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奧斯菲爾, 2015年10月1日

數位化、國際主義和人類的角色是其重點 - 自動化的未來即是安全

總是認為它應該存在,但只有在欠缺時才被注意到:安全的使命是保護人員、機械設備和環境。在過去,安全和自動化通常被視為兩種獨立的個體,而且各自的目標部份是相互衝突的。依據實務資料顯示,將安全功能與自動化技術同步進行考量,無庸置疑可在初期帶來更好的競爭優勢。並能更輕鬆地面對許多自動化的挑戰。

現代化工業社會的特徵包括不斷提高的生活水準、更多元的產品和更多的產品特性,使產品型式種類多樣化、產品生命週期循環更快速。這些發展對生產製造帶來了全新的挑戰:產品必須以更彈性、更快速、更有效率及更節省資源的方式製造。

自動化作業的目的是讓人類的生活可以過得輕鬆,並協助人類及工業環境控制周遭複雜的製程。而它正逐漸主宰現代化工業社會的發展步調。工業生產的可靠性和效率與自動化密不可分,它奠定了大量生產的技術基礎。然而努力優化生產是由成本、時間和品質這個「魔法金三角」的定律所控制。

要成功優化魔法金三角,下列自動化趨勢的反映程度至關重要:首先是實施生產和技術更有效率和彈性的數位化作業;其次是涵蓋全球需求和建立全球生產營運能力的國際化作業;第三則是人員在生產廠房中(再度)扮演日益重要的角色。
而安全這個議題在這個趨勢過程中扮演重要角色。若未考慮到安全層面,或事後才納入安全考量,實施困難度將會提升或甚至無法達成。

不應將安全視為理所當然
當Edmund Cartwright在1787年推出第一部織布機時,也揭開第一次工業革命機械化的序幕。當時主要動機只是為了增加生產力,幾乎沒有任何人思考織布機的安全性。相反地,現今的重點是同時聚焦於生產製程的效率和作業人員的安全上。


我們的出發點即是以自動化安全層面為主要考量:保障人身安全的權利。此外,至少在歐盟機械指令的中,機器在所有生命週期內的安全需求已取得準法定的特性。然而,在許多國家中,安全機械設備和工作條件仍不受到重視。據我們所知,即使在德國及歐洲地區,安全自動化仍是相對較新的觀念。

在1980年代末期之前,安全僅被解釋為在人類和機械設備工作區域實行嚴格的實體分隔。在發明織布機200年後的1987年,Pilz皮爾磁在市場上推出第一款安全繼電器PNOZ,讓機械發生危險情況時可靠地緊急停止運轉。直到Pilz皮爾磁於1995年在市面上推出第一款可編輯程式的安全系統PSS 3000後,才將電子控制電路用於安全技術。因為在此之前,歐洲法律和標準仍禁止在安全技術中使用純電子控制系統。經過與德國聯邦經濟部和勞工與社會事務部,以及位於布魯塞爾的相關歐盟委員會進行多次艱難的協調之後,才得以修改法律。如今,以軟體為基礎的安全技術功能已成為常態,並被定義為先進技術。

數位化:連線能力是生產力的評量標準
使用網路技術已是日常生活普遍的習慣。我們在網路上購物和處理銀行業務、瀏覽政府部門網站,並將相片上傳至雲端。為此,我們必須將重要資料轉化為數位形式。第四次工業革命,亦稱為「物聯網」將會是下一個階段。在德國,我們針對生產不間斷地網路技術,提出一個相當貼切的名稱:工業Industrie 4.0。其目標是建置智慧工廠,此工廠可迅速調整因應彈性化的流程、不斷變化的生產條件和大量的規模生產。

我們只能大膽的推測當未來每部機器、每段廠區、每項產品和每個工廠皆已整合時,在必要時取得需要的資料的可行性。事實上,根據一份VDI研究顯示,40 %的德國經濟成長可歸因於數位化。因此數位資料及其高效率的交換能力,將定義未來的生產製程,並展現整體製造鏈的實際價值。它不僅提升整合層級,也成為生產力進步的指標。

在技術方面,在工業環境中實施數位化和整合雖然不是問題,但在掌握整合式系統的複雜度方面,則極具挑戰性。當事情日益複雜,錯誤風險也會隨之升高。因此在未來,現代化自動化解決方案的重要任務將包括處理方法,以因應分散式、整合式機械設備和系統日漸增加的複雜度,且方案需要讓使用者越簡單越好。

Pilz皮爾磁提共必要的軟體支援。例如,可同時適用於自動化與安全化的軟體編輯工具。這些工具能引導使用者持續檢查其訊號的輸入。使故障發生時能即時排除。所帶來的成果是自動化和安全功能的整合,提供的是硬體方面的整合,但邏輯上無衝擊且清楚區分的單一解決方案。

如果所有通訊都是分散式架構,安全通訊的需求將會隨之升高。這包括安全(機械設備安全)和保全需求(營運安全),且兩者同等重要。除現有需求外,新的保護目標包含保護生產資料、產品及防抄襲、專業知識、資料存取及完整性。Pilz皮爾磁瞭解機械工程設計和自動化公司的安全需求,也洞悉一般終端客戶的需求,而後者的安全需求,必須重視。它的挑戰是將自動化和資訊技術(IT)這兩種不同領域的需求進行標準化,納入適當、可行的解決方案中。在未來,這兩項安全領域將會密切相連:很難以想像沒有保全的安全系統,反之亦然。

