Это направление, где ошибка причиняет вред человеку, поэтому изложено оно прямее, чем остальные.
Самое дорогое заблуждение в этой сфере
Словосочетание «коллаборативный робот» обычно читают как «робот, рядом с которым безопасно работать». Это прочтение уже приводило к реальным травмам.
Коллаборативный робот даёт набор возможностей: ограничение силы и мощности, чувствительное обнаружение столкновений и способность работать в режимах, поддерживающих совместное пространство с людьми.
Он не даёт безопасного применения.
Робот оценивается производителем. Применение оценивает тот, кто его устанавливает, и именно там на самом деле живёт безопасность.
Три способа, которыми коллаборативный робот становится опасным.
Рабочий орган. Ограничение силы в самой руке ничего не говорит об остром инструменте, горячей детали, сварочной горелке или захвате, способном раздавить палец. Опасность переместилась на то, что находится на конце.
Обрабатываемая деталь. Робот, несущий что-то острое, тяжёлое, горячее или химически опасное, несёт эту опасность независимо от собственных ограничений по силе.
Захват и геометрия. Робот с ограниченной силой всё равно может прижать человека к оснастке, стене или другому станку. Ограничения по силе предполагают свободное пространство, а у зажатой части тела его нет.
Поэтому правильная формулировка звучит так: коллаборативные возможности делают возможным применение, которое может стать безопасным после оценки. Они никогда её не гарантируют.
Что входит в направление
Область: как люди и роботы делят рабочее пространство, взаимодействие, доверие и безопасная совместная работа.
Четыре блока.
Оценка риска. Выявление опасностей, оценка риска, выбор защитных мер и проверка их эффективности. Основная деятельность и структурированная дисциплина с определённой методикой.
Защитные меры. Ограждение, блокировки, световые завесы, сканеры, мониторинг безопасной скорости и разделения, ограничение силы и мощности, системы аварийной остановки.
Функциональная безопасность. Там, где функция безопасности реализована в системах управления, надёжность этой функции нужно спроектировать, количественно оценить и подтвердить относительно требуемого уровня.
Человеческий фактор. Предсказуемость, сигнализация намерений, калибровка доверия и предвидимое неправильное использование — часть, которая определяет, переживут ли защитные меры контакт с реальной работой.
Четыре режима коллаборативной работы
Стоит знать, потому что переговоры о закупке идут лучше, когда обе стороны используют одну терминологию.
Контролируемая остановка с функцией безопасности. Робот останавливается, когда человек входит в общее пространство, и возобновляет работу, когда тот уходит. Просто и широко распространено.
Ручное ведение. Оператор напрямую перемещает робота с помощью устройства управления. Полезно для обучения и для вспомогательного подъёма.
Мониторинг скорости и разделения. Датчики отслеживают положение человека, и робот замедляется или останавливается по мере сокращения дистанции. Мощный режим, зависящий от надёжности датчиков и от расчёта тормозного пути, который должен учитывать реальную динамику робота с реальной нагрузкой.
Ограничение силы и мощности. Робот спроектирован так, что контакт не превышает заданных пределов. Это режим, который большинство людей имеет в виду под словом «коллаборативный», и именно в нём опасности рабочего органа и детали чаще всего опровергают исходное предположение.
Эти режимы можно комбинировать, и подходящее сочетание должно следовать из оценки риска, а не из рекламного буклета.
Где это находится в домене
Человеко-роботное взаимодействие и безопасность роботов — девятое и последнее из девяти направлений в домене робототехники и автономных систем Astra Trainer, и оно применимо ко всем восьми предыдущим: промышленные ячейки, сервисные роботы в общественных местах, автономный транспорт и дроны — у каждого своя версия одного и того же вопроса.
Партнёры с роботами в цеху обычно охватывают это направление вместе с промышленной робототехникой и доменом продвинутого производства, где инженерия качества и надёжность, а также обслуживание и управление активами закрывают процедуры, от которых зависит обоснование безопасности. Уроки по пять минут — это важно здесь, потому что этот контент нужнее всего персоналу обслуживания и производства, который не может покинуть цех. Все девять направлений — здесь.
Где люди действительно получают травмы
Закономерность в инцидентах с роботами устойчива, и она не та, которую ожидают.
Серьёзные инциденты преимущественно происходят во время обслуживания, обучения, программирования, наладки и устранения сбоев, а не во время штатной автоматической работы.
Причина структурная. Во время штатной работы защитные меры активны и работают. Во время перечисленных выше действий человек находится внутри пространства с обойдённым ограждением либо робот работает в режиме со сниженной защитой.
Четыре конкретных закономерности.
Устранение затора без отключения энергии. Остановленный робот — не обесточенный робот. Он может возобновить работу, или может высвободиться накопленная энергия.
Неожиданный перезапуск. Кто-то другой сбрасывает систему, или приходит сигнал, или программа возобновляется не с той точки, что ожидалась.
Неожиданная траектория движения. Робот перемещается туда, куда человек не ожидал, — это более вероятно при обучении и после изменения программы.
Самоуспокоенность при сниженной скорости. Работа в режиме обучения на сниженной скорости, которую воспринимают как безопасную. Сниженная скорость уменьшает тяжесть последствий, а не устраняет их, и робот на сниженной скорости всё равно может зажать и раздавить.
