Témata
Zdroj: Slovácké strojírny

Management rizik při návrhu automobilové požární plošiny

V roce 2022 finišuje řešení projektu vývoje automobilové požární plošiny nové generace s pracovní výškou přesahující 30 metrů (označení APP 30), která je vybavená nejmodernějšími technologiemi pro podporu hasičského záchranného sboru. Vývoj nové požární plošiny má za cíl rozšířit možnosti obnovy dosluhujících zařízení nacházejících se v inventáři ISZ HSZ ČR vysoce inovativním českým produktem. Důležitým aspektem vývoje tohoto zařízení bylo plnění požadavků na bezpečnost automobilové požární plošiny při současném zahrnutí důvodně předpokládaného nesprávného použití tohoto zařízení. Na vývoji nové požární plošiny spolupracují Slovácké strojírny, Hydroma a VUT v Brně.

Doc. Petr Blecha

Je absolventem Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Ve výzkumné a pedagogické činnosti se zaměřuje především na zvyšování kvality strojních zařízení (konkurenceschopnost, management rizik, funkční bezpečnost, spolehlivost, ecodesign,...). Je členem redakční rady vědeckých časopisů MM Science Journal a  Journal of Safety Research and Applications. Dmovské pracoviště reprezentuje v technickém výboru pro spolehlivost v International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science (IFToMM),  ve výkonném výboru Technologické platformy Strojírenská výrobní technika a výkonnéhom výboru Společnosti pro obráběcí stroje. Jako Corporate member působí v International Academy for Production Engineering (CIRP).

Doc. Michal Holub

Je absolventem Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně a Professur für Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik, Fakultät für Maschinenbau, Technische Universität Chemnitz. Ve výzkumné a pedagogické činnosti je zaměřen především na zvyšování přesnosti obráběcích strojů (geometrickou, volumetrickou, pracovní a výrobní) a dále na téma on-machine measurement. Je členem redakční rady vědeckého titulu MM Science Journal. 

Reklama
Obr. 1. Vizualizace nové automobilové požární plošiny v prostředí CAD. (Zdroj: Slovácké strojírny)

Při zajišťování bezpečnosti APP30 byla kromě relevantních harmonizovaných norem použita i systémová metodika posuzování rizik vyvinutá na VUT v Brně. Na začátku celého procesu posuzování rizik bylo potřeba stanovit limity posuzovaného zařízení, zejména z pohledu zákonného požadavku na respektování důvodně předpokládaného nesprávného použití vyvíjeného zařízení. Za tímto účelem jsme navštívili Školní a výcvikové zařízení Hasičského záchranného sboru České republiky v Brně, kde jsme konzultovali vhodné způsoby nasazení vyvíjené plošiny jak při ochraně obyvatelstva, tak při výcviku hasičů. Získané poznatky potom tvořily jeden ze vstupů do procesu identifikování relevantních nebezpečí v rámci určení limitů a zamýšleného použití posuzované automobilní požární plošiny.

Dalším krokem posuzování bezpečnosti vyvíjeného zařízení byla rešerše relevantních harmonizačních právních předpisů EU upravujících podmínky uvedení nové plošiny na společný trh EU. Byl tak vytvořen rámec požadavků na minimální úroveň bezpečnosti, kterou musí tato plošina splňovat.

Obr. 2. Přehled harmonizačních právních předpisů specifikujících požadavky na bezpečné strojní zařízení, a tedy i na bezpečnou automobilní požární plošinu APP30. (Zdroj: VUT v Brně)

Na rešerši navazovala identifikace relevantních harmonizovaných norem popisujících aktuální správnou technickou praxi při plnění požadavků příslušných harmonizačních právních předpisů EU. Zejména při běžném civilním použití tohoto zařízení, při kterém nedochází k záchraně osob nebo majetku, bylo potřeba věnovat pozornost i požadavkům na bezpečnost a ochranu zdraví při práci. Přihlédnout bylo potřeba rovněž k souvisejícím národním předpisům vztahujícím se na vyhrazené druhy požární techniky (vyhláška č. 246/2001 Sb.) a technické podmínky požární techniky (vyhláška č. 35/2007 Sb. ve znění vyhlášky č. 53/2010 Sb.). Tato skutečnost je na obr. 2 reprezentována jak směrnicí o obecné bezpečností výrobků 2001/95/ES, tak i strojní směrnicí 2006/42/ES.

