数控时代,让机床更安全

数控时代的全面到来,为机床的安全带来了新的挑战与机遇。在监管机构、机床用户、机 床制造商、认证机构和安全提供商的共同努力下,将会让机床更安全。

扬力机床

近期,中兴美国被禁的事件一方面让自主创新成为了中国制造更加坚定的方向,另一方面也是警醒我们合规的重要性。对机床设备制造商而言,安全问题已经毋庸多说,不仅仅是保护设备和人身安全,更是满足全球合规要求的基石。面对庞大的机床设备出口市场,以及国内日益紧迫的安全标准规范,机床制造商们开始发现,对机器进行完整的评估、设计、实施和迭代改进是一项必不可少的系统工程。

如今,数控时代的全面到来,又为机床的安全带来了新的挑战与机遇。如何满足数控时代的机床安全设计要求,如何实现效率与安全的平衡,如何帮助机床用户树立安全理念和实现机床安全合规的使用、最大化机床安全设计的价值,等等,都是值得探讨的问题。

标准先行

机床作为一种典型的工业设备,标准已经相对完善,无论是国际还是国内都分别发布了一些安全标准,这些安全标准的理念和目标大致相同,不过有些国内标准稍微落后一些国际标准的版本变化。这些安全标准都关注了:机床安全的风险评估、机械防护、电气安全、功能安全(如:安全相关控制回路的安全水平PL, SIL评估)。 

作为业内知名的机器安全专家之一,TÜV NORD中国区功能安全及机器安全经理耿军认为,由于当前中国出口的机床设备都必须符合CE法规才能销售当地市场,所以基本上这一部分都能够满足上述安全标准的要求。对于国内销售的机床产品,“虽然也有安全方面的国标,但是由于缺少监督机制,生产厂家为了成本考虑和竞争需要,安全设计就不一定到位。”例如,折弯机和剪板机的安全标准GB28243和GB28240在2012年就已经颁布,2013年1月1日开始实施,但从目前市场上销售的产品来看,普遍缺少安全防护装置。

 

耿军,TÜV NORD中国区功能安全及机器安全经理

数控时代

全面数控时代的到来,为机床安全同时带来了机遇与挑战。一方面,随着电子电气控制系统的快速发展,CNC编程控制系统可以为机床安全带来新的实现途径和优势,与传统的独立硬件安全控制系统相比,CNC的编程安全实现提高了机床系统的集成度,减少了安全系统的硬件数量;而另一方面数控机床也会因为复杂程度的提高而增加安全器件失效概率和工作人员误操作的可能。

作为全球领先的安全专家,施迈赛工业开关制造(上海)有限公司总经理刘震认为,与传统机床相比,数控机床增加了数控系统和相应的监控装置等,应用了大量的电气、液压和机电装置,易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利,而数控机床加工的零件型面较为复杂,加工周期长,要求平均无故障时间在2万小时以上。为了确保机械制造系统中的自动加工设备与工件的安全,避免重大事故,提高生产率和机床利用率,必须采用控和故障诊断技术加强设备的运行管理。

江苏扬力数控机床副总经理、数控机床研究所所长潘志华高工对此表示赞同。江苏扬力集团作为国内锻压机床行业的领先者,一直是全国锻压机械标准化技术委员会机械压力机分技术委员会的秘书长单位(TC220/SC1),负责制定机械压力机方面的有关国家标准。潘志华表示 “数控机床在不断进行功能扩展、性能提升的同时,也会因为复杂程度的提高而增加工作人员误操作等安全风险。”

刘震,施迈赛工业开关制造(上海)有限公司总经理

事实上,“CNC的编程安全实现与独立的硬件安全控制系统都可以用来实现必要的安全功能,并没有本质上的区别,都需要符合必要的功能安全标准后才可以被应用 到机床产品上”,耿军总结道,“只是随着电子电气控制系统的快速发展,这些电子电气系统试图取代经典的硬件安全控制回路。这时,这些电子电气回路应该具备足够的功能安全可靠性水平,才可以取代原来的经典硬件安全回路。”

效率VS安全?

安全保护与机床效率如何才能二者得兼?又该如何看待和权衡两者?一直是很多机床设备制造商考量的关键因素。总体而言,安全与效率大多呈现负相关的关系,在提高机床安全性能的基础上会牺牲一部分机床的加工效率,但这种矛盾差距随着集成化、模块化机器安全设计理念和日益先进的机器安全技术的采用,正在变得越来越小。

潘志华,江苏扬力数控机床副总经理、数控机床研究所所长、研究员级高级工程师

耿军与潘志华均认为,实现安全与效率的最佳匹配,在确保安全的情况下效率最大化,是非常有意义和价值的事情。集成化、模块化的安全设计理念,可以大大降低成本,简化重复设计,使机床具有更大的适用性和灵活性,从而带来较高的经济效益。而且关键在于,即便牺牲一点效率,帮助企业降低各方面的风险,也是值得的。

施迈赛甚至希望用先进的机器安全技术帮助机床用户提升效率。例如,研究表明绝大多数在机器和工厂发生事故的时间是在安装和维护期间。针对这种情况,可以通过加装使能开关等特别安全措施来防止这种情况的发生;在安全通讯方面,使用基于“AS Interface Safety atWork”标准的ASi安全接口开关设备来传输安全相关信号,在这种情况下,用户可以大大减少安装工作量和开销以及增强诊断可能性……等等。

用户至上

机床用户的安全理念和实施才是最根本的。对数控时代的机床用户而言,首先应该树立只有符合当地安全法规(标准)的产品才可以在本企业里使用的基本安全概念,切实地理解一旦发生事故,以及被当地安全机构进行安全检查时可能面临的风险(如、政治、财产等等各方面)——因为机床安全合规才是避免这些风险、创造更大价值的最有效方法之一。

潘志华建议,一方面机床生产企业一定要按照现有的安全标准来组织产品的生产,要让贯标成为企业的自觉行为。而使用企业在采购机床设备时,不要贪图便宜采购安全性能差或不具备安全措施的产品,避免在后续的使用过程中带来不必要的伤害。另一方面,机床行业质量监督部门要加大机床安全的检查力度,不达标的产品不允许进入市场销售,切实保护机床用户的核心利益。

相信随着安全技术的进步,在监管机构、机床用户、机床制造商、认证机构和安全提供商等共同努力下,我们完全能够实现“数控时代,让机床更安全。”

 

 

文章来源:《亚洲控制工程》杂志2018年03-04期,机器安全专栏    由傅昆供稿

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