田志成,夏明珠,李 利

(國家工程機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,北京 102100)

機械工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分,機械產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程中所遇到的安全問題越來越受到人們的關(guān)注.據(jù)資料介紹,全世界機械事故約占事故總數(shù)的1/3左右,實現(xiàn)機械安全既是一項重要的社會要求,也是機械質(zhì)檢工作者的重要責(zé)任.如何最大限度地實現(xiàn)機械的安全功能成為首要問題.提高產(chǎn)品安全性的方法很多,但最基本的原則是對機械的危險進行風(fēng)險評價,探討消除或減少危險的措施.為此,發(fā)達國家對機械安全風(fēng)險評價已有較成熟的研究應(yīng)用,而我國在這方面的工作卻剛剛起步,需要進一步研究解決.

1 機械安全風(fēng)險評價概論

1.1 機械安全

機械安全是從人的需要出發(fā),在使用機械的全過程的各種狀態(tài)下,達到使人的身心免受外界因素危害的存在狀態(tài)和保障條件.機械的安全性是指機器在按照預(yù)定使用條件下,執(zhí)行預(yù)定功能,或在運輸、安裝、調(diào)整等時不產(chǎn)生損傷或危害健康的能力.機械設(shè)備的種類繁多,應(yīng)用廣泛,對機械安全的要求也不盡相同.簡而言之,就是指機械設(shè)備本身應(yīng)符合安全要求,機械設(shè)備的操作者在操作時應(yīng)符合安全要求.

1.2 風(fēng)險評價

風(fēng)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(fēng)險值的大小,對其可接受性作出評價,提出風(fēng)險預(yù)防和減控措施及應(yīng)急預(yù)案等,是以系統(tǒng)方式對與機械有關(guān)的危險進行考察的一系列邏輯步驟;是以實現(xiàn)系統(tǒng)安全為目的,運用安全系統(tǒng)工程原理對系統(tǒng)中存在的風(fēng)險因素進行辨識與分析,判斷系統(tǒng)發(fā)生事故和職業(yè)危害的可能性及其嚴(yán)重程度,從而為制定防范措施和管理決策提供科學(xué)依據(jù).

2 選擇風(fēng)險評價方法

為了支持風(fēng)險評價的過程,需要選擇和使用風(fēng)險評價的工具[1-3].因為評價方法不同,所得到的結(jié)果就會差別很大,所以,評價方法的選擇是核心問題.風(fēng)險評價方法有多種,內(nèi)容相近而名稱不同的情況就更多了.因此,使用一種方法,就要了解它的特點和適用范圍、優(yōu)點和缺點等,并通過實踐驗證其效果,然后推廣使用,才能得到事半功倍的效果.隨意選用評價方法,不僅易造成大量人力、物力的浪費,而且還看不到效果,因此評價方法的選用特別重要.無論哪種評價方法都必須滿足下列要求[1,2]:

(1)科學(xué)性. 風(fēng)險評價的方法,必須能反映客觀實際,即確實能辨識出機械的所有危險.雖然許多危險是能夠憑經(jīng)驗或知識辨識出來,但也有潛在很深的危險并不容易被發(fā)現(xiàn),有些從現(xiàn)有技術(shù)水平還不能認(rèn)識.因此,就必須找出充分的理論和實踐依據(jù),以保障方法的科學(xué)性.

(2)針對性. 需要風(fēng)險評價的機械限制千差萬別,涉及到預(yù)期使用、誤用、使用者、空間、時間等各個方面,沒有哪一種方法能適合所有的機械.不同類型的機械,產(chǎn)生的危險不同,就需要不同的方法進行評價.所采用的評價方法應(yīng)該是專門針對某一方面的,才能取得預(yù)期的效果.

(3)適用性. 一切方法都應(yīng)當(dāng)方便適用、結(jié)論明確、效果顯著,這樣人們才能樂于接受.設(shè)定的參數(shù)值過多,計算復(fù)雜,貌似艱深而難于理解應(yīng)用的評價方法是不可取的.

目前應(yīng)用廣泛的機械設(shè)計風(fēng)險評價方法有風(fēng)險矩陣法、風(fēng)險圖法、評分法、風(fēng)險評估量化、混合型等.每一種方法既可以對危險的風(fēng)險水平進行排序,確定最嚴(yán)重的危險,也可以通過減少風(fēng)險的多少去評估采取的措施,選擇其中最有效的解決方法.

3 機械安全風(fēng)險評價過程

風(fēng)險評價首先從獲取機械的基本信息開始[1-6].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)等等相關(guān)參數(shù),確定限制/分析的范圍,有的放矢地進行風(fēng)險評價.機械安全風(fēng)險評價流程見圖1[1,2].

