Functional Safety (keselamatan fungsional) adalah bagian dari keselamatan mesin yang berkaitan dengan kemampuan sistem kontrol keselamatan untuk mendeteksi kondisi berbahaya dan menjalankan fungsi keselamatan yang diperlukan.
Contohnya adalah ketika operator membuka pintu pengaman mesin. Sistem keselamatan harus dapat mendeteksi kondisi tersebut dan kemudian memberikan perintah agar mesin berhenti atau masuk ke kondisi aman.
Sistem ini dapat melibatkan:
- sensor keselamatan;
- emergency stop;
- safety relay;
- safety PLC;
- light curtain;
- interlock switch;
- contactor;
- sistem penggerak dengan fungsi keselamatan.
IEC 62061:2021 secara khusus menetapkan persyaratan untuk desain, integrasi, dan validasi safety-related control systems pada mesin. Standar tersebut merupakan standar khusus sektor mesin dalam kerangka IEC 61508.
Mengapa Functional Safety Penting?
Mesin industri dapat memiliki berbagai sumber bahaya, misalnya:
- bagian mesin yang berputar;
- pisau pemotong;
- mesin press;
- conveyor;
- robot;
- motor;
- energi hidrolik;
- energi pneumatik;
- temperatur tinggi.
Jika sistem keselamatan gagal bekerja ketika kondisi berbahaya terjadi, operator dapat mengalami kecelakaan serius.
Apa Itu SIL?
SIL (Safety Integrity Level) adalah tingkat integritas keselamatan yang digunakan untuk menunjukkan kemampuan suatu safety function atau sistem keselamatan dalam mengurangi risiko.
Dalam IEC 61508 terdapat SIL 1 sampai SIL 4, dengan SIL 4 merupakan tingkat integritas tertinggi. Namun, untuk keselamatan mesin dalam IEC 62061, yang digunakan adalah SIL 1 sampai SIL 3.
Secara sederhana:
| Level | Makna umum |
|---|---|
| SIL 1 | Tingkat integritas keselamatan lebih rendah |
| SIL 2 | Tingkat integritas lebih tinggi |
| SIL 3 | Tingkat integritas tertinggi yang digunakan dalam IEC 62061 untuk mesin |
Semakin tinggi SIL, semakin tinggi tuntutan integritas safety function.
Namun, perusahaan tidak boleh memilih SIL hanya berdasarkan anggapan bahwa “semakin tinggi semakin baik”. Tingkat yang dibutuhkan harus ditentukan berdasarkan analisis risiko dan kebutuhan safety function.
Apa Itu PL?
PL (Performance Level) adalah tingkat kemampuan bagian sistem kontrol yang berkaitan dengan keselamatan (Safety-Related Parts of Control Systems/SRP/CS) untuk menjalankan fungsi keselamatan dalam kondisi yang dapat diperkirakan.
ISO 13849-1:2023 memberikan metodologi dan persyaratan untuk desain serta integrasi SRP/CS yang menjalankan safety functions. Standar ini berlaku untuk berbagai teknologi, termasuk sistem elektrik, elektronik, hidrolik, pneumatik, dan mekanis.
PL terdiri dari:
- PL a
- PL b
- PL c
- PL d
- PL e
Secara umum:
PL a → PL b → PL c → PL d → PL e
Semakin menuju PL e, tuntutan terhadap kemampuan sistem keselamatan untuk mencegah kegagalan berbahaya semakin tinggi.
Apa Itu PLr?
Ada istilah yang sangat penting, yaitu PLr (Required Performance Level).
PLr merupakan tingkat performance level yang dibutuhkan untuk mencapai pengurangan risiko yang diperlukan pada suatu safety function.
Contohnya:
Sebuah mesin press memiliki risiko cedera serius.
Setelah dilakukan risk assessment, ditentukan bahwa fungsi keselamatan tertentu membutuhkan:
PLr = d
Maka sistem yang dirancang harus mampu mencapai PL d atau lebih tinggi.
Jika sistem hanya mencapai PL c:
PL c < PLr d → belum memenuhi kebutuhan keselamatan.
