提高人机安全

关于新机器人标准 ISO 10218 的访谈  

随着自动化程度不断提高和人机协作（HRC）的普及，机器人安全正变得愈发重要。随着 ISO 10218 标准的修订及实施，国际安全标准现已全面完成现代化升级。我们与 SICK 公司的同事 Markus Bechtel（机器人及安全解决方案应用工程师）就核心的更新内容进行了探讨。

ISO 10218:2025 有哪些新内容？

Markus Bechtel：ISO 10218 是规范工业机器人安全的核心国际标准。该标准由两部分组成：第 1 部分针对机器人制造商，规定了作为单体设备的工业机器人在设计方面的要求。第 2 部分面向系统集成商，阐述了将机器人集成到机器和设备中的安全技术要求。

本次核心更新在于将现行的 ISO/TS 15066 标准整体升级为正式标准，该标准现在对协作型应用——即允许与移动机器人直接交互的人机协作——作出了规范性规定。一个核心要素是生物机械极限值，它们定义了人机碰撞时允许的作用力和压力负荷范围。这些数值构成了协作型应用中安全设计的基础。

为何需要进行此次修订？

Bechtel：现行标准制定于 2011 年，此后机器人技术取得了突飞猛进的发展。新技术与集成式安全功能、基于人工智能的系统以及互联的生产环境，既带来了新风险，也创造了新机遇。

此次更新旨在适配现今的技术发展，特别是在人机协作领域。考虑到自 2027 年 1 月起即将实施的欧盟机械法规，新版标准也考虑了工业自动化中日益重要的网络安全。

该标准涵盖哪些领域和应用？

Bechtel：ISO 10218 具有跨行业适用性——它并非针对特定的工业领域，而是适用于所有使用工业机器人的应用场景。这既包括传统生产线，也涵盖柔性协作工位或各行业高度自动化的设施——如汽车制造、电子设备制造或医疗技术等领域。无论是人工车间中的单台机器人，还是复杂互联工业环境中的整个机器人集群，均在此标准适用范围内。

有哪些结构性的变化？

Bechtel：ISO 10218-1:2025 首次区分了两类机器人——反映了大型重型工业机器人与小型轻量化协作型机器人之间的显著差异。这些差异既涉及风险，也涉及典型应用场景。因此，该标准引入两个风险等级，分别对安全性、控制器及集成提出了特定要求。该分级为制造商提供了更明确的指导，并简化了基于风险的防护措施设计。

此外，标准中的结构经过调整，整体提升了可读性和适用性。

新版安全标准中尤为关键的要求是涉及功能安全。相较于旧版标准普遍要求达到性能等级 d (PLd)——无论机器人类型还是应用——新版 ISO10218-2:2015 标准允许根据实际风险进行差异化评估。

这意味着：现在针对每项安全相关功能——例如紧急停止、安全速度监测功能或安全位置限制——现在将根据风险评估定义与应用相关的 PL 等级。

为帮助用户进行风险判定，该标准提供了各类详尽的限值清单，这些清单有助于确定风险的各个参数，如严重性、暴露频率、发生概率和可避免性。如此，安全策略便能更好地遵循 ALARP 原则 (as low as reasonable practible)，为应用的落地开辟新的可能性。 

新版标准对设置模式（示教模式）下的手动运行也作出具体规定。新标准对该模式下的降速运行、安全移动监控及用户引导界面的设计——特别是 Class II 机器人——提出了更明确的要求。其目的在于进一步降低设置和编程过程中的风险‌

这对机器人制造商和集成商意味着什么？

Bechtel：未来，机器人制造商需要更有针对性地根据特定应用和风险特征设计其产品，同时满足风险评估文档、安全功能、性能等级及网络安全方面更高标准的要求。这会增加开发成本，但也能为后续的集成工作提供更明确的规范。

系统集成商将从更清晰的框架中获益，特别是在协作应用的集成和标准化安全功能的定义方面。与此同时，对风险评估的质量与可追溯性，以及文件记录和验证的要求也在不断提高。因此，该标准建议在选择和设计机器人应用时，集成商与终端用户需密切协作，特别是在风险评估阶段应尽早让用户参与其中。这需要机械设计、控制技术与功能安全领域的紧密协作——从而要求有跨学科的专业知识与结构化的流程来作为支撑。

