Paperitehtaiden koneautomaation turvallisuus ja luotettavuus

Hankkeen tavoitteena on parantaa paperitehtaiden koneautomaation turvallisuutta ja luotettavuutta. Tässä yhteydessä keskitytään paperirullien jälkikäsittelyyn ja tampuurivaunuun. Erillisaiheena on lisäksi odottamaton käynnistys, jota käsitellään eri tekniikoiden, kuten elektroniikan ja pneumatiikan, kannalta. Aluksi on etsitty paperirullien jälkikäsittelyssä ja tampuurivaunulla sattuneita tapaturmia Tapaturmaselostusrekisteristä (TAPS). Tapaturmia on luokiteltu tapaturmien syiden ja työvaiheiden mukaan tilastojen laskentaa varten. Tämän lisäksi tapaturmia on verrattu paineilmasylinterillä sattuneisiin tapaturmiin. Tuloksista on nähty tavallisimmat tapaturmien syyt ja työvaiheet sekä juuri paperin jälkikäsittelylle ominaiset tapaturmien syyt. Sovellusesimerkeissä on vaara-analyysillä selvitetty kohteiden vaarakohdat. Tämän jälkeen on yhteistyössä yritysten kanssa mietitty miten sovellusesimerkkien turvallisuutta on voitu parantaa. Sovellusesimerkeistä on kerätty kokemuksia erilaisten turvallisuusongelmien ratkaisemiseen. Myös koejärjestelyllä on saatu lisätietoa menetelmistä estää ihmisen pääsy vaarakohtaan. Hankkeen tuloksena annetaan neuvoja ja peukalosääntöjä paperirullien jälkikäsittelyn turvallisuussuunnitteluun sekä laaditaan tarkastuslistat odottamattoman käynnistyksen välttämisestä ja yleisestä turvallisuudesta paperin jälkikäsittelyssä. Hankkeen loppuraportti ja esitelmäjulkaisut ovat saatavilla syksyllä 2001.

Hankkeen vastuuhenkilö
Timo Malm

Paperitehtaiden koneautomaation turvallisuus ja luotettavuus

14.9.2002

Paperitehtaiden koneautomaation käyttö turvalliseksi ohjeistuksella

VTT Automaatio tutki paperitehtaiden koneautomaation turvallisuutta ja luotettavuutta. Tutkimuksessa keskityttiin paperin jälkikäsittelyyn, jossa kuljetetaan ja pakataan paperirullia, sekä suurien paperirullien siirtoon tampuurivaunuilla. Tutkimusta rahoittivat Työsuojelurahaston lisäksi VTT Automaatio, UPM-Kymmene Oy Tervasaari, Myllykoski Paper Oy ja Metso Paper Oy Rullankäsittely. Hankkeeseen osallistuivat myös Paperiliitto ry, Metsäteollisuus ry ja Hämeen työsuojelupiiri.

Materiaalisiirtoja tehdään paperitehtaissa yleensä siltanostureilla, kuljettimilla, siirtovaunuilla ja trukeilla. Nostettavat taakat, kuten paperirullat, telat ja konerullat ovat yleensä painavia. Lähinnä taakkojen suuren painon vuoksi tapaturmat ovat keskimäärin vakavampia kuin muussa teollisuudessa. Tapaturmatiheys on lähellä teollisuuden keskiarvoa: noin 30 tapaturmaa miljoonaa työtuntia kohden. Poissaolot kestävät yli kolme vuorokautta.

Automaatiolla pystytään parantamaan turvallisuutta ja luotettavuutta: esimerkiksi järjestys ja tarkkuus paranevat ja ihminen saadaan kauemmas vaarakohdasta. Automaatio kuitenkin aiheuttaa myös uusia vaaroja. Perusautomaatio toteuttaa liikkeet sokeasti ehtojen täytyttyä, vaikka edessä olisi esteitä tai ihmisiä. Tämän vuoksi tarvitaan turvalaitteita ja -järjestelmiä, joilla taataan turvallinen toiminta ja luotettavuus.

Aina ei ole myöskään mahdollista rajata automaation käyttämää tiettyä aluetta muun muassa siksi, että alueella on ahdasta tai että alueen läpi menee kulkuteitä. Automaatiota on erityisen hankalaa toteuttaa turvallisesti kohteissa, joissa ihmisiä käy usein, koska turvalaitteiden pitää pystyä estämään vaaralliset törmäykset ja puristumiset ja toisaalta tuotantoa ei haluta häiritä.

