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Fahrerlose Transportsysteme dank Zertifizierung durch TÜV Süd sicher betreiben

Normengerechte Autonomie
Fahrerlose Transportsysteme dank Zertifizierung durch TÜV Süd sicher betreiben

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Um Personal zu schützen, müssen Entwickler und Konstrukteure autonomer Helfer in der Intralogistik Sicherheitsnachweise erbringen. Für einen erfolgreichen Marktzugang stellen zudem zahlreiche Normen Anforderungen beispielsweise an die elektrische und physikalische Sicherheit. TÜV Süd Product Service informiert, worauf bei der Entwicklung zu achten ist.

» Matthias Hartl, Projektleiter Smart Automation bei TÜV Süd Product Service GmbH, München

In vielen Unternehmensbereichen lohnt sich der Einsatz Fahrerloser Transportsysteme (FTS): In der Intralogistik unterstützen sie das Personal, bringen bei der automatisierten Fertigung Bauteile und Komponenten zu den Maschinen und sorgen für einen reibungslosen Materialfluss sowie eine effiziente Lagerhaltung. Außerdem zeichnen sie sich durch eine hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit aus. Allerdings ist jeder Fuhrpark einzigartig, weshalb es sich meist um individuell maßgeschneiderte Sonderfertigungen handelt, deren Inbetriebnahme für Auftraggeber und -nehmer rechtliche und technische Anforderungen bereithält. Das Arbeits- und Gesundheitsschutzgesetz sieht vor, dass sich alle Arbeitsmittel sicher verwenden lassen müssen. Die Entwicklungs-, Herstellungs- und Betriebsphase hängen bei fahrerlosen Transportsystemen aufgrund ihrer Individualität eng miteinander zusammen, weshalb sich die jeweils zugrundeliegenden Verantwortlichkeiten im Sinne einer normkonformen Ausführung (Konformitätserklärung) und eines sicheren Betriebszustands nicht immer klar voneinander trennen lassen. TÜV Süd empfiehlt Entwicklern daher, sich auch mit den Anforderungen der Hersteller und Betreiber auseinanderzusetzen – und andersherum. Als unabhängige Prüfgesellschaft unterstützt TÜV Süd Product Service Unternehmen dabei, die erforderlichen Nachweise für einen sicheren Betrieb von Fahrerlosen Transportsystemen zu erbringen.

Auf dem richtigen Kurs bleiben

Die „SLAM“-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) nutzt ein FTS, um eine digitale Landkarte der Betriebsstätte anhand natürlicher Umgebungsmerkmale zu erstellen. Dafür kommen Laser zum Einsatz, die leicht wieder auffindbare Merkmale scannen. Individuelle Landmarken lassen sich etwa für Be- und Entladevorgänge festlegen. Befindet sich eine Person oder ein Hindernis auf den Bahnen eines FTS, lässt sich dies mithilfe von 3D-Sensoren und Signaleinrichtungen erkennen und eine Kollision vermeiden. Auch ein optischer und mechanischer Auffahrschutz helfen dabei. Sich nur auf die Daten eines einzigen Messsystems zu verlassen, reicht nicht aus, um Hindernisse immer zuverlässig zu erkennen. Beispielsweise können Spiegelungen oder Reflexionen auf Glas oder in Pfützen zu verfälschten Messergebnissen führen. Daher wertet eine Steuerungssoftware die Daten aller physikalischen Messprinzipien parallel aus und überprüft sie auf Konsistenz. Bestehen Abweichungen, könnte die Verkehrssituation fehlinterpretiert worden sein. Das FTS muss dann automatisch stoppen und einen sicheren Betriebszustand einnehmen.

IT-Sicherheit gewährleisten

Voraussetzungen für einen sicheren Betrieb bewegen sich auch im Rahmen der Programmierung: Um eine Manipulation oder komplette Übernahme der Systeme durch Dritte zu verhindern, müssen die Daten des FTS zum Standort, der Fracht und dem Zielort sicher verarbeitet und gespeichert werden. Bewährte Methoden sind etwa die direkte Zuordnung von IP-Adressen, aber auch standardisierte Kommunikationsschnittstellen zum Datenaustausch mit einer zentralen Leitsteuerung. Zudem ist es meist sicherer, bestehende und bewährte Programmbausteine zu verwenden, als die Steuerungssoftware ganz neu zu programmieren und zu erproben. Für die Software legt die internationale Normenreihe IEC 62443 Design- und Bewertungskriterien fest.

