作者 Stefan Sattler 是西門子數(shù)字工業(yè)部門的營銷經(jīng)理。圖片來源：西門子

工業(yè)機(jī)器人是制造業(yè)不可或缺的一部分：它們搬運(yùn)半導(dǎo)體元件、分揀唇膏和移動汽車車體。盡管機(jī)器人技術(shù)用途廣泛，但到目前為止，在擁有工業(yè)機(jī)器人的工廠中，相應(yīng)的機(jī)器安全措施并不靈活。這種情況在基于軟件的安全解決方案中得到改變。

不僅是工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量對工廠和機(jī)器的安全提出了新的要求，而且機(jī)器人的密度也在不斷增加。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會的數(shù)字，2020年，全球制造業(yè)每10000個工作崗位就有126個機(jī)器人，幾乎是2015年的兩倍。

德國的機(jī)器人越來越多

德國每萬名員工擁有371臺機(jī)器人，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均水平。2020年在自動化程度最高的國家中排名第四，排在韓國、新加坡和日本之后。這種增長的后果可以在許多生產(chǎn)線上看到。越來越多的機(jī)器與工業(yè)機(jī)器人一起工作或結(jié)合使用。使用了各種各樣的運(yùn)動學(xué)類型：6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人、龍門機(jī)器人SCARA系統(tǒng)和三角揀選機(jī)--這些機(jī)器人必須在越來越狹窄的空間內(nèi)與車間里的人類一起工作，甚至在必要時進(jìn)行合作。

關(guān)注工廠和機(jī)器安全

這些發(fā)展對機(jī)器安全意味著什么？在機(jī)械指令中有相應(yīng)的規(guī)范，根據(jù)這些規(guī)范，工業(yè)機(jī)器人被認(rèn)為是不完整的機(jī)器。只有在與所有設(shè)備和保護(hù)措施整合到機(jī)器或生產(chǎn)環(huán)境中后，才是完整的機(jī)器。這意味著發(fā)布?xì)W共體符合性聲明的義務(wù)是由各機(jī)器制造商或集成商承擔(dān)的。而這恰恰是挑戰(zhàn)之一所在。因?yàn)樘貏e是考慮到對更多的生產(chǎn)和靈活的機(jī)器和工廠概念的競爭--工業(yè)機(jī)器人正是其中的一個核心組成部分--工廠安全作為開發(fā)和實(shí)施新解決方案的成本和時間因素進(jìn)入視野。

安全圍欄要么需要很大的空間，以確保機(jī)器人不接觸圍欄，必要時使其變形并傷害機(jī)器操作員。另外，柵欄可以放在離機(jī)器人更近的地方--但這時必須在軸關(guān)節(jié)上安裝機(jī)械擋板或鎖，以相應(yīng)限制機(jī)器人的運(yùn)動。然而，這種解決方案不是很靈活：如果控制程序或自動化任務(wù)有變化，這些擋板可能必須以不同的方式安裝。此外，每種類型的運(yùn)動學(xué)對工作和保護(hù)空間都有自己的要求。一個新的工具或工件也可能意味著必須調(diào)整保護(hù)措施。機(jī)器制造商必須在他的機(jī)器安全概念中考慮到所有這些因素，對它們進(jìn)行規(guī)劃，并在最后將它們記錄下來--這就是為什么他經(jīng)常發(fā)現(xiàn)機(jī)器安全是創(chuàng)新的一個障礙。

基于軟件的機(jī)器安全，具有靈活性

有了正確的解決方案，機(jī)器中的運(yùn)動系統(tǒng)不僅可以安全地運(yùn)行，而且還可以靈活地、高度地生產(chǎn)。當(dāng)不同類型運(yùn)動學(xué)的運(yùn)動控制通過Simatic控制系列中的技術(shù)對象或Sinumerik One的Sinumerik Run MyRobot進(jìn)行控制時，Simatic安全運(yùn)動學(xué)接管了運(yùn)動的安全監(jiān)控。這意味著，在安全方面，與機(jī)器有關(guān)的運(yùn)動學(xué)也是工廠自動化的一部分。Simatic安全運(yùn)動學(xué)軟件解決方案由兩部分組成：安全功能塊，用于安全監(jiān)控各運(yùn)動學(xué)的軸位；工程設(shè)計(jì)，用于在TIA門戶中簡單配置安全解決方案。

到目前為止，機(jī)器人和員工主要是通過機(jī)械和建設(shè)性措施彼此分開的。借助基于軟件的安全解決方案，機(jī)器人現(xiàn)在可以安全地使用，但更加靈活和高效。圖片來源：西門子

