安全PLCの理解
明日のファクトリーオートメーションにようこそ、メインパーソナリティの高橋です。
クリスです。
はい、よろしくお願いします。
よろしくお願いします。
お便りいただいております。
ラジオネーム、加工技術者さんよりいただいております。ありがとうございます。
ありがとうございます。
安全PLCの以下の点についてお話しいただきたいです。
1つ目、役割。2つ目、なぜ使われるようになったのか。
3つ目、使用上の注意というところで。
はい、お便りいただいております。
なるほど。
安全PLCですね。その役割が何なのか。
今から考えたら、今から改めて言葉としてすると、わりと理解ですね。
多分、人の設備から、安全を担保するための専用のPLCだとは思ってたんですね。
これを担保するには、たとえば、
仮についている安全有力とかの移住がチェックとか、
あるいは事後診断とかも全部ついている機能が揃えているPLCで、
あとはソフト、これの安全PLCで安全ロジックを組むときも、
ちゃんとチェックサムも入っていて、
ちょっとした変更があるかと分かる状態とか、
あとちゃんと国際、多分国際規格も合っている。
2順順下の安全機能を担保するPLCとはずっと思ってたんですけど、
これ合ってます。
じゃあこれ作ります。
何言ってるかよく分からなかったです。
すみません、すみません。
ごめんなさい。
そうですね、なんていうんですか。
まず安全って何なんですかって話からですよね。
こういう話になった時って。
安全は何なのか。
何が安全なんですか。
安全って何ですかっていう話じゃないですか。
人を怪我させないようなことって安全で。
まあなんて言うんですか。
まず生産設備における、もしくは生産ラインにおける安全っていうのはどういうことを意味するんですかっていう話ですよね。
クリスさん、安全の設計ってしたことあります?
そこまでないです。
プログラムやったことないですけど。
だからそこが多分今クリスさんがよく分からなくなった理由だと思うんですよ。
まずなんて言うんですかね。
危険なものがあるんですよね、安全っていうのは。
そうですね。
危険なものがない状態、もしくは危険なところに近づかないようになっている状態。
これがいわゆる安全っていうことですね。
そうですね。
危険なものっていうのは何かしら人に害を与える何かです。
そうですね。
それはものすごく重たい何かが降ってくるだとか、力の強いものがあるだとか、鋭利なものがある。
毒ガスがある。
光で目を焼かれる。
人間工学的に故障をやってしまう。
これ全て危険なものなんですね。
これがないもの、人に害を与えないシステムにするにはどうしたらいいかっていうことが一般的にリスクアセスメントの中でやられることなんですよ。
ここまでは大丈夫ですか?
ここまでは大丈夫です。
ここでリスクアセスメントの一番最初としては、そもそも危険なものをなくせないんですかっていうところが入るんです。
これ高谷さんスイッチスキャナーとかライトカーテンの話ちょっとしましたね。
危険なものをそもそもなくすって話ね。
危険の定義と管理
ここには安全PLCとか安全コントローラーとかセーフティーライトカーテンだとかドアスイッチみたいなのが一切出てきません。
ここまで、そもそも。
そっか、安全PLCとかを入れる前に、そもそもこの危険なところが取り除くかどうかから建造するんですね。
要は危険なものがなければ、そもそも安全機器なんていらないんですよね。
確かに、そうですね。
ファーストステップはそれです。危険なものをなくしましょうって。
次のステップでとは言いながら、危険なものを全部なくしたいので物を作るなんていうのは基本的にできないでしょっていう。
現実的にはそうですね。
現実的にはできないでしょって。
要は能力を出そうと思ったりだとか、トレードフなわけですよね。
いろんなものが危険、エネルギーが高いことと、いわゆるものすごく高速で物が動いたりだとか、ものすごく重たいものを搬送したりだとかっていうものを軽くしていくことでもできますけど、
じゃあめっちゃ軽くしてめっちゃゆっくり、例えば1キロのものを全部5グラムにして20回ゆっくり搬送しますっていうのと、100グラムのもの1キロのものを一発で5秒でバンと動かしますっていったら圧倒的にこうしたのが効率いいですよね。
そうですね。
でもこれは危険なんですね。
なるほど。
レベルを上げていくほど危険になるんです。
機械っていうのは。
