Prototyypin tuotteistaminen: Autonomisen lakaisukoneen tyhjennysaseman vaatimusmäärittely
Glad, Markus (2025)
2025
Konetekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Mechanical Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2025-02-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202502062060
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202502062060
Tiivistelmä
Koneiden turvallisuus vaikuttaa erityisesti työturvallisuuteen, mutta myös jokapäiväiseen elämäämme. Euroopan markkina-alueella koneiden turvallisuus pyritään varmistamaan direktiiveillä, joissa asetetaan velvoittavat terveys- ja turvallisuusvaatimukset. Kaikkien myytävien tai käyttöönotettavien koneiden on oltava direktiiveissä asetettujen vaatimuksien mukaisia.
Standardit on tarkoitettu helpottamaan direktiivien asettamien vaatimusten saavuttamista. Ne opastavat koneiden suunnittelijoita ja valmistajia antamalla vaihtoehtoisen lähestymistavan, jolla koneen rakenne ja toimintaperiaate saadaan direktiivin vaatimusten mukaiseksi. Standardit jaetaan kolmeen tyyppiin, joista A- ja B-tyyppiset standardit ovat laaja-alaisia ja käsittelevät yhtä tai useampaa turvallisuusnäkökohtaa. Yksityiskohtaisemmat C-tyyppiset standardit auttavat tiettyä tuoteryhmää koskevien turvallisuusvaatimuksien saavuttamisessa.
Yhdenmukaistetuiksi standardeiksi kutsutaan standardeja, joiden viitetiedot on julkaistu Euroopan virallisessa lehdessä. Standardien hyödyntäminen on vapaaehtoista, mutta kannattavaa. Koneen, jonka suunnittelussa on sovellettu yhdenmukaistettua standardia, oletetaan vastaavan sitä koskevan direktiivin vaatimuksia standardin kattamilta osin. Olettamus vaatimusten mukaisuudesta helpottaa koneen vaatimustenmukaisuuden arviointiprosessia ja markkinoille tuomista.
Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, millainen tietyn lakaisukonetyypin tyhjennysaseman rakenteen tulee olla, jotta se olisi turvallinen ja sitä koskevien vaatimuksien mukainen. Vaatimusmäärittelyn aluksi tyhjennysaseman todettiin olevan konedirektiivissä 2006/42/EY annetun koneen määritelmän mukainen ja kuuluvan näin ollen kyseisen direktiivin soveltamisalaan.
Tyhjennysaseman suunnittelussa sovellettavan standardin valinnassa hyödynnettiin Euroopan virallisessa lehdessä julkaistua konedirektiivin alaisuuteen kuuluvien standardien luetteloa. Luettelosta poimittujen standardien tarkemman tutkimisen jälkeen päätettiin käyttää laaja-alaisempien standardien lisäksi nostopöytästandardia EN 1570-1. Standardien asettamat tyhjennysaseman kannalta oleelliset vaatimukset käsiteltiin ja otettiin osaksi tyhjennysaseman suunnitteluratkaisua. Vaatimusmäärittelyn perusteella tyhjennysasemaan lisättiin lukuisia ominaisuuksia kuten toiminta-aluetta rajaava suoja-aita. Aidan tarkoitus on varmistaa henkilöiden turvallisuus tyhjennysaseman automaattisten toimintojen aikana.
Tyhjennysasemalle toteutetun huolellisen riskin arvioinnin avulla tunnistettiin sen elinkaaren aikana esiintyvät vaarat ja määritettiin niihin liittyvien riskien suuruus. Vaatimusmäärittelyn pohjalta tehtyjen suunnitteluratkaisuiden vaikutus riskien suuruuteen arvioitiin ja jäljelle jääneiden riskien poistamiseksi suunniteltiin toteutettavat toimenpiteet. Merkittävimmät riskit liittyivät tyhjennysaseman liikkeisiin ja sen nostotason romahtamiseen henkilön päälle. Kaikki riskit saatiin pienennettyä hyväksyttävälle tasolle tyhjennysasemaan lisätyn suoja-aidan ja muiden pienempien yksityiskohtien avulla.
