Integrierte Maschinensicherheit von Anfang an
Veröffentlicht am 20. Mai 2025 in Sustainable Manufacturing
Jede Fertigungs- oder Verpackungslinie benötigt Sicherheitssysteme, um Mitarbeiter zu schützen, und Fehlfunktionen zu verhindern, die wertvolle Produkte und Geräte beschädigen können. Effektive Sicherheitssysteme helfen, Linien sofort abzuschalten, Unfälle zu vermeiden und einen schnellen Neustart zu ermöglichen.
In der Vergangenheit spielte funktionale Sicherheit bei der Entwicklung einzelner Maschinen und auch kompletter Fertigungslinien oft eine Nebenrolle, zumeist im Nachgang. Genauer gesagt wurde jedes Gerät ausschließlich für spezifische Aufgaben entwickelt. Erst im Nachhinein kamen notwendige Sicherheitsmaßnahmen hinzu, oft als separates System. Das galt auch für die Fertigungslinien, in die die Maschinen integriert wurden.
Was ist integrierte Sicherheit?
Das ist heute anders, denn Geräte müssen von Anfang an über Sicherheitsfunktionen verfügen. Integrierte Sicherheit bedeutet also, diese Anforderung bereits zu Beginn des Konstruktionsprozesses zu berücksichtigen, und zwar sowohl für einzelne Maschinen als auch für eine komplette Fertigungslinie. Nur so ist es möglich, allen für den Betrieb einer Maschine wichtigen Aspekten Rechnung zu tragen und die entsprechenden Informationen in den vom Steuerungssystem verwendeten Daten zu erfassen.
Maschinen mit integrierter funktionaler Sicherheit bieten maximalen Schutz. Tritt ein Problem auf, stellen sie zudem alle erforderlichen Daten bereit, um die Ursache zu eruieren und zu gewährleisten, dass ein ähnliches Problem nicht erneut auftritt. Ohne diese Daten kann bei einem Ausfall einer Fertigungslinie der Fehler nicht sofort erkannt werden. Und die Ursache nachträglich herauszufinden, kostet Zeit und führt deshalb zwangsläufig zu Produktionsausfällen.
Vorteile für Betrieb und Wartung
Bei einer Fertigungslinie mit integrierten Maschinen ist das nicht der Fall. Denn jede Komponente und Linienaktivität wird von der Steuerungssoftware genau und in Echtzeit überwacht. Ein Steuerungssystem wie Sysmac von OMRON vereint die intelligenten, integrierten und interaktiven Elemente einer Anlage. So lassen sich Probleme oder potenzielle Schwierigkeiten frühzeitig erkennen und zielgenaue Maßnahmen ergreifen. Hierzu gehört etwa eine Veränderung der Produktionsabläufe, um ein isoliertes Problem zu beheben, ohne den Betrieb vollständig zu unterbrechen. Selbst wenn dies erforderlich sein sollte, kann das Steuerungssystem entscheiden, ob die Maschine oder Fertigungslinie weiterhin mit Energie versorgt wird, also in einen Standby-Zustand und nicht in einen sicheren bzw. Not-Halt-Zustand übergeht. Solange die Leistung nicht abgeschaltet ist, werden weiterhin Daten übertragen, sodass das Steuerungssystem erkennt, was gerade geschieht. Die Steuerung oder der Bediener können so auch bei Betriebsunterbrechungen für eine optimale Leistung der Maschine sorgen.
Genauso wichtig ist es, dass auch Wartungsarbeiten sicherer und effizienter werden. Denn noch bevor das Wartungspersonal bei der Fertigungslinie eintrifft, erhält es vom System umfassende Informationen über alle Probleme und kann sich so gründlich vorbereiten. Außerdem weiß es, welches Werkzeug benötigt wird und welche Sicherheitsvorkehrungen zu treffen sind. Darüber hinaus sind die Sicherheitsfunktionen der Linie auch weiterhin aktiv, um das Wartungspersonal zu schützen, falls es während der Instandsetzungsarbeiten zu Schwierigkeiten kommen sollte.
Integrierte vs. nicht integrierte Sicherheit
In einer nicht integrierten Anlage werden alle Bewegungen von einer einfachen programmierbaren Logiksteuerung ausgeführt und überwacht, während ein separates Ein/Aus-Sicherheitsrelais den Betrieb schützt. In einer integrierten Anlage hingegen werden alle Signale und Eingänge in einer intelligenten Steuerung zusammengeführt, die separate Sicherheitsrelais durch fortschrittliche Logik ersetzt.
Integrierte funktionale Sicherheit hilft zudem, das Risiko menschlichen Versagens bei der Datenerfassung auszuschließen. Informationen darüber, wann Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen, sind ein wichtiger Aspekt, um die Gefahr zu verringern, dass Anlagenteile ausfallen. Denn dies kann sich nicht nur auf die Produktion auswirken, sondern auch auf die Sicherheit des Bedieners.
