Анализ ситуаций, связанных с несчастными случаями, на роботизированных предприятиях Германии показывает, что персонал, обслуживающий промышленный робот, попадает в опасные или критические ситуации не реже одного раза в три дня, а одному несчастному случаю предшествуют в среднем от 40 до 50 таких ситуаций.
Основными видами травм здесь являются травмы пальцев (33%), рук (19%), головы (16%), спины (11%), плеч (6%), ног (6%), шеи (3%), челюстные (3%), перелом ребер (3%). Наибольшую опасность представляют травмы головы, которые, как правило, требуют более длительного лечения.
Установлено, что наиболее травмоопасной ситуацией является прямой контакт человек-машина, когда человек выполняет такие операции, как перепрограммирование, наладку, ремонт, установку, снятие инструмента, монтаж, смазку или чистку. Наибольшему риску быть травмированными с этой точки зрения подвергаются работники следующих профессий, требующих прямого контакта с роботом: слесари-монтажники, сборщики, электротехники, наладчики, бригадиры.
Основными причинами, формирующими опасные, критические и аварийные ситуации при эксплуатации промышленных роботов (ПР), роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных систем (ГПС), согласно ГОСТ 12.2.072—82* «ССБТ. Роботы промышленные, роботизированные технологические комплексы и участки.
Общие требования безопасности» являются:
- непредусмотренные движения исполнительных устройств промышленных роботов при наладке, ремонте, во время обучения и исполнения управляющей программы;
- внезапный отказ в работе промышленного робота или технологического оборудования, совместно с которым он работает,
- ошибочные (непреднамеренные) действия оператора или наладчика во время наладки и ремонта, при работе в автоматическом режиме;
- доступ человека в рабочее пространство робота, функционирующего в режиме исполнения программы;
- нарушение условий эксплуатации промышленного робота или роботизированного технологического комплекса;
- нарушение требований эргономики и безопасности труда при планировке роботизированного технологического комплекса и участка (размещение технологического оборудования, промышленных роботов, пультов управления, загрузочных и разгрузочных устройств, накопителей, тары, транспортных средств и других средств технологического оснащения).
Анализ и правильное использование вышеприведенных сведений о распределении, динамике и причинах производственного травматизма при эксплуатации ПР, РТК и роботизированных участков позволяют избежать повторения некоторых ошибок при проектировании, создании и эксплуатации отечественных РТК и ГПС.
Основным принципом обеспечения безопасности роботизированных производственных процессов или гибких производственных систем является исключение или сведение до минимума вероятности (социально-допустимого риска) возникновения опасных ситуаций, формирующих несчастные случаи и другие нежелательные явления.
Реализация этого принципа при эксплуатации ПР, РТК, ГПС, ГАП в соответствии с принятыми представлениями о природе аварий и производственных травм возможна лишь при высоком уровне профессиональной подготовки обслуживающего персонала, соблюдении технологической дисциплины, использовании эргономически обоснованных конструкций производственного оборудования, участков, линий, высокой надежности всей техники при работе в конкретно заданных условиях рабочей среды, создании для человека комфортных условий труда.
Другим, не менее важным, принципом обеспечения безопасности роботизированных производств является принцип экономической целесообразности. Учитывая, что абсолютная безопасность — это лишь желаемое состояние любого производственного процесса при современном уровне развития техники, необходимо выбирать такие технологии, формы организации работ и средства защиты, которые позволили бы при минимально возможных расходах на охрану труда достигать требуемого уровня риска опасности ПР, РТК, ГПС, ГАП.
Основными формами реализации этого принципа являются переход к безлюдным или принципиально новым, более безопасным технологиям, производственным процессам, предусматривающим полную передачу энергетических, транспортных, технологических, логических функций от человека исполнительным механизмам, устройствам, машинам и т. п.; разработка и широкое использование автоматизированных, адаптивных систем диагностики, контроля и управления уровнем безопасности роботизированных производственных процессов.
Для защиты человека от механических опасностей при эксплуатации роботизированных производственных систем применяют два основных метода: 1) обеспечение невозможности проникновения человека в рабочую зону при наличии источников опасности, представляющих реальную угрозу для его жизни или здоровья; 2) применение специальных приспособлений и устройств, непосредственно защищающих человека от любой опасности, представляющей реальную угрозу для его жизни или здоровья.
Первый метод состоит в разработке, выборе и применении ограждающих, блокирующих, предупреждающих, сигнализирующих устройств или систем, обеспечивающих недоступность человека к опасному промышленному объекту, узлу, участку и т. п.