Suunnitteluratkaisun pohjalta suoritettiin vaatimustenmukaisuuden arviointi, jonka tuloksena tyhjennysaseman todettiin vastaavan sille asetettuja vaatimuksia. Suunnitteluratkaisun mukaisesti valmistetulle tyhjennysasemalle voidaan siis laatia EY-vaatimustenmukaisuusvakuutus. Safety of machines affects not only our work safety but also our everyday life. In the European market area, the safety of machines is ensured with directives which set the essential health and safety regulations. Every machine sold or taken in use shall comply with the regulations concerning it.
Standards are meant to help in fulfilling the regulations set by the directives. They guide the manufacturers and designers by introducing an alternative approach by which the design and functionality of the machine conforms to the regulations. Standards are divided into three different types. A- and B-type standards are more general and describe one or several safety principles whereas detailed C-type standards are meant to instruct with the fulfilment of the regulations concerning certain product categories.
A standard gains the status of a harmonized standard as the reference information of it has been published in the official journal of Europe. Implementation of standards is voluntary but beneficial. A machine that has been designed according to a harmonized standard is assumed to fulfill the regulations in the aspects covered by the standard. The assumption helps with the conformity assessment process and the market launch of the machine.
The purpose of the research was to perform a requirement definition to an autonomous sweeper’s emptying station. The structure and the functionality of the emptying station was studied by comparing it to the regulations found in the literature. The goal of the research was to ensure that the emptying station is safe and complies with the regulations applicable.
In the beginning of the process of defining the requirements of the emptying station it was found to be a machine according to the definition given in the machinery directive 2006/42/EY. Therefore, the emptying station is in the scope of application of the directive.
A list has been published in the official journal of Europe where all the harmonized standards applicable to the machines included in the scope of application of the machinery directive has been collected. The list was used to choose the standard to be implemented in the designing process of the emptying station. After an thorough analysis of the list the decision was made to implement lifting table standard EN 1570-1 in addition to other more general standards. The essential requirements given in the standards were studied and taken in the design solution of the emptying station. During the process several new features like a safety fence delimiting the operation area were introduced. The purpose of the fence is to guarantee the safety of people during the automatic operation of the emptying station.
Thorough risk assessment was conducted to the emptying station. Main target of the assessment was to identify the hazards associated with the emptying station and the magnitude of the risks evolving from the hazards during its lifecycle. The effect of the introduced features was assessed, and additional features were designed to eliminate the remaining risks. The greatest risks were involved with the movement of the emptying station and the possibility of the lifting platform collapsing on a person. All the identified risks were mitigated on an acceptable level with the safety fence and other features introduced during the risk assessment.
Conformity assessment process was conducted for the design solution and the emptying station was found to comply with the regulations concerning it. Therefore, a declaration of conformity can be granted to a emptying station manufactured according to the design solution.
Standardit on tarkoitettu helpottamaan direktiivien asettamien vaatimusten saavuttamista. Ne opastavat koneiden suunnittelijoita ja valmistajia antamalla vaihtoehtoisen lähestymistavan, jolla koneen rakenne ja toimintaperiaate saadaan direktiivin vaatimusten mukaiseksi. Standardit jaetaan kolmeen tyyppiin, joista A- ja B-tyyppiset standardit ovat laaja-alaisia ja käsittelevät yhtä tai useampaa turvallisuusnäkökohtaa. Yksityiskohtaisemmat C-tyyppiset standardit auttavat tiettyä tuoteryhmää koskevien turvallisuusvaatimuksien saavuttamisessa.
Yhdenmukaistetuiksi standardeiksi kutsutaan standardeja, joiden viitetiedot on julkaistu Euroopan virallisessa lehdessä. Standardien hyödyntäminen on vapaaehtoista, mutta kannattavaa. Koneen, jonka suunnittelussa on sovellettu yhdenmukaistettua standardia, oletetaan vastaavan sitä koskevan direktiivin vaatimuksia standardin kattamilta osin. Olettamus vaatimusten mukaisuudesta helpottaa koneen vaatimustenmukaisuuden arviointiprosessia ja markkinoille tuomista.
Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, millainen tietyn lakaisukonetyypin tyhjennysaseman rakenteen tulee olla, jotta se olisi turvallinen ja sitä koskevien vaatimuksien mukainen. Vaatimusmäärittelyn aluksi tyhjennysaseman todettiin olevan konedirektiivissä 2006/42/EY annetun koneen määritelmän mukainen ja kuuluvan näin ollen kyseisen direktiivin soveltamisalaan.
