FABRICACIÓN INTELIGENTE

Transcripción

1 FABRICACIÓN INTELIGENTE CON MÁQUINAS SEGURAS Otto Görnemann SICK AG CD - Safety Management & Innovation

2 SICK A PRIMERA VISTA SICK es uno de los fabricantes más importantes a nivel mundial de sensores y sistemas de sensores para la automatización de procesos industriales Años de experiencia. Fundada en Empleados en todo el mundo Países con presencia de SICK Más de 50 Compañías subsidiarias y Join-Ventures y muchas agencias especializadas Millones de euros en ventas en el año 2016 Productos. El portfolio más amplio de productos y tecnologías en la industria de sensores Patentes. Líder en el desarrollo de soluciones innovativas de sensores 2

3 SU PONENTE OTTO GÖRNEMANN Gerente para seguridad de maquinaria - Regulaciones y Normas Desde 1995 empleado en la División de Seguridad Industrial de SICK AG Miembro en diferentes comités técnicos de ISO IEC CEN DIN AENOR AISS ISO/TC199 Seguridad de las máquinas - Presidente CEN/TC114 Seguridad de las máquinas - Presidente ISO/TC299 Robots y Automación ISO/TC110 Vehículos industriales ISO/TC39 Maquinas herramienta CEN/TC146 Maquinas empaquetadoras IEC/TC 44 Seguridad de las Máquinas Liaison officer (Oficial de enlace) 3

4 QUÉ ES INDUSTRIA 4.0? Industria 4.0 es una iniciativa conjunta del Gobierno y de la Industria alemanes para reforzar la aplicación de las tecnologías digitales en el sector de la manufactura = Smart Manufacturing = Fabricación Inteligente

5 SMART MANUFACTURING OBJETIVO El objetivo de la "fabricación inteligente" (Industria 4.0) es una producción eficiente mediante la integración de tecnologías y procesos informáticos en la fabricación / manufactura Eficiente Smart Manufacturing, flexible, preserva recursos,segura Internet Industrial Sistemas Ciberfísicos Big Data Controles Inteligentes SICK AG 5

6 FABRICACIÓN INTELIGENTE RIESGOS Maquinaria avanzada Producción personalizada on demand Robots móviles Sistemas logísticos flexibles Vehículos industriales auto guiados, AGV s Manipuladores y grúas robotizadas Fabricación inteligente Interacción Persona-Máquina Estaciones de carga y descarga Robots colaborativos Conexión a redes Ciber-seguridad Disponibilidad Conexión a redes Maquinaria avanzada Sistemas de logistica flexible Interacción Persona - máquina SICK AG Solo es posible una fabricación inteligente eliminando o controlando estos riesgos! 6

7 MAQUINARIA AVANZADA PRODUCCIÓN PERSONALIZADA ON DEMAND Riesgos Aumento de la demanda de maquinaria flexible Los resguardos fijos y móviles no son aptos para la protección de las estaciones de carga y descarga Incremento del número de puntos peligrosos accesibles Más movimientos inesperados de partes de la máquina Medidas Evaluaciones de riesgo más detalladas Consideración de escenarios de interacción muy complejos Aplicación de dispositivos de protección sin contacto (ESPE) Aplicación de controles de seguridad de alto rendimiento SICK AG 7

8 TIPOS DE OPERACIÓN DE ROBOTS COLABORATIVOS Definiciones de ISO TS Parada segura monitorizada Guiado manual Control de velocidad y separación Limitación de fuerza y energía SICK AG 8

9 LIMITACIÓN DE FUERZA Y/O POTENCIA Estudio científico Universidad de Maguncia Instituto IFA del DGUV Medición de presión Algómetro Limite de dolor 1ª evaluación con 36 Personas Sonda de prueba 14 14mm. aristas r = 2mm Presión medida en cada mm² Imagen : IFA 9

10 ROBOTS COLABORATIVOS Limitación de fuerza y/o energía - Valores límites ISO/TS Localización corporal Contacto cuasi estático Contacto transiente Región corporal Specific body area Valor máximo permisible Factor (P T) Presión Fuerza para los valores [N/cm²] [N] máximos permisibles d = dominant nd = not dominant Cabeza 1 Mitad de la frente Sien 110 Rostro 3 Musculo mastoideo Cuello Espalda y hombros Pecho 4 Musculo del cuello ª vertebra del cuello Hombro ª vertebra lumbar Esternón Musculo pectoral 170 Abdomen 10 Musculo abdominal Cadera 11 Hueso pélvico (cadera) Brazo / Codo Antebrazo / Articulación mano 12 Musculo deltoides Humero Radio Musculo del antebrazo 180 Brazo / Codo 16 Nervio del brazo Mano y dedos Muslo / Rodilla Pierna 17 Yema de dedo d Yema de dedo nd Articulación distal d Articulación distal nd Pulgar Palma de la mano d Palma de la mano nd Reverso de la mano d Reverso de la mano nd Musculos del muslo Rótula Espinilla Musculo gemelo NO PERMITIDO x 2 x 1 10