じゃあこの危険なものを危険なまま仮に運用するとしていろんな制約上、いわゆるそうした方が効率がいいかそうした方がすごくメリットがあるから、危険なものを運用するときにそれをどううまく扱えば人に危害が加わらないかっていうことなんですね。
ちょっと待ってね、そうですね。危険な機構とかそういうものを使い続けて、パフォーマンスとか生産施設のサイクル量とかを貯むためにこれを使い続けて、でも人に軽減させないような、どうすればいいのかですね。
ここで言う安全っていうのは100%ではないんですよ。
100%安全なものっていうのは危険源をなくす以外あり得ないんです。
確かにね、確かにそうだね。
どれだけ柵で囲っても、どれだけ何をしても、それが災害に繋がる可能性っていうのは0%にはならないんですね。そこに危険点は存在している限り。
危険の存在というか、確かに。
あとはそれどれだけリスクを下げますか、確率を下げますかっていう話なんです。
ちょっと引き算ですね。どんどん引いて何パーセントまで下げるかという話ですね。
そうですね。っていう話なんですよ。安全っていうのは。要はリスクっていうのはすべて確率なんです。
これ前も多分話したと思うんですけど、リスクっていうのはすべて確率なんですよ。安全っていうのは確率なんですよ。
この確率をどこまで覚めますかって話なんですね。
そうですね。
その時にカバーで囲いますとか、あとは人が危険なところに近づいた時に、もし危険状態、危険なところに近づきそうであれば、すぐにそれを動力をシャットダウンします。
危険源をそもそもなくしてしまいます。
要は人が離れたところにいるときは動力がガンガンで回ってても、人が近づいていったときに別に動力が切れれば、人に与える危害っていうのはリスクがかなり減りますよね。
そうですね。
じゃあそういうふうに運用しましょうと。
その時に危険状態をセンサーで察知して、安全な状態に切り替えますっていう制御をしたときに、その制御がどれだけ信頼がおけますかっていうのがこの安全制御に関する話なんですよね。
もう一回いいですか。もう一回いいですか。ごめんなさい。
簡単な話をしましょう。クリスさんが動力が入ったカバーのドアを開けましたと。
開けました。
動力が入ってたらクリスさんは怪我をしてしまいます。
しまうですね。
一般的にはドアを開けたらドアスイッチのセンサーが反応してマグネットスイッチが切れて動力が切れます。
だからクリスさんは危険なものに触れませんっていうのが普通の安全制御ですよね。
そうですね。
こうすればクリスさんは安全に作業できますっていうのがロジックじゃないですか。
うんうん。
じゃあこの動力がクリスさんがドアを開けたときに動力が切れる確率って何パーセントですかっていう。
ああ、そういう関連。
100パーセントですかって。
でも100パーセントは切れないですよね。どうしても。
例えばどういうことが考えられます?
例えばそもそもドアが壊れた、開いた状態でもセンサーがずっとキープしているままとか、
あとは実際反応、ドアを上げてセンサーが切っても、
動力をキーロードしても結局反落しちゃって、動力が切れなくなったりとか、いろいろありますね。
そうですよね。
例えばセンサーがそもそも壊れている、オンしっぱなしになっているってこともあれば、
マグネットスイッチが溶着しているってこともありますよね。
配線が短絡していることもあります。
これをどういうふうに確率で表して、それがどこまで下げれたら、
どれくらい人は安全であろうかっていうことを定めているのが、
安全確率の概念
いわゆる安全カテゴリーって呼ばれるものだとか、パフォーマンスレベルって呼ばれるものなんですね。
PLAもいますね。
一般的には安全の世界では、いろんな話し合いの中で危険度に応じて、
故障リスクっていうのがしっかり厳しくしていきましょうね。
要はあんまり危なくないものに関しては、そんなにリスク下げなくてもいいけど、
めっちゃ危ないものに関しては、例えば短絡しても大丈夫なようにするとか、
そういう二重三重のリスクっていうのをやりましょうねって。
こういうことが考えられるんですよ。
なるほど。
今、高橋さんの話をすると、安全で運試しみたいなのなんですね。
運試しです。基本運試し。
今、クリスさんが本当に守られた生産設備を使っていたとしても、たぶん数億、数兆分の一はクリスさんは死にます。
ってことは、あれだな、めっちゃ運が悪すぎて、だったらそれでも死ぬってことですね。
そうです、死ぬってことです。
そうか。
めちゃめちゃ運が悪いやつは死にます。
やめてくださいよ、そういう言い方。確かにそうですけど。
結構、何十年に一回とかあるんですか?