Tyhjennysaseman suunnittelussa sovellettavan standardin valinnassa hyödynnettiin Euroopan virallisessa lehdessä julkaistua konedirektiivin alaisuuteen kuuluvien standardien luetteloa. Luettelosta poimittujen standardien tarkemman tutkimisen jälkeen päätettiin käyttää laaja-alaisempien standardien lisäksi nostopöytästandardia EN 1570-1. Standardien asettamat tyhjennysaseman kannalta oleelliset vaatimukset käsiteltiin ja otettiin osaksi tyhjennysaseman suunnitteluratkaisua. Vaatimusmäärittelyn perusteella tyhjennysasemaan lisättiin lukuisia ominaisuuksia kuten toiminta-aluetta rajaava suoja-aita. Aidan tarkoitus on varmistaa henkilöiden turvallisuus tyhjennysaseman automaattisten toimintojen aikana.
Tyhjennysasemalle toteutetun huolellisen riskin arvioinnin avulla tunnistettiin sen elinkaaren aikana esiintyvät vaarat ja määritettiin niihin liittyvien riskien suuruus. Vaatimusmäärittelyn pohjalta tehtyjen suunnitteluratkaisuiden vaikutus riskien suuruuteen arvioitiin ja jäljelle jääneiden riskien poistamiseksi suunniteltiin toteutettavat toimenpiteet. Merkittävimmät riskit liittyivät tyhjennysaseman liikkeisiin ja sen nostotason romahtamiseen henkilön päälle. Kaikki riskit saatiin pienennettyä hyväksyttävälle tasolle tyhjennysasemaan lisätyn suoja-aidan ja muiden pienempien yksityiskohtien avulla.
Suunnitteluratkaisun pohjalta suoritettiin vaatimustenmukaisuuden arviointi, jonka tuloksena tyhjennysaseman todettiin vastaavan sille asetettuja vaatimuksia. Suunnitteluratkaisun mukaisesti valmistetulle tyhjennysasemalle voidaan siis laatia EY-vaatimustenmukaisuusvakuutus.
Standards are meant to help in fulfilling the regulations set by the directives. They guide the manufacturers and designers by introducing an alternative approach by which the design and functionality of the machine conforms to the regulations. Standards are divided into three different types. A- and B-type standards are more general and describe one or several safety principles whereas detailed C-type standards are meant to instruct with the fulfilment of the regulations concerning certain product categories.
A standard gains the status of a harmonized standard as the reference information of it has been published in the official journal of Europe. Implementation of standards is voluntary but beneficial. A machine that has been designed according to a harmonized standard is assumed to fulfill the regulations in the aspects covered by the standard. The assumption helps with the conformity assessment process and the market launch of the machine.
The purpose of the research was to perform a requirement definition to an autonomous sweeper’s emptying station. The structure and the functionality of the emptying station was studied by comparing it to the regulations found in the literature. The goal of the research was to ensure that the emptying station is safe and complies with the regulations applicable.
In the beginning of the process of defining the requirements of the emptying station it was found to be a machine according to the definition given in the machinery directive 2006/42/EY. Therefore, the emptying station is in the scope of application of the directive.
A list has been published in the official journal of Europe where all the harmonized standards applicable to the machines included in the scope of application of the machinery directive has been collected. The list was used to choose the standard to be implemented in the designing process of the emptying station. After an thorough analysis of the list the decision was made to implement lifting table standard EN 1570-1 in addition to other more general standards. The essential requirements given in the standards were studied and taken in the design solution of the emptying station. During the process several new features like a safety fence delimiting the operation area were introduced. The purpose of the fence is to guarantee the safety of people during the automatic operation of the emptying station.
Thorough risk assessment was conducted to the emptying station. Main target of the assessment was to identify the hazards associated with the emptying station and the magnitude of the risks evolving from the hazards during its lifecycle. The effect of the introduced features was assessed, and additional features were designed to eliminate the remaining risks. The greatest risks were involved with the movement of the emptying station and the possibility of the lifting platform collapsing on a person. All the identified risks were mitigated on an acceptable level with the safety fence and other features introduced during the risk assessment.
Conformity assessment process was conducted for the design solution and the emptying station was found to comply with the regulations concerning it. Therefore, a declaration of conformity can be granted to a emptying station manufactured according to the design solution.