機械產(chǎn)品的安全性分析

沈智海

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和自動化裝備復雜程度的提高，裝備安全性問題越來越受到廣泛重視，安全標準不斷提高。據(jù)統(tǒng)計全球范圍內(nèi)機械事故約占事故總數(shù)的1/3，機械安全的研究成為必不可少的重要課題。

美國在20世紀70年代成立了機械故障預防小組（MFPG），自此便開始了針對機械故障的研究工作。我國對機械安全的研究起步相對較晚，到70年代末開始接觸和了解機械診斷技術(shù)，在80年代時正式地對機械安全領(lǐng)域展開研究，在90年代得到了真正的應(yīng)用。目前我國不斷通過政策法規(guī)的發(fā)布以及機械安全行業(yè)標準對機械安全規(guī)范引導，使其走上了健康發(fā)展的道路，并且在機械安全科學技術(shù)學者的不斷努力下，機械安全在裝備制造領(lǐng)域內(nèi)取得了顯著的進步。

機械產(chǎn)品GS的安全認證

1.GS安全認證

認證指的是由可以充分信任的第三方證實某一經(jīng)鑒定的產(chǎn)品或服務(wù)符合特定標準或規(guī)范性文件的活動。安全認證則是從產(chǎn)品安全的角度出發(fā)，對產(chǎn)品的安全性能的鑒定。

GS認證源自德語“Geprufte Sicherheit”（安全性已認證），也有“Germany Safety”（德國安全）的意思。以德國產(chǎn)品安全法（SGS）為依據(jù)，按照歐盟統(tǒng)一標準EN或德國工業(yè)標準DIN進行檢測的一種自愿性認證，是歐洲市場公認的德國安全認證標志。

①首次會議

通過首次會議，檢測機構(gòu)或代理機構(gòu)將向申請者的產(chǎn)品工程師解釋認證的具體所需程序和所執(zhí)行的相關(guān)標準，并提供所需要遞交的文件的清單表格。

②項目申請

由申請者提交符合要求的文件。公司提交了在首次會議中提到的要求文件，對于電器部分，提交了電氣產(chǎn)品的總裝配圖，電氣原理圖，電器元件材料清單，產(chǎn)品使用及安裝說明書，系列型號及其之間差異的說明等具體文件。

③技術(shù)會議

在檢測機構(gòu)檢查過申請者的文件資料之后，將會安排與申請者的技術(shù)人員進行技術(shù)會議。

④樣品測試

測試將依照所適用的標準進行，可以在制造商的實驗室或檢驗機構(gòu)的任何一個駐在各國的實驗室進行。

⑤工廠檢查

GS認證要求對生產(chǎn)的場所進行與安全相關(guān)的程序檢查，主要分為三部分：

機械部分：對機器存在安全隱患的部分進行分等級的防護處理；

電氣部分：對電器柜、人機界面HMI、操作面板、復位按鈕、接線盒和機器的走線布局等部分的位置和功能進行安全性檢查；

機器跑車檢查：對機器在使用時的運轉(zhuǎn)情況及影響進行檢測。

⑥簽發(fā)證書

GS證書以德文為主并附有英文版本，通過GS認證的產(chǎn)品同時會得到CE證明。

機械安全風險評價

機械安全性的提高是產(chǎn)品層次和流通程度的提高過程，如何最大程度地實現(xiàn)和保障機器的安全性能成為首要問題，產(chǎn)品安全性能的提升方法有很多，最有效的方法是對產(chǎn)品進行機械風險評價，提出消除和減少隱患的安全解決方案。

1.風險評價的概念

風險評價是指確定危害事件發(fā)生的概率和模擬事件的危害程度，計算其風險值的大小，對其可接受性作出評價。以系統(tǒng)方式對機械危險進行考察的一系列邏輯步驟并提出風險預防、減控措施及應(yīng)急預案，運用安全系統(tǒng)工程原理對系統(tǒng)中存在的風險因素進行辨識與分析從而實現(xiàn)系統(tǒng)安全。判斷系統(tǒng)發(fā)生事故和職業(yè)危害的可能性及其嚴重程度，從而為制定防范措施和管理決策提供科學依據(jù)。

2.安全風險評價

①風險矩陣法

是根據(jù)兩個風險參數(shù)方向（危害程度和危險發(fā)生概率），將危險事件劃分出等級，形成一個風險矩陣（二維或多維表格），定性的去對風險大小進行衡量。傷害的嚴重程度可以分為災(zāi)難性的、嚴重的、中等的、輕微。傷害發(fā)生的概率可以分為高、中、低、無。或者可以更為細致的劃分，使用數(shù)字1～10或字母A～Z。這種安全風險評價方法雖然具有快速，簡單的優(yōu)點。并且可以直觀的在二維風險圖（如圖2所示）或風險打分系統(tǒng)表上找出風險等級。

②定量風險評價

定量風險評價是一種純數(shù)學計算的方法。可以計算出特定的安全問題的發(fā)生概率。但是定量風險評價需要一系列由下到上能反映因果關(guān)系的因素，和具體數(shù)值（如：設(shè)備發(fā)生故障或操作人員操作不當?shù)母怕剩Ｒ话闶褂枚匡L險評價方法時，多使用故障樹來分析和說明。一般分析過程如下：某安全問題故障樹的建立，將問題作為頂事件→找出導致頂事件發(fā)生的各原因作為中間事件→再次細分找出導致中間事件的原因作為基本事件→根據(jù)基本事件的發(fā)生概率逐級計算直至計算出頂事件的概率。

