Conception des machines sures


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NOM :

CONCEPTION DES MACHINES SURES


Documentation technique

La sécurité






A- LA SECURITE EN QUELQUES REPERES

L’amélioration de la sécurité, avec pour conséquence la réduction des accidents de travail, constitue une préoccupation majeure des législateurs et des industriels.

Depuis le 1er Janvier 1997, l’ensemble des machines et des équipements de travail, en service ans les entrepri­ses ou vendus d’occasion dès Janvier 93, doit être conforme aux exigences techniques fixées par le décret 93-40, complément de la directive européenne 89/655 CEE.
1 Les risques professionnels :

Risques d’atteinte à la santé des salariés au cours ou à l’occasion de leur activité professionnelle :

- accidents du travail (AT)

- maladie professionnelle

- accidents de trajet

2 Les accidents du travail : une réalité à effacer

Quelques statistiques - 1995 - sur les accidents de travail (source CRAM) :

Taux de fréquence * 27,26

Taux de gravité * 1,08

Nombre de salariés 15 391 737

Nombre d’AT avec arrêt > 24 h 676 875

Nombre d’AT avec IPP * 60 810

Nombre d’AT mortels 718

Nombre de journées perdues 26 183 741

Coût direct 42,6 milliards

AT liés à la manutention 31,6 %

AT liés aux machines 6 %

Jours perdus pour AT liés à la manutention 24 %

Jours perdus pour AT liés aux machines 5 %

* Taux de fréquence = (Nbre d’accidents avec arrêt / Nbre d’heures travaillées) 106

* Taux de gravité = (Nbre de journées perdues / Nbre d’heures travaillées) 103

* IPP : Incapacité Permanente Partielle
Réduire les accidents du travail dépend :

de la sécurité des machines et des installations

des hommes dans leurs :

- implication

- formation professionnelle

- conditions de travail
Conséquences d’un accident :

humaines : blessures, décès, traumatismes

matérielles: détérioration des machines, du produit fabriqué, pollution

économiques: indemnisation, coût des arrêts de production, remise en état des

machines, dégradation de l’image de marque 
3 L’organisation de la prévention :

Dans les entreprise > 50 salariés le CHSCT ( Comité d’Hygiène, de Sécurité et des Conditions de

travail ) se réunit 4 fois par an. Il est constitué :

du Chef d’entreprise qui préside,

de l’Inspecteur ou du Contrôleur du Travail (Etat, Code du Travail, ..... ),

de l’Ingénieur Conseil ou Contrôleur de Sécurité de la CRAM (Code de la Sécurité Sociale),

du Médecin du Travail (Entreprise [+ CE], Salarié direct ou non),

de l’Agent ou Responsable de la Sécurité (Entreprise, Salarié direct),

des Salariés désignés par Comité d’Entreprise + Délégués Personnel (voix délibératives).


Responsabilité de l’employeur :

Le chef d’entreprise :

- doit prendre toutes les mesures pour assurer la sécurité et protéger la santé des travailleurs

- est personnellement condamné en cas d’infraction

Le règlement intérieur :

-doit prévoir les mesures d’application de la réglementation en matière d’hygiène et de sécurité

- est déposé auprès de l’inspection du travail

Responsabilité du salarié :

Le salarié :

- doit respecter les règles de sécurité

- s’expose à un licenciement immédiat pour faute grave dans le cas de non respect

- possède un droit fondamental d’alerte ou de retrait
4 La réglementation :

4.1 Directive européenne

Acte législatif édicté par le conseil des ministres après consultation du parlement européen. Il doit être transposé dans le droit national des états membres.
Directives économiques

- Mesures relatives au rapprochement des dispositions législatives, réglementaires et

administratives des Etats Membres

- Traite à un niveau élevé de la protection en matière de :

- santé

- sécurité

- protection de l’environnement

- protection des consommateurs

- Ce sont des maxima : les états membres ne peuvent exiger d’aller au delà.
Directives sociales (89/655/CEE)

- Prescription minimale concernant:

- l’utilisation des équipements de travail

- l’amélioration du milieu du travail

- la sécurité et la santé des consommateurs

- Concerne l’employeur (et l’utilisateur)

- Est seule applicable depuis le 1er Janvier 1997

Points abordés :

- Obligation d’analyse des risques

- Programme de prévention

- Principe de responsabilité de l’employeur, et sous contrôle de la précédente, des travailleurs

- Obligation de formation et d’information

- Participation des représentants des travailleurs à la définition des mesures de prévention

- Principe de priorité de la protection collective sur la protection individuelle
Directives machines

- Définit les exigences concernant la conception et la construction des machines et

installations automatisées

- S’adresse aux constructeurs

- Concerne toutes les phases d’utilisation des machines

- S’applique aussi aux composants de sécurité mis séparément sur le marché (commandes bimanuelles, barrières immatérielles..)