Činnosti obsluhy plošiny během celého životního cyklu posuzovaného zařízení se tak implementovaly do procesu posuzování a snižování rizik dle harmonizované normy ČSN EN ISO 12100:2011 a při návrhu preventivních opatření pro snižování rizik bylo přihlédnuto k doporučením relevantních harmonizovaných i neharmonizovaných norem specifikovaných vyhláškou 35/2007 Sb.:

• ČSN EN 1846-1:2011 Požární automobily – Část 1: Terminologie a označení (pozn.: neharmonizovaná norma);

•  ČSN EN 1846-2+A1:2014 Požární automobily – Část 2: Obecné požadavky – Bezpečnost a provedení;

•  ČSN EN 1846-3 Požární automobily – Část 3: Pevně zabudovaná zařízení – Bezpečnost a provedení;

•  ČSN EN 1777:2010 Hydraulické plošiny pro hasičské a záchranné jednotky – Bezpečnostní požadavky a zkoušení;

•  ČSN EN 14043:2014 Výšková požární technika – Automobilové žebříky se současnými pohyby – Požadavky na bezpečnost a provedení a zkušební metody;

•  ČSN EN 14044:2014 Výšková požární technika – Automobilové žebříky s postupnými pohyby – Požadavky na bezpečnost a provedení a zkušební metody;

•  ČSN EN 1028-1+A1:2009 Požární čerpadla – Požární odstředivá čerpadla se zařízením pro zavodnění – Část 1: Třídění – Všeobecné a bezpečnostní požadavky;

•  ČSN EN 1028-2+A1:2008 Požární čerpadla – Požární odstředivá čerpadla se zařízením pro zavodnění – Část 2: Ověřování všeobecných a bezpečnostních požadavků;

•  ČSN EN 14466+A1:2009 Požární čerpadla – Přenosné motorové stříkačky – Požadavky na bezpečnost a provedení, zkoušky;

•  ČSN 07 8304:2022 Tlakové nádoby na plyny – Provozní pravidla (pozn.: neharmonizovaná norma);

•  ČSN 38 9427:2003 Požární armatury – Spojky (pozn.: neharmonizovaná norma);

•  ČSN 38 9409:1982 Požární armatury. Sací šroubení. Rozměry (pozn.: neharmonizovaná norma).

Obr. 3. Proces posuzování a snižování rizik při zajišťování bezpečnosti automobilové požární plošiny APP30. (Zdroj: VUT v Brně)

Pro identifikaci nebezpečí jsme zvolili systémový přístup kombinující analýzu stavby automobilní požární plošiny a analýzu činností prováděných během celého životního cyklu tohoto zařízení (s přihlédnutím k výše uvedeným národním právním předpisům). Na obrázku níže je prezentován blokový diagram popisující jak stavbu posuzovaného zařízení, tak interakce hlavních prvků konstrukce mezi sebou navzájem a s okolím plošiny. Reprezentováno zde je rovněž rozhraní mezi obsluhou a samotnou plošinou a zatížení plošiny v případě jejího použití pro evakuaci osob pomocí žebříků. Na základě rozboru tohoto blokového diagramu byly identifikovány zdroje ohrožení a s nimi související nebezpečí a počáteční rizika.

Obr. 4. Blokový diagram automobilové požární plošiny APP30. (Zdroj: VUT v Brně)

Proces snižování rizik, který je dle ČSN EN ISO 12100:2011 reprezentován iterační metodou tří kroků snižování rizika, představuje synergický proces paralelních činností návrhu preventivních opatření v konstrukci zařízení, doplňkových bezpečnostních opatření a bezpečnostních informací, při jejich verifikaci v prostředí virtuální reality pomocí virtuálního operátora a virtuálního modelu vyvíjeného zařízení. To umožnilo v ranné části vývoje odhalit slabá místa konstrukce a včas navrhnout preventivní opatření v dimenzování a stavbě vyvíjené automobilní požární plošiny. Po výrobě fyzického prototypu potom následovala validace této konstrukce a rovněž validace návodu k používání tohoto zařízení. Tento proces zajišťování celkové bezpečnosti vyvíjené APP30 je schematicky znázorněn na obrázku 5. Kromě využití technologie virtuální reality zde byly uplatněny metody pokročilého matematického modelování dynamického zatížení plošiny v software ADAMS a pevnostní výpočty využívající metodu konečných prvků.

