To kierunek, w którym błąd kogoś krzywdzi, więc jest napisany bardziej wprost niż reszta.
Najkosztowniejsze nieporozumienie w tej dziedzinie
Zwrot „robot współpracujący” rutynowo odczytuje się jako „robot bezpieczny do pracy obok człowieka”. To odczytanie spowodowało prawdziwe obrażenia.
To, co daje robot ze świadectwem współpracy, to zestaw możliwości: ograniczenie siły i mocy, czuła detekcja kolizji oraz zdolność do pracy w trybach wspierających dzielenie przestrzeni z ludźmi.
To, czego nie daje, to bezpieczna aplikacja.
Robota ocenia jego producent. Aplikację ocenia ten, kto ją instaluje – i to tam faktycznie mieszka bezpieczeństwo.
Trzy sposoby, w jakie robot współpracujący staje się niebezpieczny.
Chwytak. Ograniczenie siły w ramieniu nic nie mówi o ostrym narzędziu, gorącym elemencie, palniku spawalniczym ani chwytaku, który może zmiażdżyć palec. Zagrożenie przeniosło się na to, co jest na końcu.
Niesiony detal. Robot niosący coś ostrego, ciężkiego, gorącego lub niebezpiecznego chemicznie stwarza to zagrożenie niezależnie od własnych limitów siły.
Uwięzienie i geometria. Robot o ograniczonej sile wciąż może przygnieść człowieka do uchwytu, ściany czy innej maszyny. Limity siły zakładają wolną przestrzeń, a uwięziona część ciała jej nie ma.
Poprawne stwierdzenie brzmi więc: możliwości współpracy umożliwiają aplikacje, które po ocenie mogą stać się bezpieczne. Nigdy same żadnej nie certyfikują.
Co obejmuje ten kierunek
Zakres: jak ludzie i roboty dzielą przestrzeń roboczą, interakcja, zaufanie i bezpieczna praca obok siebie.
Cztery obszary.
Ocena ryzyka. Identyfikacja zagrożeń, szacowanie ryzyka, dobór środków ochronnych i weryfikacja, czy działają. Podstawowa aktywność i uporządkowana dyscyplina z określoną metodą.
Środki ochronne. Osłony, blokady, kurtyny świetlne, skanery, monitorowanie bezpiecznej prędkości i separacji, ograniczenie siły i mocy oraz systemy zatrzymania awaryjnego.
Bezpieczeństwo funkcjonalne. Tam, gdzie funkcję bezpieczeństwa realizuje system sterowania, niezawodność tej funkcji trzeba zaprojektować, wyliczyć i zweryfikować względem wymaganego poziomu.
Czynniki ludzkie. Przewidywalność, sygnalizowanie zamiaru, kalibracja zaufania i przewidywalne niewłaściwe użycie – to element, który decyduje, czy środki ochronne przetrwają kontakt z realną pracą.
Cztery tryby pracy współpracującej
Warto znać, bo rozmowy zakupowe idą lepiej, gdy obie strony używają tego samego słownictwa.
Bezpieczne zatrzymanie monitorowane. Robot zatrzymuje się, gdy człowiek wchodzi we wspólną przestrzeń, i wznawia pracę, gdy ją opuści. Proste i szeroko stosowane.
Prowadzenie ręczne. Operator przesuwa robota bezpośrednio za pomocą urządzenia sterującego. Przydatne do uczenia i wspomaganego podnoszenia.
Monitorowanie prędkości i separacji. Czujniki śledzą pozycję człowieka, a robot zwalnia lub zatrzymuje się w miarę zmniejszania separacji. Skuteczne, ale zależne od niezawodności czujników i od obliczeń drogi hamowania, które muszą uwzględniać rzeczywistą dynamikę robota z jego rzeczywistym ładunkiem.
Ograniczenie siły i mocy. Robot zaprojektowano tak, by kontakt nie przekraczał określonych granic. To tryb, który większość ludzi ma na myśli, mówiąc „współpracujący” – i ten, w którym zagrożenia od chwytaka i niesionego detalu najczęściej unieważniają to założenie.
Te tryby można łączyć, a właściwa kombinacja wynika z oceny ryzyka, nie z broszury produktowej.
Gdzie to mieści się w domenie
Interakcja człowiek–robot i bezpieczeństwo robotów to dziewiąty i ostatni z dziewięciu kierunków w domenie robotyki i systemów autonomicznych Astra Trainer, i dotyczy wszystkich ośmiu poprzednich: cele przemysłowe, roboty usługowe w przestrzeni publicznej, pojazdy autonomiczne i drony – każdy niesie własną wersję tego samego pytania.
