安全造就高效的人機(jī)協(xié)作

不斷提升的產(chǎn)品個(gè)性化使單件產(chǎn)品生產(chǎn)批次在未來(lái)愈發(fā)受到歡迎。因此，必須重塑制造流程以應(yīng)對(duì)。這一方面意味著必須將生產(chǎn)流程靈活化，另一至關(guān)重要的方面是還要針對(duì)新的生產(chǎn)情況制定新的安全理念。

固定不變的生產(chǎn)線和按照時(shí)間順序而定的生產(chǎn)流程已成為歷史。未來(lái)，靈活吞吐生產(chǎn)貨物的加工單元將在大型生產(chǎn)車間中更為常見(jiàn)。以“單件批次”為關(guān)鍵詞的多種工件制造亟需進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。由此，工件可直接傳遞至適配的下一工作步驟。在已聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)4.0工廠中，生產(chǎn)流程自動(dòng)控制下一個(gè)空閑的加工單元，繼而實(shí)現(xiàn)最為快速的生產(chǎn)運(yùn)行。

動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)流程不僅意味著對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行靈活設(shè)定式管控，同時(shí)代表著加工本身的靈活性。自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境具有局限性：盡管機(jī)器人能夠精確生產(chǎn)，不眠不休，但靈活性并非其優(yōu)勢(shì)所在。如沒(méi)有已學(xué)習(xí)過(guò)的模式和參數(shù)，機(jī)器人無(wú)法執(zhí)行操作。為確保靈活性，需要有創(chuàng)造性的數(shù)據(jù)處理中心——即人腦。

因此，人機(jī)協(xié)作(HRC)逐漸居于生產(chǎn)區(qū)域規(guī)劃的核心位置。每個(gè)協(xié)作方的優(yōu)勢(shì)可以在半自動(dòng)化加工單元中得到最佳利用。當(dāng)機(jī)器人安裝例如固定式重型部件時(shí)，工人可輔助裝配所謂的“公差工件”。例如對(duì)于機(jī)器人而言，安裝管道和電纜是一項(xiàng)困難甚至無(wú)法完成的任務(wù)，因?yàn)檫@些管線不具備可清晰識(shí)別和抓取的輪廓。

為使HRC經(jīng)濟(jì)高效，需要采取極具前瞻性的準(zhǔn)備工作：對(duì)所有可能的工作步驟以及可能的甚至有意的操作錯(cuò)誤進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，遵守各國(guó)不同的標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范，同時(shí)針對(duì)所有涉及對(duì)象采取安全措施。

辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)——排除危險(xiǎn)？

就單件批次而言，另一挑戰(zhàn)是每個(gè)單元加工的不同工件以及由此產(chǎn)生的高風(fēng)險(xiǎn)操作。鑒于協(xié)作區(qū)的劃分與加工單元布局，會(huì)形成差異。循序加工防止例如人員與機(jī)器人同時(shí)逗留在工作區(qū)域內(nèi)，因此需要較少的明顯安全措施。與之相對(duì)，同步加工則同時(shí)加工同一對(duì)象，因此需要更為全面的安全措施，畢竟互動(dòng)可能性大幅增加。然而，加工單元之間同樣存在差異：在這里，有必要區(qū)分機(jī)器人與人員是在獨(dú)立區(qū)域同時(shí)作業(yè)，還是人員與機(jī)器人直接進(jìn)行互動(dòng)，即人機(jī)協(xié)作。

規(guī)劃中不可低估“人”的因素。我們往往會(huì)對(duì)工作流程采取假設(shè)性的“情境式效率提升”：我們選擇最短的路徑，因?yàn)闄C(jī)器人正在另一角落進(jìn)行作業(yè)。我們“快速”將手伸入箱內(nèi)，這樣我們就無(wú)需等待整個(gè)流程完成。我們將保持安全屏障是開(kāi)放的，畢竟我們還需通行三次……只有當(dāng)已更改的工作流程得到接受時(shí)，人機(jī)協(xié)作才能正常運(yùn)行。除所有的技術(shù)計(jì)算外，同工作人員建立交流同樣是未來(lái)關(guān)鍵性的成功要素。必須消除對(duì)于接觸的恐懼，同時(shí)從內(nèi)心接受以安全性為主導(dǎo)的行為方式。HRC的規(guī)劃成本高，這一點(diǎn)毋庸置疑，但其對(duì)于未來(lái)生產(chǎn)方案的經(jīng)濟(jì)性與所獲成就而言是不可或缺的。

網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的新要求

工業(yè)4.0場(chǎng)景對(duì)HRC提出了更多挑戰(zhàn)。機(jī)器人內(nèi)置的傳感裝置不斷改進(jìn)，而這些不斷進(jìn)化的機(jī)器人功能自然會(huì)造就新的安全方案。在已聯(lián)網(wǎng)的工廠中，由數(shù)據(jù)控制的流程變化同樣影響著其他生產(chǎn)步驟。每個(gè)加工對(duì)象的數(shù)字孿生模型能夠優(yōu)化各生產(chǎn)流程的可追溯性，同時(shí)靈活應(yīng)對(duì)單個(gè)加工單元的變化。

當(dāng)然，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化同樣會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題，其將貫穿整個(gè)人機(jī)協(xié)作過(guò)程。數(shù)據(jù)安全是工業(yè)4.0的一大課題，確切而言是一項(xiàng)決定性課題。我們將對(duì)此加以探究，敬請(qǐng)期待。