Seguridad integrada de máquina: Factor clave de competitividad
Históricamente, la industria consideraba las prácticas de seguridad como acciones correctivas o actividades de cumplimiento, pero no como oportunidades para ofrecer valor real para obtener una ventaja competitiva. Actualmente, muchos fabricantes entienden que un sistema de seguridad bien diseñado puede ayudar a mejorar su eficiencia y productividad. Se apuesta cada vez más en sistemas de seguridad que pueden mejorar el rendimiento de la máquina y empresarial, ayudándose a diferenciarse de otras soluciones del mercado. Evolución de la seguridad Para lograr un mayor nivel de seguridad funcional y experimentar los beneficios resultantes, los responsables del diseño de sistemas de seguridad deben tener una comprensión amplia del proceso de fabricación y una determinación clara de los límites y funciones de la maquinaria, así como un conocimiento profundo de las diversas formas en que las personas interactúan la maquinaria. Se deberá tener en cuenta la seguridad para todas las operaciones de la máquina, incluida la instalación, el mantenimiento, la producción, la limpieza y la configuración. También se debe adoptar un enfoque práctico para el diseño de sistemas de seguridad y estar dispuestos a implementar y aplicar nuevas tecnologías y técnicas de seguridad.
No hay que olvidar que estamos en la era de la transformación digital. Los datos y el análisis permiten tomar decisiones mejores y más rápidas. La conectividad transparente incentiva nuevas formas de colaboración. La estrategia de una “Connected Enterprise” se aprovecha al máximo estas nuevas tecnologías para crear operaciones flexibles, eficientes, receptivas y seguras.
Diseño de un sistema de seguridad
Un buen enfoque se alinea con la filosofía de diseño en que los sistemas de seguridad deberían ser fáciles de usar y no obstaculizar la producción. La razón por la que los operadores pueden optar por eludir los sistemas de seguridad es que, bajo su punto de vista, los sistemas son tediosos, poco prácticos o no se acomodan fácilmente a los procedimientos de mantenimiento y operación.
Un diseño del sistema efectivo realiza su función automáticamente, con poco o ningún esfuerzo requerido por parte del usuario.
Además, cuando se aplica inteligentemente, este diseño puede ayudar a impulsar la productividad, identificar y resolver problemas comunes de detención de la máquina e incluso predecir problemas de producción antes de que ocurran.
Por ejemplo, en muchas operaciones de producción, los fabricantes usan un resguardo móvil, como podría ser una puerta de acceso. Estos controles requieren que los operadores realicen una tarea para iniciar la función de seguridad. En cambio, con un escáner laser, el operador simplemente es detectado cuando accede al área peligrosa y la operación se detiene de manera segura. Al abandonar esa zona, y siempre que no haya posibilidades de permanecer en la zona de peligro sin ser detectado por el dispositivo, la operación podría volver a iniciarse. Incluso si solo se usan 15 segundos abrir y cerrar la puerta de cada ciclo, ese tiempo se acumula en el transcurso de un turno de 100 ciclos (1500 segundos equivalen a 25 minutos, un importante ahorro de tiempo).
Otro enfoque que ayuda a limitar la exposición a los peligros y reduce el incentivo para eludir el sistema de seguridad, es un diseño configurable, que permite a los operadores alterar el comportamiento del sistema de seguridad en función de la tarea que necesitan realizar.
En muchos casos, un operador puede requerir el acceso a una máquina y aún necesita alguna
forma de alimentación habilitada para realizar una función de mantenimiento, ciclar un proceso o realizar un aprendizaje a un robot (“teach-in”). La evaluación de riesgos inicial identifica y define todas las tareas, incluidas éstas, que deben realizarse en la máquina con o sin energía. La evaluación ofrece información para crear un diseño configurable que cumpla con los requisitos de seguridad globales, ayuda a aumentar la productividad y ayuda a reducir el incentivo para eludir el sistema.
Seguridad integrada Hasta hace relativamente poco, la seguridad se separaba del control estándar, sin importar si la seguridad se implementaba con componentes individuales, como los relés o si se usaba un controlador dedicado exclusivamente a la seguridad. El poco diagnóstico que nos ofrecen los sistemas por cableado nos entorpecen las tareas para resolver los problemas que puedan surgir cuando tratamos de averiguar que salió mal. Con los nuevos desarrollos en tecnologías de protección y control, basándonos
cada vez más en microprocesadores en lugar de tecnología electromecánica, y con la evolución de las normas de seguridad globales, nos permiten que esas nuevas tecnologías se incorporen en los sistemas de seguridad industriales.
Otro desarrollo muy importante en tecnología es integrar el control (como por ejemplo secuencial, de movimiento, de transmisión y de proceso) con la de seguridad.
Estas soluciones inteligentes aumentan la flexibilidad y la escalabilidad para los operadores, ya que las configuraciones se pueden adaptar de eje a eje o motor y se pueden seleccionar libremente. La seguridad integrada permite a los usuarios cambiar dinámicamente la configuración y las zonas de seguridad sin necesidad de cablear físicamente los dispositivos.
Mientras que los dispositivos de seguridad tradicionales deben conectarse a las entradas de seguridad, creando sistemas más complejos y hacen que sea difícil distinguir los datos provenientes de múltiples dispositivos de seguridad, los dispositivos de seguridad inteligentes se pueden conectar en cascada utilizando un protocolo de comunicaciones basado en la seguridad.