Кадровый вывод прямой: компетенция по безопасности роботов больше всего нужна техникам по обслуживанию, программистам и производственному персоналу, а не только инженеру, спроектировавшему ячейку.
Почему эта компетенция в дефиците
Три причины, и все структурные.
Она охватывает несколько дисциплин. Безопасность машин требует механического понимания, систем управления и функциональной безопасности, плюс знания регулирования, плюс умения оценить реальное применение. Это та же межфункциональная проблема, что и в мехатронике.
Она видна только когда происходит сбой. Хорошо оценённая установка не производит инцидентов, так что компетенция проявляется как отсутствие.
Её часто воспринимают как документацию. Оценку риска готовят, чтобы удовлетворить аудитора, а не спроектировать систему, — так и получается соответствующая требованиям папка и небезопасная ячейка.
При этом карьерный путь определён необычно чётко. В безопасности машин есть признанные рамки компетенций и формальные схемы квалификации в нескольких юрисдикциях, что делает её одним из самых понятных карьерных треков для техника.
Роли по именам
Инженеры и консультанты по безопасности машин.
Инженеры по функциональной безопасности. Проектируют и проверяют функции управления, связанные с безопасностью, на требуемый уровень эффективности.
Специалисты по оценке риска для проектов автоматизации.
Инженеры по валидации безопасности. Проверяют, что защитные меры работают так, как задумано, включая измерение тормозного пути.
Специалисты по человеческому фактору для совместных рабочих пространств.
Специалисты по соответствию и маркировке CE или UKCA для оборудования и узлов.
Специалисты по охране труда с компетенцией в оборудовании, более узкая группа, чем специалисты по охране труда в целом.
Руководители обслуживания, отвечающие за безопасную организацию работ вокруг роботов.
Кого можно обучить
Техники по обслуживанию. Самая важная группа. Именно они находятся внутри ячейки и несут риск лично. Формальная компетенция в безопасности машин — это ещё и настоящий карьерный путь с признанными квалификациями.
Инженеры систем управления. Переходят к функциональной безопасности — естественному техническому продолжению того, чем они уже занимаются.
Специалисты по охране труда. Понимают нормативную базу и методику оценки, но часто им не хватает глубины в машинах и системах управления, чтобы правильно оценить применение автоматизации.
Инженеры автоматизации и проектов. Им нужна компетенция в безопасности, чтобы проектировать её сразу, а не встраивать задним числом, что всегда дешевле.
Руководители производства. Переходят к безопасной организации работ, поскольку они контролируют, как задачи выполняются на самом деле.
Инженеры по качеству. Уже работают со структурированной оценкой и проверкой, что переносится напрямую.
Эта статья — не оценка риска и не может использоваться в этом качестве. Установки роботов подпадают под законодательство о безопасности машин, и обязанность провести оценку риска и применить адекватные защитные меры лежит на стороне, вводящей систему в эксплуатацию. Требования, стандарты и их статус различаются по юрисдикциям и меняются со временем. Безопасная организация работ, процедуры отключения энергии и допуск в роботизированную ячейку специфичны для площадки и должны устанавливаться на месте компетентными людьми. Структурированное обучение формирует понимание и поддерживает признанные пути к компетенции. Оно не даёт сертификации компетенции в безопасности машин, сертификации функциональной безопасности или полномочий оценивать, одобрять или подписывать какую-либо установку.
Что важно вынести
Безопасность — свойство применения. Коллаборативная рука, несущая острый инструмент, горячую деталь или тяжёлый груз, — не безопасная система, а зажатие сводит на нет ограничения по силе.
Существует четыре коллаборативных режима, и правильное сочетание берётся из оценки риска, а не из описания продукта.
Люди получают травмы во время обслуживания, обучения и устранения сбоев, когда защита снижена, а не во время штатной работы.
Сниженная скорость снижает тяжесть последствий и не устраняет опасность, и воспринимать её как безопасную — самая частая самоуспокоенность в этой сфере.
А людям, которым эта компетенция нужнее всего, — техникам по обслуживанию, заходящим внутрь ячейки, — она же даёт один из самых понятных путей к квалификации.
Безопасно ли работать рядом с коллаборативными роботами?
Не автоматически. Коллаборативный рейтинг описывает возможности робота. Безопасность — свойство всего применения целиком, и рабочие органы, детали и геометрия зажатия могут сделать робот с ограничением силы опасным.
Когда происходят травмы от роботов?
Преимущественно во время обслуживания, обучения, программирования и устранения сбоев, когда человек находится внутри пространства со сниженными или обойдёнными защитными мерами, а не во время автоматической работы.
Достаточно ли сниженной скорости для защиты?
Нет. Она снижает тяжесть последствий и не устраняет опасность. Робот на сниженной скорости всё равно может зажать и раздавить, и воспринимать режим обучения как изначально безопасный — распространённое и опасное заблуждение.
Кому больше всего нужно обучение по безопасности роботов?
Техникам по обслуживанию, программистам и производственному персоналу, потому что именно они заходят в ячейку. Не только инженеру, который её спроектировал.
Есть ли карьерный путь в безопасности машин?
Да, и необычно чёткий. В безопасности машин есть признанные рамки компетенций и формальные схемы квалификации, что делает её настоящим карьерным продвижением для персонала обслуживания и управления.