11 INTERACCIÓN PERSONA / MÁQUINA ESTACIONES DE CARGA Y DESCARGA Requisitos Aumento del número de tareas de carga y descarga debido a pequeños lotes Interacción compleja debido a las características cambiantes del producto Tareas complejas de protección Medidas Evaluación de riesgos más detalladas Aplicación de dispositivos de protección sin contacto adaptables a la situación (ESPE) Aplicación de controles de seguridad de alto rendimiento Interconexión con otras máquinas de la línea de producción (IMS) 11

12 INTERACCIÓN PERSONA / MÁQUINA ESTACIONES DE ENTRADA Y SALIDA AUTOMÁTICA DE MATERIAL Se requiere una diferenciación entre personas y objetos rápida y fiable La diferenciación de personas y objetos solo es posible en un pequeño número de aplicaciones! Las soluciones estándar están disponibles para muchas aplicaciones! En el futuro: Sensor-fusión! SICK AG SICK AG SICK AG 12

13 INTERACCIÓN PERSONA / MÁQUINA DIFERENCIACIÓN ENTRE PERSONAS Y OBJETOS RÁPIDA Y FIABLE Actualmente, solo es posible la detección de objetos con ciertas propiedades geométricas (partes del cuerpo) SICK AG SICK AG SICK AG SICK AG 13

14 INTERACCIÓN PERSONA / MÁQUINA ESTACIONES DE ENTRADA Y SALIDA AUTOMÁTICA DE MATERIAL Aplicación de AOPDDR (Escaneador laser de áreas) para la protección de una salida de línea de producto La información del lector de código de barras se usa para cambiar el campo de detección apropiado del AOPDDR SICK AG SICK AG SICK AG 14

15 MAQUINARIA AVANZADA ROBOTS MÓVILES Requisitos Robots de posicionamiento flexible / robots móviles Requisitos de robots industriales + Requisitos de vehículos industriales auto guiados No es una tecnología "nueva", pero necesita una consideración cuidadosa Proteccion 3D casi imperativa Medidas Evaluación de riesgos más detalladas Consideración de la estabilidad durante la operación compleja (traslado + manipulación) Aplicación de dispositivos de protección sin contacto adaptables a la situación (ESPE) Aplicación de controles de seguridad de alto rendimiento KUKA AG 15

16 SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES VEHÍCULOS INDUSTRIALES AUTO GUIADOS & AGV S Requisitos Aumento en el número de vehículos = mayor probabilidad de colisión. = funciones de seguridad con PL "d? Tecnología eficaz y comprobada Se requiere protección 3D para algunas aplicaciones Medidas Evaluación de riesgos más detalladas Soluciones escalables Aplicación de dispositivos de protección sin contacto adaptables a la situación (ESPE) Aplicacion de nuevos dispositivos de protección basados en combinaciones de sensores (IEC /TS 62998) Uso de redes informáticas para la navegación y despacho Aplicación de controles de seguridad de alto rendimiento SICK AG 16

17 VEHÍCULOS INDUSTRIALES AUTO GUIADOS VENTAJAS Y RIESGOS El uso de vehículos industriales auto guiados (AGV s) es muy común desde la última década Los AGV s reducen considerablemente riesgos ergonómicos en tareas de carga, descarga y transporte Los conceptos de ingeniería siguen basándose en la permisividad de contactos físicos La Norma actual (EN1525:1997) acepta contactos iniciales de 250 N a finales de 400N!!! 17

18 SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES PROTECCIÓN DE UNA ZONA DE CARGA Y DESCARGA AUTOMÁTICA PARA UN AGV Protección de área con AOPDDR (Escaneador laser de seguridad) Entrada del AGV permitida por combinación de las señales del controlador de navegación + sensores de para detectar la posición del AGV La línea de empaquetamiento, el robot paletizador y el AGV pueden usarse para un amplio abanico de productos 18

19 SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES DETECCIÓN Y DIFERENCIACIÓN ENTRE MATERIAL Y PERSONAS EN TIEMPO REAL Vehículo industrial auto guiado de alta capacidad para transporte y apilado de productos de hormigón (Lintel Betonwerke / Alemania) 19

20 SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES VEHÍCULO INDUSTRIAL AUTO GUIADO DE ALTA CAPACIDAD AUTOMACIÓN PLC de seguridad Gateway PLC estándar Contactores Inversores de frecuencia Controlador para la navegación Traslado Carga Sistema GPS diferencial Escaneadores laser de área RS232 PROFIBUS DEVICENET Señales de seguridad Circuito de liberación de los GTO Alimentación AC 20

