Traditionell sorgt die räumliche, statische Trennung zwischen Mensch und Maschine für Sicherheit in Fabrikhallen. In modernen Industrieumgebungen ersetzen jedoch flexible Produktionsprozesse starre. Produktionslinien müssen sich daher vor allem durch Flexibilität auszeichnen. Vor diesem Hintergrund empfiehlt sich der Einsatz von FTS, insbesondere wenn sie als Autonomous Mobile Robots (AMR) zunehmend autonomer, flexibler und weniger abhängig von der festen Infrastruktur sind, in der sie betrieben werden. Vor diesem Wandel müssen sich auch die Sicherheitskonzepte ändern, damit dort, wo sich die Arbeitsräume von Mensch und Maschine überkreuzen, keine Unfälle passieren und Waren reibungslos, ohne Stillstandzeiten fließen.
Wie lassen sich also Produktivität und Sicherheit in der mobilen Robotik bestmöglich vereinen? Der Automatisierungsexperte Pilz etwa setzt bei seinen sicheren Lösungen für einen effizienten Warenfluss auf Modularität – bis hin zur Echtzeit-Lokalisierung aller Teilnehmer der Intralogistik. Und deckt damit alle Arten von FTS-Anwendungen ab.
Der Spur sicher folgen
Einfache, spurgebundene Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) folgen auf ihrem Weg Markierungen im Boden, beispielsweise von einer Maschine zum Warenlager. Sind Hindernisse wie Paletten auf dieser Spur müssen die FTF laut ISO 3691–4 „Flurförderzeuge – Sicherheitstechnische Anforderungen und Verifizierung – Teil 4: Fahrerlose Flurförderzeuge und ihre Systeme“ entsprechend ihrer Geschwindigkeit definierte Warn- und Sicherheitszonen einhalten. Gerät ein Mensch in die Warnzone oder nähert sich das FTF einem Gegenstand bzw. Hindernis, dann verringert es seine Geschwindigkeit oder warnt den Menschen optisch und akustisch vor einer drohenden Kollision. Wird die Sicherheitszone verletzt, stoppt das FTF.
Für die technische Umsetzung der Sicherheit an den Fahrzeugen, wie etwa die Überwachung der Zonen, kommen Sicherheitssensoren und -steuerungen zum Einsatz. Sicherheits-Laserscanner, wie beispielsweise PSENscan von Pilz, übernehmen eine solche Absicherung und bieten im Vergleich zu Lösungen mit Lichtgittern eine barrierefreie Flächenüberwachung für den Kollisionsschutz. Im Verbund mit einem Sicherheitsrelais als Auswerteeinheit kommt das FTF im Gefahrenfall sicher zum Halt. Sollen darüber hinaus noch weitere Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt abgedeckt werden, kann dies mit einer flexibel anpassbaren Auswerteeinheit umgesetzt werden. Das modulare Sicherheitsrelais myPNOZ von Pilz soll es Anwendern ermöglichen, aus verschiedenen Variationsmöglichkeiten eine individuelle Sicherheitslösung zusammenzustellen.
Sichere Automatisierung komplexer AMR
Frei navigierende mobile Plattformen (Autonomous Mobile Robots, AMR) können um Hindernisse oder Personen herumfahren, ohne zu stoppen. Die benötigten Sicherheitsfunktionen sind daher komplexer. Gerade bei Kurvenfahrten muss der AMR zwischen mehreren Schutzzonen umschalten können. Sensorik erfasst permanent die Umgebung, damit sich die Navigation frei umsetzen lässt. Die Navigationsdaten können beispielsweise direkt über UDP-Schnittstellen zum Roboterbetriebssystem oder zur Software-Bibliothek (z. B. C++-Bibliothek oder ROS) ausgelesen werden. Anwender können diese Daten für ihren eigenen SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping)-Algorithmus nutzen. So können Umgebungskarten für die Navigation erstellt werden, dank derer die mobile Plattform Hindernissen ausweichen kann. Die bis zu 70 Schutzfelder des Sicherheits-Laserscanners von Pilz lassen zum Beispiel eine solche dynamische Schutzfeldanpassung zu: Bei hoher Geschwindigkeit sind diese Schutzzonen ausgedehnter, um Hindernisse frühzeitig zu erkennen. Bei langsamen Geschwindigkeiten entsprechend kürzer, um möglichst keine Stillstände zu generieren. So bewegt sich das frei navigierende Transportsystem effizient.
Der Sicherheits-Laserscanner ist bei der Automatisierung von AMR aber nur eine Komponente der Sicherheitslösung. Denn die Komplexität der Schutzzonen verlangt nach mehr Parametriermöglichkeiten, auch von der Sicherheitssteuerung in der Lösung. Mit einer modular aufgebauten Kleinsteuerung wie PNOZmulti 2 lassen sich über deren Motion Monitoring Modul eine oder zwei Achsen (pro Modul) überwachen. Im Konfigurationstool PNOZmulti Configurator wird hierfür mittels Software-Bausteinen ein eigenständiges Modulprogramm parametriert. Damit lässt sich die entsprechende Zone des Laserscanners mit einigen Klicks umsetzen.
Effizienter Flottenmanager
Neben passenden Sicherheitslösungen können auch Softwarelösungen für das Flottenmanagement dafür sorgen, dass FTS reibungslos von A nach B kommen. In Kooperation mit dem Spezialisten für Materialfluss-Automatisierung Naise bietet Pilz eigenen Angaben zufolge den weltweit ersten herstellerübergreifenden Verkehrs- und Auftragsmanager für alle Teilnehmer in der Intralogistik an – für Menschen sowie für Flurförderfahrzeuge wie FTS oder Gabelstapler. Mittels Sensorinfrastruktur und intelligenter Kommunikation analysiert der Verkehrs- und Auftragsmanager Naise Traffic in Echtzeit den Verkehrs- und Warenfluss in Intralogistikanwendungen. Damit steht Betreibern eine ganzheitliche herstellerunabhängige Materialfluss-Automatisierungslösung zur Verfügung. Staus, Engpässe oder Unfälle werden vermieden. Dies erhöht die Sicherheit und verbessert die Verkehrssteuerung – für mehr Transparenz, Effizienz, und Produktivität in Produktion und Logistik.
Abschließend lässt sich sagen, dass jede mobile Anwendung individuell betrachtet und je nach Anforderung das passende Sicherheitskonzept realisiert werden sollte. Flexible Lösungen tragen zu mehr Safety und Security bei und gewährleisten fließende und damit effiziente Abläufe in der Intralogistik – von der Absicherung am FTF selbst bis hin zur überwachenden Softwarelösung mit Sensorinfrastruktur.
Bild: PilzDr. Manuel Schön
ist Produktmanager Robotik bei der Pilz GmbH & Co. KG.
Keine Safety ohne Industrial Security
Neben der Maschinensicherheit spielt auch die Industrial Security eine bedeutende Rolle in der Intralogistik. Die zunehmende Vernetzung erfordert zusätzlichen Schutz: AMR kommunizieren als frei navigierende FTF per Funk mit ihrer Leitsteuerung. Das macht sie für Datenzugriffe oder Manipulationen von außen angreifbar. Kartendaten könnten abgefragt, FTF und damit die laufende Produktion im schlimmsten Fall sogar still gesetzt werden. Eine Industrie-Firewall, wie die SecurityBridge von Pilz, schützt das Steuerungsnetzwerk vor Manipulation und sorgt dafür, dass während des Betriebs niemand unautorisiert auf das interne IT-Netzwerk der mobilen Plattform zugreifen kann.
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