Processo Simula Segurança de Robôs em Sistemas de Produção

Aprofunde-se nos recursos do software Tecnomatix Process Simulate, especificamente Safety Robot Manager (SRM).

Por Eddy Finaro e Alex Greenberg

Aprofunde-se nos recursos do software Tecnomatix Process Simulate, especificamente Safety Robot Manager (SRM), e como ele garante segurança abrangente e robótica eficiente projete enquanto valida conceitos, visualiza espaços seguros e otimiza processos.

Como a fabricação eAs manufacturing andÀ medida que as indústrias de manufatura e de logística continuam a adotar sistemas robóticos industriais, prevê-se que as remessas anuais de robôs dobrem até 2030, de cerca de 500.000 em 2022 para quase 1 milhão em 2030. Embora isso Esta tendência ajuda a aumentar a produtividade e a qualidade e aborda a escassez de mão-de-obra, mas coloca desafios significativos em termos de garantia da segurança operacional.

Com mais robôs em linhas automatizadas densamente povoadas, planejar e validar sua segurança funcional torna-se cada vez mais complexo, e o risco de lesões humanas e danos ao equipamento aumenta. Portanto, sempre que uma nova estação ou linha robótica for planejada ou forem necessárias alterações para introduzir novos produtos ou alterar o layout, garantir a segurança do robô é um fator crucial a considerar. Explore as nuances da segurança de robôs em sistemas de produção, discutindo desafios e estratégias para mitigar riscos com o Process Simulate Safety Robot Manager. 

Conheça os autores

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Eddy Finaro, gerente de produto da Siemens Digital Industries Software
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Alex Greenberg, Diretor de Simulação Robótica Avançada da Siemens Digital Industries Software

Segurança do controlador – o conceito

Proteções de segurança clássicas, como cercas ou gaiolas, fornecem proteção de hardware para as pessoas e equipamentos atrás deles, mas não evitam que o robô caia acidentalmente. Além disso, limitar o deslocamento das juntas não é capaz de “proteger” zonas no espaço da célula do robô. Para resolver isso, os principais fornecedores de robôs desenvolveram recursos de controlador que permitem que um robô individual restrinja sua entrada e saída de zonas de segurança virtuais predefinidas.

Para explicar como funciona, vejamos a imagem abaixo que mostra a forma azul encapsulando a pinça. Esta forma se move com o braço do robô e a caixa amarela encapsula a mesa e o acessório montado nela. Esta caixa é estacionária e uma regra é então definida proibindo a forma azul de entrar na zona amarela ou obrigando-a a permanecer dentro. Além disso, a reação à condição de violação é definida, como a ativação de uma parada de emergência.

Com essas regras definidas, antes de executar o próximo movimento, o controlador verifica se há violação das regras. Se uma violação for encontrada, dependendo dos requisitos de segurança, o robô pararia com um alarme ou diminuiria a velocidade do movimento, evitando que ocorresse uma colisão.

Visualização dos recursos de segurança do Controlador
Visualização dos recursos de segurança do controlador

Há outra camada de recursos baseados em segurança em sensores colocados na célula robótica que comunicam a violação de segurança ao CLP, que então tem uma lógica configurada para enviar sinais, como parada de emergência .

Interação de segurança do controlador

recursos de segurança-visualização 3D
Visualização de recursos de segurança em um ambiente de simulação 3D

Ajustes básicos de segurança (retoques) podem ser feitos no chão de fábrica usando o Simulação de processo pingente de ensino. No entanto, confiar apenas nesta abordagem pode ser muito caro, trabalhoso, sujeito a erros e demorado.

Em sistemas robóticos modernos, os aspectos de segurança são definidos no início do processo de planejamento e após o planejamento do layout. Este planejamento deve estar alinhado com as operações de produção robótica durante todo o seu processo de desenvolvimento para alcançar o movimento robótico ideal, caso contrário, poderá haver desafios significativos com a complexidade do sistema. Os sistemas robóticos modernos requerem uma solução abrangente que incorpore uma ferramenta gráfica 3D. Vários fornecedores de robôs usam seu software para seus robôs específicos, mas a solução ideal é usar um que integre representações 3D de toda a célula robótica combinada com simulação, programação offline e recursos de comissionamento virtual.

Isso envolve não apenas o robô e seus equipamentos associados, mas também várias marcas de robôs coexistindo na mesma célula, equipamentos auxiliares, ou seja, transportadores, mesas giratórias, pinças, bem como manipuladores peças.

Process Simulate com a ferramenta Safety Robot Manager fornece uma solução abrangente que suporta todos os recursos, garantindo segurança de ponta a ponta e projeto de operações robóticas. Aproveitar esses recursos durante o planejamento e desenvolvimento de processos ajuda a validar os conceitos de segurança, visualizar espaços seguros, bem como robôs protegidos por segurança e analisá-los em relação aos padrões e regras de segurança, resultando em um processo otimizado e um ambiente de segurança de alta qualidade.

A validação das configurações de segurança no âmbito físico geralmente envolve movimentar manualmente o robô em diversas poses dentro da célula robótica para observar quando os sinais de violação de segurança são ativados. No entanto, este método é trabalhoso, demorado e de escopo limitado. O Process Simulate SRM (Safety Robot Manager) oferece validação de recursos de segurança no contexto do ambiente de simulação completo, o que permite aos usuários avaliar se os recursos de segurança refletem corretamente o equipamento ou zona. Esse recurso do Safety Robot Manager ajuda a proteger e manipular a visibilidade para eliminar obstruções, fazer medições entre recursos de segurança e outros objetos na estação, como a distância da cerca.




