6 minAntriebstechnikVeröffentlicht am 1. Dezember 2022

Smart Safety verbindet Sicherheit und Produktivität

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Vollautomatisierte und autonome Transportmittel, die sich nicht nur selbstständig, sondern auch intelligent im Raum bewegen – in Zeiten von immer smarteren Systemen in allen Bereichen der Industrie eigentlich eine logische Idee. Dennoch zögern viele Betreiber noch, Smart-Safety-Lösungen im Material Handling einzusetzen. ABB bietet eine Reihe von Produkten für die Anwendung in allen Bereichen des Transports, die Anwendern sicheres Handling bieten, ihren Transportmitteln zu mehr Effizienz verhelfen und Mitarbeitende im Arbeitsalltag entlasten.

Vollautomatisiert, autonom, effizient und sicher: Im Material Handling trägt Automatisierung seit Jahrzehnten dazu bei, dass Prozesse optimiert werden. Ob in Häfen und Flughäfen, in Logistikzentren und auf Baustellen oder im Bergbau – mobile Plattformen, fahrerlose Transportsysteme (FTS, englisch AGV = Automated Guided Vehicles) und kollaborative Roboter nehmen Menschen anstrengende Arbeiten ab und erfüllen dabei höchste Sicherheitsstandards. 

Einfach erklärt: Was sind fahrerlose Transportsysteme?

Ein fahrerloses Transportsystem besteht aus automatisch gesteuerten Fahrzeugen, die Material transportieren. Sie können innerhalb und außerhalb von Gebäuden eingesetzt und mit einer Leitwarte verbunden werden, in der ein oder mehrere Mitarbeitende den Betrieb überwachen und steuern. Zur Standortbestimmung, Lageerfassung und Datenübertragung sind entsprechende Vorrichtungen Teil des Systems. 

Fahrerlose Transportsysteme können die Durchlaufzeiten und die Flexibilität im Betrieb erhöhen, Transportschäden reduzieren und die Arbeitsbedingungen verbessern. Sie nutzen vorhandene Fahrwege, erfordern meist keinen zusätzlichen Verkehrsflächenbedarf und sind an verschiedenste gegebene Infrastrukturen anpassbar.

Zu den branchenübergreifenden Vorreitern der Weiterentwicklung von Vollautomatisierung gehören Hafenbetreiber: Sie haben schon lange erkannt, dass die Vollautomatisierung der Be- und Entladeprozesse von Containerschiffen nicht nur Mitarbeitende entlastet, sondern auch echte Sicherheitsvorteile bringt. Weltweit nutzen Hafenbetreiber die Vorteile, die Steuerungs- und Sicherheitstechnik von ABB ermöglicht: in Europa ebenso wie in den USA und in Asien. 

Auch in anderen Branchen kommen schon heute Systeme zum Einsatz, die vollautomatisiert und autonom agieren und so die Logistik vereinfachen. All diesen Lösungen fehlt es jedoch an einer entscheidenden Fähigkeit: der Intelligenz.

Luftaufnahme Cargo-Hafen bei Nacht

Sicherheit ohne smarte Sicherheitssensorik und sichere Auswertung von Ereignissen reduziert die Leistung des Systems

Ob FTS, Roboter oder Hafenkran: Für einen sicheren Betrieb, der weder den Mitarbeitenden noch den transportierten Gütern oder der Infrastruktur schaden kann, müssen Transportsysteme sich in ihrer Umgebung in Zukunft noch mehr funktional sicher orientieren und auf Hindernisse dynamisch, aber auch weiterhin funktional sicher reagieren. Dafür kommen bislang Sicherheitssensoren wie Laserscanner zum Einsatz, die Kollisionen vermeiden. 

