Współpraca człowiek-maszyna

Klatki bezpieczeństwa w liniach produkcyjnych to już przeszłość. W fabryce przyszłości praca maszyn, robotów i ludzi przebiega bezkolizyjnie, mimo ograniczonej przestrzeni. W celu zapewnienia tego samego poziomu płynnej interakcji między ludźmi i inteligentnymi systemami transportu firma B&R, jako pierwszy z producentów, wprowadziła w życie koncepcję współpracy człowiek-maszyna w technologii LLM.

Praca ludzi pozostaje nadal nieodzownym elementem wielu linii produkcyjnych. Nawet w epoce czwartej rewolucji przemysłowej (Industry 4.0) stanowiskapracy ręcznej są najlepszym rozwiązaniem w przypadku wielu zadań montażowych i kontrolnych. Inteligencja człowieka i jego zdolności motoryczne pozwalają mu szybko uczyć się i wykonywać nowe złożone zadania. „Była to motywacja do zdefiniowania współpracy człowiek-maszyna jako wymóg ” – mówi Robert Kickinger, menedżer ds. technologii mechatronicznych w B&R.

Gdziekolwiek praca ludzi splata się z pracą maszyn, bezpieczeństwo jest najwyższym priorytetem. Chociaż istnieją ustanowione normy bezpieczeństwa i zalecenia dotyczące współpracy człowiek-robot (human-robot collaboration, HRC), kwestia współpracy człowiek-system transportowy (human-track collaboration, HTC) nie została jeszcze podjęta w tym kontekście. Nic w tym dziwnego. Jak zaznacza Kickinger: „Odkrywamy zupełnie nowe terytorium w tej dziedzinie.” W celu zapewnienia bezpieczeństwa na stanowiskach pracy ręcznej w systemie ACOPOStrak, B&R wykorzystuje wartości graniczne, które zostały zdefiniowane w zakresie współdziałania człowieka z robotem w specyfikacjach technicznych i normach typu C dla pokrewnych dziedzin.

ACOPOStrak oferuje pięć podstawowych funkcji zapewniających bezpieczeństwo współpracy człowiek-maszyna: Bezpieczne wyłączenie momentu obrotowego (Safe Torque Off, STO), prędkość bezpiecznie ograniczona (Safely Limited Speed, SLS), siła bezpiecznie ograniczona (Safely Limited Force, SLF), bezpieczny kierunek (Safe Direction, SDI) i bezpieczna prędkość maksymalna (Safe Maximum Speed, SMS). Przy tym maksymalny czas reakcji bezpieczeństwa wynoszący sześć milisekund jest bardzo krótki. W efekcie wózki mogą zwalniać do bezpiecznej prędkości, a siła z jaką działają w bezpośredniej bliskości ludzi jest bezpiecznie ograniczona. W innych miejscach toru lub gdy nie ma nikogo w pobliżu wózki poruszają się z pełną prędkością i pełną mocą.

Jednak tym, co tak naprawdę wyróżnia rozwiązanie B&R na tle innych to detale. „Wartości graniczne bezpiecznej prędkości i bezpiecznej siły nie są wartościami stałymi, lecz mogą być dynamicznie obliczane przez aplikację bezpieczeństwa w trakcie pracy” – wyjaśnia Kickinger. Dzięki temu wózki o różnych masach mogą poruszać się ze swą maksymalną prędkością, nie stwarzając zagrożenia. „Jesteśmy pierwszymi, którzy na tym poziomie wspierają umieszczenie stanowisk pracy ręcznej na torze przenośnika” – mówi Kickinger.

Funkcje bezpieczeństwa ACOPOStrak umożliwiają również wdrożenie bezpiecznego trybu konfiguracji. W trybie konfiguracji ograniczenia prędkości i siły dotyczą całego toru. Po opuszczeniu przez ludzi stref bezpieczeństwa ograniczenia są znoszone. „Jest to istotna korzyść w stosunku do wszystkich innych dostępnych systemów torowych” – podkreśla Kickinger. Inne systemy posiadają elementy toru, których konstrukcja umożliwia bezpieczne ograniczenie prędkości, ale ograniczenia tego nie można zmienić. Nie jest możliwe przełączanie między pracą bezpieczną i szybką.

Niezwykle krótki czas reakcji pozwala zmniejszyć rozmiar odstępów bezpieczeństwa. Nawet przy współdziałaniu ze stanowiskami pracy ręcznej i trybie bezpiecznej konfiguracji można zachować niewielkie gabaryty zabudowanej na torze maszyny.

Wprowadzenie HTC umożliwia firmie B&R rozszerzenie zakresu zastosowań inteligentnego systemu transportu ACOPOStrak oraz skrócenie czasu wprowadzania na rynek (time to market, TTM) przy atrakcyjnej stopie zwrotu z inwestycji (return on investment, ROI). Rezygnacja z automatyzowania skomplikowanych czynności i pozostawienie ich ludziom pozwala konstruować maszyny szybciej i taniej niż w przypadku systemów w pełni zautomatyzowanych.

Rozwiązanie B&R w zakresie bezpieczeństwa poprawia również ogólną efektywność sprzętu (OEE) w porównaniu z konwencjonalnymi sztywnymi rozwiązaniami, umożliwiając kontynuację produkcji nawet podczas pracy operatora na stanowisku pracy ręcznej. Dzięki tym innowacjom, firma B&R staje się pionierem w opracowywaniu nowego modelu produkcji przyszłości.