更緊湊的系統(tǒng)和更高的生產(chǎn)力

這種基于軟件的解決方案的一個關(guān)鍵特性是可以在機(jī)器或系統(tǒng)中定義和安全監(jiān)控不同的區(qū)域：允許機(jī)器人移動的工作區(qū)域和不允許機(jī)器人移動的保護(hù)區(qū)。安全區(qū)域監(jiān)控意味著及時檢測到機(jī)器人與先前建模區(qū)域之間的碰撞，以便系統(tǒng)可以在機(jī)器人到達(dá)安全圍欄之前將其停止。這確保了防護(hù)柵欄和機(jī)器人之間始終有足夠的距離，這意味著防護(hù)柵欄可以安裝在離機(jī)器人更近的地方。這顯著減少了機(jī)器人單元所需的空間/面積。一個經(jīng)過深思熟慮的安全解決方案還為最佳利用可用空間創(chuàng)造了先決條件。

安全區(qū)域監(jiān)控的另一個好處：可以實(shí)施靈活的區(qū)域概念，使系統(tǒng)更加高效。只要操作員距離危險區(qū)域足夠遠(yuǎn)，例如 6 軸關(guān)節(jié)機(jī)器人，就不必停止。如果操作員接近機(jī)器人，運(yùn)動系統(tǒng)的速度會降低并安全監(jiān)控。不僅在工具中心點(diǎn)監(jiān)控速度，而且在機(jī)器人、工具和工件上的任何其他點(diǎn)都監(jiān)控速度。您不必停止機(jī)器人，它可以在遠(yuǎn)離操作員的地方執(zhí)行其他任務(wù)，例如繼續(xù)處理工件或繼續(xù)處理任務(wù)。

高效的項(xiàng)目規(guī)劃

運(yùn)動學(xué)的相應(yīng)安全概念可以在統(tǒng)一的環(huán)境中輕松實(shí)施。為此，該過程在 TIA Portal 中進(jìn)行組態(tài)。通過導(dǎo)入 CAD 數(shù)據(jù)，運(yùn)動學(xué)和環(huán)境條件可以毫不費(fèi)力地真實(shí)地顯示出來。在 3D 編輯器中，可以離線模擬或在線復(fù)制真實(shí)運(yùn)動學(xué)的運(yùn)動——考慮到不同的工具和工件幾何形狀。通過這種方式，可以輕松檢查運(yùn)動學(xué)的運(yùn)動方式、區(qū)域是否已正確定義或機(jī)器人手臂是否會穿過防護(hù)欄。這些區(qū)域違規(guī)會立即顯示給用戶，以便他可以相應(yīng)地調(diào)整配置。

可以在安全程序中定義相應(yīng)的安全反應(yīng)，例如根據(jù)運(yùn)行模式或其他安全設(shè)備的操作。例如，可以在設(shè)置操作期間限制機(jī)器人的速度，以便它可以隨時安全停止。這意味著員工也可以留在機(jī)器人的工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行新工件或新動作的示教。最后，驗(yàn)收測試助手支持用戶驗(yàn)證和確認(rèn)安全功能以及系統(tǒng)安全文檔。

西門子股份公司是一家全球性技術(shù)強(qiáng)國，將數(shù)字世界和物理世界融合在一起，使客戶和社會受益。該公司專注于建筑和分散式能源系統(tǒng)的智能基礎(chǔ)架構(gòu)，流程和制造業(yè)的自動化和數(shù)字化，以及鐵路和公路運(yùn)輸?shù)闹悄芤苿咏鉀Q方案。

從Werner von Siemens到Joe Kaeser，在塑造未來的過程中發(fā)揮積極作用一直是公司所有負(fù)責(zé)人的目標(biāo)。在170多年的歷程中，這一雄心壯志將位于柏林的Sch?nebergerStrasse 19的十人團(tuán)隊(duì)變成了一家偉大的國際公司。 

西門子與眾多其他公司有何不同？答案：西門子始終創(chuàng)新，以客戶和質(zhì)量為導(dǎo)向，國際化，負(fù)責(zé)任，能夠承受危機(jī)，并且能夠改變。這些特征使它無論在好時還是壞時都保持堅(jiān)強(qiáng)和獨(dú)特。與我們一起經(jīng)歷公司歷史的激動人心的旅程。

截至2020年9月30日的2020財年，西門子集團(tuán)的營業(yè)額為571億歐元，凈利潤為42億歐元。截至2020年9月30日，該公司在全球擁有約293,000名員工。