In einer nicht integrierten Anlage verlangt eine sorgfältige Planung der Wartungsarbeiten von den Bedienern ein zuverlässiges und ausführliches Protokoll über Vorfälle und Abläufe. In älteren Anlagen handelt es sich dabei zumeist um ein handgeschriebenes Heft, das im Bedienerpult aufbewahrt wird. Doch selbst wenn diese Dokumentation sorgfältig geführt wird, sind die Informationen nicht in digitaler Form verfügbar. Ein derartiges Vorgehen ist also kaum der beste Weg, den Zustand einer Maschine zu verfolgen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten und eine vorausschauende Wartung zu planen.
In einer integrierten Anlage werden hingegen alle Informationen automatisch vor Ort aufgezeichnet und können auch online zur Verfügung gestellt werden. Durch die digitale Erfassung sämtlicher Ereignisse – etwa jedes Öffnen und Schließen einer Tür – lassen sich Statistiken wie die „Mean Time between Failures“ (mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen) prüfen und vorbeugende Wartungsmaßnahmen planen.
Sicherheitstechnische Dienstleistungen
Egal, ob es sich um Hersteller von Anlagen für Fertigungslinien handelt oder um Anlagenbetreiber: Alle wollen, dass ihre Anlagen bzw. Fertigungslinien funktional sicher sind und alle nationalen sowie internationalen Vorschriften erfüllen. Unternehmen wie OMRON bieten umfangreiche Dienstleistungen, die auf einer fundierten Beratung rund um das Thema Sicherheit basieren. Vorrangiges Ziel ist es, einen absolut unfallfreien Betrieb von Fertigungslinien zu gewährleisten und gleichzeitig Produktivität, Sicherheit und Flexibilität zu erhöhen.
Normalerweise beginnen diese Dienstleistungen mit einer Bewertung der Maschinensicherheit, die es ermöglicht, Anlagen unter diesem Aspekt zu beurteilen und Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren. Während kleine Verbesserungen oft schon von den Herstellern vorgenommen werden können, erfordern umfassende Verbesserungen meist die Entwicklung und Umsetzung einer kundenspezifischen Lösung sowie Schulungen zu neuen Funktionen durch Experten.
Darüber hinaus kann die Bewertung von Sicherheitsmaßnahmen dazu dienen, dass Maschinen und Anlagen den regionalen Vorschriften entsprechen. Sicherheitstechnische Dienstleistungen, ob von OMRON oder anderen Unternehmen, sorgen dafür, dass Fertigungslinien alle relevanten Sicherheitsanforderungen und -vorschriften erfüllen und sich die Anlagenbetreiber auf ihre Produktionsziele konzentrieren können.
Rolle der KI in der integrierten Sicherheit
Mit dem zunehmenden Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in der industriellen Automatisierung wächst das Interesse daran zu erfahren, wie KI Sicherheitssysteme unterstützen kann. KI-Technologien können etwa Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) oder Anomalie-Erkennung unterstützen und so Bedienern helfen, Probleme zu antizipieren und zu reagieren, bevor sie kritisch werden.
Geht es jedoch um funktionale Sicherheit, bleibt die direkte Integration von KI in sicherheitsrelevante Steuerungssysteme aber eine Herausforderung. KI-Systeme, vor allem solche, die auf neuronalen Netzen basieren, sind nicht deterministisch, also durch vorherige Ursachen oder Bedingungen eindeutig bestimmt. Ihre Leistung kann im Laufe der Zeit je nach Trainingsdaten und Umgebungsbedingungen variieren. Das erschwert die Bewertung ihrer Zuverlässigkeit in verschiedenen Betriebsszenarien. Da funktionale Sicherheit erfordert, dass sich Systeme vorhersehbar verhalten und strenge Ausfallwahrscheinlichkeitskriterien erfüllen, müssen zentrale Sicherheitsfunktionen weiterhin durch zertifizierte, deterministische Logik gewährleistet werden. Deshalb sollte die Rolle der KI in Sachen Sicherheit auf unterstützende Funktionen beschränkt bleiben, während die Hauptsicherheitslogik im Bereich bewährter und zertifizierbarer Technologien verbleibt.
Fazit: Sicherheit für die Zukunft
Sicherheit von Anfang an zu konzipieren und einzuplanen, ist der effektivste Weg, Menschen zu schützen und für zuverlässige Maschinenleistung zu sorgen. Ein integrierter Ansatz liefert verantwortlichen Mitarbeitern die Daten, Diagnosen und Steuerungsmöglichkeiten, die sie benötigen, um schnell zu reagieren und die Produktion auf Kurs zu halten. KI kann dieses Ziel unterstützen, indem sie Probleme früher erkennt. Die zentrale Sicherheit hängt aber nach wie vor von bewährten und vorhersehbaren Technologien ab. Werden Sicherheit und Performance von Anfang an gemeinschaftlich berücksichtigt, entsteht ein System, das nicht nur konform, sondern auch auf Langlebigkeit ausgelegt ist.
Lernen Sie die Sicherheitsprodukte und -services von OMRON kennen
OMRON bietet Sicherheitskomponenten, Steuerungen und fundiertes Know-how zur Unterstützung integrierter Sicherheit vom Konzept bis zur Inbetriebnahme.
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