Sichere und geeignete Akkus wählen

Die Elektromotoren der Fahrerlosen Transportsysteme beziehen ihre Antriebsenergie aus Akkus mit Lithium-Ionen-Technologie. Diese bringen viel Leistung, weisen eine hohe Energiedichte auf und sind für schnelle Ladevorgänge mit hohen Ladeströmen ausgelegt. Priorität Nummer eins ist, das Gefahrenpotenzial zu kennen und vorbeugende Maßnahmen festzulegen. Elektrische Schläge, Brände, Explosionen oder Selbstentzündung sind Risiken, die sich mithilfe technischer Vorrichtungen unterbinden lassen. Die Akkus sind beispielsweise mit Isolatoren zwischen den einzelnen Zellen zu versehen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Auch gleicht ein Batteriemanagementsystem die Ladung zwischen den Zellen aus und überwacht den Ladestrom, um ihn gegebenenfalls zu begrenzen. Je nachdem, wo die FTS zum Einsatz kommen, herrschen zudem unterschiedliche klimatische Bedingungen. Die Entwickler müssen die Akkus so auslegen, dass sie sich für den konkreten Einsatz- und Bestimmungsort eignen. Im Gegensatz zu geschlossenen Räumen kommen in Außenbereichen beispielsweise Niederschlag, Frost und Hitze vor; auch die Umgebungstemperatur variiert je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit. Zu beachten ist auch, dass sich die Lithium-Ionen-Akkus bei kühleren Temperaturen schneller entleeren.

Länderspezifische Normen

Für die elektrische Sicherheit sind je nach Wirtschaftsraum unterschiedliche Anforderungen relevant. In der EU gelten beispielsweise die Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU für bestimmte Spannungsgrenzen bei Frequenzumrichtern und die Richtlinie für elektromagnetische Verträglichkeit 2014/30/EU. Darüber hinaus definiert die Europäische Norm EN 1175 Anforderungen an die Auslegung und Herstellung der elektrischen Ausrüstung (z. B. Akkus). Mit einer Nachweisprüfung und Zertifizierung nach der internationalen Norm IEC 61800 für elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl lässt sich für Motorantriebe zudem ein schneller Zugang zum Weltmarkt realisieren. Auch der amerikanische Sicherheitsstandard UL 1004 für Elektromotoren und die IEC 60034 für deren Energieeffizienz sind relevant. Das gesamte FTS fällt unter die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, die ein einheitliches Schutzniveau zur Unfallverhütung innerhalb des EWR regelt. Teil 4 des internationalen Standards ISO 3691 beschreibt darüber hinaus sicherheitstechnische Anforderungen zu Schutzausrüstungen und Sicherheitsfunktionen für die Verifizierung von Flurförderzeugen. jg

Details zur Prüfung und Zertifizierung Fahrerloser Transportsysteme durch den TÜV Süd

hier.pro/Niy9b

Kontakt:

TÜV Süd AG
Westendstraße 199
80686 München
Tel. +49/89/5791–0
info@tuev-sued.de
www.tuvsud.com/de-de/


Akkus auf dem Prüfstand

Bevor die Akkus zum Einsatz kommen, müssen sie unter vorliegenden (klimatischen) Bedingungen geprüft werden. Dazu gehören zum Beispiel eine optische Kontrolle, Lade- und Entladetests sowie das Verhalten bei physischer Beschädigung. TÜV Süd verfügt über ein akkreditiertes Batterietestlabor in Garching, um Standardprüfungen beispielsweise nach UN 38.3 (Transporttest) und IEC 62133 (Sicherheit) für Lithium-Ionen-Akkus durchzuführen. Damit gewährleistet das Unternehmen deren Sicherheit und ordnungsgemäße Funktion. Jahrelange Erfahrung und ein globales Netzwerk aus Testlaboren bilden bei TÜV Süd die Basis, um den internationalen Marktzugang für Lithium-Ionen-Akkus zu erleichtern.

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