魏 巍

(北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院，北京 100029)

1 引言

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)者、制造者(機(jī)械制造商)和使用者(最終用戶(hù))而言，安全性無(wú)疑是必須優(yōu)先關(guān)注的決定性因素?，F(xiàn)在已經(jīng)不再討論“要不要加裝安全裝置？”的問(wèn)題，轉(zhuǎn)而研究“應(yīng)該采用怎樣的安全系統(tǒng)才可靠？”的問(wèn)題。從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度評(píng)判一臺(tái)機(jī)器的優(yōu)劣，不再是簡(jiǎn)單地視其自動(dòng)化程度或加工效率的高低而定，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)考核其整機(jī)全生命周期的安全性是否有可靠的保證。

以往關(guān)于機(jī)械安全性方面的研究，偏重于對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)的介紹和宣貫，或局限于對(duì)某一種安全產(chǎn)品應(yīng)用的性能介紹。欠缺關(guān)于通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)理論，方法和策略方向的研究。本文將結(jié)合對(duì)近幾年新頒布的3項(xiàng)通用機(jī)械安全A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(包括：GB/T 15706-2012 《機(jī)械安全 設(shè)計(jì)通則 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小》、GB/T 16856-2015 《機(jī)械安全 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 實(shí)施指南和方法舉例》和GB/T 20850-2014 《機(jī)械安全 機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)的理解和使用指南》)的解讀，提出可供通用機(jī)械設(shè)計(jì)人員參考借鑒的安全性設(shè)計(jì)流程、策略、方法和安全標(biāo)準(zhǔn)的適用規(guī)范。

2 通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)流程

通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)流程一般應(yīng)當(dāng)包括3個(gè)主要環(huán)節(jié)，分別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)減小和持續(xù)改進(jìn)。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估環(huán)節(jié)針對(duì)機(jī)器在每種使用條件下的每種危險(xiǎn)和危險(xiǎn)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

風(fēng)險(xiǎn)減小環(huán)節(jié)是在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示存在超出承受范圍的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，采取保護(hù)措施消除危險(xiǎn)或減小危險(xiǎn)伴隨的風(fēng)險(xiǎn)的迭代過(guò)程。

持續(xù)改進(jìn)環(huán)節(jié)既是指在初始設(shè)計(jì)時(shí)重復(fù)多次“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估-風(fēng)險(xiǎn)減小”的迭代過(guò)程；也是指在產(chǎn)品全生命周期中應(yīng)該持續(xù)視情啟動(dòng)新的安全性設(shè)計(jì)流程。

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)計(jì)方法和策略

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是設(shè)計(jì)者以系統(tǒng)方法對(duì)與機(jī)械有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)的一系列邏輯步驟，依次為：①確定機(jī)器的各種限制，包括預(yù)定使用和任何可合理預(yù)見(jiàn)的誤用；②識(shí)別危險(xiǎn)及其伴隨的危險(xiǎn)狀態(tài)；③對(duì)每一種識(shí)別出的危險(xiǎn)和危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)；④評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)并決定是否需要減小風(fēng)險(xiǎn)。

GB/T 16856-2015 《機(jī)械安全 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 實(shí)施指南和方法舉例》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB/T 16856)是實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)文件。GB/T 16856推薦采用評(píng)估組方式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，除非該種機(jī)械的危險(xiǎn)已被充分認(rèn)知。該標(biāo)準(zhǔn)還給出了評(píng)估組的人員組成原則。

3.1 機(jī)械限制的確定

機(jī)械限制的確定應(yīng)考慮機(jī)械生命周期的所有階段，包括預(yù)定使用和任何可合理預(yù)見(jiàn)的誤用。根據(jù)使用限制、空間限制、時(shí)間限制和其他限制對(duì)基于機(jī)器的機(jī)械功能和基于任務(wù)的機(jī)械使用給于清晰的綜合描述。

