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制造商和OEM必须了解机器安全有很多方面

Ron Bocian上次访问制造商的工厂以调查涉及Urschel切片机的安全事件时,他发现有人错误地连接了机器,从而无法提供所需的保护等级。当然,这不是第一次发生这样的事情。

Bocian是总部位于印第安纳州切斯特顿的食品切割技术原始制造商Urschel Laboratories的电气工程师兼风险经理,他知道您可以设计一种尽可能安全的机器,但始终会担心这种情况。未知。这就是Bocian所说的合理可预见的滥用。他问道:“如果您无法预见他们在做什么,操作员将如何受伤?”

自1950年代以来,Urschel一直生产切片机和切丁机,因此该公司对操作员如何使用产品以及如何保护产品有深入的了解。但是,随着最终用户要求更多的机器灵活性来应对不断变化的消费者需求,并且随着工业4.0计划连接了更多的设备,机器人和设备,从而在生产车间创建了更多的运动部件,因此,存在新的,意外的安全风险。

“当有人重新发明轮子时,您不知道会发生什么,以及人们将如何滥用该产品,” Bocian说。

对于OEM和制造商而言,确保机器安全是重中之重,因为他们想保护员工,并且他们需要遵守职业安全与健康管理局(OSHA)的安全规定。但是安全措施并非总是能很好地执行,因为安全并不总是那么容易。

“安全技术可能令人生畏,因为调试,操作和故障排除技术可能非常复杂且具有挑战性,” 横幅工程公司安全技术高级市场经理John Klesk说。

当然,技术故障并不是安全隐患的唯一原因。参与该过程的人员通常也会做出贡献。

“许多机器制造商和制造商都在为精神障碍而苦苦挣扎,这种精神障碍是[假设]将安全应用于制造过程会降低过程的效率或生产率,”TÜV认证的功能制造商George Schuster说。罗克韦尔自动化的安全专家和经过认证的功能安全工程师。“我认为这在制造业已经根深蒂固。这是我的制造经验。[我认为]所穿的东西越安全,我要停机的时间就越多,生产率也就越低。但是我作为系统设计师了解到,这绝对是不正确的。像任何工具一样,它的使用方式以及与控制系统和过程的集成程度都与众不同。

安全步骤

一旦克服了这一心理障碍,制造商就必须确定从哪里开始在机器上实施安全技术。为了揭开可能造成困惑的神秘面纱,行业专家建议从包含以下多个步骤的风险评估开始:识别危害,评估风险,将风险降低到可接受的水平,记录结果并进行后续操作以确保机器做了应该做的事。

“风险评估至关重要”,Phoenix Contact USA公司安全与照明产品营销副经理Zachary Stank说。“为了保护它,您必须知道要保护什么。”

另外,风险评估为流程增加了一些顺序。Stank说,如果没有它,“您将陷入盲目状态,您会错过某些东西,或者您会过度保护机器,在其上花费太多,并在竞争中处于劣势。”

减轻风险不仅是了解将哪种安全技术应用于机器的练习,而且还是解决应用程序和行业法规的一种方式。例如,如果要在食品工业中使用机器,则需要考虑卫生要求。

Urschel的Bocian说:“不幸的是,食品安全与机器安全矛盾。” “机器的安全性在于增加互锁装置,这些互锁装置会为细菌藏匿缝隙。它们是两个相互竞争的安全问题。这是一种平衡的举动。”

最重要的是,有许多安全标准和设备要求,即使是精明的机器制造商也可能会挠头。例如,集成为制造工厂中使用的包装机一部分的机器人将必须遵循国际标准化组织(ISO),美国国家标准协会(ANSI)和美国国家消防协会( NFPA)(请参阅下面的“遵守许多安全标准”)。

赶上这些不断发展的标准(每五年更新一次以适应技术变化和数据要求)可能是一个挑战。此外,尽管在协调ANSI,ISO和国际电工委员会(IEC)方面正在进行协调工作,但在其他国家/地区销售OEM的设备可能会遇到其他法律要求。

“您必须考虑标准和法规之间的区别,” 包装和加工技术协会PMMI技术服务总监Fred Hayes解释说。“在美国,没有法规可以告诉OEM如何制造机器。在欧洲,有不同的态度。他们有一条机械指令,告诉建造商要遵守法律必须遵守什么。”

但是,即使一切都遵照执行,仍然存在操作员错误的问题,这是无法控制的。实际上,ANSI标准指出“没有绝对安全的东西,也就是说,完全没有风险。因此,就完全避免所有可能的风险而言,没有绝对安全的机械。”

当事情发生时,谁负责?Phoenix Contact的Stank说:“在美国,从纯粹的OSHA角度来看,机器所有者对机器的安全负责。”他解释说,一旦制造商购买了机器,他们就有责任确保机器的安全。“但是从民事角度来看,律师可以追随他们想要的任何人。”其中包括机器制造商。

但是,标准和法规只是难题的一部分,因为它们只是提供合规指导。罗克韦尔的舒斯特说,第二个重要的工具是技术。其中包括安全可编程逻辑控制器(PLC),驱动器,伺服器和光幕之类的东西。他说:“标准本身并不能构成一个安全的系统。” “组件本身并不能构成一个安全的系统。需要在安全计划的范围内将它们一起考虑。”

综合努力

传统上,安全与机器控制器分开处理,最基本的安全形式是硬接线安全继电器。但是,如今,凭借更快,更可靠的网络和更多的处理能力,技术供应商正在将安全性直接集成到主PLC中。

