hightech sensorik schlüsseltechnologie für industrie 4 · 2018-11-30 · acceso físico y virtual...
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FABRICACIÓN INTELIGENTE CON MÁQUINAS SEGURAS
Otto Görnemann – SICK AG
CD - Safety Management & Innovation
2018 – 11 – 14
SICK – A PRIMERA VISTA
Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11 2
SICK – es uno de los
fabricantes más
importantes a nivel
mundial de sensores y
sistemas de sensores
para la automatización
de procesos industriales
Países con presencia de SICK Más de 50 Compañías subsidiarias y Join-Ventures y muchas agencias especializadas
70
3.000
54.000
1.511
88
9.000 Empleados en todo el mundo
Años de experiencia. Fundada en 1946.
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
3 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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)
SU PONENTE
OTTO GÖRNEMANN
¿ 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 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
OBJETIVO SMART MANUFACTURING
Smart Manufacturing Eficiente
Internet
Industrial
Sistemas
Ciberfísicos Big Data
Controles
Inteligentes
© SICK AG
, flexible , preserva recursos ,segura
6 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Maquinaria avanzada
▸ Producción personalizada “on demand”
▸ Robots móviles
Sistemas logísticos flexibles
▸ Vehículos industriales auto guiados, AGV’s
▸ Manipuladores y grúas robotizadas
Interacción Persona-Máquina
▸ Estaciones de carga y descarga
▸ Robots colaborativos
Conexión a redes
▸ Ciber-seguridad
▸ Disponibilidad
Solo es posible una fabricación inteligente eliminando o controlando estos riesgos !
RIESGOS FABRICACIÓN INTELIGENTE
© SICK AG
Fabricación inteligente
Conexión
a redes Sistemas de
logistica flexible
Maquinaria
avanzada Interacción
Persona -
máquina
7 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
PRODUCCIÓN PERSONALIZADA “ON DEMAND” MAQUINARIA AVANZADA
© SICK AG
8 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Parada segura monitorizada
Guiado manual
Control de velocidad y separación
Limitación de fuerza
y energía
TIPOS DE OPERACIÓN DE ROBOTS COLABORATIVOS
Definiciones de ISO TS 15066
© SICK AG
9 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
LIMITACIÓN DE FUERZA Y/O POTENCIA Estudio científico – Universidad de Maguncia – Instituto IFA del DGUV
Imagen © : IFA
10 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
ROBOTS COLABORATIVOS
Limitación de fuerza y/o energía - Valores límites ISO/TS 15066
d = dominant
nd = not dominant
Localización corporal Contacto cuasi estático Contacto transiente
Región corporal Specific body area
Valor máximo permisible Factor (PT)
Presión Fuerza para los valores
[N/cm²] [N] máximos permisibles
Cabeza 1 Mitad de la frente 130
130 NO
PERMITIDO 2 Sien 110
Rostro 3 Musculo mastoideo 110 65
Cuello 4 Musculo del cuello 140
145
x 2
5 7ª vertebra del cuello 210
Espalda y
hombros
6 Hombro 160 210
7 5ª vertebra lumbar 210
Pecho 8 Esternón 120
140 9 Musculo pectoral 170
Abdomen 10 Musculo abdominal 140 110
Cadera 11 Hueso pélvico (cadera) 210 180
Brazo / Codo 12 Musculo deltoides 190
150 13 Humero 220
Antebrazo /
Articulación
mano
14 Radio 190 160
15 Musculo del antebrazo 180
Brazo / Codo 16 Nervio del brazo 180 150
Mano
y
dedos
17 Yema de dedo d 300
135
18 Yema de dedo nd 270
19 Articulación distal d 280
20 Articulación distal nd 220
21 Pulgar 200
22 Palma de la mano d 260
23 Palma de la mano nd 190
24 Reverso de la mano d 200
25 Reverso de la mano nd 190
Muslo / Rodilla 26 Musculos del muslo 250
220 27 Rótula 220
Pierna 28 Espinilla 220
130 29 Musculo gemelo 210
x 1
11 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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)
ESTACIONES DE CARGA Y DESCARGA INTERACCIÓN – PERSONA / MÁQUINA
12 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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!