Perbedaan SIL dan PL
SIL dan PL sama-sama digunakan untuk menentukan kemampuan sistem keselamatan, tetapi berasal dari pendekatan standar yang berbeda.
| Aspek | SIL | PL |
|---|---|---|
| Kepanjangan | Safety Integrity Level | Performance Level |
| Standar utama | IEC 61508 / IEC 62061 | ISO 13849 |
| Level pada mesin | SIL 1–3 | PL a–e |
| Fokus | Integritas safety function | Kemampuan SRP/CS |
| Penerapan | Safety-related control systems | Safety-related parts of control systems |
| Penentuan | Berdasarkan analisis dan perhitungan sesuai standar | Berdasarkan metodologi ISO 13849 |
ISO 13849-1:2023 dan IEC 62061:2021 sama-sama digunakan dalam bidang keselamatan mesin, tetapi keduanya bukan standar yang identik dan tidak boleh dianggap dapat ditukar begitu saja.
Hubungan SIL dan PL
Secara umum terdapat hubungan antara tingkat PL dan SIL untuk aplikasi dengan mode operasi yang relevan, tetapi PL dan SIL bukan dua skala yang dapat langsung dipertukarkan dalam semua kondisi.
Gambaran sederhananya:
| Performance Level | Hubungan umum dengan SIL |
|---|---|
| PL a | Tidak memiliki padanan SIL langsung |
| PL b | Sekitar SIL 1 |
| PL c | Sekitar SIL 1 |
| PL d | Sekitar SIL 2 |
| PL e | Sekitar SIL 3 |
Tabel ini hanya sebagai gambaran hubungan, bukan dasar untuk menentukan SIL/PL suatu mesin. Pemilihan tingkat keselamatan harus mengikuti standar yang digunakan dan hasil risk assessment.
Bagaimana Menentukan SIL atau PL?
Prosesnya secara sederhana dapat digambarkan:
Identifikasi bahaya
↓
Risk Assessment
↓
Tentukan safety function
↓
Tentukan tingkat risiko yang harus dikurangi
↓
Tentukan PLr atau SIL yang diperlukan
↓
Desain safety system
↓
Hitung/verifikasi kemampuan sistem
↓
Validasi safety function
↓
Dokumentasi & maintenance
Hal yang sangat penting adalah risk assessment dilakukan terlebih dahulu.
Jangan memulai dengan:
“Mesin ini harus PL e.”
Tetapi:
“Apa bahayanya? Seberapa besar risikonya? Seberapa besar pengurangan risiko yang diperlukan?”
ISO 13849-1 secara eksplisit menyatakan bahwa standar tersebut tidak menentukan PLr tertentu untuk setiap aplikasi; kebutuhan tersebut harus ditentukan sesuai proses penilaian risiko dan standar mesin yang relevan.
Contoh Penerapan pada Mesin
Misalnya terdapat mesin press.
Bahaya:
Operator dapat memasukkan tangan ke area press ketika mesin bergerak.
Sistem keselamatan dapat menggunakan:
Light Curtain
↓
Safety PLC
↓
Safety Output
↓
Contactor / Safe Drive Function
↓
Press berhenti
Jika light curtain terputus:
- Sensor mendeteksi adanya objek.
- Sinyal dikirim ke safety controller.
- Safety controller menjalankan safety function.
- Energi ke aktuator diputus atau fungsi penghentian aman dijalankan.
- Mesin berhenti sebelum kondisi berbahaya menyebabkan cedera.
Sistem tersebut kemudian harus diverifikasi apakah kemampuan keseluruhannya telah memenuhi PLr atau SIL yang ditentukan oleh risk assessment.
Komponen yang Berperan dalam Functional Safety
1. Safety Sensor
Contohnya:
- light curtain;
- safety switch;
- emergency stop;
- pressure-sensitive device.
Fungsinya mendeteksi kondisi yang membutuhkan tindakan keselamatan.
2. Safety PLC / Safety Controller
Menerima input dari sensor dan menentukan tindakan keselamatan.