③機械安全風險評價的過程

機械安全風險評價方法的使用目的一般有二：首先是對現(xiàn)有的安全問題進行評估，確定出問題的風險水平（發(fā)生概率和傷害程度）。其次是對機器所采取的多個安全防護措施或者安全解決方案進行評估，通過對減少風險的多少來進行比較后擇優(yōu)選取。然而，無論是用于哪種目的，都必須要對評價的過程有詳細的了解。尤其是對所進行風險評價的機器設(shè)備的基本信息要有全面且具體的了解。識別機械在一個完整過程中的性能、時間、空間、環(huán)境和涉及的有關(guān)人員， 每個階段需要執(zhí)行的任務(wù)等相關(guān)參數(shù)，確定限制/分析的范圍， 有的放矢地進行風險評價。圖3為一個機械安全風險評價的完整流程圖。

3.MK1060模切機安全風險評價

根據(jù)評價方法和具體評價過程，針對天津長榮印刷設(shè)備有限公司MK1060模切機的部分安全問題進行具體評價。

第一步，首先是對機器的各種限制的確定。MK1060全自動平壓平模切機是一個高速自動化設(shè)備。對其各種資料的搜索不難完成。以下是對其限制的確定（部分）：

①MK1060平壓平模切所依照的標準為國際標準ISO，機械和電氣設(shè)計部分分別采用ISO12100、ISO13849/50/51/54/55/56/57、ISO14118/19/20/21/22等，大部分的ISO標準都有相對應(yīng)的歐盟標準和中國國標，在國標中，產(chǎn)品執(zhí)行GB/T 25680-2010。然而歐盟標準相比國際標準更完整，嚴格，因此GS安全認證在進行機械安全風險評價是所依照的是歐盟標準EN。

②機器工作的環(huán)境：海拔高度不超過1000米；周圍介質(zhì)溫度為-10℃～45℃；環(huán)境溫度為10℃～35℃；空氣相對濕度不大于85%；周圍介質(zhì)中沒有易燃、易爆及腐蝕性物質(zhì)。

③各種操作說明：機器的所有概況，機器的安裝說明，機器的控制說明，機器各部分詳細說明和操作說明，機器的潤滑和保養(yǎng)維護。

第二步，危險識別。經(jīng)過對機器各個階段了解和運轉(zhuǎn)觀察，以個別安全風險綜合較高的單元為例列出4個危險示例：

A.讓紙板（擋紙板）下壓與輸紙平臺形成的擠壓動作是否會對人的手指造成傷害。

B.收紙部的牙排所經(jīng)過的地方在機器運轉(zhuǎn)（牙排轉(zhuǎn)動時），是否牙排會打到手，造成傷害（在不停機取樣時，操作者需把手伸進收紙部）。

C.主開關(guān)（空開）的控制桿沒有突出色澤標記（控制桿為銀灰色，與電器柜內(nèi)部大部分顏色相近），人在電器柜處操作時是否會因不注意而被打到任何部位。

D.給紙上限光電為高等級激光，為水平直射飛達操作處，是否會對人的眼睛造成傷害。

第三步，初始風險評價首先是評價方法的選擇，在4個評價方法中選擇一個合適的方法進行評價。根據(jù)本次評價機器及識別出的危險的特點，選擇風險矩陣法。

按照風險打分評分系統(tǒng)對風險a、風險b、風險c和風險d進行評估預測。得到如圖4所示的風險等級排列順序。對機器采取風險a的模擬測試，當機器運轉(zhuǎn)時，經(jīng)過實際測試，其危險傷害程度為輕微級別，且發(fā)生概率較小，風險a等級為“可忽略”。

通過對牙排各項數(shù)據(jù)的了解，包括其運行時產(chǎn)生的速度和力，同時牙排為金屬制品，在高速轉(zhuǎn)動下會產(chǎn)生的較大的沖擊，若傷及人身，將會產(chǎn)生嚴重的后果。因此通過對具體數(shù)據(jù)的分析，其危險嚴重程度為嚴重級別。此危險的發(fā)生的可能性為很可能級別，風險b的綜合級別為“高”。

因為控制桿為靜止狀態(tài)，有時候會發(fā)生不小心的碰撞，根據(jù)現(xiàn)場觀察和歷史經(jīng)驗得出此危險造成的傷害程度為“適中”級別，且發(fā)生的概率“可能”，因此風險c的等級為“中”。

給紙?zhí)幨褂弥械囊粚怆姷募す獾燃墳閏lass II（屬于中等輸出激光，如果照射到人眼將會造成傷害），通過對所使用光電的產(chǎn)品參數(shù)進行評價危險d，得到風險d為嚴重級別，根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查和理論上的分析得出此危險發(fā)生的概率為“可能”級別。因此風險d的等級為“高”。

總結(jié)

本文主要介紹了GS認證以及認證的流程，重點介紹了矩陣風險評估和定量風險評估在機械安全領(lǐng)域的應(yīng)用，簡單地描述了機械安全風險評價的流程。對長榮MK1060模切機進行風險矩陣評估，對現(xiàn)存的風險進行了詳細的危險等級排序。

機械安全學研究倡導從機器本身出發(fā)，即在機器設(shè)計伊始，將各種安全因素考慮其中，由此研發(fā)出具備安全功能的裝置，從而簡化和保證了機器在生產(chǎn)時的安全性能。這種機械安全的設(shè)計理念值得研發(fā)人員學習，在機械安全領(lǐng)域仍有很大的空間值得探索與研究。

作者單位：天津長榮印刷設(shè)備股份有限公司