3.2 危險(xiǎn)識(shí)別

危險(xiǎn)識(shí)別在任何風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中都是最重要的步驟，其目的是要形成一份危險(xiǎn)、危險(xiǎn)狀態(tài)和(或)危險(xiǎn)事件的清單。GB/T 16856給出了兩種系統(tǒng)性識(shí)別危險(xiǎn)的方法供選擇：以潛在后果(傷害)的核查清單為起點(diǎn)的 “自上而下法”和以檢查所有的危險(xiǎn)為起點(diǎn)的 “自下而上法”。比較而言，后者更加有效且全面徹底，但耗時(shí)較長(zhǎng)。推薦在通用機(jī)械安全設(shè)計(jì)時(shí)采用。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是確定每個(gè)危險(xiǎn)狀態(tài)的最高風(fēng)險(xiǎn)，通常以等級(jí)、指數(shù)、或分?jǐn)?shù)表述被估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的大小，但也可以是描述性?xún)?nèi)容。影響風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果的兩個(gè)要素是傷害的嚴(yán)重程度和該嚴(yán)重程度傷害發(fā)生的概率。GB/T 16856給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的三種常用工具或方法包括：基于多維表格的風(fēng)險(xiǎn)矩陣法；基于決策樹(shù)的風(fēng)險(xiǎn)圖法；基于參數(shù)等級(jí)分加權(quán)復(fù)合的數(shù)值評(píng)分法。

除此之外，匯率預(yù)期與實(shí)際匯率往往具有相互強(qiáng)化的效應(yīng)，使得前者對(duì)跨境資金流動(dòng)的影響程度更大。實(shí)體經(jīng)濟(jì)中的交易主體會(huì)因?qū)嶋H匯率升貶值形成對(duì)人民幣匯率走勢(shì)的預(yù)期，從而通過(guò)資金配置進(jìn)一步改變商品市場(chǎng)、資本市場(chǎng)以及信貸市場(chǎng)的均衡關(guān)系，又通過(guò)外匯市場(chǎng)供求關(guān)系的變化將影響傳導(dǎo)至實(shí)際匯率，實(shí)際匯率的波動(dòng)則進(jìn)一步增強(qiáng)市場(chǎng)主體的匯率預(yù)期，形成“匯率升貶值——預(yù)期升貶值——加劇匯率升貶值——強(qiáng)化預(yù)期升貶值”的循環(huán)，實(shí)際匯率與匯率預(yù)期的自我強(qiáng)化也加大了對(duì)跨境資金流動(dòng)的沖擊。

比較而言，風(fēng)險(xiǎn)圖法更適宜對(duì)復(fù)雜危險(xiǎn)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)，建議在通用機(jī)械的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)中選用。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目標(biāo)有兩個(gè)：一是確定哪些已有的危險(xiǎn)狀態(tài)需要進(jìn)一步減小風(fēng)險(xiǎn)；二是確定已實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)減小是否達(dá)到要求，且沒(méi)有引入進(jìn)一步的危險(xiǎn)或增加其他風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)同時(shí)考慮相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如GB5226.1)以及法律、法規(guī)、勞動(dòng)組織和慣例、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多重因素的影響。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)極低(輕微)的危險(xiǎn)狀態(tài)，可記錄為“不做進(jìn)一步考慮”，不作處理；但對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)較低且容易實(shí)施有效減小的危險(xiǎn)狀態(tài)，一般應(yīng)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減小的技術(shù)措施；對(duì)于會(huì)產(chǎn)生顯著風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)狀態(tài)，依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定予以減?。粚?duì)于引起高風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)狀態(tài)，建議作多次的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)后作出結(jié)論。

4 風(fēng)險(xiǎn)減小的設(shè)計(jì)方法和策略

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之后需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)減小，即：“采取保護(hù)措施消除危險(xiǎn)或減小危險(xiǎn)伴隨的風(fēng)險(xiǎn)”。風(fēng)險(xiǎn)減小的措施應(yīng)盡可能充分將機(jī)器的危險(xiǎn)性降低到可以承受的程度，因此有必要重復(fù)進(jìn)行該過(guò)程，即風(fēng)險(xiǎn)減小的迭代。

GB/T 15706-2012 《機(jī)械安全 設(shè)計(jì)通則 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB/T 15706)是實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減小的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)文件。風(fēng)險(xiǎn)減小所采取的保護(hù)措施是設(shè)計(jì)者和使用者共同采取措施的組合。在設(shè)計(jì)階段采取的措施優(yōu)于在使用階段由使用者采取的措施，而且通常更有效。因此按照優(yōu)先級(jí)順序，設(shè)計(jì)者應(yīng)依次采取以下3步措施實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減小措施。

4.1 通過(guò)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施減小風(fēng)險(xiǎn)

