Konzept, Planung und Umsetzung der funktionalen Sicherheitstechnik für eine flexible Fertigungszelle mit Roboterbeschickung

Abstract

In dieser Arbeit wird ein Sicherheitskonzept für eine flexible Fertigungszelle mit Roboterbeschickung erarbeitet. Es werden Methoden und Maßnahmen beschrieben, die zur Erreichung eines ausreichend hohen Sicherheitsniveaus für Personen im Umfeld von verketteten und automatisierten Anlagen notwendig sind. Für das Sicherheitskonzept werden Laserscanner, Sicherheitslichtvorhänge und ein sicheres Kamerasystem eingesetzt, um Gefahrenbereiche abzusichern. Um dem Prozessleitsystem sämtliche relevanten Informationen bereitzustellen, wird der aktuelle Zustand der Sicherheitseinrichtungen dabei über OPC UA nach außen dargestellt. Für ein Fahrerloses Transportsystem (FTS) wird eine Schleuse über das sichere Kamerasystem eingerichtet, deren Raumüberwachungszustände ebenfalls über OPC UA aktiv manipuliert werden können, damit eine flexible Nutzung der Zelle ermöglicht wird. Einen zentralen Teil der Arbeit stellt die Risikobeurteilung und anschließende Risikominderung dar. Der Fokus liegt dabei auf der ordnungsgemäßen Umsetzung der vorhandenen Sicherheitsnormen, wobei auf die wesentlichen Punkte der entsprechenden Normen eingegangen wird. Darüber hinaus werden auch die Anforderungen an die Sicherheitstechnik in Beziehung zur Industrie 4.0 Thematik behandelt und es wird betrachtet, in wie weit es mit den derzeit verfügbaren Mitteln möglich und sinnvoll ist, ein Sicherheitskonzept Industrie 4.0 tauglich zu gestalten.

This thesis is about the development of a safety concept for a flexible manufacturing cell that uses robots for the loading and unloading process of the machines. It includes a description of the methods and measures that are necessary to achieve an adequate safety level for persons in the vicinity of linked and automated systems. The employed safety concept that separates the hazard area from its surroundings includes devices such as laser scanners, safety light curtains and a safe camera system. In order to provide the process control system with all the relevant information, the current state of the safety devices is transmitted to the outside via OPC UA. Moreover, a security gate for an automated guided vehicle (AGV) is set up via the safe camera system. To ensure a flexible use of the cell, the area monitoring state of the gate can also be manipulated via OPC UA. A key point is the risk assessment and subsequent risk reduction. With a focus on the proper implementation of the existing safety standards, the main aspects of the corresponding standards are also summarised and discussed. Additionally, the requirements for safety technology are considered in an Industry 4.0 context. It is determined to what extent it is possible and reasonable with the means currently available to design a safety concept suitable for Industry 4.0 applications.