ESTACIONES DE ENTRADA Y SALIDA AUTOMÁTICA DE MATERIAL INTERACCIÓN – PERSONA / MÁQUINA
© SICK AG © SICK AG © SICK AG
13 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Actualmente, solo es posible la detección de objetos con ciertas propiedades geométricas
(partes del cuerpo)
DIFERENCIACIÓN ENTRE PERSONAS Y OBJETOS RÁPIDA Y FIABLE INTERACCIÓN – PERSONA / MÁQUINA
© SICK AG
© SICK AG © SICK AG © SICK AG
14 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
ESTACIONES DE ENTRADA Y SALIDA AUTOMÁTICA DE MATERIAL INTERACCIÓN – PERSONA / MÁQUINA
© SICK AG
© SICK AG © SICK AG
15 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
ROBOTS MÓVILES MAQUINARIA AVANZADA
© KUKA AG
16 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
VEHÍCULOS INDUSTRIALES AUTO GUIADOS & AGV’S SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES
© SICK AG
17 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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 !!!
VENTAJAS Y RIESGOS VEHÍCULOS INDUSTRIALES AUTO GUIADOS
18 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
PROTECCIÓN DE UNA ZONA DE CARGA Y DESCARGA AUTOMÁTICA PARA UN AGV SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES
19 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Vehículo industrial auto guiado de alta capacidad para transporte y apilado de productos de hormigón
(Lintel Betonwerke / Alemania)
DETECCIÓN Y DIFERENCIACIÓN ENTRE MATERIAL Y PERSONAS EN TIEMPO REAL SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES
20 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
VEHÍCULO INDUSTRIAL AUTO GUIADO DE ALTA CAPACIDAD– AUTOMACIÓN SISTEMAS DE LOGÍSTICA FLEXIBLES
Traslado Carga
Escaneadores
laser de área
PLC de seguridad Gateway
PLC
estándar
Controlador para
la navegación
Sistema GPS
diferencial
Contactores
Inversores de
frecuencia
RS232
PROFIBUS
DEVICENET
Señales de seguridad
Circuito de liberación de los GTO
Alimentación AC
21 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
DISPONIBILIDAD CONEXIÓN A REDES
22 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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!)
DESCENTRALIZACIÓN : + AUTONOMÍA = + VULNERABILIDAD – DISPONIBILIDAD
CONEXIÓN A REDES
© SICK AG
23 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Descentralización segura por medio de buses de seguridad para sensores y actores
DESCENTRALIZACIÓN SEGURA AL NIVEL SENSOR–LÓGICA – ACTOR CONEXIÓN A REDES
© SICK AG
24 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Requisitos de Ergonomía – DdM , ISO 12100
▸ Fácil manejo
▸ Uso con guantes
▸ Operación intuitiva
▸ Comandos unívocos
Requisitos de seguridad
▸ Para funciones de la máquina potencialmente
peligrosas solo mediante una acción deliberada
▸ 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
INTERFACES Y NUEVAS TECNOLOGÍAS – PANTALLAS TÁCTILES – COMUNICACIÓN FACIL INTERACCIÓN – PERSONA / MÁQUINA
© Berner & Mattner
Systemtechnik
25 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
EL EFECTO DE LA AUTÉNTICA AUTOMACIÓN INCERTIDUMBRE ?
Aplicación
de las
tecnologías
digitales
Automación
lógica - numérica
Manejo de datos
Control de
servomotores
De la programación a la autonomía
Redes neuronales
Sistemas expertos
Inteligencia Artificial
R
I
E
S
G
O
?
Logística fija
(transportadores)
Logística fija
(velocidad flexible)
Logística móvil
(Navegación)
Logística móvil
(enjambres)
Robot logístico
Máquina clásica
Maquina
avanzada y líneas
Maquinaria
compleja / líneas
Maquinaria de
alta flexibilidad
Maquinaria
autónoma
Tareas simples
(carga–descarga)
Tareas complejas
(ajustes)
Tareas múltiples
Colaboración
simple
Colegialidad
Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
Riesgos
▸ 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 !
Medidas
▸ ¿ 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 !
CIBER SEGURIDAD CONEXIÓN A REDES
26
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, 2014
27 Otto Görnemann / © SICK AG 2018-11
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
¿ MAQUINARIA SEGURA Y FABRICACIÓN INTELIGENTE ? CONCLUSIONES - PANORAMA
ESKERRIK ASKO MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN.
Otto Görnemann
CD Safety Management & Innovation
Tel.: +49 7681 202 5420