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施是通過(guò)改變機(jī)器設(shè)計(jì)或工作特性，而不是使用防護(hù)裝置或保護(hù)裝置來(lái)消除危險(xiǎn)或減少與危險(xiǎn)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)的保護(hù)措施。如有可能，通過(guò)設(shè)計(jì)消除危險(xiǎn)是減小風(fēng)險(xiǎn)最有效的方法，因?yàn)樗苋コｋU(xiǎn)源。例如在食品機(jī)械的喂料口等區(qū)域，改進(jìn)部件的造型輪廓，去除鋒利的銳邊和剪切點(diǎn)；為沖壓機(jī)械配置自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，消除重復(fù)動(dòng)作和有害姿勢(shì)等。對(duì)于無(wú)法消除的危險(xiǎn)，應(yīng)基于機(jī)器本身的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和暴露人員與機(jī)器的交互關(guān)系，從降低傷害嚴(yán)重程度、危險(xiǎn)暴露度、危險(xiǎn)發(fā)生概率等方面合理選擇設(shè)計(jì)措施減小風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 通過(guò)安全防護(hù)減小風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施補(bǔ)充保護(hù)措施

安全防護(hù)措施使人員遠(yuǎn)離那些不能合理消除的危險(xiǎn)或者通過(guò)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施無(wú)法充分減小的風(fēng)險(xiǎn)。GB/T 30574-2014 《機(jī)械安全 安全防護(hù)的實(shí)施準(zhǔn)則》是實(shí)施安全防護(hù)的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)文件。

安全防護(hù)措施及其裝置一般對(duì)傷害的嚴(yán)重程度幾乎沒(méi)有影響，但能限制暴露于危險(xiǎn)，減小危險(xiǎn)事件發(fā)生概率或限制傷害可能性。例如，在高速注塑機(jī)的合模區(qū)，存在著擠壓危險(xiǎn)的高危險(xiǎn)區(qū)域，必須加裝安全防護(hù)擋板或護(hù)欄；在大型塑料中空成形機(jī)的機(jī)架和活動(dòng)防護(hù)門(mén)之間,加裝安全地毯、光幕等保護(hù)裝置，以減小危險(xiǎn)事件發(fā)生概率。

此外，機(jī)器的預(yù)定使用和可合理預(yù)見(jiàn)的誤用有要求，可采用補(bǔ)充性保護(hù)和(或)風(fēng)險(xiǎn)減小措施來(lái)進(jìn)一步減小風(fēng)險(xiǎn)。GB/T 17506指出了對(duì)規(guī)避和限制傷害的能力影響最大的補(bǔ)充保護(hù)和(或)風(fēng)險(xiǎn)減小措施：包括急停、被困人員逃生和援救的措施、安全進(jìn)入機(jī)器的措施、便捷安全搬運(yùn)機(jī)器及其重型零部件的裝置等；對(duì)暴露有顯著影響的補(bǔ)充保護(hù)和(或)風(fēng)險(xiǎn)減小措施則包括用于隔離和能量耗散的措施(如隔離閥或隔離開(kāi)關(guān)、鎖定裝置、防止移動(dòng)的機(jī)械擋塊等)。

4.3 通過(guò)使用信息減小風(fēng)險(xiǎn)

使用信息是在需要時(shí)，當(dāng)采取上述第1、2步措施減小風(fēng)險(xiǎn)后，用于警示使用者注意存在的剩余風(fēng)險(xiǎn)。使用信息由設(shè)計(jì)者提供，使用者實(shí)施，為機(jī)器的正確和安全使用提供了指導(dǎo)。使用信息是由信息載體(如文本、文字、標(biāo)記、信號(hào)、符號(hào)、圖表)組成的保護(hù)措施，可單獨(dú)或組合使用這些載體向使用者傳遞信息。這些使用信息既可以存在于機(jī)器上(如警告標(biāo)記、信號(hào)和報(bào)警裝置等)，也可以存在于使用手冊(cè)中(可包括關(guān)于所需的培訓(xùn)以及個(gè)體防護(hù)裝備的信息)。使用者依據(jù)設(shè)計(jì)者提供的使用信息采取相應(yīng)的保護(hù)措施，包括但不僅限于組織措施(如安全工作程序、監(jiān)督、工作許可制度等)、使用附加安全防護(hù)裝置、使用個(gè)體防護(hù)裝備、培訓(xùn)等。

在通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取措施保證所有使用信息應(yīng)醒目易識(shí)別，易懂可執(zhí)行。如在《使用說(shuō)明書(shū)》中應(yīng)將安全類(lèi)使用信息按警告、注意、提示3個(gè)層級(jí)采用不同的字體或版式分別標(biāo)注；如在熱處理機(jī)械、擠出機(jī)等加熱圈外壁加裝“高溫表面，切勿觸摸”的警告標(biāo)識(shí)，相關(guān)安全標(biāo)志的圖案及顏色應(yīng)符合GB 2894 和GB/T2893系列標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 持續(xù)改進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和策略

