Die Unfallquote für Beschäftigte in der Instandhaltung ist schätzungsweise rund 10 bis 20 Mal höher als für das Fertigungspersonal. Daran hat sich in den letzten 25 Jahren kaum etwas geändert. Bei der Umsetzung der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, die vor 13 Jahren in Kraft getreten ist, gibt es also noch eine Menge zu tun.
Intuitive Sicherheit
Experten schätzen, dass in etwa jeder vierte Arbeitsunfall an stationären Maschinen auf die Manipulation von Schutzeinrichtungen zurückzuführen ist. In Deutschland gab es 2008 ca. 10.000 Unfälle an stationären Maschinen, acht davon tödlich. Warum aber werden Sicherheitseinrichtungen überhaupt manipuliert? Hauptgründe sind laut einer Umfrage der DGUV: schnelleres Arbeiten, Bequemlichkeit, Zeit- und Leistungsdruck oder schlechte Ergonomie der Schutzeinrichtungen. Maschinenbauer sind daher in der Verantwortung, bessere Sicherheitslösungen zu entwickeln, damit es möglichst keine Anreize mehr gibt, Schutzeinrichtungen wissentlich oder unwissentlich zu manipulieren. Vor allem in smarten Produktionsumgebungen, in denen Menschen, Roboter und Maschinen gefahrlos kollaborieren sollen, sind zunehmend intelligente Sicherheitslösungen gefragt. Dafür benötigen Maschinenbauer jedoch flexible und modulare Safety-Konzepte, die nahtlos in die Automatisierung eingebunden sind und zugleich alle Arbeitsabläufe an der Maschine unterstützen - allerdings ohne sie unnötig zu verkomplizieren. Arbeiten Bediener und Automatisierungslösung wirklich Hand in Hand, lässt sich - je nach Betriebsart der Maschine - mit angepassten Sicherheitsmaßnahmen reagieren, wenn sich eine Maschine z.B. im Einrichtbetrieb oder im Wartungsmodus befindet oder eine Störung vorliegt.
Hohe Produktivität
Neben dem globalen Nothalt müssen daher abgestufte Sicherheitslösungen implementiert werden können. Dies ist nicht nur ein Gewinn an Arbeitsschutz, sondern trägt auch dazu bei, unnötige Stillstandszeiten oder unproduktive Nebenzeiten zu reduzieren, weil Maschinen so z.B. nach planmäßigen Wartungsarbeiten schneller wieder voll betriebsbereit sind. Ebenso denkbar ist, dass auf dem Maschinenbett an einer Stelle schon gerüstet werden kann, während die Maschine an anderer Stelle noch arbeitet. Mit der richtigen Safety-Lösung kann der Arbeitsbereich der Maschine dynamisch und sicher verkleinert werden, sodass außerhalb sicher gerüstet werden kann. Gut integrierte Safety-Lösungen bedeuten deshalb nicht nur einen Gewinn an Sicherheit für Personal und Maschine, durch abgestimmte Arbeitsabläufe tragen sie auch zu Effizienz und Produktivität bei und können so zum Wettbewerbsvorteil für den Maschinenbauer werden.
Safety und Automation
Moderne Konzepte, die Safety und Automatisierung als ganzheitliche Aufgabe umsetzen, basieren im Wesentlichen auf vier Säulen:
1. Durchgängige und transparente Verarbeitung von sicheren und nicht-sicheren Signalen in Antriebs-, Steuerungs- und Sicherheitstechnik
2. Einheitliche Programmierumgebung für SPS-Applikation und Sicherheitslogik (bis SIL3 bzw. PLe), mit zertifizierten Funktionsblöcken für geringen Engineering- und (Re-)Validierungsaufwand
3. Kontrollierte Bewegungen mit zertifizierten, antriebsintegrierten Sicherheitsfunktionen (bis SIL3) für ein größeres Repertoire an möglichen Reaktionen auf sicherheitsrelevante Ereignisse oder Betriebsarten (z.B. sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS) oder Position (SLP) oder Bewegungsrichtung (SDI))
4. Offenheit für zentrale und dezentrale Architekturen, insbesondere zur Einbindung der Peripherie oder zur sicheren Vernetzung mehrerer Bearbeitungsstationen.
Eckelmann geht daher bei seiner aktuellen Steuerungsgeneration E°EXC 89 neue Wege: Mit Ethercat als Systembus und der sicheren Protokollerweiterung FSoE sprechen Antriebs-, Steuerungs- und Sicherheitstechnik dieselbe Sprache. Zudem können komplette Automatisierungssysteme inklusive Safety wegen CODESYS V3 mit den Erweiterungen CODESYS Safety mit nur einem Werkzeug programmiert werden. Damit haben Anwender jederzeit transparent Zugriff auf alle Daten und Signale des Gesamtsystems: Signalnamen z.B. für Notaus sind nur einmal anzulegen und stehen dann in SPS- und Safety-Applikation zur Verfügung. Das verhindert Verwechslungen und soll den Engineering-Aufwand spürbar reduzieren. Normale und sichere I/O-Module können beliebig frei kombiniert werden, was laut Eckelmann auch den Verkabelungsaufwand reduziert. Sicherheitsgerichtete Funktionen werden über eine Safety-Steuerung integriert. Über Ethercat-Buskoppler können weitere Automatisierungsstationen und Peripherie dezentral und einfach eingebunden werden. Mit den kurzen Zykluszeiten (100µs) und einem geringen Jitter für eine exakte Synchronisierung (1µs) eignet sich die Lösung auch für Safety-Anwendungen, bei denen es auf kurze Reaktionszeiten ankommt.
Der Artikel von Matthias Schad, Vertriebsleiter Maschinenautomation bei der Eckelmann AG, erschien im SPS-Magazin 08/2019.