Co sprawia, że AGV i AMR są bezpieczne w eksploatacji
Adobe Stock – oselotePojazdy transportowe, które poruszają się bez udziału człowieka, to przyszłość hal produkcyjnych i magazynowych. Samojezdne pojazdy to jednak nie tylko szansa na oszczędność i wzrost wydajności, ale także realne źródło zagrożenia. Co sprawia, że pojazdy AGV i AMR są bezpieczne dla ludzi, infrastruktury i samego procesu produkcyjnego?
Kiedy mówimy o zagrożeniu związanym z pojazdami AGV (Automated Guided Vehicles) i AMR (Autonomous Mobile Robots), większość osób myśli o jednym scenariuszu: wózek uderza w pracownika. Nie oddaje to jednak pełnego obrazu zagrożeń. W rzeczywistości bezpieczeństwo związane z tymi pojazdami należy rozpatrywać w trzech odrębnych wymiarach.
Pierwszy – i najbardziej oczywisty – to ryzyko kolizji z człowiekiem, innym pojazdem lub stałymi elementami infrastruktury hali. Drugi, często niedoceniany, to zagrożenia związane z instalacją elektryczną pojazdu: niewłaściwe zabezpieczenie układów zasilania może być źródłem pożaru lub porażenia prądem. Trzeci wymiar to ryzyko związane z przewożonym ładunkiem – jego destabilizacja podczas jazdy może być równie niebezpieczne jak bezpośrednia kolizja pojazdu.
Normy, które wyznaczają standard bezpieczeństwa
Regulacje prawne dotyczące pojazdów samojezdnych nie powstały z dnia na dzień. Ich ewolucja dobrze oddaje, jak dynamicznie zmieniła się ta technologia. Przez lata podstawą była europejska norma PN-EN 1525, opisująca wymagania bezpieczeństwa dla autonomicznych systemów transportowych. W 2020 r. zastąpił ją dokument o znacznie szerszym zasięgu i bardziej szczegółowych wymaganiach.
Będąca dziś podstawą bezpieczeństwa norma ISO 3691-4 obejmuje swym zakresem zarówno producentów pojazdów, jak i ich operatorów. Dokument definiuje najważniejsze funkcje związane z bezpieczeństwem, obejmujące m.in. bezpieczne zatrzymywanie i hamowanie awaryjne, nadzorowanie prędkości, obsługę ładunku i różne tryby pracy (automatyczny, ręczny i konserwacyjny).
Na rynku europejskim normę tę uzupełniają m.in. normy PN-EN 1175:2020 (regulująca aspekty elektryczne pojazdów samojezdnych) i PN-EN IEC 61496-1 (dotycząca wyposażenia ochronnego maszyn). Ponieważ AGV i AMR traktowane są jako maszyny w rozumieniu prawa unijnego, muszą również spełniać wymogi Dyrektywy maszynowej.
Laserowe skanery bezpieczeństwa
Sercem każdego nowoczesnego systemu bezpieczeństwa w pojazdach AGV i AMR są laserowe skanery bezpieczeństwa. Zasada ich działania opiera się na pomiarze czasu przelotu impulsu świetlnego: skaner wysyła wiązkę lasera, która odbija się od napotkanych obiektów lub osób i wraca do detektora. Na tej podstawie system wyznacza odległość do przeszkody z precyzją nieosiągalną dla ludzkiego oka.
Dalsze działanie związane jest z dwoma rodzajami stref. „Pole ostrzegawcze” to zewnętrzny pierścień monitorowanego obszaru – gdy skaner wykryje w nim przeszkodę, pojazd zwalnia. „Pole ochronne” to strefa bliższa, której naruszenie powoduje natychmiastowe zatrzymanie pojazdu. Pomiędzy detekcją a zatrzymaniem mija ułamek sekundy, a cały dystans pokonywany przez pojazd w tym czasie musi się w tej strefie zmieścić.
Tu dochodzimy do kwestii, która często jest niedoceniana przy projektowaniu środowiska pracy pojazdów samojezdnych: rozmiar stref ochronnych nie jest wartością stałą. Droga zatrzymania pojazdu zależy bowiem od jego prędkości, a także o masy przewożonego ładunku. Na konfigurację obu stref wpływ powinny mieć również rodzaj podłoża, ewentualne nachylenie trasy, a nawet wilgotność posadzki. Każdy z tych czynników może bowiem wydłużyć lub skrócić drogę hamowania.
W tym kontekście ważna jest różnica między pojazdami AGV a AMR. AGV, gdy napotka obiekt w polu ochronnym, zatrzymuje się i czeka. AMR może tę przeszkodę ominąć, samodzielnie przeliczając nową trasę. Wymaga to jednak bardziej złożonych algorytmów bezpieczeństwa, w tym zdolności do dynamicznego przełączania się między strefami ochronnymi podczas pokonywania zakrętów.
