Pilz berät und begleitet den Anwender bis hin zur Prüfung der Konformität mit den behördlichen Anforderungen wie z. B. der CE-Kennzeichnung in Europa für die gesamte Applikation. (Bild: Pilz)
Die Smart Factory, also die "intelligente Fabrik", steht im Mittelpunkt der Industrie 4.0. Diese vollkommene Produktionsumgebung, die sich selbst organisiert, basiert auf intelligenten Einheiten. Maschinen koordinieren selbstständig Fertigungsprozesse, kollaborative Roboter arbeiten in der Montage Hand in Hand mit Menschen und fahrerlose Transportsysteme erledigen eigenständig alle Logistikaufträge. Und so drängt im Zusammenhang mit der Smart Factory eine neue Generation autonom navigierender Fahrzeuge auf den Markt, die als Autonomous Mobile Robots (AMRs), Autonomous Intelligent Vehicles (AIVs) oder Mobile Industrial Robots (MIRs) angeboten werden. Den anhaltenden Boom bei mobilen Logistik- und Transportsystemen belegen die Zahlen des Weltroboterverbands IFR. Die Installationszahlen für fahrerlose Transportsysteme (FTS) und mobile Roboter sind von 52.000 im Jahr 2018 auf 114.000 in 2020 angewachsen und laut dem IFR ist weiterhin von einem starken Umsatzwachstum von jährlich circa 40 Prozent auszugehen.
Das sind die Vorteile eines AMR
Bei der Intralogistik geht es grundsätzlich darum, Dinge von Punkt A nach Punkt B zu transportieren. Bei klassischen fahrerlosen Transportsystemen (FTS/AGV) erfolgt dies oft spurgeführt. Dafür nutzen sie eine fest installierte Infrastruktur, wie etwa optische, magnetische oder induktive Schleifen im Boden oder Wegmarken, um ihren Weg zu finden. Andere FTS orientieren sich mittels Kameras, Hallsensoren oder Antennen. Neben diesen spurgeführten Systemen gibt es seit einigen Jahren die autonom navigierenden Fahrzeuge (AMRs), welche komplett autark navigieren und keine Infrastruktur benötigen. Sie sind nicht an eine vorgegebene Route gebunden, sondern in der Routenfindung ausnahmslos flexibel. Dabei können auch Hindernisse oder Personen umfahren werden. Sensoren, etwa Lasersensoren oder Kameras, erfassen dafür permanent die Umgebung und berechnen auf Basis einer bei der Installation eingelernten Umgebungskarte die optimale Route. „Ein autonomer mobiler Roboter ist wie ein Taxi, das Hindernisse umfahren und neue Routen wählen kann, wenn es einen Stau gibt. Dagegen sind spurgeführte FTS eher wie Züge oder Straßenbahnen, die nur vordefinierten Bahnen folgen können,“ erklärt Andreas Sobotta, CEO & General Manager von Pilz Automation Safety Canada. Der Tochtergesellschaft in Canada kam die Aufgabe zu, einen AMR-Hersteller bei der Konformitätsbewertung in Form einer CE-Kennzeichnung zu begleitet und durchzuführen. „Wir haben uns intensiv mit dieser Technologie befasst, denn die Fahrzeuge unseres Kunden sind mit einem nicht zertifizierten, eigenentwickelten Steuerungssystem ausgestattet, was natürlich sicherheitsrelevante Funktionen beinhaltet,“ umreißt Andreas Sobotta die Schwierigkeit der Aufgabenstellung.