21 CONEXIÓN A REDES DISPONIBILIDAD Riesgos Redes complejas: diferentes capas y participantes El aumento de la transmisión de datos aumenta los tiempos de respuesta de la red por fallos / errores de transmisión Las redes relacionadas con la seguridad se basan en la fiabilidad y en el tiempo de respuesta. El aumento de las tasas de fallo conduce a manipulaciones! Medidas Mayor ancho de banda requerido Infraestructura? Consideración de la separación basada en tareas de los sistemas de control Seguridad / Automación Aplicación de sistemas de automatización descentralizados para mantener baja la carga de transmisión de datos 21

22 CONEXIÓN A REDES DESCENTRALIZACIÓN : + AUTONOMÍA = + VULNERABILIDAD DISPONIBILIDAD Descentralización a través de la separación basada en tareas ( Seguridad vs. Automación ) Los sistemas realizan sus tareas de forma autónoma En caso de excepciones, interferencias o conflictos, las tareas se delegan en un nivel superior. ( Esto no es aplicable por seguridad!) SICK AG 22

23 CONEXIÓN A REDES DESCENTRALIZACIÓN SEGURA AL NIVEL SENSOR LÓGICA ACTOR Descentralización segura por medio de buses de seguridad para sensores y actores SICK AG 23

24 INTERACCIÓN PERSONA / MÁQUINA INTERFACES Y NUEVAS TECNOLOGÍAS PANTALLAS TÁCTILES COMUNICACIÓN FACIL Requisitos de Ergonomía DdM, ISO Fácil manejo Uso con guantes Operación intuitiva Comandos unívocos Requisitos de seguridad Para funciones de la máquina potencialmente peligrosas solo mediante una acción deliberada Berner & Mattner Systemtechnik Fiabilidad de la operación? Diferencia entre electromecánica y electrónica Aptitud para el entorno industrial? Temperatura, Humedad, Carga mecánica, caídas, uso en condiciones duras Resistencia a interferencias electromagnéticas 24

25 INCERTIDUMBRE? EL EFECTO DE LA AUTÉNTICA AUTOMACIÓN De la programación a la autonomía Automación lógica - numérica Máquina clásica Logística fija (transportadores) Tareas simples (carga descarga) Control de servomotores Maquina avanzada y líneas Logística fija (velocidad flexible) Tareas complejas (ajustes) Aplicación de las tecnologías digitales Manejo de datos Redes neuronales Sistemas expertos Inteligencia Artificial Maquinaria compleja / líneas Maquinaria de alta flexibilidad Maquinaria autónoma Logística móvil (Navegación) Logística móvil (enjambres) Robot logístico Tareas múltiples Colaboración simple Colegialidad R I E S G O? 25

26 CONEXIÓN A REDES CIBER SEGURIDAD Riesgos Medidas Redes complejas: diferentes capas y participantes Aumento del número de puntos de acceso para delincuentes Los ciberataques pueden provocar daños colaterales como la pérdida de las funciones de seguridad, parametrización incorrecta No se esperan ataques cibernéticos directos para inducir accidentes... pero son posibles! A nivel de componentes? - La programación del dispositivo debe estar protegida, p. por contraseña A nivel de fabricantes de maquinaria? - Proteger la parametrización y las comunicaciones de la máquina A nivel de usuarios de máquinas? Asegurando el acceso físico y virtual a las interfaces y redes! IDENTIFICAR PROTEGER DETECTAR RESPONDER RECUPERAR Marco para la mejora de infraestructuras críticas Ciber-seguridad - Versión 1.0 NIST (U.S). National Institute of Standards and Technology Febrero 12,

27 CONCLUSIONES - PANORAMA MAQUINARIA SEGURA Y FABRICACIÓN INTELIGENTE? Maquinaria no segura puede ser la causa de graves daños personales y económicos debido a : Mayor riesgo de contactos peligrosos debido a la logística flexible y la cooperación persona-máquina Alto estrés para los operadores por la incertidumbre sobre las reacciones de la máquina Daño colateral a las personas por cause de ataques cibernéticos Maquinaria segura es, por lo tanto, un elemento clave para la fabricación inteligente Una integración adecuada de las tecnologías informáticas y el uso correcto de los datos de proceso : Mejoran la seguridad de las máquinas al aumentar la fiabilidad de los sistemas de control Reducen significativamente los costes al cubrir las lagunas de seguridad existentes Potencian significativamente la seguridad y la ergonomía del puesto de trabajo y su calidad 27

28 ESKERRIK ASKO MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN. Otto Görnemann CD Safety Management & Innovation Tel.: