趙斌

德國萊因TÜV大中華區工業服務總經理 | 是德國以外，全球第一個取得功能安全技術審核員資格的專家，也是IT 產品、音視頻產品、實驗室設備、控制產品的技術審核員及簽證官。同時也是中國功能安全標準委員會的成員。

 

智慧製造是工業領域的熱門話題，逐漸明朗是製造產業發展的未來趨勢和核心價值。許多國家將智慧型機器人視為未來技術發展的制高點，隨著科技的快速發展，影響機器人產業發展及使用的關鍵便是「安全性」。

機器人設計階段就必須考慮驅動系統、邏輯控制系統、人機介面系統等電子/電機/可編成系統的功能安全，為機器人使用安全建立良好的措施。何謂功能安全？機器人功能安全評估的範疇有哪些？評估標準又是什麼？本文將進行這些基本資訊的簡述。

 

一、 什麼樣的系統可以稱為是「功能安全」？

產品設計的階段，不僅僅要考慮到軟硬體失效時可能造成的危險，還需要保證系統的安全性，是能夠避免導致人員的損失、環境的污染以及設備的損失，才可以認證它是「功能安全」。

舉個例子，如果一個協作式機器人發現在其運行軌跡有工作人員，它就應該停止運行、降速或特定安全狀態以避免人員傷害的風險。機器人的安全目標，就是出現危險狀況時進入安全狀態，不對人員造成傷害或死亡。

功能安全標準應用領域非常廣，除了機器人領域，機械、石油化工、電氣電子、汽車、醫療等領域同樣適用。德國萊因TÜV目前已在全球頒發了上千張功能安全產品及系統證書。工業機器、自動產線、化工設備、石油平臺、核電產品、鍋爐、電機、機器人等等，只要和電子電氣相關，都有相應的安全評估。

德國萊因TÜV安全功能證書

 

二、 現行功能安全的標準及其要求

目前應用最廣泛的功能安全基本標準是由德國萊因TÜV和國際電工委員會各領域專家們在30年前提出來的，涉及很多原則、軟體發展、功能安全管理、系統迴路計算和評估的方法論。隨著科技和互聯網的發展，現在的安全評估將更多安全零件、PLC控制器、系統集成、軟體等方面納入新的標準，如：ISO 10218-1/-2、ISO/TS 15066、ISO 13849-1、IEC 61508，以及IEC 62061。

關於Performance Level PL和SIL這兩個指標，是目前客戶最關心的問題。機械安全領域的最高安全完整性等級是SIL3，目前通過認證最多的是SIL2和SIL3的產品。PL / SIL / Cat.三者的簡略對應關係如下：

PL-SIL關係對比

 

一個典型的安全系統包括傳感器、邏輯控制器和執行器。傳感器採集外部開發狀態信號並告知邏輯控制器，邏輯控制器經過邏輯運算處理後把結果發送給執行器，執行器接收到信號後斷開機器設備電力線，然後機器設備停止運轉。

安全系統工作原理

 

三、 「安全功能」的核心問題

1.安全功能該如何定義？

2.什麼是安全狀態？

3.故障回應時間？

以上三個問題的答案就回答了安全功能的核心關鍵，但目前大部分企業很容易忽視其中的某一點，很少三點同時注意到。

德國萊因TÜV是功能安全最早且唯一參與功能安全標準母標準IEC 61508 制定的第三方公正機構，累積數十年功能安全產品及系統認證經驗，包含人員資質與能力的培訓與認證，德國萊因TÜV全球擁有各產業專家70餘人，全球安全產品企業中享有卓越的口碑。

關於機器人的功能安全，本文只是抛磚引玉，還有更多關於如何考慮軟硬體設計、如何進行相關測試等話題，敬請諮詢我們的專家。