第一步,機械各種限制的確定.為了使風(fēng)險評價盡可能準(zhǔn)確地反映機械安全的實際情況,必須掌握能說明問題的可靠數(shù)據(jù)和資料[4].最大限度地搜集、分析、研究這些數(shù)據(jù)和資料,主要包括以下內(nèi)容:①有關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程;②機械的各種限制規(guī)范;③產(chǎn)品圖樣和說明機器特性的其他有關(guān)資料;④所有可能與操作者有關(guān)的操作模式和機械的使用等的詳細(xì)說明;⑤有關(guān)的材料,包括機械組成材料、加工材料、燃料等的詳細(xì)說明;⑥機械的運輸、安裝、試驗、生產(chǎn)、拆卸和處置的說明;⑦機械可能的故障數(shù)據(jù)、易損零部件;⑧定量評價數(shù)據(jù),包括零部件、系統(tǒng)和人的介入的可靠性數(shù)據(jù);⑨關(guān)于機械預(yù)定運行環(huán)境的信息(如溫度、污染情況、電磁場等).

第二步,危險識別.這是風(fēng)險評價的關(guān)鍵環(huán)節(jié).不論什么樣品機械,都存在不同程度的危險.有危險就有風(fēng)險,風(fēng)險與危險的關(guān)系是:危險產(chǎn)生風(fēng)險;風(fēng)險寓于危險之中.正確識別全部危險,需要運用科學(xué)方法進行多角度、多層次的分析.危險識別是否全面、準(zhǔn)確、真實,任何一種危險尤其是對安全有重大影響的危險在識別階段是否被忽略,都將直接影響風(fēng)險評價和安全決策的質(zhì)量,甚至影響整個安全管理工作的最終結(jié)果.應(yīng)該識別所有可能產(chǎn)生的危險的種類、原因、危險所在機器的部位、危險狀態(tài)和可能發(fā)生的危險事件,確保識別所有可合理預(yù)見的危險[5,6].

圖1 機械安全風(fēng)險評價流程Fig.1 Mechanical safety risk assessment process

表1 風(fēng)險打分系統(tǒng)示例Tab.1 Sample for risk scoring system

第三步,評價初始風(fēng)險,應(yīng)在沒有采取風(fēng)險減小措施之前進行.評價初始風(fēng)險分4個子步驟.

①選擇風(fēng)險打分系統(tǒng).風(fēng)險打分系統(tǒng)是使用簡單的要素及其組合來獲得風(fēng)險水平,如表1所示.表中包括引起傷害的嚴(yán)重性和可能性兩個要素,每個要素分4個等級,這些不同等級的要素組合起來共形成4個等級16個不同的風(fēng)險等級.②評價結(jié)果的嚴(yán)重程度.對于每個危險,應(yīng)評價傷害的嚴(yán)重程度,歷史數(shù)據(jù)是很有價值的.嚴(yán)重程度的通常依據(jù)人員傷害、財產(chǎn)和設(shè)備損失價值、生產(chǎn)能力損失的時間和環(huán)境損害范圍等來評定的.③評價可能性.除非有經(jīng)驗數(shù)據(jù),選擇事故可能性的過程通常是主觀的.對于一個復(fù)雜的危險情景,資質(zhì)人員的集體討論是必要的.評估發(fā)生可能性需要考慮頻率、暴露持續(xù)的時間和范圍、培訓(xùn)和認(rèn)知、危險特征.當(dāng)評估可能性時,應(yīng)選擇可信的最高等級.④得出初始風(fēng)險水平.一旦評價了嚴(yán)重程度和可能性(或其他參數(shù)),即能通過所選擇的風(fēng)險打分系統(tǒng)得出初始風(fēng)險等級.初始評價結(jié)果將產(chǎn)生從低到高的風(fēng)險列表,因為風(fēng)險評價過程通常是主觀的,風(fēng)險分級系統(tǒng)同樣也是主觀的.初始風(fēng)險評價完成后,對風(fēng)險進行排序,與可接受的風(fēng)險等級做比較,如果風(fēng)險是不可接受的,需要進一步減小風(fēng)險.

第四步,減小風(fēng)險.根據(jù)初始風(fēng)險評價的結(jié)果,首先考慮高風(fēng)險,爾后考慮較低風(fēng)險,依照安全設(shè)計改善、采取防護裝置、標(biāo)示警告信息、培訓(xùn)及增加個體防護裝置的順序減小和消除風(fēng)險.但不是所有的風(fēng)險減小措施都是可行的,如技術(shù)、成本、使用性、生產(chǎn)率或其他考慮都可能決定減小措施的可行性.另外應(yīng)注意針對某一危險而選擇的風(fēng)險減小的方法可能會引入新危險或產(chǎn)生影響其他工作任務(wù)的危險.如果的確出現(xiàn)了新危險,應(yīng)重新評價該風(fēng)險,另外再采取措施或采取附加減小措施.

第五步,評價遺留風(fēng)險.一旦選擇了可行的風(fēng)險減小方法,風(fēng)險評價導(dǎo)則要求對危險嚴(yán)重程度和可能性等風(fēng)險要素進行第二次評價,應(yīng)進行遺留風(fēng)險評價確認(rèn)選擇措施對于減小風(fēng)險的有效性.

第六步,得出評價結(jié)論并記錄存檔.

