探索集成制造系统安全标准更新

随着自动化和制造系统在各个行业不断发展，以跟上新兴趋势，在这些系统上或附近工作的人的安全仍然是一个关键问题。一项最新更新的标准现在可用，以帮助行业保持与工人安全相关的指导方针、趋势和要求的更新，ANSI B11.20-2017集成制造系统安全要求．

随着工业4.0、工业物联网(IIoT)、智能制造和新的自动化技术(如功率和力量有限的机器人和伺服驱动设备)的融合，大规模定制将推动下一代灵活的、按需制造。在工业中，这种范式的核心是集成制造系统(IMS)。

IMS被定义为以下系统:

• 包括两个或更多的工业机器:
  • 可以彼此独立运作，和
  • 用于制造、处理、移动或包装离散部件或组件;
• 由物料搬运系统连接;而且
• 通过控制系统相互连接以协调操作。

IMS通常与机器人系统相关联，因为机器人经常与至少一个其他机器组合成一个单元(参见图1)。然而，系统不需要机器人来将系统分类为IMS。

安全标准

随着现有的IMS不断更新，并引入额外的系统以跟上市场需求，在IMS上或在IMS周围工作的人员的安全是至关重要的。ANSI B11.20-2017旨在解决潜在的安全问题，帮助实现安全的工作环境。该标准已更新到第三版，于2017年9月12日获得批准，相当于美国的ISO 11161:机械安全。集成制造系统。基本要求自2007年以来，该标准在欧洲得到了统一。值得注意的是，该标准很可能从2018年4月开始进行新的(第三次)修订。

ANSI B11.20是第一个解决复杂自动化系统的安全性的文件，该系统是由将单个机器集成到一个更大的协调系统中引起的。ANSI B11.20的第一版于1991年发布，随后于1994年发布了其欧洲对等版本ISO 11161。ANSI B11.20的下一个修订周期在2004年结束;ISO 11161于2011年更新。B11.20的2017版介绍了适用于IMS的当前行业最佳实践，这些实践是在过去的四分之一世纪中开发和改进的。

ANSI B11.20的目的是指导供应商、用户、修改者和在IMS上或附近工作的人员。每个IMS在规模和复杂性上可能不同，并且可以包含需要不同专业知识和知识的不同技术。

应该将IMS视为一个全新的不同的机器，而不是其组合部分的总和。危险通常是特定IMS所特有的。危害的数量和类型与自动化过程的性质和安装的复杂性直接相关。与这些危险相关的风险因所使用的机械类型、它们的目的以及它们的安装、编程、操作和维护方式而异。

将供应商打算独立运行的单个机器组合到IMS中进行协调运行，通常会引入每个原始设备制造商(OEM)无法预见的新危险或额外危险。本标准只涉及机械和设备的安全相关互连的重要安全方面。换句话说，可能还存在现有的特定于机器的标准来提供指导，以减少与每个组件机器相关的风险以及它们所呈现的独特危险。

将复杂的自动化系统划分为控制区域

在2017年版中，该标准现在进一步强调了一个称为“布局分析”的过程。此过程与风险评估类似，并且可以合并到风险评估中，建议在较大的系统中创建单独的区域。保护这些区域内的人员通常需要灵活的存在感测技术和安全相关逻辑系统，以确定特定区域内何时允许(或不允许)危险条件。

将IMS划分为更小的控制区域的最大好处是允许工人在安全条件下访问自动化系统的某些部分，同时仍然允许其他部分保持运行，例如在生产模式下。这有助于最大限度地提高系统的生产力和吞吐量;对单个组件机器所需的任何修改(例如维护、转换、设置等)都不需要关闭整个系统(见图2)。

为了确定系统内的控制区域，布局分析过程包括以下步骤:

• 指定机器和/或系统的限制
• 从风险评估中识别任务/危险对
• 确定任务区域和/或控制区
• 选择降低风险的措施
• 确定安全相关控制装置的控制范围。

此外，布局分析过程是一个迭代过程，可以作为风险降低的一部分进行重复，并可能导致以下一个或多个结果:

• 修改布局、IMS功能或IMS限制
• 修改或添加新的特殊操作模式
• 更改或修改设备以抑制或修改任务
• 确定新的访问方式
• 修改任务的执行方式。

当可接受的剩余风险和IMS功能已经实现时，布局分析就完成了。

ANSI B11.20-2017彻底解释了布局分析过程，并在专用的30页附录中提供了使用过程的详细示例。

特殊操作模式

本文还提出了一个决策过程，用于确定在IMS中操作设备时需要任何额外的“特殊”模式，而当设备独立运行或以设备供应商预见的典型方式运行时，这些模式是不必要的。“特殊模式”的概念已经以某种形式出现了十年。当这一概念首次被引入时，被称为“过程观察”，并已被纳入当前工业机器人系统和集成的安全标准，ISO 10218-2:2011机器人和机器人设备．这一标准已被美国采纳为ANSI/RIA R15.06-2012:工业机器人和机器人系统安全要求在加拿大，CAN/CSA Z434-14:工业机器人和机器人系统．然而，ANSI B11.20-2017认识到过程观察并不是该决策过程仍然适用的唯一特殊操作模式。

在特殊模式下操作IMS需要结合特定的风险降低措施和安全工作程序，以便在特殊模式激活时为操作人员提供保护。特殊模式通常通过限制速度、移动、扭矩、通道等来限制潜在的危险情况。它还限制了特殊模式不需要的潜在危险(例如，允许螺旋钻的低速运动以允许清洁，但禁止其他运动或转移)。ANSI B11.20中提供的决策过程帮助集成商和系统用户进行有重点的通信，以确定特殊模式是否可以安全地实现到IMS中。一旦实现，每个特殊模式都应该被唯一命名，以便人员了解其功能。

随着ANSI B11.20的最新版本开始在行业内流通，这些元素将由设计工程师进行测试和改进。预计支持“特殊模式”的决策过程可以有效地应用于使用协同操作的机器人系统的安全设计，协同操作被定义为有意设计的机器人在定义的工作空间内与人类直接合作工作的状态。

随着具有功率和力量限制功能的机器人(也称为协作机器人或“合作机器人”)继续受到欢迎，最终用户将继续寻找新的和创造性的方式来与组件供应商或系统集成商以前没有考虑过的系统进行交互。ANSI B11.20中描述的“布局分析”和“特殊模式”的概念将继续有用，并成为复杂自动化系统设计人员的基本工具。

克里斯托弗Soranno美国SICK产品和能力中心安全标准和能力经理，ANSI B11.20小组委员会主席;由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:工业物联网(IIoT)

• 更新后的ANSI B11.20-2017版本
• 特殊操作模式在一个IMS内
• 解释ANSI B11.20-2017中的布局分析。

考虑一下这个

怎么能你们工厂采用了新的安全标准来提高工人的安全。

在线额外

有关安全标准和法规的更多信息，请访问www.sickusa.com。

访问美国国家标准协会以获取有关ANSI B11.20的更多信息。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。