國際化:跨越國界的自動化
資訊和通訊技術的高度成熟,有助於全球工業自動化技術的普及。
一方面,地區的公司逐漸讓生產作業自動化,以更符合經濟效益的方式運作。 生產製程的自動化程度越高,工廠作業人員所面對的需求組合困難度也隨之提升。
另一方面,跨國企業也要求其在地公司遵守與全球各地相同的標準化流程。其目標是將管理及實施的不同機器設計的數量降低,以降低組織管理方面的投入和成本。而跨國企業的優勢:它們能在多個地點部署人員或機械設備,且能依標準化的製程規格在全球生產製造相同品質的產品。它能將安全架構導入至需要的地區 - 即使是安全需求只能部分適用或可能不適用的地區。全球各地的終端使用者、系統整合商和供應商已逐漸遵循當地標準- 這是全球整合到目前仍常被忽略的一項優點。
安全標準的其中一項重要需求是達成一致性的國際認知,也就是安全的涵意以及應在何時對機器安全或製程安全進行討論。Pilz皮爾磁推動了國際安全標準的訓練課程並創立了CMSE® - 認證機械安全專家資格。Pilz皮爾磁於2013年,與TÜV NORD共同合作制定出這一項國際化的資格認證。現今,這項資格認證課程在全球22個國家教授各種關於機器生命週期的專業知識。

人類的新角色
DIN V 19233 [1972]將自動化定義為「為裝置提供各種配備,讓它能依規劃的方式運作,無論是完全運作或部分運行,不需要人為干預」。
理想的自動化是取代人類,讓人類不需再進入廠區。任何致力於打造無人工廠的計劃,如今已不合時宜。隨著複雜性提升,更顯示人類在許多領域中,都比機器更具有優勢。人類是智慧生產過程中不可或缺的要素,與機器不同是,人類能獨立評估各種情況並做出自主性的判斷,例如制定決策。
若人類仍參與生產過程,工作場所就必須針對個別作業人員的年齡和資格加以調整。機器人可接手更多耗費體力或需與作業人員密切協作的單調任務,而人類可以進行較高級的作業。另一方面,自動化也能為勞動人口變化加劇的問題提供解答。

不僅僅是合作,它還促成一種全新的工作形式 - 人類和機器不但一起工作且密切合作。在許多領域,這代表著人類與機器之間的距離將更靠近,或是人類和機器一起執行任務,因此將會共用工作空間,讓雙方各施所長。當人與機器的距離越近,安全就更顯重要。只有隨時確保安全,人類才能放心把機器人當成「同事」。

這些全新形式的共同合作及人類扮演的新角色,需要全新、動態的安全機制。例如,這些機制在人員進入工作區域時,讓機器人持續以較低的速度(因此更安全)工作,而不是突然中止 - 未來它們甚至能採取安全迴避策略。另一方面,分散式系統中的智慧感測器和致動器將可處理更多控制裝置功能,有助於個別機器模組間,以及人和機器之間互動提升。安全運動控制器採用即時乙太網路同步連結到主機控制和評估功能。 多種智慧系統,包括可執行三度空間區域監控任務的首部安全攝影機系統SafetyEYE和攝影技術防護系統PSENvip,以及採用智慧感測器技術的量測系統。

安全解決方案的範圍廣泛,如同人機共同作業的形式,並無法針對單一機器人系統或使用的安全技術進行徹底的安全性評估。每一項應用需要不同的評估方式來評估其技術安全。安全的人機協同作業最終的結果是規範性架構條件與複雜風險之間的互動,而這些條件即是選擇適當安全功能的機器人、選擇適當的安全元件,最後則是安全驗證

安全的價值
安全的形象正不斷提升中:安全已不只被視為是一種規範性的義務,它與魔法金三角的目標皆然不同。相反地,成熟的安全性如今已是高利用率與高效率生產的先決條件。
例如,數位化就是邁向自動化未來的重要關鍵。但若只提供人員保護,機械設備或資料卻處於發生錯誤的風險之中,這將難以讓市場接受。在研究聯盟對德國政府所提出的實行建議中,安全無疑地被定義為成功的重要因素。 Pilz皮爾磁也極力推廣此一觀點。若沒有安全(包括保全措施),工業Industrie 4.0將無法運作。
身為安全大使,Pilz皮爾磁持續致力於在全球各地推動「安全工作場所」為目標。全球化推動著統一標準的建立。在任何採用自動化的地方,安全標準也因而提高。安全將提升為企業價值:公司可以透過具備安全標準的品質以提升競爭優勢,且突顯其產品的優異性。

人類在智慧工廠中的角色,最終將會為了提升產能及為了達成預設的品質標準而重新定義。這並不代表機器將取代人類,而是著重在人類受到充分的保護下時,如何與機械協同作業。
永不過時的自動化解決方案必須一開始就把安全層面納入考量。因為安全不僅限於硬體;它是一項遠超出單純技術考量的功能。
 

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