Obr. 5. Vizualizace postupu zajištění bezpečnosti automobilové požární plošiny APP30. (Zdroj: VUT v Brně)

V rámci matematického modelování bylo při návrhu konstrukčních opatření pro snížení nepřijatelných rizik důležité provést potřebné výpočty pevnosti a stability konstrukce APP30. V souladu s požadavky harmonizované normy ČSN EN 1777:2010 bylo do těchto výpočtů, v návaznosti na specifikaci důvodně předpokládaného správného i nesprávného použití inovované požární plošiny, zahrnuto působení jmenovitou nosností a vlastní hmotností konstrukce APP30, dále zatížení větrem, včetně zatížení evakuovanými osobami, zatížení od dodatečných sil vyvolaných přenášenými technickými prostředky, včetně dynamického zatížení reakční sílou lafetové proudnice a dynamickou silou vyvolanou nouzovým zastavením. Všechna tato silová působení byla zahrnuta do výpočtů stability celé automobilní požární plošiny a vypočtené maximální klopné momenty byly implementovány do rozhodovacích algoritmů řídicího systému plošiny v rámci zajištění potřebné úrovně její funkční bezpečnosti.

Bezpečnostní části ovládacího systému automobilní požární plošiny tvoří důležitou část APP30, která pomáhá minimalizovat chyby lidské obsluhy zejména v náročných situacích požárního zásahu. Rozsah této bezpečnostní části programovatelné logiky a senzoricko-aktuačního systému je popsán v tabulce 1.

Tab. 1. Implementované bezpečnostní funkce ovládacího systému APP30, včetně požadované úrovně vlastností (Plr).
(Zdroj: VUT v Brně)
Bezpečnostní funkce PLr
Bezpečnostní zařízení (např. vodováha) indikující, zda naklonění podvozku je v mezích povolených výrobcem (návaznost na vypočtené podmínky stability APP30). c
Bezpečnostní zařízení vylučují provoz výsuvné konstrukce, pokud nejsouvšechny stabilizační prvky správně aktivovány (zabrání provozu výsuvné konstrukce při nedodržení podmínek její stability). c
Bezpečnostní zařízení umožňující pohyb výsuvné konstrukce před správnou aktivací stabilizačních prvků, pokud nevyvolá nestabilní stav (umožní omezený výsuv ramen s ohledem na vypočtené klopné momenty a stanovené rozhodovací algoritmy). d
Bezpečnostní zařízení umožňující ovládání jakéhokoli stabilizačního prvku pouze tehdy, je-li výsuvná konstrukce v přepravní poloze (zabrání ztrátě stability způsobené chybnou manipulací se stabilizačním prvkem). d
Automatické bezpečnostní zařízení, které zabrání pohybu, pokud je plošina mimo přepravní polohu, např. zablokováním dvou ovládačů pohonu (zabrání nečekanému pohybu podvozku plošiny při konfiguraci mimo přepravní polohu). c
Systém snímání zatížení zabraňující pohybu při svislém přetížení požární plošiny o 20 % a aktivující výstrahu při překročení jmenovité nosnosti. V takovém případě je další pohyb plošiny povolen pouze bezpečným směrem pomocí zařízení proti přejetí. d
Systémy s nemechanickým omezením, které měří polohy výsuvné konstrukce nebo které určují moment převrácení a  pracují prostřednictvím řídicích systémů omezujících výrobcem povolené pohyby do poloh/momentů převrácení (zabraňují ztrátě stability plošiny a využívají výsledky matematického modelování stability při různém zatížení plošiny). d
Systém snímání momentu varující obsluhu při dosažení hranice přípustného momentu a zabraňující dalšímu pohybu v nebezpečném směru zvětšujícím klopný moment. d
Systém pro snímání momentu se zvýšenými požadavky na bezpečnost hlídající přípustný moment a zbývající minimální zbytkové zatížení na nezatížené straně APP30. d
Blokování nosníků, které se pro použití musí vyklopit do pevné pracovní polohy (bezpečnostní zařízení nepovolí další pohyb, dokud není nosník v pracovní poloze). c
Monitorování převodového řetězu zabraňující nahodilým pohybům plošiny při jejich poruše. d
Bezpečnostní zařízení přerušující jakýkoliv pohyb, který způsobuje prověšení řetězů u řetězových hnacích systémů (pohyb v opačném směru zůstává zachován). c
Vyrovnávací systém hlídající nepřekročení povolené odchylky roviny plošiny při pohybu výsuvné konstrukce. d
Bezpečnostní zařízení pro udržení roviny plošiny v případě poruchy vyrovnávacího systému (udržení roviny plošiny v povolené zvýšené odchylce). d
Hlavní obslužné místo umožňující v případě potřeby překonat ovládače na plošině. c
Zabráněnípohybům nosných válců i v  případě poruchy potrubí dle článku 5.11.2. c