こういうことですね、確率っていうの。
何十年に一回どころじゃないですよ。
何百年、何千年、何兆年に一回ですよ、確率的には。
これでも当たるんだったらもう仕方ない。
それが明日起こる確率っていうのは全然ありません。明日起こる可能性っていうのはゼロじゃないですよね。
ゼロじゃないからどうしてもあるんですね。
これSILっていうの?
Safety Independent Resilienceですね。
そうですね。っていう話なんですよ。
で、この安全PLCっていうのは、いわゆる安全の確率をきちんと定義できるものっていうのが正しいですかね。
計算できるもの。
いわゆるある基準以上のものを、ある確率以上の基準以上のものをちゃんと認証とってますっていうものになるんです。
ちょっと質問でいいですか。
安全PLCじゃない普通のPSだとこの計算ができないっていうことですね。
できないです。だって公開してないでしょ。
公開してないんですね。そういうことか。
例えばジャクリさんの普段使ってるPLCのIoが壊れる確率って何パーセントですかって。
メーカーが公開してないですね、この情報。
分からないでしょ。分からないですよね。
メーカーが安全Ioとか安全PLCとか全部、何年使ったら壊れるとかもちゃんと仕様上で書いてるってことですよね。
何年使ったら壊れるとかじゃなくて、危険状態に陥る可能性は何パーセントですかぐらいは出てます。
こういう壊れ方をしたときにこういうことが起こる確率はこれくらいですみたいな。
安全の概念と確率
例えば出力を二重化して二重化だから大丈夫ですって言ったって2つ同時に壊れることもあるじゃないですか。
ありえますよね。
それはどれくらいですかって。
そういう話かい。これからちゃんとメーカーが仕様上で公開してる。
公開してるはずです。少なくとも何本以上っていうのは公開してるはず。
いわゆるSIL3だとかSIL2だとかそういう安全レベルを歌えるってことはその要求水準上は満たしてるってことなんで。
なるほど。
そういうものですよね。
なのでそれがフリーさんの最初に言った安全を担保するってことなんです。安全を担保するっていうのは確率を担保するってことなんです。
確率を計算できるってことですね。
その確率はどこにするかっていうのはユーザーに依存してますけど、その一つの考え方としては安全カタゴリーだったりだとかパフォーマンスレベルっていうものがいわゆるPLDとかそういうやつですね。
安全レベルの評価
なるほど。よく聞いていいですか。
確率、さっき確率話しちゃったじゃないですか。
これ例えばこの掃除の危険度によってレベルも分けてるんですか。
分けてます。
じゃあ例えば一般の組み立て機と極端安心だと言うと原子力とか発電の発電省度がレベル性に違うっていうこと。
そうですね。発電省とか原子力っていうのはまた別の次元です。一般的に人に対してどうかですね。
そうか。あちはもう人だけじゃなくて多分こっち。
例えば核施設だとか世界が崩壊するとかそういうものじゃなくて、一般的には1人の作業者に対してその人がどういう被害を負うかですね。
だから2人が死ぬか1人が死ぬかっていうのは基本的には一緒です。1人死んでも2人死んでも一緒です。
1人とか危険があるところに入って死ぬの確率しか見てないってことですね。
近づく人1人に対してどうかって話ですね。
1人か数じゃないって言い方は悪いんですけどそういうことですね。
1人でも2人でも確率は一緒なんですよね。基本的に。
でもそもそも発生するかしないかが主眼なんで、発生した時に1人か2人っていうのはあんまり関係ないです。
そもそも1人出すのにどうかって話なんで。
数、数えてないっていうか。数えてもしょうがないですよね。
その議論は意味がないですね。
意味がないですよね。
意味がないです。だって1人やったらいいんかって意味わからんくないですか。
そうね、だからなんで2人がダメなのって。
1人だったらこれ危ないの1人なんで、安全上そんな力入れなくていいですなんて理屈通らないじゃないですか。
信じるんですよ。
通らないでしょ。意味ないんですよ。
怒るか怒らないか。
で、その人がどういう怪我を負うかっていうのが次の危険度ですよね。
例えばどういう分かれ方をしているかっていうと、例えば頭が潰れるっていうのは即死です。人体上。
そうですね。
これはめちゃくちゃレベル高いです。
でもじゃあ例えば手のひらが潰れるとかっていうのは怪我をするんですけど一応死なないじゃないですか。死には死ないですよね。
死じゃないですね。
なので安全レベルはちょっと下げましょうって。
で、このちょっと下げましょうっていうのは、下げるって言葉を使うと危険に聞こえるんですけど、めちゃめちゃ確率は低いです。
ごめんもう一回いいですか。ここ以上分からなかった。ここは分からない。
例えば手が潰れることを抑える確率と頭が潰れることを抑える確率。
大体これくらいって決まってるんですけど、手を潰れる確率でも相当起こらない確率に設定されてます。
そういうことか。
それでも頭はさらにさらにさらにいるよっていうことです。
そういう考え方?
