對於許多機器製造商而言,功能安全仍被視為一項限制。 功能安全往往到專案後期才被納入考量,這會增加複雜度,並在驗證、文件製作與試運轉方面造成壓力。

這種做法已不再適用。

在汽車生產中,尤其是電動車應用領域,機械設備需要兼具高產能、彈性化配置,以及人員與運動部件之間的安全互動。 同時,法規要求也日益嚴格。 針對機械設備、資安與安全整合的新要求,正在重新定義良好機台設計的標準。

挑戰很明確:如何滿足更高的安全要求,同時避免安全措施成為生產瓶頸?

關鍵在於先改變思維。 功能安全不僅僅是降低風險。 若能在早期正確規劃並整合功能安全,也有助於提升工程效率、機台可用率、能源效率與未來適應性。

許多安全方案仍是在專案後期才補充規劃。 風險在流程後期才被評估、防護措施事後才被增加,且安全功能與機器設計的其他部分是分離的。

這通常會造成原本可避免的問題:

  • 工程反覆修改的週期變長
  • 跨多家供應商的系統整合更加困難
  • 驗證工作量增加
  • 升級成本增加
  • 機器性能受到影響

處理這些問題往往會耗費許多汽車 OEM 廠商與機台製造商的時間。 他們知道安全性是必要的,但由於安全性未能及早納入架構中,因此面臨困難。

功能安全應該是機器概念中不可或缺的一部分,而不是後來才附加上去的。

更好的方法,是從一開始就將安全功能直接整合至機台設計中。

這需要從一開始就考慮以下三個重點:

1. 依實際應用進行風險評估

完善的安全方案,首先要了解製程中哪些環節存在風險。 在汽車和電池生產中,可控運動、人工作業與高價值製程通常緊密相連。 因此,精準的風險評估格外重要。

當風險明確時,所需的安全等級也會隨之明確。 這減少了後續的猜測工作。

2. 符合機器架構的安全功能

下一步是確定需要哪些安全功能,以及它們應該被納入系統的哪個部分。 許多團隊在這裡面臨安全防護、複雜度與彈性之間的權衡。

最佳方法是從一開始就將安全功能與實際應用、運動曲線及機台配置相匹配。 如此可讓工程團隊更有效掌握系統行為,並避免過度設計。

3. 支援效能的實施方式

電路設計和元件選型,決定安全功能在實際應用中的運作方式。 回應時間、診斷、重啟行為和故障處理,都會影響生產力。

優良的安全設計能保護人們。 同時也能確保產出。

現代機器設計的一大變革,是從集中式安全概念,轉向將安全功能更靠近執行器。

這之所以重要,是因為安全越接近運動端,系統便能以更快速且更精確的方式回應。 同時也能簡化模組化機台區段的架構,並減少不必要的能源消耗。

這可帶來實際效益:

  • 風險發生時更快速反應
  • 更容易整合至模組化機台
  • 在精巧配置中擁有更大的設計彈性
  • 在特定應用中降低壓縮空氣消耗
  • 透過特定安全功能提升機台可用率

這是許多團隊忽略的重點。 安全功能不一定會降低機器的運作速度。 只要正確整合,反而能讓機台運轉得更好。

人們普遍認為,提升安全性往往會導致更高的能耗並降低可用率。 然而在實務中,情況往往恰恰相反。 當安全功能經過正確選型與整合後,可協助減少浪費,並提升機台整體效率。 明確的安全策略和智慧運動管理,能減少不必要的氣體消耗、降低損耗並縮短循環時間,進而打造高效率的機台架構。 這在汽車生產中尤為重要,因為隨著品質與法規遵循要求不斷提高,效率目標也持續上升。 功能安全不應與效率決策分開考慮。 它應該成為這些決策的一部分。

在電動車生產中,面臨的壓力更為嚴峻。 電池製造結合了敏感製程、高價值材料與嚴格的安全要求。 這使得擁有堅固且高度整合的安全概念更加重要。

但該原則並不限於電池生產。

無論應用是在電池組裝、電動動力總成生產、還是更廣泛的汽車自動化領域,機器製造商都需要能支援安全運動、更簡化的工程設計與可靠運行的解決方案。 機器必須在滿足目前和新興標準的同時保持高效能。

因此,採取技術中立的作法非常重要。 電氣和氣動安全功能各有其作用,許多應用都能從兩者的適當搭配中獲益。

並非每台機器都需要從零開始重新設計。 許多製造商和機器建造商都需要改造既有設備,以符合新的安全法規或更新後的內部標準。

這就是可擴展的安全概念和附加式升級方案能發揮作用的地方。 與其重新設計整個系統,更有效率的做法是針對特定安全功能進行升級、改善診斷能力,或讓機械區段符合現行要求。

設備改造不應變成大規模重建。

合適的安全架構有助於保護現有的投資,同時提高機台的調整彈性。

Festo 為機器製造商提供結合工程、安全和生產力的功能安全解決方案。

支援內容包括:

  • 電氣與氣動自動化中的安全運動控制概念
  • 更接近致動器位置的整合式安全功能
  • 針對靈活機器的模組化安全架構
  • 兼顧能源效率的安全功能整合
  • 適用於既有系統改造的彈性方案
  • 簡化複雜的安全決策

這很重要,因為在汽車與電動車應用中,機械製造商通常不只需要單一元件。 他們需要符合實際機台需求的安全方案,並能協助更順暢地從風險分析推進到實際導入。

對於最具競爭力的機器概念而言,功能安全現在是機器性能的一部分。

這改變了一切。

您可以為更安全的運動設計,而不使系統過於複雜。 您可以符合現行標準,而不會造成不必要的工程負擔。 同時,您可以在保護人員和製程的前提下,提高效率和可用性。

這才是真正的轉變。

功能安全不再是最後的選項。 它是從一開始就打造更優質汽車機械的一部分。