三菱电机自动化公司高级PLC / HMI产品市场经理Robert Miller说:“过去,安全是由单独的控制器完成的。” “现在,安全已成为机器制造中不可或缺的一部分,它已开始直接集成到控制器中。”

此外,只需使用一个软件包即可进行编程和故障排除,因此可以更轻松地监视和维护系统。三菱的Melsec iQ-R控制器以及该公司的伺服器,变频驱动器(VFD)和机器人均具有内置的安全性。Miller说:“构建所有集成了安全性的产品,可以消除复杂的编程,额外的布线以及过去安全性所需要的额外要求。”

同样,倍福自动化的 TwinSafe集成安全技术(包括I / O终端和软件)可以在EtherCAT网络的同一帧中传输安全和非安全数据。与安全相关的应用程序使用Beckhoff的TwinCAT软件进行配置,可以通过总线系统传输到运行程序的TwinSAFE逻辑终端。当数据通过端子时,只有安全端子才能接听安全数据。“您不必拥有单独的安全网络,”德国倍福的I / O产品经理Sree Swarna Gutta说。“而且您不必担心两个控制面板和控制器,也不必为安全和标准的PLC交流数据。”

总体目标是使安全性简单直观。例如,Banner的SC10安全控制器在紧凑,经济高效的设备中提供了安全控制器的智能,可替代两个安全继电器的功能。SC10使用基于图标的拖放式用户界面,该界面允许用户快速模拟配置并确保在实现之前的功能。“该软件还自动生成接线图,以便快速调试,” Klesk说。“配置可以保存到存储卡中,无需PC即可在多台计算机之间快速复制。

设计安全

Urschel在其机器上使用IDEM安全开关,罗克韦尔的Allen-Bradley防护锁定开关以及Pepperl + Fuchs, IDEM和Pilz的非接触式开关和安全继电器。

在设计机器时,Bocian采用ISO 13849标准,该标准针对与电路和控制系统有关的安全相关部件的设计和集成原理提供了指导。他在设计安全过程中的下一步是研究符合3类性能D级的标准。

安全类别从1到4,其中四个代表通过安全功能实现的最高安全级别。类别涉及架构或如何将组件组合在一起以实现安全功能。另一方面,性能水平(PL)是技术中立的概念,可用于电气,机械,气动和液压安全。PL用于衡量构成安全功能的组件的可靠性,并分为A到E五个级别,其中E表示最佳可靠性,因此要求其处于最高风险级别。

PMMI的海耶斯(Hayes)表示:“在这些名称周围存在很多困惑。” “许多原始设备制造商和最终用户花时间和金钱来提出一种在D类3级上执行的控制系统解决方案。但是,我要说的是,绕过线路末端,因为那之后,控制系统将控制轴上的制动器,这绝对不会比类别2更好。”

海耶斯说,细节在于魔鬼,这要求机器制造商使用风险评估流程,甚至在报价之前。“首先,OEM必须了解客户的需求以及如何使用机器,以便找出危险并定义安全功能。”

Bocian说,Urschel总是在施工前进行风险评估。工程小组将分析保护方面,并在构建第一个原型后,将组成一个团队来测试系统,并使用来自软件安全和工程服务公司Design Safety Engineering的 Designsafe软件进行正式的风险评估,该软件和工程服务公司可帮助OEM改善设备的安全性。

Designsafe是一种工具,可通过识别危害,然后评估和降低风险来引导用户完成整个过程。它可以识别用户的身份,并提供内置的清单。完成此步骤后,该软件将查看操作员的任务,然后查看与特定任务相关的危害,从机械,电气到人机工程学,物料搬运,环境等。当构建者浏览任务列表时,他们可以评估每种危害的严重性以及如何降低风险。

“该软件不会告诉您要思考的内容,但是可以帮助您思考。”设计安全工程总裁Bruce Main说。

评估情况

一旦机器制造完成,安全评估就不会停止。这就是罗克韦尔自动化为最终用户和机器制造商提供安全成熟度指数(SMI)的原因。这种自我指导的在线评估工具可以衡量与文化(行为),合规性(过程)和资本(对现代技术的投资)有关的绩效。这些测量值可以帮助最小化成本,并增强法律合规性,操作员安全性和客户价值-不仅可以优化机器设计,还可以使机器与竞争对手区分开来,尤其是在安全性和通过工业互联网连接的企业方面物联网(IIoT)。

罗克韦尔自动化公司的Schuster说:“客户在过去的几十年中进行的网络投资(例如,投入工业以太网)为数据流提供了一条管道。” “现在,您可以访问数据并使用分析工具来理解数据。”

例如,工厂中的操作员可能已经找到了执行未曾预料到的任务的更好方法,并且可以提高生产率。或者,滥用工厂车间的安全系统可能是合规性问题。从机器收集信息可以更广泛地评估与安全功能相关的情况。例如,了解到一个门仅设计为每个班次四次访问时,每个班次要访问40次,这可能表明某人正在将该门用于他们不应该使用的东西。这可能表示合规性问题或持续改进的机会。

而且,尽管与IIoT和工业4.0计划相关的连接性和分析功能可能会改变现有的安全流程,但最终,它们提供了可创建更安全环境的诊断。

Schuster说:“安全性正在作为一种精心设计的应用程序空间出现,在此空间中,互联的企业或Industry 4.0可以为人们带来真正的价值。”

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发布: admin 分类: 智能自动化 评论: 0 浏览: 2
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