Tavoitteet

Hankkeen tavoitteena oli parantaa paperitehtaiden koneautomaation turvallisuutta ja luotettavuutta. Hankkeessa keskityttiin paperirullien jälkikäsittelyyn, mutta myös pituusleikkurin edustan laitteita ja konerullavaunuja tutkittiin. Tavoitteena oli vähentää tapaturmia, nopeuttaa turvallisuussuunnittelua, antaa suunnittelijoille varmuus oikeista turvallisuusteknisistä ratkaisuista ja antaa käyttäjille tietoa, jotta he osaavat vaatia järjestelmältä luotettavuutta.

Hankkeen yhtenä tavoitteena oli löytää keinoja odottamattoman käynnistyksen välttämiseen. Odottamattomalla käynnistymisellä on merkittävä vaikutus automaation aiheuttamien tapaturmien syntyyn. Siksi odottamattoman käynnistyksen välttämiseen liittyvistä keinoista tiedottamisella voidaan vaikuttaa merkittävästi myös tapaturmien syntyyn. Odottamatonta käynnistystä voidaan välttää oikealla suunnittelulla ja oikeilla työtavoilla.

Tehtävät ja menetelmät

Tietoa kerättiin haastattelemalla yhteistyöyritysten henkilöitä sekä keräämällä tietoa kirjallisuudesta ja internetistä. Paperirullan tai konerullan käsittelyssä sattuneet tapaturmat tutkittiin ja luokiteltiin sekä verrattiin niitä paineilmalla toteutetussa automaatiossa sattuneisiin tapaturmiin. Koska odottamattomalla käynnistyksellä osoittautui olevan merkittävä osuus tapaturmien syntyyn, keinoja odottamattoman käynnistyksen estämiseen on painotettu alkuperäistä suunnitelmaa enemmän.

Automaattisten pakkaus- ja jälkikäsittelykoneiden turvallisuuden varmistaminen

Paperirullia siirretään tavallisesti lamellikuljettimella pakkaus- ja jälkikäsittelykoneiden alueelle. Alueella on tyypillisesti muun muassa robotteja, rullankäsittelykoneita ja käärintäkoneita. Koneet aiheuttavat puristumis-, leikkautumis- ja iskuvaaroja.

Jos ihminen yrittää mennä kuljetinta pitkin alueelle, hänet pitää havaita. Tehtävässä on tutkittu ristikkäin asennettujen passivoivien valokennojen käyttöä teoreettisilla laskelmilla ja lopuksi käytännön kokeilla kuljettimella. Pakatuilla paperirullilla ei havaittu häiriöitä, mutta ihminen saattoi päästä valokennojen läpi käynnissä olevien automaattikoneiden alueelle.

Siirtovaunujen turvallisuuden kehittäminen

Paperikoneen levyisiä konerullia, tampuureja, kuljetetaan usein työvaiheelta toiselle pitkällä konerullavaunulla, joka voi olla yli 11 metriä pitkä. Vaunu voi kulkea automaattisesti samassa tilassa kuin ihmiset. Vaunun edessä on turvalaitteena esimerkiksi tuntopiskuri, mutta sivuilla turvallisuustekniset keinot ovat yleensä puutteellisia. Tehtävässä tutkittiin keinoja, joilla uudentyyppinen, koneellisesti rullan hakeva ja jättävä konerullavaunu saadaan turvalliseksi. Valmistajan, Metso Paper Oy:n, kanssa käytiin läpi eri ratkaisuvaihtoehdot ja todettiin eri menetelmien edut ja haitat. Konerullavaunut, joissa on uudet turvallisuustekniset ratkaisut, ovat jo tuotannossa.

Pituusleikkurin edustan turvallisuuden kehittäminen

Paperirullat vieritetään paperikoneen pituusleikkurilta lamellikuljettimelle, jossa niiden pyörintä pysäytetään. Ihminen valvoo toimintaa ja vapauttaa rullat. Vaaratekijöitä aiheuttavat muun muassa pituusleikkurin mekaniikka, vierivät rullat, rullien törmäys kuljettimella ja ihmisen tekemät väärät valinnat ohjauksessa. Rullat painavat kymmenistä kiloista useaan tuhanteen kiloon ja osuessaan johonkin saavat vahinkoa aikaan. Pituusleikkurin edustalla odottamaton käynnistys on merkittävä riskitekijä. Tämän osatehtävän tutkimus liittyi odottamattoman käynnistyksen tutkimiseen.