Partnerzy z robotami na hali zwykle dobierają go razem z robotyką przemysłową oraz z domeną zaawansowanej produkcji, gdzie inżynieria jakości i niezawodność oraz utrzymanie ruchu i zarządzanie majątkiem obejmują procedury, na których opiera się uzasadnienie bezpieczeństwa. Lekcje trwają pięć minut, co tu ma znaczenie, bo osoby, które najbardziej potrzebują tej treści, to personel utrzymania i produkcji, który nie może opuścić hali. Zobacz dziewięć kierunków tutaj.
Gdzie ludzie faktycznie się ranią
Wzorzec w incydentach związanych z robotami jest spójny i nie taki, jakiego ludzie się spodziewają.
Poważne incydenty zdarzają się przeważnie podczas utrzymania, uczenia, programowania, przygotowania i usuwania usterek, a nie podczas normalnej pracy automatycznej.
Powód jest strukturalny. Podczas normalnej pracy środki ochronne są aktywne i działają. Podczas tamtych innych czynności ktoś znajduje się wewnątrz przestrzeni z ominiętą osłoną albo robotem w trybie o obniżonej ochronie.
Cztery konkretne wzorce.
Usuwanie zacięcia bez odcięcia energii. Zatrzymany robot to nie robot pozbawiony energii. Może wznowić pracę, albo może uwolnić się zmagazynowane źródło energii.
Nieoczekiwany restart. Ktoś inny resetuje system, albo przychodzi sygnał, albo program wznawia się z innego miejsca, niż oczekiwano.
Nieoczekiwana trajektoria ruchu. Robot porusza się tam, gdzie osoba tego nie przewidziała – bardziej prawdopodobne podczas uczenia i po zmianie programu.
Samozadowolenie przy obniżonej prędkości. Praca w trybie uczenia przy obniżonej prędkości, traktowana jako bezpieczna. Obniżona prędkość zmniejsza ciężkość skutków i nie eliminuje zagrożenia, a robot przy obniżonej prędkości nadal może przygnieść i zmiażdżyć.
Wniosek kadrowy jest wprost: kompetencji w bezpieczeństwie robotów potrzebują najbardziej technicy utrzymania, programiści i personel produkcji, nie tylko inżynier, który zaprojektował celę.
Dlaczego ta kompetencja jest rzadka
Trzy powody, wszystkie strukturalne.
Rozciąga się przez dyscypliny. Bezpieczeństwo maszyn wymaga rozumienia mechaniki, automatyki i bezpieczeństwa funkcjonalnego, plus wiedzy regulacyjnej, plus osądu potrzebnego do oceny realnej aplikacji. To ten sam problem międzydziedzinowy co w mechatronice.
Jest widoczna tylko wtedy, gdy zawodzi. Dobrze oceniona instalacja nie generuje zdarzeń, więc ta kompetencja objawia się jako nieobecność.
Często traktuje się ją jak dokumentację. Ocenę ryzyka produkuje się, by zadowolić audytora, a nie żeby zaprojektować system – tak kończy się z zgodnym dokumentem i niebezpieczną celą.
Za to ścieżka jest niezwykle dobrze zdefiniowana. Bezpieczeństwo maszyn ma uznane ramy kompetencji i formalne systemy kwalifikacji w wielu jurysdykcjach, co czyni je jedną z jaśniejszych ścieżek awansu dostępnych dla technika.
Role po imieniu
Inżynierowie i konsultanci bezpieczeństwa maszyn.
Inżynierowie bezpieczeństwa funkcjonalnego. Projektowanie i weryfikacja funkcji bezpieczeństwa realizowanych przez sterowanie, do wymaganego poziomu skuteczności.
Specjaliści oceny ryzyka dla projektów automatyzacji.
Inżynierowie walidacji bezpieczeństwa. Weryfikują, czy środki ochronne działają zgodnie z projektem, w tym pomiar drogi hamowania.
Specjaliści czynników ludzkich dla wspólnych przestrzeni roboczych.
Specjaliści zgodności i oznaczenia CE lub UKCA dla maszyn i zespołów.
Specjaliści BHP z kompetencjami maszynowymi, grupa węższa niż ogólne BHP.
Kierownicy utrzymania ruchu odpowiedzialni za bezpieczne systemy pracy wokół robotów.