3. Safety Relay
Digunakan pada sistem keselamatan tertentu untuk memproses sinyal dan mengendalikan output.
4. Output Device
Contohnya:
- contactor;
- safety valve;
- drive dengan safety function.
Komponen ini menjalankan tindakan untuk membawa mesin ke kondisi aman.
Contoh Safety Function
Beberapa safety function yang umum digunakan pada mesin antara lain:
Emergency Stop
Ketika tombol emergency ditekan, mesin menjalankan fungsi penghentian yang ditentukan.
Guard Door Monitoring
Jika pintu pengaman dibuka, mesin mencegah atau menghentikan gerakan berbahaya.
Light Curtain
Jika seseorang memasuki area berbahaya dan memutus sinar sensor, sistem menjalankan fungsi keselamatan.
Safe Torque Off (STO)
Pada drive tertentu, STO digunakan untuk mencegah motor menghasilkan torsi secara aman sesuai rancangan sistem.
Two-Hand Control
Operator harus menggunakan kedua tangan untuk menjalankan proses tertentu sehingga tangan tidak berada di zona bahaya.
Mengapa SIL dan PL Sangat Penting?
A. Mengurangi Risiko Kecelakaan
Sistem keselamatan dengan tingkat integritas yang sesuai membantu mengurangi kemungkinan safety function gagal ketika dibutuhkan.
B. Menentukan Kualitas Sistem Keselamatan
PL dan SIL memberikan kerangka untuk mengevaluasi kemampuan safety-related control system.
C. Membantu Perancangan Mesin
Engineer dapat menentukan kebutuhan sensor, controller, output, arsitektur, diagnostik, dan reliability berdasarkan kebutuhan keselamatan.
D. Membantu Validasi
Sistem tidak cukup hanya “terlihat aman”. Kemampuan safety function perlu diverifikasi dan divalidasi sesuai standar yang digunakan.
Kesalahan yang Sering Terjadi
Beberapa kesalahan dalam penerapan functional safety antara lain:
❌ Menganggap emergency stop saja sudah cukup
Emergency stop merupakan salah satu safety function, tetapi tidak otomatis menyelesaikan semua risiko mesin.
❌ Memilih PL/SIL berdasarkan produk
Membeli safety PLC berlabel PL e atau SIL 3 tidak otomatis membuat seluruh mesin PL e atau SIL 3.
Tingkat keselamatan harus dilihat pada safety function secara keseluruhan, termasuk sensor, logic, output, arsitektur, diagnostik, dan parameter lainnya.
❌ Tidak melakukan risk assessment
Ini merupakan kesalahan mendasar karena PLr/SIL yang dibutuhkan bergantung pada risiko.
❌ Tidak melakukan validasi
Sistem keselamatan yang sudah dipasang tetap perlu diperiksa dan divalidasi.
❌ Mengabaikan maintenance
Sistem keselamatan juga membutuhkan pengujian, pemeriksaan, dan pemeliharaan agar tetap dapat menjalankan fungsi yang dirancang.
Functional Safety merupakan bagian penting dari keselamatan mesin modern. Tujuannya bukan sekadar membuat mesin berhenti ketika terjadi keadaan darurat, tetapi memastikan safety function mampu menjalankan tugasnya dengan tingkat integritas yang sesuai dengan risiko.
Dua istilah penting yang sering digunakan adalah:
- SIL (Safety Integrity Level) → digunakan dalam kerangka IEC 61508/IEC 62061.
- PL (Performance Level) → digunakan dalam kerangka ISO 13849.
Keduanya membantu engineer menentukan dan memverifikasi seberapa andal sistem keselamatan harus bekerja.
Yang paling penting adalah:
SIL atau PL tidak dipilih berdasarkan keinginan, tetapi ditentukan berdasarkan analisis risiko dan kebutuhan safety function.
Dengan penerapan functional safety yang benar, perusahaan dapat mengurangi risiko kecelakaan, meningkatkan keandalan mesin, dan membangun sistem produksi yang lebih aman.