Odottamattoman käynnistyksen esto

Odottamaton käynnistys on vaikuttanut joka toiseen automaation aiheuttamaan tapaturmaan. Tehtävässä on etsitty keinoja, joilla odottamaton käynnistys voidaan välttää. Keinot on kuvattu suunnittelijan näkökulmasta. Käyttäjän keinot, kuten esimerkiksi turvalliset työtavat ja lupamenettelyt on mainittu menetelminä, joita suunnittelija voi suosittaa käyttäjille esimerkiksi käyttöohjeissa. Eri menetelmät on jaoteltu yleisiin, pneumatiikan, hydrauliikan ja sähkötekniikan menetelmiin.

Tulokset

Tutkimushankkeen tuloksena saatiin ohjeita joustavan ja turvallisen koneautomaation käyttöön paperitehtaissa. Suunnittelijat hyötyvät saadessaan esimerkkejä erilaisista turvallisuusongelmien ratkaisuista. Tämä nopeuttaa suunnittelua ja antaa varmuutta ratkaisujen toimivuudesta. Yhteistyöyritykset voivat hyödyntää hankkeen tuloksia heti. Hankkeen tulokset parantavat yritysten henkilöstön mahdollisuuksia havaita työssään riskejä ja kohentaa työolojaan.

Tapaturmatutkimuksessa saatiin selkeä kuva paperitehtaan koneautomaation vaaroista. Kehittämistarpeita on muun muassa odottamattoman käynnistyksen estämisessä, turvalaitteiden käytössä ja turvallisissa toimintatavoissa.

Odottamattoman käynnistyksen estämiseksi on hankkeessa laadittu tarkastuslista ja kuvattu erilaisia turvallisuusperiaatteita. Turvalaitteiden peruskäyttöä sääntelevät standardit, mutta tietyt erikoistapaukset, kuten paperirullan ja ihmisen erottaminen luotettavasti kuljettimella, on edelleen vaikeaa, koska ihminen voi edelleen päästä vaara-alueelle turvalaitteiden ohi.

Hankkeen tuloksena annetaan nyrkkisääntöjä siitä, miten ristikkäin asennettuihin valokennoihin perustuvassa turvavalokennojen passivoinnissa eri osat kannattaa mitoittaa. Lisäksi annetaan lista keinoista, joita voidaan käyttää turvalaitteen passivoinnissa.

Ensimmäisessä sovellusesimerkissä tutkittiin UPM-Kymmene Oy:n Tervasaaren tehtaan paperirullan pakkauslinjaa. Toisessa sovellusesimerkissä tarkasteltiin Myllykoski Paper Oy:n paperirullan pakkauslinjaa ja sellupaalien purkulinjoja. Sovelluskohteita arvioitiin ja etsittiin puutteita sekä onnistuneita turvallisuusteknisiä ratkaisuja. Kolmannessa kohteessa, UPM-Kymmene Oy:n Rauman tehtailla, verrattiin edellisiä ratkaisuja uuden tehtaan paperirullan käsittelyn turvallisuusteknisiin ratkaisuihin.

Uudemmissa järjestelmissä automaatio on lisääntynyt, eikä ihmisillä juuri ole työtehtäviä automaatiojärjestelmän sisällä. Automaatioasteiden vertailussa nähdään myös automaation vaikutus turvallisuuteen. Monet vaaralliset puoliautomaattiset tehtävät on uusissa järjestelmissä automatisoitu kokonaan ja siten parannettu turvallisuutta. Automaatiota lisättäessä käynnissä olevan järjestelmän sisälle menosta tulee työntekijälle yhä vaarallisempaa, ja siksi sisälle pääsyn rajoittaminen on entistä tärkeämpää.

Toimittaja
Liisa Strann

Paperitehtaiden koneautomaation turvallisuus ja luotettavuus

Testiabstract

12.1.2018

Abstractin testausta kehityksessä.
Translated and edited by
Tuomi Toimittaja

Hanketiedot

  • HakijaVTT Tuotteet ja tuotanto, turvallisuustekniikka
  • ToteuttajaVTT Tuotteet ja tuotanto, turvallisuustekniikka
  • Lisätietoja
  • Timo Malm
    (03) 316 3111
  • Toteutusaika
  • 1.7.1999 - 1.12.2000
  • Työsuojelurahaston päätös
  • 26.4.1999
    58 865.77 euroa
  • Kokonaiskustannukset
  • 99 399.06 euroa
  • Tulokset valmistuneet 21.1.2002