Points abordés :

- Démarche générale de prévention : dans la prise en compte des risques, il faut, par ordre de priorité, les éliminer, les minimiser, s’en protéger, et en cas d’impossibilité technique, informer

- Commandes (organes de commande, dispositifs d’arrêt, défaillance des circuits d’alimentation)

- Mesures de protection contre les risques mécaniques

- Caractéristiques requises pour les protecteurs et les dispositifs de protection

- Mesures de protection contre les autres risques (énergie électrique, température extrême, explosion)

- Maintenance

- Indications (dispositifs d’alerte, marquage)

- Contenu du dossier technique devant obligatoirement accompagner la machine
4.2 Mise en conformité des machines et équipements de travail

Décrets 93-40: Prescriptions techniques relatives à la sécurité de l’ensemble des machines et

équipement de travail

Décrets 93-41: Conditions dans lesquelles doivent être définies les mesures de sécurité

relatives à l’utilisation des machines

Code du travail R233 14 à 31 et 89: Mesures de sécurité nécessaire sur les machines

Code du travail R233 1 à 13 et 42 à 44: Mesures de mise en œuvre et utilisation des machines
Depuis le 1er Janvier 1997 :

- Machines anciennes supprimer ou réduire les principaux risques par protection, modifica­tion des organes de commande, signalisation

- Machines neuves doit être conforme aux exigences techniques fixées par le décret 93-40
4.3 Procédures de déclaration de conformité

Machines classées dangereuses

Le constructeur demande un Examen CE de type auprès d’un organisme habilité qui constate que la machine satisfait aux exigences la concernant, délivre une attestation CE de type et ap­pose le marquage CE

Autres machines

Le constructeur déclare sa machine conforme aux exigences de la directive la concernant,

établit un dossier d’auto-certification de la machine et appose lui-même le marquage CE.
4.4 Les organismes agréés :

Ce sont des entreprises privées (APAVE, SOCOTEC, CETE, VERITAS, AIF, ...)

La liste est fixée par arrêté et par domaine.

Ils sont à la disposition des agents du Ministère du Travail pour effectuer certaines vérifications.
4.5 Responsabilités civiles et pénales

Code du travail : définit les mesures de contrôle et de sanction en cas de manquement à la

réglementation d’hygiène et de sécurité ainsi que d’homicides ou cops et blessures involontaires

Code pénal : détermine les sanctions en cas d’infraction et la responsabilité des personnes

morales



5 Les normes européennes harmonisées :

La normalisation :

- est le complément de la réglementation

- fournit les moyens permettant d’appliquer les exigences des directives

- assure “ la présomption de conformité ” à la réglementation

- est établie par le C.E.N (Comité Européen de Normalisation)

- est reprise intégralement dans la normalisation nationale

L’utilisation d’une norme est donc volontaire. Les pouvoirs publics les utilisent comme références techniques dans l’élaboration des réglementations.

Sont obligatoires : les lois, les décrets, les arrêtés et les ordonnances.

Sont indicatifs : les circulaires, les recommandations, les guides et les réponses ministérielles.
6 Différence entre directive et norme :

Les directives machines se réfèrent à l’état de la technique au moment de la conception du produit. El­les tiennent compte implicitement des progrès technologiques à venir et restent de ce fait “ à jour ” sans qu’il soit nécessaire de les modifier.

Les normes harmonisées étant des spécifications techniques, l’état de la technique qu’elles prennent en compte ne peut être que celui existant au moment de leur rédaction. Elles sont par conséquent appelées à évoluer au fur et à mesure des progrès technologiques de manière à rester en parfaite concordance avec les exigences essentielles des directives.
B- LES NORMES CONCEPTS ET OUTILS DEVELOPPES
1 Les normes de sécurité relatives à la conception des machines : (selon EN414)

Les normes :

de type A Normes de base : notions fondamentales, principes généraux de conception,

méthodologie générale, terminologie générale

de type B1 Normes de groupe : aspect particulier de la sécurité

de type B2 Normes de groupe : dispositifs de sécurité s’appliquent à toutes les machines.

de type C s’appliquent à une famille définie de machines.

Ci-dessous un diagramme représentant les principales d’entre elles.

Le préfixe “ pr ” signifie que l’élaboration n’est pas encore terminée. Les autres sont publiées.