V rámci provedení validace konstrukce a návodu požární plošiny APP30 jsou postupně realizovány statické zkoušky ověřující matematické modelování a výpočty stability plošiny. Rovněž se ověřil vliv zbytkového zatížení a statického přetížení na stabilitu plošiny. Náležitá pozornost byla věnována rovněž zkouškám typu žebříků pro evakuaci osob. Kromě statických zkoušek jsou postupně realizovány i potřebné dynamické zkoušky přetížení plošiny a validovány systémy snímání vertikálního zatížení a působících celkových momentů.

Obr. 6. Ukázka z montáže automobilové požární plošiny APP30. (Zdroj: Slovácké strojírny)

Na projekt byla poskytnuta finanční podpora od EU. Požární automobilová plošina byla vyvinuta za podpory dotačního projektu „Nová generace požárních plošin v přímé spolupráci s MSP“ operačního programu OP PIK Aplikace VII, CZ.01.1.02/0.0/0.0/19_262/0020086.

Vydání #12
Kód článku: 221226
Datum: 14. 12. 2022
Rubrika: Produktový článek / Inovace
Firmy
VUT v Brně, FSI

Fakulta strojního inženýrství je druhou nejstarší a druhou největší fakultou Vysokého učení technického v Brně. K otevření prvních strojírenských oborů došlo na vysoké škole v roce 1900. V minulosti byl na fakultě strojní vyučován také obor energetický, ze kterého později vznikla samostatná fakulta elektrotechniky. Sídlo fakulty je umístěno ve třetí nejvyšší budově v Brně v areálu kampusu Pod Palackého vrchem. V současné době na fakultě studuje více než 4 500 studentů.

Číst dál
Slovácké strojírny

Jedna z nejvýznamnějších průmyslových společností Zlínského kraje s více než šedesátiletou tradicí vyspělé strojírenské výroby. Do nového tisíciletí společnost vstoupila jako moderní firma plně adaptovaná na konkurenční prostředí tržního hospodářství. Po roce 2000 se rozvoj společnosti zaměřil i na proniknutí do jiných oblastí podnikání, a tak společnost vstoupila kapitálově do společnosti MEP Postřelmov a následně proběhla fúze obou společností.Výrazným impulzem pro další rozvoj společnosti byl rok 2006, kdy došlo nejprve ke 100% ovládnutí akcií společnosti NH Zábřeh s následnou fúzí v  listopadu 2006. Výrazně se tak rozšířily výrobní kapacity společnosti a  její výrobně-technologické možnosti. V roce 2011 společnost koupila vlastnická práva k zadluženému podniku v konkurzu TOS se sídlem v  Čelákovicích, a rozšířila tak výrobkové portfolio o výrobu a dodávky CNC soustruhů, brusek a ozubárenských strojů. V roce 2012 pokračovala expanze společnosti koupí 100 % akcií společnosti Krušnohorské strojírny Komořany se sídlem v Mostě a následně proběhla i fúze obou společností. 

