簡析機械安全發展趨勢

周博 李寒 鄭永波

摘要：機械安全日益受到人們的重視，機械安全在二十世紀六十年代開始作為一門單獨學科被人們研究，發展至今已取得眾多成果，目前的機械安全在機械故障的診斷技術、機械安全設計、機械安全的法規標準等方面已經有了相當高的水平，未來的發展方向有：發展機械故障的專家診斷系統、完善機械故障的診斷理論與方法、研究機械安全的檢測技術、機械安全設計、健全機械安全的保障體系。

關鍵詞：機械；技術；安全；發展趨勢；故障診斷；

引言

科技的進步和社會的發展，使得人們更加重視安全問題，現在安全已經漸漸發展成為一門單獨的學科，并為人們所廣泛接受。機械工業被稱為母工業，它是各種產業的基礎。機械安全也跟生產人員技術人員的人身安全、企業的各類財產安全都息息相關，也是可持續發展的一部分。因此機械安全的技術現已經得到了機械人員與管理人員的廣泛重視，正在高速發展，而機械安全屬于安全學科的一部分，在理論體系和實際應用方面都有很多的問題與不足，還有待進一步的發展完善。

一、機械安全的發展歷程

機械這種古老的裝置，被人類使用已經有幾千年的歷史，但機械安全被人們當做一門學科來完整研究是直到二十世紀六十年代才開始的。最初的機械安全技術是從機械故障的診斷技術分離出來的，最早從美國開始，逐漸認識到機械安全的必要性后，美國在1967年成立了一個機械故障的預防小組，專門的機械故障研究開始了，受其影響，后來美國的ASME等機構也紛紛效仿，成立了專業的研究機械故障的機構。歐洲最早開展此活動的是英國，瑞典、法國、葡萄牙等國起步較晚，但發展很快。亞洲國家反應慢一些，日本在二十世紀七十年代開始研究此類技術，我國是在七十年代末才開始接觸機械診斷。機械安全技術的另一個重要方面是機械安全設計，二十世紀八十年代，市場競爭愈發激烈，機械事故也日益增多，使得國際上對傳統安全工程的設計方法開始了反思，以常規機械設計為基礎又提出了進行機械安全設計的新概念。

二、機械安全發展現狀與問題

經過幾十年，科學技術有了突飛猛進的發展，機械安全技術也進步很多，已有一些方面處于相當高的水平。機械故障的診斷技術方面，故障診斷的方法不斷升級，灰色分析、倒頻譜分析、故障診斷的人工智能系統和人工的神經網絡系統等等先進技術已經廣泛應用與各類機械故障診斷中，很多技術如超聲波技術、熱象診斷技術和渦流診斷技術等已經趨于成熟。

機械的安全設計方面，目前國外已經有一套成熟的方法，二十世紀九十年代開始，歐盟和美國就把國家先進的制造技術體系中列入了機械的安全設計，并把它當做重點扶植的對象。機械的安全設計主要由危險識別、安全設計和風險評估這些內容組成，危險識別可分為機械危險和非機械危險這兩個方面；風險評價又可叫安全評價，是在危險識別分析基礎上建立，依據現實工藝水平，把機械處于危險狀態下的有可能發生的傷害進行全面的評定；安全設計是最后一個環節，是依據風險評估的結果，從具體結構和安全防護的措施與安全信息使用這三個方面依次進行。

機械安全的法規標準方面，目前影響最大的法規是歐共體制定的機械安全指令98/37/EC，這個指令最早實施于1998年8月，最早的版本是1989年的89/392/EEC和93/44/EEC這兩個，依據98/37/EC中規定的，除了低壓電器、醫療器械和建筑用途的升降機器械之外，其它多有機械與安全性的零件都在它的適用范圍內。

三、機械安全的功能和特性

（1）機械安全的功能

機械安全的功能分為主要功能和輔助功能，對于主要功能來說，又可以細分為特點安全功能和相關安全功能兩類。其中特點安全功能的工作原理是對特定安全事項進行預先評估，然后通過預期來實現特定事項的安全性，比如在工業生產線上，用于防止機器設備意外停止運轉或者意外自行啟動的功能，都屬于特點安全功能的范疇。而對于相關安全功能來說，就是除了特點安全功能以外的其他大部分功能包括使機器設備維持在合理限度內運行的功能，以及機器設備中與問題條件相關的功能等。

此外，機械安全的輔助功能也是機械安全中必不可少的重要部分。機械安全的輔助功能體現在機械設備運行的各個環節中，當機械設備某一部分的輔助功能出現故障時，雖然不會導致直接的安全事故，但是增加了機械設備的危險性，降低了機械設備的工作能力，所以在生產作業中也要對輔助功能進行必要的維護。機械安全輔助功能的典型代表就是自動監控功能，雖然對于自動監控功能來說，當它出現故障而不能正常運行時并不會對整體生產造成實質性危害，但是卻會對機械設備的整體安全功能產生影響。

（2）機械安全的特性

機械安全在其發展過程中，其所具有的特性不斷被人們所發現，大體上可以分為以下幾個方面：

第一，系統性。對于機械安全理論來說，它并不是一門孤立的學科，其研究與發展在很大程度上與其他科學存在交叉關系，例如例如信息學和分析學等。同時機械安全的研究也是建立在計算機技術基礎上，學科本身具有很強的系統性。

第二，防護性。機械安全在其發展和應用過程中，針對機械危險性方面衍生出許多智能化設計，能夠對機械設備正常運行期限和范圍內所出現的故障進行預估，并及時作出防范，包括對機器誤操作時對工作人員所進行的防范等。

第三，友善性。機械安全設計的應用領域主要是人們的生活和工作，幫助人們完成對相應機器進行更加安全有效的控制操作，所以機械安全理論中一項重要內容就是提高機械安全的友善性，使人們在使用機械設備的過程中可以更加放心。

四、機械安全的發展趨勢

機械安全正在以極高的速度發展，目前的發展趨勢有一下幾種：發展機械故障的專家診斷系統；完善機械故障的診斷理論與方法；研究機械安全的檢測技術；機械安全設計；健全機械安全的保障體系。機械故障的專家診斷系統的發展一直比較活躍，隨著科技的發展，眾多機械器具的結構、性能和作用越來越高級、復雜，修理人員也再難僅憑經驗來解決問題，需運用人工智能，把專家的知識形成系統存入電腦中，給診斷提供支援。機械故障的診斷理論目前已經有許多專家學者進行了研究，如人工神經的網絡模型方法、非線性的模型理論技術、虛擬現實的技術等。對于一些大型的、復雜關鍵的機械設備，現有的安全設計只是限于理論層次，沒有成熟和理想的安全設計方法。現代機械發展的大方向是大型重載，高速、智能和微型三化合一，因為涉及到安全的因素眾多，以不能只靠單一學科內的理論來解決問題，在此情況下，建立健全機械安全的保障體系的思路被提出了。專家認為，機械安全的保障體系需要由感知、信息傳遞、提取、分析、安全反應、自診斷和管理組成，此安全保障體系以綜合利用各種學科理論、技術和方法實現機械安全為核心，由于機械安全的保障體系跨越了多種學科和技術，現在還處于研究和探討階段。

五、結語

隨著科學技術的進步，社會生產的各個環節已然進入了機械化時代，各種機械設備在為人們提供幫助的同時，其本身所存在的安全問題也不容忽視。機械安全是機械方面相關理論研究的重要保障，受到越來越多人的關注，只有全面認識機械安全的相關內容和重要性，不斷提升機械安全的研究水平，才能推動我國機械領域的持續發展。

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