2 Stratégie pour le choix des mesures de sécurité (EN 292-1 chap. 5)

3 concepts : Prévention intrinsèque

Protection

instructions / Formation
Cette stratégie est appelée, dans la norme, méthode des cinq étapes :

1. Détermination des limites de la machine (CdC de l’analyse) voir § 3

2. Identification systématique des risques et des situations dangereuses voir § 4 et 5

3. Recherche de la Prévention intrinsèque

4. et/ou à défaut : Protection  voir § 6

5. et/ou à défaut : Instructions / Formation
3 Définition des points de vue et des limites (EN 292-2) :

La conception d’une machine sûre passe par l’application d’une démarche progressive, itérative par points de vue successifs (non limitatifs) :
Produit

Ce point de vue permet d’inventorier tous les risques liés à l’utilisation de certaines matières d’œuvre ; ils sont répertoriés dans la norme EN 292-2 au § 4.8. Le produit fabriqué peut lui-même être dange­reux (matériau corrosif, coupant, toxique, susceptible d’éclater)
Production

Ce point de vue permet de prendre en compte les risques liés aux contraintes imposées par le cahier des charges de la production : cadences, disponibilité maximale, production à flux tendu, ... ainsi que les risques subsistant quant au choix du produit. (bouteilles en verre, explosif à déplacer)
Procédé (principe d’élaboration d’un produit)

Ce point de vue permet de passer en revue les risques liés aux procédés utilisables pour obtenir un produit fini conciliant à la fois productivité et sécurité. (vitesse d’usinage élevée, choix de pressions, température)
Processus (suite ordonnée d’opérations conduisant à un résultat)

De nombreux risques apparaissent à ce niveau. Ils concernent à la fois les opérateurs, le produit brut et fini, l’installation et son environnement.
Partie opérative

Le choix technologique des divers composants du S.A.P. - mécanismes (effecteurs), manipulateurs, robots, servomécanismes, actionneurs, préactionneurs, capteurs, ... ainsi que le choix d’une solution technique de réalisation unique ou combinée (électrique, pneumatique ou hydraulique) - font apparaître un certain nombre de risques.
Partie commande

Les risques envisageables à ce niveau sont essentiellement liés au choix du constituant retenu pour la PC, aux méthodes appliquées pour réaliser l’automatisation et au logiciel correspondant au programme d’application.
Réalisation / mise en service

A ce niveau les risques doivent faire l’objet d’une concertation concepteurs metteurs au point. La qualification du personnel joue un grand rôle sur le plan de la sécurité.



Exploitation / maintenance

C’est au niveau du dépannage et de la maintenance que les risques encourus par le personnel sont les plus grands si toutes les précautions ne sont pas prises. Là aussi la compétence des spécialistes diminue les risques encourus.
Chaque point de vue est abordé pour les limites suivantes :

 Préparation ou réglage

 Production normale

 Dysfonctionnement

 Maintenance
4 Liste-guide des risques (EN 292-1 art. 4) : (Extraits)

Risques mécaniques

Risque d’écrasement

Risque de cisaillement

Risque de coupure ou de sectionnement

Risque d’entraînement ou d’emprisonnement

Risque de choc

Risque de perforation ou de piqûre

Risque d’abrasion

Risque d’éjection de fluide sous pression

Risques électriques

Pouvant causer des lésions ou la mort par choc électrique ou brûlure

Risques thermiques

A l’origine de brûlure ou d’effets nocifs sur la santé

Risques engendrés par le bruit

Risques engendrés par les vibrations

Risques engendrés par les rayonnements

Risques engendrés par les matériaux et des substances

Risques engendrés par le non respect des principes ergonomiques

5 Arbre de cause minimal associé à un risque

(définir une situation dangereuse)





6 Démarche générale de prévention du risque (EN 292-1) :





7 Evaluation des risques :

Sauf dans le cas d’une prévention intrinsèque sans risque résiduel, il faut traiter le problème de la sécurité. Pour cela il convient d’apprécier, d’évaluer le risque.

7.1. Principe pour l’appréciation du risque d’après EN 1050





7.2. Méthode d’appréciation du risque (interprétation des normes par Guardmaster)

Les deux facteurs qui doivent être pris en compte sont :

1 - La gravité de la blessure potentielle (facteur de gravité)

2 - La probabilité pour cette blessure d’avoir lieu qui dépend de :

2a - L’exposition de l’opérateur (facteur de fréquence)

2b - La probabilité de l’accident

Les évaluations seront conduites en supposant que le dispositif de protection n’a pas encore été installé ou est inopérant. Imaginer par exemple qu’un mouvement intempestif se déclenche capot ouvert.





Evaluation de la gravité de la blessure potentielle 

MORTEL = 10 points

MAJEUR = 6 points - (Normalement irréversible) Invalidité permanente, perte de la vue, amputation d’un membre, dommage respiratoire, .....

SERIEUX = 3 points - (Normalement réversible) perte de conscience, brûlure, membre cassé, ......

