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工业4.0 | 安全造就高效的人机协作

供稿:广州市西克传感器有限公司 2018/3/26 11:14:28
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不断提升的产品个性化使单件产品生产批次在未来愈发受到欢迎。因此,必须重塑制造流程以应对。这一方面意味着必须将生产流程灵活化,另一至关重要的方面是还要针对新的生产情况制定新的安全理念。

固定不变的生产线和按照时间顺序而定的生产流程已成为历史。未来,灵活吞吐生产货物的加工单元将在大型生产车间中更为常见。以“单件批次”为关键词的多种工件制造亟需进行结构改造。由此,工件可直接传递至适配的下一工作步骤。在已联网的工业 4.0 工厂中,生产流程自动控制下一个空闲的加工单元,继而实现最为快速的生产运行。

动态的生产流程不仅意味着对各个单元进行灵活设定式管控,同时代表着加工本身的灵活性。自动化生产环境具有局限性:尽管机器人能够精确生产,不眠不休,但灵活性并非其优势所在。如没有已学习过的模式和参数,机器人无法执行操作。为确保灵活性,需要有创造性的数据处理中心——即人脑。

 

因此,人机协作(HRC) 逐渐居于生产区域规划的核心位置。每个协作方的优势可以在半自动化加工单元中得到最佳利用。当机器人安装例如固定式重型部件时,工人可辅助装配所谓的“公差工件”。例如对于机器人而言,安装管道和电缆是一项困难甚至无法完成的任务,因为这些管线不具备可清晰识别和抓取的轮廓。

为使 HRC 经济高效,需要采取极具前瞻性的准备工作:对所有可能的工作步骤以及可能的甚至有意的操作错误进行全面的风险评估,遵守各国不同的标准与安全规范,同时针对所有涉及对象采取安全措施。

 

辨识风险——排除危险?

就单件批次而言,另一挑战是每个单元加工的不同工件以及由此产生的高风险操作。鉴于协作区的划分与加工单元布局,会形成差异。循序加工防止例如人员与机器人同时逗留在工作区域内,因此需要较少的明显安全措施。与之相对,同步加工则同时加工同一对象,因此需要更为全面的安全措施,毕竟互动可能性大幅增加。然而,加工单元之间同样存在差异:在这里,有必要区分机器人与人员是在独立区域同时作业,还是人员与机器人直接进行互动,即人机协作。

规划中不可低估“人”的因素。我们往往会对工作流程采取假设性的“情境式效率提升”:我们选择最短的路径,因为机器人正在另一角落进行作业。我们“快速”将手伸入箱内,这样我们就无需等待整个流程完成。我们将保持安全屏障是开放的,毕竟我们还需通行三次……只有当已更改的工作流程得到接受时,人机协作才能正常运行。除所有的技术计算外,同工作人员建立交流同样是未来关键性的成功要素。必须消除对于接触的恐惧,同时从内心接受以安全性为主导的行为方式。HRC 的规划成本高,这一点毋庸置疑,但其对于未来生产方案的经济性与所获成就而言是不可或缺的。

 

网络化生产的新要求

工业 4.0 场景对 HRC 提出了更多挑战。机器人内置的传感装置不断改进,而这些不断进化的机器人功能自然会造就新的安全方案。在已联网的工厂中,由数据控制的流程变化同样影响着其他生产步骤。每个加工对象的数字孪生模型能够优化各生产流程的可追溯性,同时灵活应对单个加工单元的变化。

当然,数据网络化同样会引发安全问题,其将贯穿整个人机协作过程。数据安全是工业 4.0 的一大课题,确切而言是一项决定性课题。我们将对此加以探究,敬请期待。

审核编辑(朱密君)
更多内容请访问 广州市西克传感器有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=493)

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