Warto też mieć świadomość, że laserowy skaner bezpieczeństwa nie jest nieomylny. Żeby uniknąć fałszywych alarmów – wywoływanych np. przez pył, iskry lub wibracje – stosuje się tzw. wielokrotne próbkowanie. Sygnał ostrzegawczy nie zostanie wygenerowany, jeśli skaner nie potwierdzi, że na drodze przejazdu znajduje się jakiś obiekt. Zmniejsza to liczbę fałszywych alarmów, ale może wydłużyć drogę zatrzymania pojazdu.
System bezpieczeństwa musi być kompleksowy
Laserowe skanery to tylko jeden składnik systemu bezpieczeństwa w eksploatacji pojazdów AGV i AMR. W praktyce stosuje się dużo więcej rozwiązań, których zadaniem jest zwiększenie poziomu ochrony. Każde z nich pełni inną rolę, ale żadne nie jest samodzielnie wystarczające.
Wśród tych rozwiązań można wymienić te, które reagują na otoczenie w czasie rzeczywistym. Oprócz laserowych skanerów bezpieczeństwa to także czujniki odległości i dotyku, zderzaki mechaniczne wykrywające kontakt fizyczny, sterowniki PLC bezpieczeństwa koordynujące całą logikę reakcji pojazdu. Ich wspólną cechą jest aktywna interakcja ze środowiskiem pracy.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Ważną rolę odgrywają również te rozwiązania, które informują, ostrzegają i zwracają uwagę, ale same nie zatrzymują pojazdu. Należą do nich systemy sygnalizacji świetlnej, sygnały dźwiękowe emitowane podczas realizacji misji i oznakowanie robota mobilnego.
Tylko pełna synergia wszystkich rozwiązań może stworzyć bezpieczne środowisko pracy dla pojazdów samojezdnych. Sam skaner laserowy bez odpowiedniej logiki sterowania PLC jest niewystarczający. Sama sygnalizacja świetlna bez działających czujników będzie tylko złudzeniem bezpieczeństwa.
Cyberbezpieczeństwo – zagrożenie, o którym się nie myśli
W dyskusjach o bezpieczeństwie AGV i AMR dominują zagadnienia fizyczne. Tymczasem coraz poważniejszym wyzwaniem staje się sfera cyfrowa. Pojazdy autonomiczne komunikują się z jednostką centralną drogą radiową – a każda transmisja bezprzewodowa może być potencjalnie narażona na zakłócenia.
Konsekwencje tego mogą być dotkliwe: od zatrzymania pojazdów, po – w skrajnym scenariuszu – paraliż całego systemu transportu wewnętrznego i zatrzymanie linii produkcyjnej. Ochrona sieci systemu sterowania przed manipulacją z zewnątrz jest więc dziś absolutną koniecznością.
Nowoczesne podejście do ochrony AGV i AMR wychodzi poza samą ochronę transmisji danych. Obejmuje również zabezpieczenie przed fizyczną ingerencją w pojazd lub jego nieuprawnioną obsługą. W środowiskach, gdzie dostęp do hali mają różne grupy pracowników i podwykonawców, tego rodzaju rozwiązania nabierają szczególnego znaczenia.
Odpowiedzialność po stronie użytkownika
Nawet najlepsza technologia nie zastąpi odpowiedniego podejścia organizacyjnego. W świetle obowiązujących przepisów to użytkownik końcowy – a więc przedsiębiorca – ponosi odpowiedzialność za zapewnienie bezpiecznego środowiska pracy, zgodnego z przepisami BHP. Nie można całego ciężaru przełożyć na producenta urządzenia.
W praktyce oznacza to konieczność przeprowadzania szkoleń dla wszystkich pracowników, którzy mogą znaleźć się w zasięgu pojazdów autonomicznych. Chodzi nie tylko o obsługę samych robotów, ale również o świadomość strefy pracy i zachowania się w jej obrębie. Dopełnieniem są procedury administracyjne: określone ścieżki komunikacyjne dla pracowników, zasady postępowania w razie awarii pojazdu i harmonogramy przeglądów.
Osobną kwestią jest infrastruktura hali. Podczas jej projektowania należy przewidzieć możliwie szeroki katalog sytuacji, które mogą prowadzić do zagrożeń – nie tylko te oczywiste.
W dyskusji o ekonomice automatyzacji bezpieczeństwo bywa traktowane jako pozycja kosztowa, którą można ewentualnie zoptymalizować. Takie myślenie jest nie tylko krótkowzroczne, ale i błędne z perspektywy samej efektywności operacyjnej. Pojazd, który porusza się bezpiecznie – z prawidłowo skonfigurowanymi strefami, sprawdzonym systemem komunikacji i zaangażowanym użytkownikiem – jedzie równocześnie pewniej, szybciej i z mniejszym ryzykiem kosztownych przestojów wynikających z incydentów.
W czasach dynamicznej automatyzacji hal produkcyjnych i magazynowych odpowiedzialność za bezpieczeństwo rośnie po obu stronach: producent dostarcza technologię zgodną z normami, użytkownik dba o środowisko i organizację jej eksploatacji. Kiedy te dwa obszary działają w sposób skoordynowany, autonomiczny pojazd przestaje być źródłem ryzyka – i staje się tym, czym być powinien: niezawodnym partnerem produkcyjnym.
O Autorze