Unterstützung bei der Erlangung des Reisepasse
Mitte 2019 fragte der Hersteller bei Pilz an, ob der Sicherheitsexperte die CE-Kennzeichnung für alle AMRs, die nach Europa exportiert werden sollten, auditieren und anschließend zertifizieren könnte. Die Anfrage bezog sich auf 3 Fahrzeugtypen, zudem sollte die geplante Serie eines selbstfahrenden Gabelstaplers das CE-Zeichen erhalten. Andreas Sobotta erläuterte, „Man hatte den Anspruch, dass alle Fahrzeuge bereits mit einer CE-Kennzeichnung versehen werden, bevor sie überhaupt nach Europa verkauft werden. Dafür gab es noch keinen Zertifizierungsprozess. Denn mit dem CE-Zeichen versehene Produkte unterliegen keinen nationalen Vorschriften in der EU. Nicht umsonst spricht man beim CE-Zeichen daher auch vom „Reisepass für Europa“.“ Als Arbeitsgrundlage diente Pilz die ISO 3691-4, die die sicherheitstechnischen Anforderungen und die Verifizierung in Bezug auf Flurförderzeuge festlegt. „In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden haben wir uns die verschiedenen Aspekte erarbeitet, um dann am Ende ein Checklistendokument zur Verifizierung des EHSR (Essential Health and Safety Requirements) gemäß Anhang E der ISO 3691-4 zu erstellen,“ legt Andreas Sobotta die Vorgehensweise dar. Die CE-Kennzeichnung wurde dann im August 2020 von Pilz Automation Safety Canada und der International Services Group von Pilz in Irland abgeschlossen.
„Zu beachten ist, dass auch die in den Fahrzeugen eingebauten Sicherheitssteuerungen das CE-Zeichen benötigen und zertifiziert werden müssen, wenn sie unabhängig in Verkehr gebracht werden,“ stellte Andreas Sobotta klar, “denn die Fahrzeuge hatten keinen herkömmlichen Sicherheits-Controller implementiert. Die Sicherheitssteuerung war speziell entwickelt worden, da die Fahrzeuge aufgrund der geringen Traglast als nicht lebensgefährlich eingestuft wurden und keinen konventionellen Sicherheits-Controller bedürfen. „Hierbei haben wir eigens nach der Norm DIN EN ISO 13849-1 die Sicherheitsanforderungen nachgeprüft. Speziell die Validierung der Embedded Software, muss spezifische Sicherheitsfunktionen erfüllen, vornehmlich die Sicherheitsfunktionen „Handlung im Notfall“ und „Nothalt – Stillsetzen Antrieb“,“ führte Sobotta an. „Die größeren AMRs haben einen konventionellen Sicherheits-Controller, wodurch gewährleistet ist, dass auch die Software sicher ist.“
Erschwernis durch Corona
Was das Projekt erschwerte, war die aufkommende Corona-Krise. Da für die Risikobeurteilung sowie für die Bewertung der Konformität zur Maschinenrichtlinie in Bezug auf die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen Tests und Messungen durchgeführt werden müssen, gestalteten sich diese mit den notwendigen Corona-Schutzmaßnahmen kompliziert und zeitraubend, wie Andreas Sobotta anmerkt. „Es ist dringend notwendig sämtliche relevanten Gefährdungen zu ermitteln und das geht nur mit Prüfungen und Tests vor Ort. Für jede Gefährdung muss das Risiko abgeschätzt und bewertet werden. Ein iterativer Prozess, der so lange fortgeführt wird, bis wir die notwendige Sicherheit nachweisen können,“ erläuterte Sobotta die Vorgehensweise. „Schließlich stehen wir in der Funktion als bevollmächtigter Dienstleister für eine korrekte und vollständige Durchführung der CE-Kennzeichnung in der Haftung.“ Auf dem Gebiet CE-Kennzeichnung hat Pilz Automation Safety Canada jahrelange Erfahrung und führt auch wiederkehrende Audits durch, um die EG-Konformität immer sicherzustellen. Die irische Servicegesellschaft von Pilz fungiert hierbei als Repräsentant im europäischen Markt für CE-Kennzeichnungs-Angelegenheiten. Ein Service, den die Sicherheitsexperten von Pilz weltweit anbieten und somit global für sichere Maschinen bzw. in diesem Fall für sichere autonom navigierende Roboter sorgen.