Vollautomatisierte Transportsysteme sind schon heute untereinander und mit einer zentralen Leitwarte vernetzt, aber oft nicht funktional sicher. Über in die Infrastruktur eingebettete RFID-Sensoren und GPS-Lokalisierung wissen sie genau, und in Zukunft auch funktional sicher, an welchem Ort im Raum sie sich befinden. Mit dieser funktional sicheren Information ausgestattet, können FTS auf Hindernisse und mögliche Fehler in drahtloser Kommunikation optimal reagieren, ohne unnötig direkt in Sicherheitsstopps zu gehen. Beim Auftreten kleinster Hürden müssen sie deshalb nicht sofort sicherheitsgerichtet die Notbremse ziehen. Stattdessen entscheiden sie fallweise, ob ein Sicherheitsstopp angemessen ist oder der Betrieb mit einer reduzierten Geschwindigkeit fortgesetzt werden kann.

Smart Safety für die perfekte Balance von Produktivität und Sicherheit

Sicherheitsgerichtete Produkte von ABB verhelfen FTS zu genau diesen Fähigkeiten. Das Portfolio umfasst sämtliche Assets, die für das sichere, intelligente Material Handling nötig sind: 

  • Steuerung (AC500-S Safety SPS) 
  • Offener Feldbusstandard (PROFINET/PROFIsafe) 
  • HMIs, Bedienfelder für sichere Aktionen
  • Antriebe mit integrierter funktionaler Sicherheit
  • Sicherheitsrelais und Schütze 
  • Roboter mit integrierter Sicherheit 
  • Sicherheitssensorik 

Die ABB-Produkte für funktionale Sicherheit kommen für einfache Aufgaben ebenso zum Einsatz wie in Umgebungen, die strenge und komplexe Anforderungen an die funktionale Sicherheit stellen. Da das Unternehmen Betreibern alle Assets aus einer Hand bietet, ergeben sich mehrere Vorteile: Durch die Erfüllung höchster Anforderungen an die Maschinensicherheit (bis SIL3/PLe) sind maximale Sicherheit und Konformität gewährleistet. Durch sicher begrenzte Geschwindigkeit von Maschinen anstatt eines Sicherheitsstopps ergeben sich reduzierte Ausfallzeiten und erhöhte Produktivität. Ein integriertes Sicherheitspaket senkt die Komponentenkosten, das Engineering und den Platzbedarf – das führt zu niedrigen Gesamtkosten. Einfache Tools mit grafischer Benutzeroberfläche und die offene Kommunikation über PROFINET/PROFIsafe bieten zudem hohe Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit.

Ob im Hafen, im Tagebau oder auf der Baustelle: Prozesse werden immer dynamischer – mit entsprechenden Anforderungen an die Flexibilität der Anlagen. Smart Safety von ABB unterstützt auch Betreiber, die häufige Änderungen an ihrer Infrastruktur vornehmen müssen, indem es schnelle Anpassungen an neue Produktionsbedingungen ermöglicht, etwa Änderungen der Anzahl mobiler Maschinen.

Optimiertes Material Handling in vielen industriellen Bereichen 

Im Hafen werden FTS immer häufiger für den Transport von Containern eingesetzt. Diese Lösung bietet gegenüber der bisher üblichen Bedienung von Transportmaschinen durch Fahrerinnen oder Fahrer erhebliche betriebliche Vorteile: So ist der Arbeitsbereich eines smarten FTS durch RFID-Responder und lokale GPS funktional sicher abgegrenzt – Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, Containern oder gar Menschen können so sicher vermieden werden. Mit einer zusätzlichen GPS-basierten Positionierung der Fahrzeuge sorgen zwei Signalquellen (RFID-Responder und lokale GPS) redundant für die funktional sichere Positionierung. Auch fahrerlose Hafenkräne und Straddle-Carrier bieten im vollautomatischen Betrieb weitere Potenziale für reduzierte Kosten. Nur in Ausnahmesituationen greift ein Operator zentral von einer Leitwarte aus ein. 