通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)“迭代+嵌套”的體系結(jié)構(gòu)，從底層的面向單一危險(xiǎn)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)減少；到次級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的迭代、風(fēng)險(xiǎn)減少的迭代；再到更高級(jí)的“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估-風(fēng)險(xiǎn)減少的迭代”；直至最高級(jí)的面向整機(jī)全生命周期的安全性設(shè)計(jì)過(guò)程的迭代，貫穿全局的核心設(shè)計(jì)思想和理念就是“持續(xù)改進(jìn)”。

安全性設(shè)計(jì)的持續(xù)改進(jìn)不應(yīng)僅局限于原始設(shè)計(jì)階段，而是要貫穿產(chǎn)品的全生命周期。通過(guò)利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和和風(fēng)險(xiǎn)減小設(shè)計(jì)多次迭代，重復(fù)反饋的過(guò)程，最終目的是要盡可能消除危險(xiǎn)或充分減小風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，持續(xù)改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力源于兩點(diǎn)：一是產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估信息的更新，改變了原有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果；二是安全裝置(技術(shù))的進(jìn)步，出現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)更低的等效機(jī)器設(shè)計(jì)，使原本可接受的機(jī)器設(shè)計(jì)可能不再合理。這樣的變化在產(chǎn)品的全生命周期中可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生，例如，用戶(hù)提供了新的故障或事故信息；在實(shí)驗(yàn)室或試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了原先沒(méi)有預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)；相關(guān)法規(guī)、安全標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范修訂改版；安全裝置的零部件供應(yīng)商提供的質(zhì)量警示報(bào)告；發(fā)明了新的安全裝置(技術(shù))或原有安全裝置(技術(shù))的改進(jìn)；在設(shè)計(jì)審核中發(fā)現(xiàn)了安全設(shè)計(jì)缺陷等等。

對(duì)設(shè)計(jì)者而言，持續(xù)改進(jìn)可以是主動(dòng)的也可以是被動(dòng)的。持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程中應(yīng)按下列優(yōu)先次序考慮4個(gè)因素：機(jī)器在生命周期所有階段內(nèi)的安全；機(jī)器執(zhí)行其功能的能力；機(jī)器的易用性；制造、使用和拆卸機(jī)器的成本。

對(duì)上述原則的最佳應(yīng)用需要掌握機(jī)器的使用、事故歷史和健康記錄、可用的風(fēng)險(xiǎn)減小技術(shù)以及有關(guān)機(jī)器使用的法律方面的知識(shí)，作出綜合的評(píng)估和決策。對(duì)于已經(jīng)投入量產(chǎn)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)者在新的安全性設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)施并得到肯定性驗(yàn)證后，應(yīng)作出新設(shè)計(jì)改進(jìn)是否要追溯到已經(jīng)投放市場(chǎng)的產(chǎn)品批次的設(shè)計(jì)結(jié)論。

6 結(jié)語(yǔ)

在通用機(jī)械的安全性設(shè)計(jì)中，對(duì)相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行和引用具有不可替代的指導(dǎo)地位。其中，A類(lèi)安全標(biāo)準(zhǔn)為安全性設(shè)計(jì)提供方法和原則；B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)提供安全特性或裝置的設(shè)計(jì)規(guī)范；C類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)則給出特定產(chǎn)品的強(qiáng)制性技術(shù)要求和具體解決方案。在安全性設(shè)計(jì)中正確使用相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑將收到事半功倍的效果。

當(dāng)然，也要認(rèn)識(shí)到安全標(biāo)準(zhǔn)(特別是C類(lèi)標(biāo)準(zhǔn))自身的局限性：受行業(yè)整體發(fā)展水平、安全裝置技術(shù)滯后、產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)信息不全等諸多因素的制約，即便是C類(lèi)安全標(biāo)準(zhǔn)也僅能提供現(xiàn)有技術(shù)條件下機(jī)械設(shè)備應(yīng)該達(dá)到的安全防護(hù)最低要求。這顯然不是安全性設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。

因此，通用機(jī)械的設(shè)計(jì)者在安全性設(shè)計(jì)中不能滿足于簡(jiǎn)單執(zhí)行現(xiàn)有的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)秉承“持續(xù)改進(jìn)”的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)的超越，設(shè)計(jì)出具有更高安全保障水平的通用機(jī)械產(chǎn)品。