Las primeras redes de seguridad iban por diferentes canales de comunicación de los de control, porque los dispositivos de seguridad tenían que reaccionar con una velocidad determinada. Si aumentábamos la red, el rendimiento
disminuía y eso perjudicaría a la capacidad de reacción del sistema de seguridad. Actualmente, en redes con CIP Safety, se puede determinar una velocidad de actualización para cada nodo concreto de la red. Con esto, conseguimos ubicar de una forma más eficiente el ancho de banda de la red.
La seguridad inteligente en el corazón de la Industria 4.0
Cuando los dispositivos de seguridad y los mecanismos están interconectados en toda la planta, las empresas pueden lograr el cumplimiento de la seguridad más fácilmente al tiempo que aumentan la productividad, el rendimiento y la rentabilidad. Hoy en día, es mucho más fácil tener acceso a los datos en tiempo real proporcionados por los sistemas de seguridad. Las redes abiertas y estandarizadas proporcionan conectividad entre la seguridad y otros sistemas, y los datos que proporcionan hacen mucho más que minimizar el riesgo de lesiones al trabajador.
Las capacidades inteligentes permiten a los usuarios aumentar la eficiencia de producción, mejorar la calidad del producto y hacer que las operaciones sean más receptivas. Como resultado, las paradas de la máquina son menos frecuentes. Si se produce una detención, los operadores pueden ver con precisión dónde se encuentra el problema con la información de diagnóstico que se muestra en un dispositivo HMI. Por tanto, si surge un problema, pueden identificar rápidamente el dispositivo afectado, diagnosticar el problema y repararlo. También pueden registrar problemas de dispositivos e interacciones para rastrear patrones y mantener los dispositivos de forma más proactiva en el futuro.
Con los nuevos sistemas conectados por red segura, podemos tener un diagnóstico más completo del estado de los dispositivos, e incluso poder detectar a tiempo un posible fallo de este, antes que realice una detención creada por una avería y no por una interactuación del operario con la zona de peligro.
Por ejemplo, si podemos tener la información de que el dispositivo presenta un exceso de polvo acumulado en la optoelectrónica, y que con esta tendencia no va a poder asegurar la función de seguridad, podemos recibir un aviso para limpiar esa óptica antes que el exceso de polvo impida un control correcto de la zona.
También, la recopilación a largo plazo de datos de dispositivos de seguridad le permite realizar un seguimiento del rendimiento del dispositivo a lo largo del tiempo. Eventualmente, estos datos pueden ayudarlo a predecir cuándo un dispositivo está llegando al final de su vida útil según su uso o antigüedad. El personal de mantenimiento puede crear un plan para reemplazar los dispositivos antes de que fallen, al mismo tiempo que se asegura de que esos reemplazos ocurran durante el tiempo de inactividad del mantenimiento planificado.
Uso de datos de seguridad para impulsar la producción.
Sin embargo, la entrega de datos es claramente solo una parte de la ecuación. Lo que los fabricantes necesitan es la capacidad de analizar los datos de seguridad en tiempo real y utilizar los resultados para optimizar la producción. Por ejemplo, pueden combinar datos de seguridad y producción para obtener más visibilidad de la frecuencia, la duración, el tiempo y la ubicación de las paradas relacionadas con la seguridad. Los operadores pueden realizar un seguimiento del equipo de seguridad y ver las posiciones de los resguardos y el estado de bloqueo, ya que los datos se envían a través de la red a su tableta u
otro dispositivo. Con la gestión de seguridad en red, también pueden solicitar acceso al área problemática e intervenir de inmediato. Además, los datos históricos de seguridad se pueden almacenar y utilizar como base para los programas de mantenimiento predictivo, que pueden basarse en el uso o la antigüedad del dispositivo. Con la seguridad inteligente, los datos se pueden capturar individualmente para cada dispositivo, brindando a los usuarios una mejor visión de sus operaciones de seguridad al tiempo que mejoran los procedimientos de auditoría y de informes de cumplimiento. También pueden utilizar datos históricos de seguridad para averiguar dónde deben realizarse los ajustes de la aplicación.
Los datos de los dispositivos de seguridad también pueden ayudar a identificar discrepancias entre los procedimientos operativos que afectan el tiempo de actividad. Hoy en día, es posible saber si los trabajadores están haciendo mal uso de los dispositivos de seguridad. Los operarios, por ejemplo, pueden presionar los botones de paro de emergencia para detener la producción al final de un ciclo, lo que puede llevar a una pérdida del producto que estaba en proceso de fabricación
y a un mayor tiempo de arranque de la máquina. Pero los dispositivos de seguridad inteligentes pueden registrar cuándo y por qué se usan, lo que puede ayudarlo a detectar y mitigar el mal uso del dispositivo.
Referencias ROCKWELL AUTOMATION (Agosto 2008). “Functional safety and how it can boost profits” THOMAS HELPENSTEIN –ROCKWELL AUTOMATION (Septiembre 2018). “Improve production with smart safety”
WOLFGANG FISCHER – ROCKWELL AUTOMATION (Septiembre 2010).” Functional safety motion & drives” ROCKWELL AUTOMATION Smart safety at the heart of Industry 4.0 ROCKWELL AUTOMATION (Abril 2018). ”Automation Today”
Ferran Ribas. Ingeniero Comercial de Seguridad en Arquitecturas Integradas Rockwell Automation Iberia