Neben klassischen, spurgeführten FTS drängt eine neue Generation autonom navigierender Transportroboter (AMR) in die Smart Factories, die autark und flexibel navigieren. Sichere Sensorik wie Laserscanner erfassen dafür permanent die Umgebung, erkennen und umfahren Hindernisse oder Personen und berechnen auf Basis einer Karte die optimale Route.
Da einzelne AMRs als Maschine definiert werden, müssen sie innerhalb Europas der Maschinenrichtlinie entsprechen und mit dem CE-Kennzeichen versehen werden. Die Sicherheitsexperten von Pilz unterstützen Firmen weltweit beim Prozess der CE-Kennzeichnung. So hat Pilz Kanada für einen dort ansässigen AMR-Hersteller die Konformitätsbewertung in Form einer CE-Kennzeichnung begleitet.
Blick auf die Technologie
Der erste Schritt: Sich intensiv mit der Technologie des Kunden zu befassen, denn die AMR waren mit einem nicht zertifizierten, eigenentwickelten Steuerungssystem ausgestattet. Das Projekt umfasste die CE-Kennzeichnung für alle AMR, die nach Europa exportiert werden sollten – inklusive Auditierung und Zertifizierung. Dazu gehörten drei Fahrzeugtypen und ein geplanter selbstfahrender Gabelstapler. Alle Fahrzeuge sollten quasi einen „Reisepass für Europa“ bekommen, bevor sie überhaupt nach Europa verkauft werden.
Als Arbeitsgrundlage diente Pilz die ISO 3691–4, die die sicherheitstechnischen Anforderungen und die Verifizierung in Bezug auf Flurförderzeuge festlegt, denn die ISO 3691–4 übernimmt die Methodik der EN ISO 13849–1 für die Ermittlung des erforderlichen Performance Level (PL) für Fahrzeugüberwachungsfunktionen, Betriebsarten und Bremssteuerung. In enger Abstimmung mit dem Kunden wurde ein Checklistendokument gemäß ISO 3691–4 erstellt.
Sicherheitssteuerung im Fokus
„Dabei benötigen auch die in den Fahrzeugen eingebauten Sicherheitssteuerungen das CE-Zeichen und müssen zertifiziert werden, denn die Fahrzeuge hatten keine herkömmliche Sicherheitssteuerung implementiert“, berichtet Andreas Sobotta, Projektleiter bei Pilz Kanada. Die Sicherheitssteuerung war speziell entwickelt worden, da die Fahrzeuge aufgrund der geringen Traglast als nicht lebensgefährlich eingestuft wurden und keiner konventionellen Sicherheitssteuerung bedürfen.
Hierbei hat Pilz Kanada die Sicherheitsanforderungen überprüft: Speziell die Validierung der Embedded Software muss spezifische Sicherheitsfunktionen erfüllen, vornehmlich die Sicherheitsfunktionen Handlung im Notfall und Nothalt – Stillsetzen Antrieb. „Es ist dringend notwendig, sämtliche relevanten Gefährdungen zu ermitteln – und das geht nur mit Prüfungen und Tests vor Ort. Für jede Gefährdung muss das Risiko abgeschätzt und bewertet werden. Es ist ein iterativer Prozess, der so lange fortgeführt wird, bis wir die notwendige Sicherheit nachweisen können“, erläutert Sobotta. Am Ende war es geschafft: Alle AMR bekamen den Reisepass für Europa.
Pilz GmbH & Co. KG
www.pilz.com; Logimat Halle 6, Stand A21
Der Sicherheits-Laserscanner Psenscan für die produktive Flächenüberwachung bietet über bis zu 70 umschaltbare Konfigurationen. Damit lassen sich Flächen noch produktiver überwachen.Bild: Pilz
Komplexe AMR-Sicherheit
Frei navigierende mobile Transportroboter (Autonomous Mobile Robots, AMR) können Hindernisse oder Personen umfahren, ohne zu stoppen. Die benötigten Sicherheitsfunktionen sind daher komplexer als bei traditionellen FTS. Gerade für das Lenken um Kurven muss das AMR zwischen mehreren Schutzzonen umschalten können.
Sichere Sensorik wie Sicherheitslaserscanner erfassen für die freie Navigation permanent die Umgebung. Die Navigationsdaten können direkt über UDP-Schnittstellen zum Roboterbetriebssystem (wie ROS, Robot Operating System) ausgelesen werden. Anwender können diese Daten für ihren eigenen SLAM-Algorithmus (Simultaneous Localisation and Mapping) nutzen. So können Umgebungskarten für die Navigation erstellt werden, um Hindernissen ausweichen zu können.
Die bis zu 70 Schutzfelder des Sicherheitslaserscanners Psenscan von Pilz lassen eine solche dynamische Schutzfeldanpassung zu: Bei hoher Geschwindigkeit sind diese Schutzzonen größer, um frühzeitig Hindernisse zu erkennen. Bei langsamen Geschwindigkeiten entsprechend kürzer, um möglichst keine Stillstände zu generieren. So bewegt sich das AMR effizient.
Der Sicherheitslaserscanner ist aber nur eine Komponente einer Sicherheitslösung für AMR. Auch von der Sicherheitssteuerung verlangt die Komplexität der Schutzzonen mehr Parametriermöglichkeiten. Die konfigurierbare, modulare Kleinsteuerung Pnozmulti 2 überwacht unter Einsatz von Motion Monitoring Modulen eine oder zwei Achsen. Im Konfigurationstool Pnozmulti Configurator wird mittels Software-Bausteinen ein eigenständiges Modulprogramm parametriert. So ist das zuverlässige Anwählen der entsprechenden Zone des Psenscan mit nur einigen Klicks umsetzbar.
Zudem spielt die Industrial Security eine bedeutende Rolle in der Intralogistik: AMRs 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 etwa 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.
5 Tipps für den sicheren Transportroboter-Betrieb
Pilz unterstützt nicht nur Hersteller, sondern auch Betreiber bei der Umsetzung sicherer Transportroboter-Anwendungen: von der Designphase bis zur Inbetriebnahme, inklusive Schulungsangebot. Enthalten ist auch ein Review der Risikobeurteilung des AMR/FTS-Herstellers. Die Überprüfung der wichtigsten Sicherheitsfunktionen schon im Beschaffungsprozess hilft, unnötige Kosten zu vermeiden.
Essenziell ist aber auch die Durchführung einer Risikobeurteilung der gesamten Applikation vor Ort beim Betreiber. Hierbei werden alle im Einsatz befindlichen Transportroboter überprüft. Dafür 5 Tipps:
- Machen Sie sich mit Details und Grenzen der FTS-Technologie vertraut: Welche Sicherheitsfunktionen werden benötigt, wo liegen die Grenzen der Sensorik?
- Prüfen Sie mit einer Risikobewertung, ob die Umgebung für FTS geeignet ist und inwieweit sich Sicherheitsanforderungen auf die Produktivität auswirken (z. B. durch Geschwindigkeitsreduzierungen).
- „Wenig Platz“, „hohe Geschwindigkeiten“ oder „hoher Materialdurchsatz“ erfordern zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und passende Zonenklassifizierungen.
- Berücksichtigen Sie das Risiko nicht nur für das FTS, sondern auch für die gesamte Intralogistikumgebung (z. B. bei Lastübergaben).
- Führen Sie regelmäßige Schulungen, Prozessaudits, Fahrzeuginspektionen und -wartungen durch.
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