Второй метод основан на принципе безопасного взаимодействия человека с ПР, роботизированными системами или отдельными их частями при наличии источников опасности с помощью систем дистанционного управления или устройств, автоматически отключающих источники энергии или останавливающих движение исполнительных механизмов и других элементов ПР или систем при появлении человека в границах рабочей зоны.
К наиболее распространенным средствам защиты персонала ПР, РК, ГПС относятся механические ограждения (решетки, панели, барьеры и т.п.) с блокирующими устройствами, исключающими возможность проникновения человека в опасную зону при работе робота. Использование вместо механических ограждений для ограждения рабочей зоны светолокационных, емкостных, ультразвуковых устройств уменьшает риск опасности, хотя также не обеспечивает полной защиты человека.
Различные виды светозащитных устройств, других блокирующих и выключающих устройств, устройств адаптивного управления, обеспечивающих при необходимости мгновенную остановку, контролируемое торможение и приведение движущихся частей ПР или системы в состояние покоя.
Планировка участков и линий ПР, РТК должна обеспечивать свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к ПР, основному и вспомогательному технологическому оборудованию, к органам управления и аварийного отключения всех видов оборудования и механизмов, входящих в их состав. Например, требованиям обеспечения свободного доступа к оборудованию и его осмотра в большей степени соответствуют подвесные передвижные ПР, рабочие зоны которых не совмещены с рабочими зонами операторов.
Планировка зоны РТК должна выбираться в зависимости от типа используемого технологического оборудования, его компоновки, формы, размеров и расположения рабочих зон, уровня автоматизации оборудования, надежности его работы и степени информационного обеспечения, а также от компоновки и структурно-кинематической схемы ПР с учетом действующих норм технологического проектирования соответствующего производства. Пример компоновки ПР с технологическим оборудованием приведен на рисунке.
Компоновка промышленного робота с горизонтально-ковочной машиной:
1 — горизонтально-ковочная машина, 2 — устройство разгрузки. 3 — промышленный робот, 4 — устройство загрузки, 5 — конвейер, 6 — нагревательная печь
При организации РТК, участков, линий необходимо предусматривать максимальную механизацию и комплексную автоматизацию основных и вспомогательных технологических операций и видов работ, связанных с воздействием на работающих опасных и вредных факторов, оставляя за операторами функции управления и контроля. РТК должны быть оснащены блокирующими устройствами, обеспечивающими выключение комплекса или отдельных его частей при нарушении производственного процесса, отказе оборудования или выходе параметров энергоносителей за допустимые пределы.
Производственное оборудование, применяемое в составе РТК (участки, линии, включая ПР), должно выбираться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003—91 ГОСТ 12.2.049—80, ГОСТ 12.2.072—82*, а также стандартов системы безопасности труда (ССБТ) на отдельные группы производственного оборудования.
Промышленные роботы, предназначенные для эксплуатации в условиях повышенной запыленности и температуры воздуха, наличия взрыво- и пожароопасных смесей и в других неблагоприятных условиях производственной среды, изготовляют в соответствующем защитном исполнении с учетом требований ГОСТ 12.1.004—91; ГОСТ. 12.1.010—76** ГОСТ 12.1.011—78*. В случае применения в составе РТК (участка, линии) ПР зарубежных моделей цветовое оформление их составных частей производится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.026—76*. а символы органов управления — в соответствии с ГОСТ 12.4.040—78*.
При манипулировании и перемещении заготовок, готовых изделий над проходами, проездами и рабочими местами под зоной движения исполнительных устройств ПР устанавливают защитные сетки и другие устройства, исключающие травмирование персонала при случайном падении предметов манипулирования.
Пульт управления РТК, согласно ГОСТ 22269—76, как правило, размещается за пределами зоны ограждения с обеспечением оператору возможности хорошего обзора за работой ПР, технологического оборудования, входящего в состав комплекса, и окружающего его пространства.
Освещенность пультов управления РТК должна составлять по ГОСТ 12.2.072—82* не менее 400 лк. Освещенность в рабочей зоне устанавливается СНиП 23-05—95 и отраслевыми нормами соответствующих производств.
Шумовые и вибрационные характеристики РТК должны соответствовать ГОСТ 12.1.003—74, ГОСТ 12.1.012—90*, ГОСТ 12.2.030—83*, СанПиН 2.2.4/2.1.8.562—96, СанПиН 2.2.4/2.1.8.566—96.