そうですね。
なるほど。
ただその頭を守るような確率を手のところにもやるともうコストはえぐいことになります。本当に。
じゃあ結局この安全もコストも、コストと確率といろいろバランス取りながら最適な装置にどんなものがいるかって決めるってこと?
そうですね。で、実際にはある程度基準が決まってるんで、それに従ってやるってことです。
なるほど。なるほど。
例えば過程2って呼ばれてる、安全カテゴリー2って呼ばれてるところに言うと、マグネットとかは別に二重化しなくていいんですよね。
なるほど。
なので、例えばそれが10分の1の確率で起きますって言うんであれば、故障率は10分の1ですよね。
10分の1ですね。
これ二重化するとこれ二乗になるんですよ。
10分の1の確率かける10分の1、100分の1ですね。100分の1の確率で両方一緒に壊れるって。
なるほど。
今10分の1じゃったからそうなりましたけど、実際にはこれ10の何乗分の1なんですよね。
そうですね。
0.0000何%なんですよ。で、それの二乗っていったらものすごい低い確率になるわけじゃないですか、二重化したら。
そうですね。
ちょっと聞いていいですか、また。
さっき言ってた確率の問題、これは国際で例えばこれだったらこのレベル、このレベルを達したいんだったら最低限はここまでやらないといけない。
例えばマグネットを二重化しなきゃいけないとかそういうのは全部決まってるんですか。
はい。
例えば装置を出荷するときに自分の装置はここまでは確率、SILでしたっけ。
はい。
で、例えばうちの装置はSIR2だから、出荷する前はSIR2に基づいた設計線やってるかどうかをチェックされてるっていうこと。
ただ法律ではないです、それは。
あ、これも法律じゃないんだ。
あくまで、法律ではないです。あくまで規格ですね。
でも規格そんなないと、たぶん例えばあの国に入れないとかは全然ある?
場所によってはあります。ただ少なくとも日本ではないです。
あ、ないんだ、日本は。
ないです。
なるほどね。
それから罪に問われることはあります。怒ってしまった場合。裁判になるケースもあれば刑事事件になるケースもあります。
ちょっとこれも聞いていいですか?
例えばさ、私作った装置とか怪我してしまって、例えば手切られました。
そういう時は責任はどこあるんですか?
責任は。
掃除メーカー法律あるんですか?
責任はまずは企業にあります。ユーザー企業にあります、まずはね。
はい。
いわゆる働かせる会社。
仕事中に怪我をしたっていうのは基本的には労働監督者の責任です。
なるほど。
だからその企業の責任ですね。その機械を使っている企業の責任です。
で、その企業の責任の中で、これはお前のところが悪いんやろっていうことを装置メーカーに通っていくわけですね。
場合はただこの働く企業と装置メーカーも裁判を起こすチャンスですね。
はい、それは起こります、普通に。起こす可能性はあります。
日本でもそういうケースあるんですか?