MINEUR = 1 points - hématome, cou­pure, abrasion vive, ....

Evaluation de l’exposition de l’opérateur (fréquence)

FREQUENT = 4 points - plusieurs fois / jour

OCCASIONNEL = 2 points - une fois / jour

RAREMENT = 1 point - une fois par semaine ou moins.

Evaluation de la probabilité de l’accident

CERTAIN = 6 points

PROBABLE = 4 points

POSSIBLE = 2 points

PEU PROBABLE = 1 point

Facteurs additionnels  Action suggérée

Plus d’une personne exposée  x le facteur de gravité par le nombre de personnes

Temps d’intervention en zone

dangereuse sans coupure

énergie > 15 min  ajouter un point au facteur de fréquence

L’opérateur est non qualifié

ou mal formé  ajouter 2 points au total

Très long intervalle entre deux accès  choisir le facteur de fréquence le plus grand (4)

En additionnant les points on obtient un niveau de risque machine comparable à la catégorie déterminée au § 71.

7.3. Catégories de parties de système de commande relative à la sécurité ( prEN 954) :






Résumé des exigences


Comportement du système


Principe


B


La partie du système de commande de machine relative à la sécurité et / ou ses dispositifs de protection, ainsi que ses composants, doivent être conçus, sélectionnés, montés et combinés selon l’état de la technique afin de pouvoir faire face aux influences attendues.


Si un défaut se produit, il peut conduire à la perte de la fonction sécurité.

Certains défauts restent non détectés.


Sélection des composants


1


Les exigences de B s’appliquent.

Doit utiliser les composants et les principes de sécurité éprouvés.


Comme décrit pour la catégorie B, mais avec une plus grande fiabilité relative à la sécurité de la fonction de sécurité




2


Les exigences de B et l’utilisation des principes de sécurité éprouvés s’appliquent.

La fonction de sécurité doit être vérifiée à intervalles convenables par le système de commande de la machine.

Note : ce qui convient dépend de l’application et du type de machine.


L’occurrence d’un défaut peut mener à la perte de la fonction de sécurité entre les intervalles de vérification.

Le défaut est détecté par la vérification.


Sélection des composants et essais fréquents


3


Le système de commande doit être conçu de façon à ce que :

a) Un défaut unique de la commande ne doit pas mener à la perte de la fonction de sécurité

b) Si cela est raisonnablement faisable, le défaut unique doit être détecté par des mesures adaptées mettant en oeuvre l’état de la technique.


Lorsqu’un défaut unique se produit, la fonction de sécurité opère toujours.

Certains défauts seront détectés, mais pas tous.

L’accumulation de défauts non détectés peut conduire à la perte de la fonction de sécurité.


Redondance non contrôlée


4


Les exigences de B et l’utilisation des principes de sécurité éprouvés s’appliquent.

Le système de commande doit être conçu de façon à ce que :

a) Un défaut unique de la commande ne doit pas mener à la perte de la fonction de sécurité, et

b) si possible, le défaut unique doit être détecté au, ou avant le, prochain appel à la fonction de sécurité, ou

c) si b) n’est pas possible, une accumulation de défauts ne doit pas me­ner à une perte de la fonction de sécurité.


Lorsque des défauts unique se produisent, la fonction de sécurité opère toujours.

Les défauts seront détectés à temps pour empê­cher une perte de la fonction sécurité.


Redondance contrôlée

Ces catégories de systèmes de commande en fonction des niveaux de risque préalablement

estimés, ont permis de définir des catégories (portant le même numéro) de constituants des

dispositifs de commande relatifs à la sécurité.

7.4. Catégorie du système de commande technique associée :


Catégorie du

système de

commande


Techniques associées


Schéma



2


Autocontrôle : consiste à vérifier à chaque cycle le fonctionnement de chacun des organes qui chan­gent d’état.







3


Redondance : consiste à palier la défaillance d’un organe par le bon fonctionnement d’un autre en faisant l’hypothèse qu’ils ne seront pas défail­lants simultanément.







4


Redondance + Autocontrôle 








Approche matérielle d’après EN 954-1


Cat


Chaîne de commande


Caractéristiques


Illustration


B1







Pas de redondance sur l’entrée

Pas de redondance interne

Pas de redondance sur la sortie






2







Redondance ou pas de redondance sur l’entrée

La boucle de retour permet d’assurer un autocontrôle sur la sortie







3







Redondance sur les entrées

Redondance sur les sorties







4







Redondance sur les entrées

Redondance sur les sorties

La boucle de retour permet d’assurer un autocontrôle sur les sorties






A chaque catégorie correspondent des produits qui répondent aux caractéristiques imposées.

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