尽管该标准仅针对机器人制造商和系统集成商，但同时也充分考虑了运营环节及终端用户的需求。ISO 10218-2:2025 明确了制造商必须提供的与安全运行相关的信息要求，例如必要的检查与检修周期等。

实施过程中面临哪些挑战？

Bechtel：最大挑战在于针对现有系统的改装升级——尤其考虑到新机械法规现已对欧洲范围内的重大变更议题作出了统一规定。过去通过机械指令的“蓝皮书”及德国联邦劳动和社会事务部（BMAS）解释的内容，如今已被明确写入欧盟法律——从而为终端用户和集成商提供了更强的法律保障。

许多老旧机器人设备是基于现行标准设计的，仅能部分满足网络安全或功能安全等方面的新要求。对于终端用户和集成商而言，这意味着在改装或升级时需将新版 ISO 10218-2:2025 作为技术标准予以考量，并在发生重大变更的情况下，必须依据机械指令及未来机械法规的要求，重新进行 CE 符合性评估。

技术文档的编制也将变得更加详尽：新标准要求对安全相关功能及其验证进行了更准确的阐述，并在出现偏差时提供可追溯的合理性说明。

尤其是中小企业在落实新要求时，将面临人员配备和专业能力的双重挑战。在此背景下，与经验丰富的专家建立合作伙伴关系，以及采用预先认证过的组件和解决方案正变得日益重要。

该标准如何为人机协作提供支持？

Bechtel：新版 ISO 10218:2025 首次为人机协作建立了完整的规范基础。除了界定生物力学限值外，该标准还规定了数值验证的测量方法。此外，还为其补充了关于风险评估、防护措施及用户引导（例如在设置/示教模式下）的明确要求。

哪些技术有助于落实标准？

Bechtel：在工业机器人单元集成领域——尤其是非协作型应用中——传统防护原则仍占据主导地位。‌具体包括：

• 围栏、防护门、激光扫描仪系统、光幕、相机和雷达传感器等保护装置
• 采用紧急停止装置、确认机构及安全运行模式的安全控制技术
• 入口监控与运行模式间的安全状态转换（例如自动模式 ↔ 设置模式）

即使在协作型应用中，技术防护措施仍对提升效率与工艺安全起关键作用。例如，智能的保护区域监控能确保机器人仅在实际接近时才切换至底功率模式——从而避免了不必要的性能损失，从而提升生产效率。 

受控的入口有助于避免流程中断，并能对风险评估产生积极影响——例如可排除无关人员（“Passer-by”）。

末端执行器上用于防护工具或工件相关残余风险的创新非接触式电敏保护装置或 3D 视觉系统，为传统应用（尤其是协作型应用）的效能提升提供了新的方案。

新标准倡导的是一种将技术、组织及人为因素都纳入考量范围的整体安全方案。

在选择合适的安全方案时，建议根据具体应用和生产力需求进行评估。由此可推导出兼顾安全与效率的理想安全防护方案。在绝大多数情况下，承诺放弃额外的安全设备和措施被证明是行不通的。 

在智能的安全防护方案上进行投资，通常能快速获得回报——通过提高系统吞吐量、减少停机时间及避免人为干扰来实现。

机械制造商当前应采取哪些措施？

Bechtel：制造商应及早采取系统性措施，以满足新版 ISO10218-2:2025 标准的要求。可行的实施计划可参考以下步骤：

• 建立对标准的认知 
• 明确内部流程与职责
• 针对现状进行评估
• 更新风险评估
• 规划技术调整方案
• 执行调整。扩充文档

SICK 如何协助企业实施新规？

Bechtel：SICK 通过提供基于多年实践经验的实用指南，协助企业落实新版 ISO 10218-2:2025 标准。我们的安全专家在此详细阐述了符合标准的机器人应用设计的关键要点。此外，我们还提供定制化客户培训，助力企业持续深化其知识储备并保持技术领先地位。

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