Kogo można w to przeszkolić
Technicy utrzymania ruchu. Najważniejsza grupa. To oni są wewnątrz celi i to oni osobiście ponoszą ryzyko. Formalna kompetencja w bezpieczeństwie maszyn to też realna ścieżka awansu, z uznanymi kwalifikacjami.
Inżynierowie automatyki. W stronę bezpieczeństwa funkcjonalnego – to naturalne techniczne rozszerzenie tego, co już robią.
Specjaliści BHP. Rozumieją ramy regulacyjne i metodę oceny, a często brakuje im głębi w maszynach i automatyce, żeby właściwie ocenić aplikację automatyzacji.
Inżynierowie automatyzacji i projektów. Potrzebują kompetencji bezpieczeństwa, żeby projektować z myślą o nim, a nie dodawać go później – co zawsze jest tańsze.
Kierownicy produkcji. W stronę bezpiecznych systemów pracy, bo to oni kontrolują, jak zadania są faktycznie wykonywane.
Inżynierowie jakości. Już pracują ze zorganizowaną oceną i weryfikacją – to się przenosi.
Ten artykuł nie jest oceną ryzyka i nie może być jako taka użyty. Instalacje robotów podlegają prawu bezpieczeństwa maszyn, a obowiązek przeprowadzenia oceny ryzyka i zastosowania odpowiednich środków ochronnych spoczywa na stronie oddającej system do eksploatacji. Wymagania, normy i ich status różnią się między jurysdykcjami i zmieniają się w czasie. Bezpieczne systemy pracy, procedury odcięcia energii i autoryzacja do wejścia do celi robota są specyficzne dla danego miejsca i muszą je ustanowić lokalnie osoby kompetentne. Zorganizowane szkolenie buduje zrozumienie i wspiera uznane ścieżki kompetencji. Nie nadaje certyfikacji kompetencji w bezpieczeństwie maszyn, certyfikacji bezpieczeństwa funkcjonalnego ani uprawnień do oceny, zatwierdzenia lub odbioru żadnej instalacji.
Co z tego wynieść
Bezpieczeństwo to cecha aplikacji. Ramię ze świadectwem współpracy niosące ostre narzędzie, gorącą część albo ciężki ładunek nie jest systemem bezpiecznym, a uwięzienie pokonuje limity siły.
Istnieją cztery tryby współpracy, a właściwą kombinację daje ocena ryzyka, nie opis produktu.
Ludzie ranią się podczas utrzymania, uczenia i usuwania usterek, gdy ochrona jest obniżona, a nie podczas normalnej pracy.
Obniżona prędkość zmniejsza ciężkość skutków i nie usuwa zagrożenia, a traktowanie jej jako bezpiecznej to najczęstsze samozadowolenie w tej dziedzinie.
A ludzie, którzy najbardziej potrzebują tej kompetencji, to technicy utrzymania wchodzący do celi – dla nich to też jedna z jaśniejszych dostępnych ścieżek kwalifikacji.
Czy przy robotach współpracujących można bezpiecznie pracować obok?
Nie automatycznie. Świadectwo współpracy opisuje możliwości robota. Bezpieczeństwo to cecha całej aplikacji, a chwytaki, niesione detale i geometria uwięzienia mogą uczynić robota o ograniczonej sile niebezpiecznym.
Kiedy dochodzi do urazów przy robotach?
Przeważnie podczas utrzymania, uczenia, programowania i usuwania usterek, gdy ktoś jest wewnątrz przestrzeni z obniżonymi lub ominiętymi środkami ochronnymi, a nie podczas pracy automatycznej.
Czy obniżona prędkość wystarczy jako ochrona?
Nie. Zmniejsza ciężkość skutków i nie eliminuje zagrożenia. Robot przy obniżonej prędkości wciąż może przygnieść i zmiażdżyć, a traktowanie trybu uczenia jako z natury bezpiecznego to częste i niebezpieczne założenie.
Kto najbardziej potrzebuje szkolenia z bezpieczeństwa robotów?
Technicy utrzymania, programiści i personel produkcji, bo to oni wchodzą do celi. Nie tylko inżynier, który ją zaprojektował.
Czy istnieje ścieżka kariery w bezpieczeństwie maszyn?
Tak, i niezwykle jasna. Bezpieczeństwo maszyn ma uznane ramy kompetencji i formalne systemy kwalifikacji, co czyni je realną ścieżką awansu dla personelu utrzymania i automatyki.