Číst dál
Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Tradice výroby pracovních plošin pokračuje

V roce 2021 byl úspěšně dokončen projekt vývoje automobilové montážní plošiny nové generace s pracovní výškou přesahující 31 metrů a vybavené nejmodernější technologií. Tato modernizace a následné obnovení výroby navazuje na dlouhodobou tradici výroby montážních a požárních plošin ve společnosti Slovácké strojírny. Záměr znovu začít vyrábět automobilové plošiny byl podpořen z dotačního programu OP PIK Aplikace VI Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Související články
Využití virtuální reality při návrhu automobilové požární plošiny

Rok 2022 je posledním, kdy probíhá řešení projektu vývoje automobilové požární plošiny nové generace s pracovní výškou přesahující 30 metrů (označení APP 30), která bude vybavená nejmodernějšími technologiemi pro podporu hasičského záchranného sboru. Vývoj nové požární plošiny má za cíl rozšířit možnosti obnovy dosluhujících zařízení nacházejících se v inventáři ISZ HSZ ČR vysoce inovativním českým produktem.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Na cestě ke zrození stroje: Závěrečné ohlasy

Série 10 článků konstruktéra Michala Roseckého během celého roku popisovala proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku se autor snažil čtenáře provázet tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Na cestě ke zrození stroje, část 5: Zakázka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Jsem optimista, letos se přikláním k mírnému růstu

Evropa, včetně České republiky, se potýká s ekonomickými problémy. České firmy a domácnosti bojují s téměř 20% inflací, vysokými cenami energií a zdražování nemá konce. Růst hrubého domácího produktu má na letošní i příští rok klesající tendenci a oživení se jeví v nedohlednu. Přesto, ekonom Petr Zahradník hlubokou recesi v 2. pololetí 2022 neočekává. Doufá, že na konci roku budeme aspoň mírně růst, a máme příležitosti se z recese proinvestovat.

Trnitá cesta české vědy a výzkumu

Třicet let je diskutovaným tématem propojení české vědy a výzkumu s průmyslem. Podařilo se konečně v této oblasti učinit pokroky? Proč se čeští vědci nehrnou do tuzemských firem a proč české školství negeneruje kreativní osobnosti? K diskuzi o těchto otázkách jsme pozvali docenta Jiřího Krechla, který se problematice výzkumu a vývoje dlouhodobě věnuje.

Jak vést firmu k prosperitě ve složité době,
Část 3. Od inovací k produktu

Pro letošní rok jsme společně s Českou asociací interim managementu připravili sérii 10 podcastů, do kterých si renomovaný krizový manažer Petr Karásek zve své hosty. V minulém dílu k diskuzi s ním usedl Jiří Vaněk, bývalý kolega z Karosy Vysoké Mýto a v současné době zastávající post technického ředitele společnosti Ammann Czech Republic, a Petr Novague, průmyslový designer světového renomé.

Zlatá medaile pro prof. Kassaye

Po dvouleté pauze, zapříčiněné hygienickými opatřeními ke snížení šíření pandemie koronaviru, se opět otevřely brány MSV v Brně, v rámci kterého se udílejí i ocenění Zlatých medailí. A to jak vystaveným exponátům, tak tradičně, již od roku 2006, díky iniciativě redakce našeho časopisu, také ocenění osobnosti za její celoživotní tvůrčí technickou práci a dosažené inovační činy.

Soumrak strojírenských bohů

Až do nedávné doby, dalo by se říci před covidem, bylo jednání některých tradičních firem vyrábějících obráběcí stroje bez pokory, a někdy hraničilo až s arogancí. Jednání bez úcty nejen vůči zákazníkům (což zní přímo drze), ale také vůči partnerům dodávajícím subdodávky, vysokým školám a také spolupracujícím partnerům. Mají za sebou přeci tradici desítek let, kdo jim bude co radit, jak mají jednat a dělat. Nikdo přeci. A nyní? Padla kosa na kámen a otupila se, možná se i pokřivilo ostří.

Cesta k budoucímu růstu vede přes investice

Rok 2020 by se dal přejmenovat na Rok černých labutí. Ekonomové k těmto původem australským ptákům přirovnávají události, které nikdo nečeká a které hluboce zasáhnou samotné základy hospodářství. Tak jako to dokázala pandemie nového typu koronaviru. Ze dne na den donutila vlády, aby vypnuly na několik měsíců nejen českou, ale také další klíčové ekonomiky pro české exportéry.

Štěstí přeje připraveným!

Cesta antivirového řešení Avast od prvních nápadů ve Výzkumném ústavu matematických strojů k firmě o 1 700 zaměstnancích Avast Software obývající několik pater nové budovy na Pankráci, byla dlouhá a někdy trnitá. Zakladateli a tvůrci myšlenky na vytvoření vlastního antivirového programu, ze kterého se postupem doby stal ochranný systém bránící napadením, jsou Pavel Baudiš a Eduard Kučera.

Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit