通过智能安全系统设计提高制造性能

向任何生产线经理询问安全的重要性，他们可能会告诉您安全在帮助保护人员、减少伤害和满足合规要求方面发挥的关键作用。这些都是有效的目标，但制造商和机器制造商如果只关注避免负面后果，而不是努力提高绩效，例如提高生产率、提高竞争力和整体盈利能力，就会错失机会。

从历史上看，该行业将安全实践视为惩罚性行动或合规活动，而不是提供真正价值或获得竞争优势的机会。然而，如今，制造商明白，设计良好的安全系统可以帮助提高他们的效率和生产力，机器制造商越来越多地认识到安全系统如何提高业务和机器性能，帮助他们在潜在客户中脱颖而出。

功能安全标准、新的安全技术和创新的设计方法相结合，将安全定位为能够提供重大商业和经济价值的核心系统功能。这包括除了减少与事故和医疗费用相关的成本所带来的好处之外的经济回报。

系统的方法

为了实现更高水平的功能安全性并体验由此带来的好处，系统设计师必须对制造过程有深入的了解，并清楚地确定机器的限制和功能，以及对人们与机器交互的各种方式有透彻的了解。他们还需要采取切实、严谨的方法来设计安全系统，并愿意实施和应用新的安全技术和工艺。

IEC 61508和IEC 62061标准中定义的功能安全生命周期为机械应用的详细、更系统的设计过程提供了基础。安全生命周期的一个关键目标是解决事故的原因。要做到这一点，设计师的目标是创建一个系统，以帮助减少和最小化风险，满足适当的技术要求，并帮助确保人员的能力。以前的标准依赖于规定具体保障措施的规定措施。新的功能标准是基于性能的，这使得设计师更容易量化和证明安全的价值。这种方法使用了一种更有条理、更确定的方法，并提供了针对应用程序定制特定安全功能的能力。它有助于降低成本和复杂性，提高机器的可持续性，并有助于为每个定义的安全电路或功能实现更优的安全水平，以提高投资回报。

安全生命周期阶段

进行风险评估是安全生命周期的第一阶段。风险评估是整体降低风险过程的基础，该过程包括以下步骤:

• 通过使用固有安全的设计概念来帮助消除危险
• 使用硬防护和安全装置，采取保护和保护措施
• 实施补充性安全措施，包括个人防护装备
• 通过程序、培训和监督，帮助实现更安全的工作实践

在设计安全系统时，风险评估有助于确定存在哪些潜在危险，以及应该实施哪些安全机制来帮助确保对它们进行充分的保护。

功能生命周期为几个高效的“设计-嵌入”安全概念提供了框架。这些包括被动、可配置和可锁定的系统设计。

更容易，更直观

被动方法与设计理念一致，即安全系统应该易于使用且不妨碍生产。操作人员可能选择绕过安全系统的原因是，这些系统笨重或不切实际，或者不容易适应维护和操作程序。

一个有效的被动系统设计自动执行它的功能，几乎不需要用户付出任何努力。此外，如果应用得当，被动设计可以帮助提高生产率。

例如，在许多生产操作中，当操作员进入危险区域时，制造商经常使用光幕来帮助防止机器运动。其他方法，如安全联锁门，要求操作员执行一项任务来启动安全功能。即使打开和关闭每个循环只需要10秒，这个时间也会在200个循环的一天中累积起来。使用光幕，操作人员在进入危险区域时只需打破红外屏障，并安全停止操作。随着时间的推移，这种被动设计有助于提高生产力并创造积极的回报。

另一种有助于限制危险暴露并减少绕过安全系统动机的方法是可配置设计，该设计允许操作人员根据需要执行的任务改变安全系统的行为。

例如，在许多情况下，操作员可能需要访问机器，但仍然需要某种形式的电源来执行维护功能，清除堵塞或教机器人。初始风险评估确定并定义所有任务，包括必须在有电源或无电源的机器上执行的任务。该评估为创建符合全球安全要求的可配置设计提供了见解，有助于提高生产率，并有助于减少绕过系统的动机。在大多数情况下，便宜的部件，如按钮，选择开关和灯，都需要达到可接受的安全水平。

将安全转化为生产力

采用可锁定的系统设计，系统地减少平均修复时间(MTTR)，有助于提高生产率。这种方法允许操作人员选择安全配置，然后在进入点将其锁定。除了有助于保护配置变化之外，可锁定设计还有助于通过使用安全系统代替锁定/标记(LO/ to)来实现更高的生产力，以进行许多常规维护和安装程序。

例如，在LO/TO情况下，操作人员可能需要使用六个锁来安全关闭包括电子、气动和机器人系统在内的管道。关闭整台机器既费时又低效，还会导致过多的停机时间，从而影响生产效率。如果安全系统达到目标安全级别-并符合标准ANSI Z244-1 -安全系统可用于禁用危险。在这种情况下，不需要LO/TO。而不是锁定断开开关，操作人员只锁定安全系统。

即使将LO/TO停机时间减少几分钟，也可以节省大量的潜在成本。例如，假设制造商能够使用这种可锁定的设计方法将MTTR减少两分钟。如果一分钟的停机时间价值为10,000美元，而工厂平均每年有3,000次停机事件(每天8次)，则安全解决方案的价值相当于每年约6,000万美元(10,000美元X两分钟X 3,000)。

一个设计良好的安全系统所带来的深远的经济效益是不容忽视的。使用可靠的安全技术和安全生命周期中定义的严格方法，制造商和机器制造商可以利用智能安全系统设计的固有价值来帮助提高生产率，降低劳动力成本，并最终提高底线。

George Schuster, CFSE，罗克韦尔自动化安全和可持续发展解决方案高级行业顾问。

www.safetyautomationforum.com

www.ab.com/safety

本文提供给控制工程查看10月13日罗克韦尔自动化安全定制电子通讯。

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