Sicherheit bei mobilen Transportplattformen

Die räumliche Trennung zwischen Mensch und Maschine sorgt traditionell für Sicherheit in Fabrikhallen. In modernen Industrieumgebungen ersetzen heute jedoch flexible Produktionsprozesse starre. Produktionslinien müssen sich daher vor allem durch Flexibilität auszeichnen. Vor diesem Hintergrund wird der Einsatz von FTS immer notwendiger, 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 Stillstandszeiten, fließen.

Wie lassen sich 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.

Einfache, spurgebundene Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) folgen auf ihrem Weg, beispielsweise von einer Maschine zum Warenlager, Markierungen im Boden. Sind Hindernisse auf dieser Spur, beispielsweise Paletten, 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 sicher.

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 Psen-Scan von Pilz übernehmen eine solche Absicherung und bieten im Vergleich zu Lösungen mit Lichtgittern eine barrierefreie, produktivere 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. Mypnoz, ein modulares Sicherheitsrelais ab Losgröße 1, ermöglicht es Anwendern, aus einer Vielzahl an Variationsmöglichkeiten eine bedarfsgerechte individuelle Sicherheitslösung zusammenzustellen.

Frei navigierende mobile Plattformen (Autonomous Mobile Robots, kurz 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. Sichere Sensorik wie Sicherheits-Laserscanner erfassen permanent die Umgebung, damit sich die Navigation frei umsetzen lässt. Die Navigationsdaten können beispielsweise direkt über UDP (User Datagram Protocoll)-Schnittstellen zum Roboterbetriebssystem oder zur Software-Bibliothek wie der C++-Bibliothek oder ROS (Robot Operating System) 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 derartige 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 FTF effizient.

Der Sicherheits-Laserscanner ist bei der sicheren 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 konfigurierbaren, modular aufgebauten Kleinsteuerung wie Pnozmulti 2 von Pilz 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 Psen-Scan mit nur einigen Klicks umsetzen.

Software-Lösungen fürs Flotten­management

Neben passenden Sicherheitslösungen können auch Softwarelösungen für das Flottenmanagement dafür sorgen, dass FTS reibungslos von A nach B kommen. In Kooperation mit dem Experten für Materialfluss-Automatisierung Naise bietet Pilz einen Verkehrs- und Auftragsmanager für alle Teilnehmer in der Intralogistik an: für den Menschen sowie für Flurförderfahrzeug wie FTS oder Gabelstapler, herstellerübergreifend. Mittels Sensorinfrastruktur und intelligenter sowie integrierter Kommunikation analysiert der Verkehrs- und Auftragsmanager Naise Traffic in Echtzeit den Verkehrs- und Warenfluss in Intralogistikanwendungen. Damit steht Betreibern eine ganzheitliche Materialfluss-Automatisierungslösung zur Verfügung. Staus, Engpässe oder Unfälle werden vermieden. Dies erhöht die Sicherheit und optimiert die Verkehrssteuerung: für mehr Transparenz, Effizienz, und Produktivität in Produktion und Logistik.

Jede mobile Anwendung sollte daher individuell betrachtet und je nach Anforderung das passende Sicherheitskonzept realisiert werden. Flexible Lösungen tragen zu mehr Safety und Security bei und gewährleisten fließende und damit effiziente Abläufe in der Intralogistik.