Состояние воздушной среды в рабочих зонах производственных помещений, в которых установлены РТК, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005—88 при условии постоянного нахождения операторов в этих зонах. Оборудование и механизмы РТК, образующие в процессе производства вредные газы, аэрозоли, излучения, требующие использования технологических жидкостей с вредным эффектом или работающие с лакокрасочными материалами, должны оснащаться устройствами и механизмами, обеспечивающими нормализацию воздушной среды производственных помещений. Так, агрегаты, машины, механизмы и другие устройства, которые в процессе производства образуют пыль, мелкую стружку, выделяют вредные жидкости, газы, оснащаются телеприемниками, газоулавливающими и другими устройствами для отсоса из зоны обработки загрязненного воздуха и его очистки.
Конструкции пыле-, стружко-, газоприемников и рекомендации по их применению даны в приложении к ГОСТ 12.2.009—90*. В производственных помещениях, где установлены РТК, при необходимости создается вентиляция.
При размещении постов управления РТК, участками или линиями в закрытых кабинах минимальные внутренние размеры кабины по ГОСТ 12.2.072—82* должны составлять: высота — 2100 мм, ширина — 1 7 0 0 мм, длина — 2000 мм, ширина дверного проема — 600 мм. Температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и содержание вредных веществ в воздухе кабины или помещения, откуда ведется управление комплексом, устанавливают по ГОСТ 12.1.005—88. Количество подаваемого в кабину воздуха определяют расчетом. Интенсивность лучистого потока, поступающего через смотровые окна кабины, не должна превышать 1200кДж/(м2ч), а уровень звука — 80 дБА.
Органы управления и средства отображения информации должны быть размещены на пульте управления РТК, участков, линий. РТК или участки с несколькими пультами управления должны быть оснащены блокировками, исключающими возможность параллельного управления одним и тем же оборудованием от различных пультов. В рабочих зонах РТК по трассам возможных (вынужденных) перемещений обслуживающего персонала устанавливают дублирующие органы управления и аварийные блокировки.
Органы аварийного останова должны располагаться в легкодоступном месте. Если для этих целей используется кнопка, то она должна быть снабжена выступающим грибовидным толкателем увеличенного размера, окрашена в красный цвет, иметь указатель нахождения и надпись о назначении. Кнопки аварийных блокировок в пределах рабочей зоны оператора располагают на расстоянии не более 4 м одна от другой.
Переключатели режимов работы и регуляторы скорости ПР должны быть снабжены фиксаторами, исключающими самопроизвольное их перемещение. Доступ к ним должен предусматривать применение специального инструмента (ручек, ключей и т. п.). На переключатели режимов работы и регуляторы скорости наносят четкие надписи или символы по ГОСТ 12.4.040—78*.
При выборе средств отображения информации, требующей от оператора немедленного реагирования, предпочтение отдают звуковым сигналам, когда шум на участке соответствует ГОСТ 12.1.003—83*. Уровень звукового давления сигнала принимают в пределах 90… 100 дБ при частоте 125…500 Гц. В помещениях с повышенным уровнем шума целесообразнее использовать для сигнализации яркий мигающий свет, цвет которого выбирают по ГОСТ 12.4.026—76*. Сигнально-предупредительная окраска и знаки безопасности РТК выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.026—76*, ГОСТ 12.2.072—82*.
Средства сигнализации РТК оснащают светофильтрами красного, желтого, зеленого, синего и белого цветов.
Красный цвет запрещает работу, указывает на необходимость немедленного вмешательства в рабочий процесс. Желтый цвет предупреждает о переходе комплекса к работе в автоматическом режиме или о приближении какого-либо параметра к предельному значению. Зеленый цвет извещает о нормальных параметрах и режимах работы производственной системы. Синий цвет применяют для передачи информации, для которой не могут быть использованы предыдущие цвета. Белый (молочный) цвет сигнализирует о вспомогательных действиях, которые не могут выполняться в автоматическом режиме, а также о наличии напряжения, выбранного направления движения, сохранении заданной скорости и ритма работы.
Зоны размещения органов управления на пультах и средства отображения информации выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 23000—78, ГОСТ 22269—76, ГОСТ 12.2.033—78, ГОСТ 12.4.040—78*.
Оснащение РТК, участков, линий унифицированными комплектами средств для диагностирования состояния оборудования в процессе эксплуатации и оценки состояния внешней среды с выводом оперативной информации на дисплеи пультов управления позволяет значительно повысить уровень безопасности производственных процессов, обслуживающего персонала и безаварийности работы оборудования в составе РТК.