4 應(yīng)用驗證

課題組借助單位的行業(yè)優(yōu)勢,選取工程機械行業(yè)中量大面廣、流動性大、技術(shù)含量高、危險因素多、監(jiān)管難度大的典型產(chǎn)品——裝載機和叉車進行驗證.課題研究人員運用機械安全風(fēng)險評價研究的成果,對在用的5臺叉車和5臺裝載機從整體狀況、安全保障及防護、人機環(huán)境安全、管理安全4個方面進行了全面系統(tǒng)的機械安全風(fēng)險評價的試點應(yīng)用(見圖2),獲得了第一手的危險源數(shù)據(jù),建立了叉車、裝載機的“人員—操作—危險”信息數(shù)據(jù)庫.具體的風(fēng)險評價過程是:首先,確定對叉車、裝載機的風(fēng)險評價采用風(fēng)險圖法;然后,建立人員—操作—危險類別—危險—傷害的嚴(yán)重程度—暴露于危險的頻率—危險事件發(fā)生的概率—避免或減小傷害的概率的風(fēng)險評價表(表2-5).因篇幅限制,表4省略了大部分風(fēng)險評價表的內(nèi)容,只各取了3個編號來舉例說明.

圖2 現(xiàn)場照片F(xiàn)ig.2 Scence photos

結(jié)果證明,運用風(fēng)險評價方法能夠全面系統(tǒng)地過濾出危險源,并通過專業(yè)知識的進一步分析可以得出不同危險源的風(fēng)險水平,據(jù)此可以提出相應(yīng)的設(shè)計改進和加裝安全裝置等的具體防范措施,消除或有效減少危險事故的活動,以便最終達到風(fēng)險減小的目的.在此基礎(chǔ)上,課題組設(shè)計出相應(yīng)的輔助應(yīng)用軟件,將機械安全風(fēng)險評價流程通過軟件實現(xiàn),極大地提高了工作效率.

表2 涉及人員—操作—危險類別表Tab.2 Invole staff—operation—dangerous type table

表3 風(fēng)險參數(shù)表Tab.3 Risk parameter table

表4 風(fēng)險評價表Tab.4 Risk assessment table

課題組人員運用機械安全風(fēng)險評價研究的成果,對10臺車輛從整體狀況、安全保障及防護、人機環(huán)境安全、管理安全4個方面,進行了全面系統(tǒng)的風(fēng)險評價得出結(jié)果見表5.

表5 風(fēng)險評價結(jié)果Tab.5 Risk assessment result

5 結(jié)語

任何利用機械進行的生產(chǎn)或服務(wù)活動都伴隨著危險,都存在著可能釀成的事故風(fēng)險.進行風(fēng)險評價的目的是為了根據(jù)現(xiàn)實的各種約束,提出合理可行的消除危險或減小風(fēng)險的安全措施,幫助工程技術(shù)人員設(shè)計、制造出安全的機器產(chǎn)品提供給市場,在機器的使用階段最大限度地保護操作者,使機械系統(tǒng)達到可接受的最高安全水平,達到安全的要求[5].風(fēng)險評價對減少事故的發(fā)生,特別是防止重大惡性事故的發(fā)生,有著非常重要的意義.只有對存在的各種風(fēng)險正確認(rèn)識,認(rèn)真評價才能科學(xué)地處理風(fēng)險,實踐預(yù)防優(yōu)先原則,對存在的風(fēng)險進行管理和控制,降低風(fēng)險事故發(fā)生的概率和降低事故發(fā)生后的影響,實現(xiàn)推進社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展.

[1] 付大為,寧燕.機械安全風(fēng)險評價方法的研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2008,21(3):1-3.

FU Dawei,NING Yan.Study on the methods about risk assessment of machinery safety[J].Development&Innovation of M achinery&Electrical Products,2008,21(3):1-3.

[2] 付大為,寧燕,富銳,等.機械安全風(fēng)險評價程序及其應(yīng)用[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化,2008(12):10-13,16.

FU Dawei,NING Yan,FU Rui,et al.Machinery safety risk assessment procedures and its application[J].China Standardization,2008(12):10-16.

[3] 羅云,樊運曉,馬曉春.風(fēng)險分析與安全評價[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

LUO Yun,FAN Yunxiao,MA Xiaochun.Risk analysis and safety assessment[M].Beijing:Chemical Industry Press,2006.

[4] 秦庭榮,陳偉炯,郝育國,等.綜合安全評價(FSA)方法[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2005,15(4):88-91.

QIN Tingrong,CHEN Weijiong,HAO Yuguo,et al.Formal safety assessment method[J].China Satety Science Journal,2005,15(4):88-91.

[5] 崔善強,段志善.機械設(shè)備安全評價方法探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2007,33(12):38-39.

CUI Shanqiang,DUAN Zhishan.Discussion on safety assessment methods for mechinery equipment[J].Industrial Safety and Environmental Protection,2007,33(12):38-39.

[6] 程映雪,向衍蓀,周長春.系統(tǒng)安全評價方法分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,1995,5(suppl):42-47.

CHENG Yingxue,XIANG Yansun,ZHOU Changchun.System safety assessment method analysis[J].China Satety Science Journal,1995,5(suppl):42-47.