Przemysł 4.0 optymalizuje bezpieczeństwo

Fot. Pixabay

Przemysł 4.0 na nowo definiuje środowisko pracy i potrafi niezwykle szybko je zmieniać, zgodnie z wymaganiami klientów. Zmienne środowisko produkcyjne stanowi jednak duże wyzwanie dla zachowania odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa.

Idea Przemysłu 4.0 kojarzy się ściśle z automatyzacją produkcji. Z drugiej strony powszechnie mówi się o tym, że głównymi aktorami tej rewolucji przemysłowej są ludzie. Oba poglądy są słuszne, a fundamentem czwartej rewolucji przemysłowej jest komunikacja pomiędzy ludźmi a maszynami przy wsparciu technologii IT.

W tradycyjnym środowisku produkcyjnym, z liniami lub stanowiskami produkcyjnymi dedykowanymi produkcji jednego wyrobu, bezpieczeństwo pracowników jest stosunkowo łatwe do monitorowania. Ocena ryzyka wszystkich aspektów wykonywanej pracy – od kontaktu z pojedynczym elementem aż do końca łańcucha produkcyjnego – może być zawarta w postaci wytycznych, które obowiązują aż do zmian technologii lub modernizacji urządzeń pracujących w łańcuchu technologicznym. Bezpośrednie zagrożenie może być zminimalizowane, a ryzyka – dopóki stosowane są odpowiednie procedury – zneutralizowane.

Zapewnienie bezpieczeństwa w zmiennym środowisku

Tymczasem fabryka pracująca zgodnie z wytycznymi Przemysłu 4.0 to wiele skomplikowanych wyzwań. Przebudowa linii produkcyjnej w krótkim czasie, gwałtowna zmiana oprzyrządowania linii produkcyjnej bądź zmiana lokalizacji głównych maszyn mogą stanowić nie lada wyzwanie dla zachowania wymogów bezpieczeństwa, a liczba możliwych konfiguracji może wymagać osobnego oszacowania ryzyka każdej z nich. Bezpieczeństwo ludzi i danych nie może być ignorowane, jeśli mają zostać spełnione wymagania lokalnych, państwowych i międzynarodowych przepisów.

W tym ostatnim może pomóc technologia

Przemysł 4.0 umożliwia podniesienie poziomu bezpieczeństwa przez gromadzenie dużej ilości danych w czasie rzeczywistym, a następnie inicjowanie działań z wyprzedzeniem, zanim potencjalne ryzyko się urzeczywistni. Na maszynach montowane są czujniki, których zadaniem jest ostrzegać przed zachowaniami pracowników mogącymi prowadzić do ryzyka wypadku. Pośród innych rozwiązań ciekawym przykładem są inteligentne kamery, automatycznie rozpoznające i zgłaszające do centrów dyspozycyjnych każde nietypowe zachowanie, takie jak np. wkroczenie do obszaru zamkniętego.

Wielu projektantów proponuje również wyposażyć urządzenia w czujniki, które wykryją wtargnięcie człowieka do strefy zabronionej lub zbytnie zbliżenie się do niektórych elementów maszyn. Wynikiem takiego alarmu może być zatrzymanie maszyny lub – jak w przypadku robotów przemysłowych – spowolnienie ich ruchów do szybkości bezpiecznej, dającej czas pracownikowi na opuszczenie zagrożonego obszaru.

Ten typ zabezpieczeń jest również zalecany w przypadku zmian lokalizacji maszyn produkcyjnych. Dawniej, gdy planowano zmianę lokalizacji maszyny, wszystkie zabezpieczenia musiały być sprawne, a maszynę należało wyłączyć z sieci. Obecnie, w realiach dynamicznie zmieniającego się środowiska produkcyjnego zgodnego z wytycznymi Przemysłu 4.0, wymaga się, aby nie wstrzymywać ruchu maszyn przy ich rekonfiguracji, gdyż prowadzi to do konieczności ich późniejszego rozruchu, a to wiąże się choćby z problemami jakościowymi pierwszej partii wyprodukowanych wyrobów.

Wiele technologii kompatybilnych z Przemysłem 4.0 oferuje zintegrowane technologie bezpieczeństwa. Przykładem może być napęd elektryczny, który automatycznie generuje raporty, gdy tylko wykryje problem.

Sieci bezpieczeństwa, analiza ryzyk

Sieci komunikacyjne dedykowane systemom bezpieczeństwa to między innymi openSafety, Sercos i Profinet, jak również inne standardowe protokoły komunikacyjne mające wersje bezpieczeństwa. Wszystkie one zostały rozwinięte ze starszych, „przewodowych” wersji, łączących urządzenia obiektowe, i umożliwiają przepływ większej ilości informacji oraz wydłużenie czasu pracy aparatury.

Jako alternatywę można zastosować dedykowane moduły bezpieczeństwa analizujące stan przewodów sieci, dzięki czemu w niektórych aplikacjach nie ma konieczności budowy oddzielnych sieci bezpieczeństwa.

Kluczowe jest stosowanie dobrych praktyk w zakresie bezpieczeństwa: konieczne jest przeprowadzenie analizy ryzyk dla różnych możliwych sytuacji (dla każdej konfiguracji maszyn branej pod uwagę), a operatorzy muszą przejść stosowne szkolenia, aby mogli efektywnie działać w dynamicznym środowisku. Nie można zaniechać żadnych działań prowadzących do zapewnienia bezpieczeństwa pracownikom, bez względu na to, jaki proces technologiczny rozpatrujemy.

Pojedyncze urządzenia mogą być bezpieczne, ale współpracujące ze sobą w różnych konfiguracjach mogą już stwarzać zagrożenie. W środowisku Przemysłu 4.0 może się pojawić potrzeba zaprogramowania alternatywnych dróg dla urządzeń autonomicznych lub robotów, które napotkają na swojej drodze niespodziewane przeszkody. Jednak współpracując z dostawcami komponentów i wykwalifikowanymi inżynierami z branży bezpieczeństwa, możliwe jest stworzenie środowiska pracy zgodnego z wymaganiami technologii Przemysłu 4.0.


Andrew Minturn jest kierownikiem produktu w Bosch Rexroth.