Use a validação do recurso de segurança para proteger e manipular a visibilidade, eliminar obstruções e fazer medições entre os recursos de segurança e outros objetos na estação, como a distância da cerca.

Um dos recursos mais importantes do Safety Manager é a leitura e gravação de dados de segurança na linguagem específica do robô, bem como em um formato de descrição de tecnologia de segurança padrão. Uma linguagem coesa permite que os usuários troquem perfeitamente dados de projeto de segurança entre o Process Simulate e o controlador do robô para dar suporte ao processo de aprovação de segurança, incluindo:

  • Sobreponha classes na estação real do robô
  • Controlador de robô
  • Análise de fluxo de processo
  • Comportamento de parada de emergência
  • Correções de eixo de hardware

Como prática recomendada, os usuários devem definir recursos e regras de segurança no estágio inicial, antes de iniciar o planejamento do caminho. No caso de uma célula robótica recém-projetada (“green field”) o usuário pode iniciar o projeto de segurança do zero. No caso de configurações de segurança pré-estabelecidas (“campo marrom”), o Process Simulate pode importar dados do controlador e ajustá-los conforme necessário para o novo processo.



Assista à troca de dados que podem ocorrer entre o Process Simulate Safety Robot Manager e o controlador do robô para ajustar conforme necessário para o novo processo.

Validação dinâmica de segurança ao longo do caminho do robô

Um desafio crítico no projeto de segurança robótica reside em lidar com violações que ocorrem ao longo do caminho programado do robô. Sem validação prévia de segurança em um ambiente de simulação 3D, podem ocorrer paradas de emergência sem obter insights claros sobre a origem do problema. O Process Simulate resolve esse cenário fornecendo a capacidade de sua ferramenta SRM (Safety Robot Manager) para ajustar a visibilidade dos recursos de segurança durante o planejamento e simulação do caminho. Por exemplo, os objetos violados são destacados visualmente, oferecendo uma visão imediata do problema. Se a violação desencadear uma parada de emergência ou parada controlada, a operação do robô também será interrompida. Isso permite que os usuários diagnostiquem a violação, identifiquem soluções apropriadas e implementem modificações no contexto da própria violação no início do processo de planejamento e evitem que o problema ocorra no chão de fábrica durante o comissionamento físico.



Faça uma simulação de violação de segurança e obtenha visibilidade total dos recursos de segurança durante o planejamento e a simulação do caminho para evitar problemas no chão de fábrica.

Configurações de segurança específicas da marca

Cada marca de controlador de robô tem recursos, limitações e terminologias distintas relacionadas às configurações de segurança. O Process Simulate SRM preenche essa lacuna, fornecendo uma interface gráfica unificada e fácil de usar para acessar as configurações de segurança em vários controladores.

Tome como exemplo a substituição de um robô. Seja o mesmo robô ou um fornecedor diferente, o ambiente de segurança é mantido agnóstico e traduzido para a linguagem apropriada do robô. Essa interface perfeita simplifica a transição entre marcas e permite avaliações comparativas dentro do mesmo ambiente de simulação, garantindo práticas de usuário consistentes e padronizadas, independentemente da marca do controlador.

Mudar a gestão

As mudanças são inevitáveis em ambientes de produção e gerenciar alterações nas configurações de segurança é uma tarefa complexa. O Process Simulate oferece uma plataforma virtual para fazer modificações e avaliar o impacto em todo o ciclo de vida da produção. Ele também fornece ferramentas que apoiam ativamente o usuário na obtenção do desempenho ideal do processo robótico. Isso se mostra inestimável quando as alterações surgem de diversas fontes, como ajustes no posicionamento do equipamento ou modificações manuais no caminho. A capacidade de avaliar mudanças em um ambiente livre de riscos garante que a segurança permaneça fundamental durante toda a evolução do sistema de produção.

Controle e relatório automático de qualidade de segurança

O relatório resultante notifica o usuário em caso de violação das normas de segurança e fornece orientação para resolver o problema imediatamente. Além disso, as rotinas automáticas fornecem opções de otimização do processo e do ambiente de segurança para um melhor fluxo do processo, ao mesmo tempo em que consideram as operações de diversos equipamentos ao longo do tempo do processo.

relatório padrão de segurança
Após realizar uma verificação de validade da operação, caso haja violação dos padrões de segurança, receba um relatório que fornece orientações para solucionar o problema imediatamente.

Plataforma unificada para projetar, validar e adaptar configurações de segurança

À medida que os robôs continuam a revolucionar o cenário da produção, garantir sua segurança continua sendo uma preocupação primordial. Os desafios colocados pelo movimento robótico dinâmico, a necessidade de uma gestão eficiente de mudanças e a diversidade de marcas de controladores exigem soluções inovadoras.

Process Simulate SRM (Safety Robot Manager) é uma ferramenta abrangente que aborda esses desafios dinâmicos, oferecendo uma plataforma unificada para projetar, validar e adaptar configurações de segurança. Ao incorporar essas estratégias nos sistemas de produção, os fabricantes podem aproveitar todo o potencial dos robôs, ao mesmo tempo que mantêm os mais altos padrões de segurança.

Process Simulate perfeitamente integra todos os requisitos do processo e padrões de segurança, apoiando ativamente o usuário no desenvolvimento do processo. Ele também auxilia com uma análise de histórico interativa, incluindo técnicas de IA, e está aberto para exportar, importar, transferir e aprovar todos os aspectos do gerenciamento de segurança do robô.

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