Auch auf unbemannten Ölplattformen müssen Kräne autonom arbeiten und Remote-Zugriff ermöglichen. Mit Smart Safety ist nicht nur Predictive Maintenance einfach möglich, sondern auch die funktional sichere Vibrationsüberwachung etwa von Getrieben und Bremsen. So lassen sich akute Gefahren sicher vermeiden. Die fehlersichere Vibrationsüberwachung verbessert die Anwendungssicherheit, vermeidet Unfälle und führt so auch zu Kostenersparnissen, etwa durch geringere Versicherungsbeiträge. 

Auf der Baustelle kommen aufgrund von Personalmangel und wachsender Sicherheitsanforderungen vermehrt Roboter zum Einsatz, etwa für das Errichten von Rohbauten. Mauerroboter können Ziegel schneller und genauer verlegen als menschliche Mitarbeiter. Um die funktionale Sicherheit der Maschinen zu gewährleisten, müssen ihnen jedoch enge Grenzen auferlegt werden, etwa in Form von Sicherheitszonen. Smart Safety kann auch hier helfen, die Prozesse zu optimieren: Wenn Baustellenroboter Seite an Seite mit dem Personal arbeiten können, steigt das Potenzial zur Kollaboration und sowohl automatisierte als auch händische Vorgänge laufen schneller ab.

Branchenübergreifende Vorteile der smarten Sicherheitslösungen von ABB 

  • Umfassende sichere Kommunikation über PROFINET/PROFIsafe, etwa zu Antrieben, Drehgebern, Remote E/As einschließlich mehrere Controller-Controller-Verbindungen 
  • Indoor- und Outdoor-Betrieb auch in rauen Umgebungen: Temperaturbereiche von -40 bis +70 Grad Celsius, hohe Schock- und Vibrationsresistenz 
  • Sichere, effiziente Mensch-Roboter-Kollaboration mit SafeMove2 und sicheren E/As 
  • Failover-Safety vermeidet Kommunikationsfehler und überbrückt Ausfälle in der drahtlosen Kommunikation 
  • Fehlersichere Zustandsüberwachung wie sicherheitsgerichtete Vibrationsüberwachung ermöglicht Predictive Maintenance und den sicheren Zustand der Maschine 
  • Sicherheitsgeber und -module erhöhen die Sicherheit im Antrieb durch sicher begrenzte Geschwindigkeit, sicher begrenzte Position und weitere Sicherheitsfunktionen 
  • Touchpanels und andere HMIs für sichere Bedienaktionen 
  • Zuverlässige Abschätzung der Geschwindigkeit mit Sicherheitsoptionsmodulen im Antrieb 

 

Die Zukunft des Material Handlings ist sicher, smart und flexibel 

In kritischen Umgebungen hat die Sicherheit der Prozesse oberste Priorität. Smart-Safety-Lösungen von ABB zeigen, dass Betreiber auch bei hohen Anforderungen an die funktionale Sicherheit keine Kompromisse in der Produktivität eingehen müssen: Ausgestattet mit smarter Sensorik kann eine sichere Umsetzung von Antriebs- und SPS-Funktionen die Effizienz deutlich erhöhen. Durch flexible Hardware und Software sind Anwenderinnen und Anwender auch auf dynamische Betriebsentwicklungen vorbereitet und können ihre Assets an alle Anforderungen anpassen. 

Neben der Produktivitätssteigerung durch variabel sicher begrenzte Geschwindigkeiten, sichere Positionsüberwachung und Kollisionsvermeidung profitiert auch die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine und von Maschinen untereinander von offener sicherheitsgerichteter Kommunikation und von der sicheren Fernbedienung per HMI. Smart Safety löst das Dilemma von Betreibern, zwischen Sicherheit und Effizienz abwägen zu müssen – indem sie beides zu einem leistungsfähigen System vereint.

Wie werden die mobilen Maschinen, Roboter, Kräne und Hebezeuge der Zukunft smart und leistungsfähig? Die Antwort gibt Yauheni Veryha im Interview mit dem ABB-Redaktionsteam:

Produktivitätssteigerungen mit Smart Safety