あるんじゃないですか?ないとはない。ないことはないですよね、たぶん。
なるほど。
でもそこまで追及するんですね?追及するというか。
基本的にそれはただ仕様通りじゃないとか、バグがあるとか、そういう話だと思いますね。
その裁判上でこれを証明するとか、誰が悪いのか決めていく。
そこの裁判運動は別にそんな重要な話じゃないですね。滅多に起こらないし、そこを議論してもしょうがないですよね。だって法律じゃないです。
法律じゃない。ずっとこの安全を、こういう担保は全部法律だと思ったんですが、法律じゃないんですね。
法律じゃないですね。
労働安全衛生法っていう、企業は労働者の安全をちゃんと確保しなさいねっていう法律はあります。
ただその中に家庭にとか私立とかそういう文言は出てこないです。
どう確保するかはそこまで細かくは決まっていない。
法律上は決まっていないですね。
この企業様がこの掃除に対してどこまで作業者を守るかは企業が決める、決まってはいけないこと。
それが正しかったかどうかっていうのは、実際に何かが起こって裁判になってから判断です。
なるほど。事故起きてから掃除始めて危ないですよ、分かってるんですよね。
認定されるのはそこですね。企業が家内は労働安全を守ってますっていうのは言うのは自由ですけど、
実際に何か起こったときにそれで良かったかどうかっていうのはその後裁判される、判定されるってことですね。
なるほど。
ただそう言われて困るじゃないですか。企業側も困るじゃないですか。だから基準があるんですよ。
だいたいこれくらいねっていう基準があるんですよ。
それはカテニとかシルツーとかそれはそういうことです。みんな困るからだいたいこれくらいがいいよねっていう国際規格があるわけです。
ISOとかね。
もう1個聞いていいですか。さっき言った話だと、例えばこの掃除がSR2とかSR3とか、これの宣言自体もメーカーから言うだけですか。
それでも何か第三の機関からの印象。
それはちゃんと国際規格と第三機関が、第三者機関が認証があります。
ただわからないですけど、どっかのTOOFとか見たいところでちゃんとこの掃除を見て、これSR3に登壇しましたねということを検査してサインしてもらうっていうことですか。
そうですか。
掃除というよりは構成機器に対して認証が取られています。
安全PLC単体とかマグネットとか、そこに取られていて、あとはそれをこういうふうに組み合わせたらこうでしょっていうふうに組んでいくわけですね。
掃除の安全の、あれは評価する機関はあるんですか?機関というか。
設備はないです。
設備は基本はメーカー側の自己主張で。
国際規格と自己宣言
自己宣言ですね。
だって無理だもん。配線間違ってないかとかなんか認証取れないじゃないですか。
あれはね。
でしょ。
無理ですよね。
例えば回路でこういう組み方で絶対移住しなきゃいけないんですよ。このほうは全部国際企画が決めてるんですよね。
なるほど。
二重化しないといけないんじゃなくて、国際企画が決めてるのは確率が何パーセント以下だっていうことを決めてる。別に二重化を決めてるわけじゃないです。
なるほど。
マグネット1個で普通のマグネット2個分の故障確率であったら別にそれでいいんですよ。
面白いですね。面白いというか、緩いというか、結構バッファーあるんで、入ってるんでバッファーというか。
バッファーというより確率なんで、全て確率。確率が低ければ別に何でもいいわけです。
そういうことか。
だから自分はそもそも危険源が消せるかどうか考えなきゃいけないんですね。
危険がなかったらゼロですからね。
なるほど。一回というかすごい哲学的な話になっちゃうんだけど。
全て確率です。例えば直列にしたら下がるわけですよね。確率って。下がるというか増えるわけですよ。
1分の2のやつが3直になっていたら3乗で起こっちゃうわけですよね。逆に二重化の反対で。
なるほど。
だから構成によって減る確率が増減するってあるんですけど、だから構造自体に意味はないってことですね。
安全PLCの基本概念
あくまで構成によって起こる確率の、発生確率の問題だけなんですよ。
もう一個聞いていいですか。高谷さんが設計するときは、これはこの確率も全部計算するんですか?
計算しないです。ただ白って言われてるのはパフォーマンスレベルです。パフォーマンスレベルは白って言われてます。
パフォーマンスは、いわゆるこれくらいの確率の限度で最大この機械の稼働率って言うんですか?
