用于工业机器设计的安全性分析模式及方法.. .docVIP

　　用于工业机器设计的安全性分析模式及方法.. [摘要]工业机察也属职业事故的重要危险源之一。在其设计时，有效地进行安全性分析是 消除和控制工业机器中存在的固有危险的最佳途径。为此，推荐了一种用于工业机器的安全分析模 式；并对已有的安全分析方法进行了重点选择，将供设计人员使用的安全分析方法从百余种减少到11 种；还对这些方法进行了分类，可供设计人员在设计工业机器时，较方便地选择和系统地应用。‘ [关键词]安全性分析工业机器风险评价 1引言 笔者所指的工业机器是工业生产中使用的工具、机械设备和生产系统。国外的大量研究与分析工作和国内的生产实践都表明，工业机器的安全性较差，其主要原因是在设计时没有进行充分的安全性分析及有效的安全性设计。因此，工业机器导致的职业事故日益增多。 工业机器设计人员也深知安全与卫生对工业机器的重要性，然而，多数设计人员不知如何有效地进行安全性设计。有效的安全性分析模式及方法是安全性设计的基础。有很多安全性分析方法可以用于系统设计，例如：美国系统安全学会出版的《系统安全分析手册》中列出的103种方法；美国航空航天局(NA5A)也出版有类似的手册。这些方法多数是由核能、化工、航空航天和国防等高风险工业中的可靠性或安全性专家们研究和开发的。工业机器的固有风险较上述工业小得多，一次暴露于工业机器危险的人数很少多于一人，导致多人死亡的事故也很少见。此外，工业机器的复杂程度也较上述高风险工业低。因此，已有的分析方法并非都适用于工业机器。加之工业机器的设计人员缺乏对这些方法适用性的了解，也难于从多达百余种的方法中选用并难于确定按何种模式进行安全性分析，从而造成长期以来工业机器未能进行有效安全性设计的局面，国内这一情况更为突出。 笔者介绍了一种适用于工业机器设计的安全性分析模式，并对安全性分析方法的选择及分类进行了研究，从百余种已有的方法中，选出了11种适用于国内工业机器设计时采用的安全性分析方法；还对这些方法进行了分类，以帮助设计人员在完成工业机器的设计过程中，方便地选用这些方法，有效地进行安全性分析和设计。 2安全性分析的一般模式 对一个系统或产品的安全性分析，一般是指对其可能存在的所有危险及其产生的原因进行识别；然后，分别对这些危险的风险进行估算。在此基础上，评估系统或产品的总的安全性，以确定采取何种措施来消除或控制那些风险不可接受的危险。上述安全性分析是完成对分析对象的风险评价，而且这种评价是一个反复迭代的过程。按照系统安全原理，风险评价在系统寿命周期的各阶段都需进行，而在寿命周期的早期进行的风险评价，对提高系统安全性的作用更有效。 上述安全性分析模式也适用于工业机器。国际标准化组织1999年颁布的ISO 14121《机器安全一风险评价规则》标准，给出了工业机器风险评价的一般模式(见图1)。笔者认为，该模式也适用于国内工业机器的风险评价。 　　　　　　 3　分析方法的选择 　　如前所述，用于安全性分析的方法很多，为了便于设计人员选用合适的方法，必须从众多方法中，选择工业机器最适用的方法，其数量不宜过多，一般5至10种为宜。如何选择?文献[4]提出了按方法的离散性(discretecharacter)和适用性(applicability)进行选择的准则。所谓离散的方法是指具有以下特点的方法： (1)按照一种特定的观点和方法论进行分析。例如：能量跟踪与屏障分析，该法认为危险是由不希望能量流、屏障欠佳和目标3个因素构成的，通过对系统中的该3个因素的分析，以确定存在的危险。 (2)方法是独立的，亦即它不需要使用一个或多个其他方法来达到它的目的。 (3)不是其他方法组合使用的结果。 离散的方法提供了一种专门的分析手段，而指明了在何时、何种环境下使用这种方法，同时为建立供设计工业机器时使用的特定分析方法的表格，所以选择方法时仅考虑离散的方法。 现已有的安全分析方法，多数是由高风险工业部门中的专家研究与开发。多数不适用于工业机器，例如：核临界状态分析(NuclearCriticalityAnal—ysis)，低温系统安全分析(Cryogenic System Safety　Analysis)，飓风分析(Wind／Tornado Analysis)等。当然，这些方法中有一些经过简化和修改后，也可用于工业机器。如危险与可操作性分析(HAZOP)，修改其关键词表后，可用于工业机器的安全性分析。 在评估方法的适用性时，还需考虑方法的复杂程度。因为，完成安全性分析是需要花费时间和资源的。显然，某些高度复杂和专门的方法，如Petri网分析(Petri NetAnalysis)和网络逻辑分析(Net—work　Logic　Analysis)等，对于大多数工业机器的安全性分析是不适用的。文献[4]按上述准则，从《系统安全分析手册》中的10