對於許多機器製造商而言,功能性安全仍然感到像是一種限制。 功能性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,法規壓力正在增加。 針對機械設備、資安與安全整合的新要求,正改變優良機械設計的樣貌。

挑戰很明顯:如何在不將安全性變成生產障礙的情況下滿足更高的安全期望?

答案從心態轉變開始。 功能安全不僅僅是降低風險。 當其正確設計並在早期組裝時,亦可幫助提升工程速度、機器可用性、節能以及面向未來的能力。

許多安全概念仍是在事後才開發的。 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。

這通常會造成可避免的問題:

  • 工程回路變得更長
  • 涉及多個供應商的組裝變得更加困難
  • 驗證工作量增加
  • 升級成本變得更高
  • 機器性能受到影響

必須解決這些問題,表示許多汽車原廠設備製造商和機器建造商會因此耗費更多時間。 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直接將安全性組裝到機器的設計中。

這需要從一開始就考慮以下三個重點:

1. 考慮實際應用進行風險評估

完善的安全概念從瞭解過程中哪些部分存在風險開始。 在汽車和電池生產中,可控運動、人工互動與高價值製程通常緊密相連。 這突顯出進行精確風險評估的重要性。

當風險明確時,所需的安全等級也會變得清晰。 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保護、複雜性和靈活性之間的權衡。

最佳方法是從一開始就將安全功能搭配到應用、運動曲線和機器配置。 因此,工程團隊能夠更確實控制系統行為,並避免過度規範。

3. 支援性能表現的實施方式

電路設計和元件選擇決定了安全性在實務中的運作方式。 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。 它同時也保護輸出。

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,系統便能以更快速且更精確的方式回應。 它還簡化了模組化機器區塊的架構,並可減少不必要的能源消耗。

這帶來實際的效益:

  • 在風險出現時更快速反應
  • 更簡單地組裝到模組化機器中
  • 在精巧配置中擁有更多設計自由
  • 在特定應用中降低壓縮空氣消耗
  • 歸功於特定的安全功能,提高機器可用性

這是許多團隊忽略的重點。 安全性不一定會降低機器的運作速度。 當組裝得當時,機器的運作性能會更佳。

人們普遍認為,提升安全性往往會導致更高的能耗和較低的可用性。 然而在實務中,情況往往恰恰相反。 當安全功能正確地選擇和組裝時,它們有助於避免浪費並提高機器的整體效率。 明確的安全策略和智能運動管理,能減少不必要的氣體消耗、降低損失並縮短週期時間 — 這些都促成了一個高效的機器概念。 這在汽車生產中尤為重要,因為效率目標隨著品質和合規要求的不斷提高而提升。 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,壓力甚至更大。 電池製造結合了敏感製程、高價值材料,以及嚴格的安全要求。 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。

這就是為什麼採用技術中立的方法極為重要。 電氣和氣動安全功能都各自發揮著作用,許多應用可從兩者的合理結合中受益。

並非每台機器都需要從零重新設計。 許多製造商和機器建造商需要改裝現有設備,以符合較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疊加式升級能發揮作用的地方。 與其重新設計整個系統,更容易的做法是針對特定安全功能進行現代化改造、改善診斷能力,或讓機械區段符合現行要求。

改造不應變成大規模重建。

正確的安全架構有助於保護現有的投資,同時使機器更易適應。

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。

其中包括對以下內容的支援:

  • 電氣與氣動自動化中的安全運動概念
  • 更接近致動器的整合式安全功能
  • 針對靈活機器的模組化安全架構
  • 節能高效的安全實施
  • 適用於既有系統改造的概念
  • 使複雜的安全決策變得簡單

這很重要,因為在汽車與電動車應用中,機械製造商很少只需要單一元件。 他們需要滿足實際機器需求的安全概念,幫助他們更順暢地從風險分析推進到實施。

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。 您可以支援現行標準,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同時,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。

如果您正在檢視新的機器概念,或升級現有的汽車應用,瞭解一下整合的功能安全如何降低複雜性,並支援更高效的機器設計。

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