違います。稼働率関係ないです。安全機能が喪失する確率なんで。
まず安全回路を組むじゃないですか。
組みます。
人を通ったらそれが反応して非常停止がかかりますっていう。
これは正しく動けば安全は担保できますっていう前提条件ですね。
前提条件ありますね。
あとはこれは人が通ったときに安全な状態にどれだけちゃんとした確率になるかっていうことが求められるんですよ。
稼働率関係ないです。その事象が起きたときに、人が危険状態になったときにどれだけの確率で正しい安全シーケンスが働きますかっていうことなんです。
なるほど。
だからそこに人が何回入ったとか機械がどれだけ動いてるとか関係ないんですよ。
人が入ったときはちゃんとこれから確率で機能安全の状態に移せるか移すかの確率だけ計算してる。
何人が通るかって人が何回通るとか関係ないですね。
例えば100分の1の確率でも100回通ったら食らうじゃないですか。
回数に関係ないね。
回数関係ないですよ。
よく考えた。本当に回数関係ないで。当たる人当たるもんね。
ちょっと言い方悪いんですけど本当に。100万分の1でも当たるよね。
そういうことか。
これは正しく働く確率っていうのは、裏返せばどれくらいの確率でその安全が崩壊するかってことなんですね。
ですね。面白いね。こういう考え方なんですね。
いわゆる安全レベル、いわゆる安全カテゴリーだとかパフォーマンスレベルっていうものが一番最初に要求するのが、
ちゃんと安全なものを使えって書いてあるのは、そういう確率がちゃんと担保されているものを使えっていうのがまず第一レベルで。
要はそれを使わなかったらもうそもそも安全の確率なんか計算できひんからわからんやろっていうのがまず第一歩なんですよ。
そうか。だから安全機器とか全部それに対して何か全部書いてるから、それだから計算できるんですね。
そうですね。配線とか含めて全部が全部じゃないですよ。少なくとも安全機能を担保する重要な機器に関してはちゃんとしたものを使いましょうっていうのがまず1個目なんです。
なるほど。
だから普通の安全リレー、セフティリレーじゃなくて、普通のリレー使った瞬間に一番最初のレベルのカテゴリーも取れないですから。
そう、今高田さん話したからちょっとAMLOのセフティのリレーをちょっと見てみるんですけど、やっぱりオン、オフからオンまでの時間とかオフからオンまでの時間とか全部明確書いてますね、全部。
いろいろ仕様とか明確書いてますね。それを拾って持っていって、だから計算できるんですね、この確率ということが。
なるほど。
そうですね。昔全部書いてたわけじゃないですけどね、パフォーマンスレベルが出てきたからそれが書かれるようになったっていうのはありますけど、基本的にはそういうことですね。
なので、安全PRCの話まで戻るんですけど、安全PRC、安全コントローラーっていうものは、そういう保証確率がきちんとある一定以上の保証がされている。
その保証っていうのは一般的に言うと認証ですね、安全機関による認証が取られている。
これがセフティリレーっていうものが求められている役割ですよね。
確率を担保する。
すべて計算できる。
そう、担保するため。
そうか、だから最後の質問が普通PRCがなんでいけなくても言うと、この情報は公開されないから僕は全部計算できないってことですね。
そうですね。だからめっちゃ壊れやすいものか、そこそこ大丈夫なものかっていうのはメーカーは言ってないってことです。
なるほど。
なんていうんですか。
見えないしね。
皆さん使われてますけど、壊れたってことはあんまり聞かないですねみたいなことを言ってるわけです、普通のPRCで。
壊れたらもう出荷フルだよね。
セーティPRCはこれは違う。
そこは明確な保証があります。認証機関による明確な保証があるってことですね。
なるほど。
だから結局のところ、まず安全がどういう安全を得るかどうかっていうのはもう完全にユーザー企業に委ねられているということですね。
まずこれが一本目です。
安全性の実現と現状の課題
なので世の中には非常停止スイッチがない設備もありますし、未だに日本国内だとか海外では年間何人も人が指を飛ばしてます、実際ね。
これちょっと悲しいな。
ちょっと労災とか調べてもまた分かるんですけど、機械による労災っていうのは未だに減ってない。
減少傾向にはありますけど、非常にまだそれなりに起きてるっていうのはやっぱり分かっていて。
でもさっきハーサンに出た、これ全部法律じゃないってことはちょっとびっくりしました。
法律だと思ってた。
法律じゃないです。
思いました、ほんとに。
ちょっとびっくりしました、ほんとに。
ほんとに。
