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機械安全風險評價研究

類別:機械安全 發布時間:2017-12-12 瀏覽人次:

摘要:從機械安全和風險評價概念出發,從正確選擇風險評價方法入手,較系統地介紹了機械安全風險評價的全過程,并對該方法進行了應用驗證.為減少事故發生,提高機械產品安全,提供了研究方法.


機械工業是我國國民經濟的重要組成部分,機械產品在生產和使用過程中所遇到的安全問題越來越受到人們的關注.據資料介紹,全世界機械事故約占事故總數的1/3左右,實現機械安全既是一項重要的社會要求,也是機械質檢工作者的重要責任.如何最大限度地實現機械的安全功能成為首要問題.提高產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險評價,探討消除或減少危險的措施.為此,發達國家對機械安全風險評價已有較成熟的研究應用,而我國在這方面的工作卻剛剛起步,需要進一步研究解決.

機械安全風險評價研究

1、機械安全風險評價概論



1.1機械安全


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


1.2風險評價


風險評價是指確定危害事件發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,提出風險預防和減控措施及應急預案等,是以系統方式對與機械有關的危險進行考察的一系列邏輯步驟;是以實現系統安全為目的,運用安全系統工程原理對系統中存在的風險因素進行辨識與分析,判斷系統發生事故和職業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.


2、選擇風險評價方法


為了支持風險評價的過程,需要選擇和使用風險評價的工具.因為評價方法不同,所得到的結果就會差別很大,所以,評價方法的選擇是核心問題.風險評價方法有多種,內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)科學性.風險評價的方法,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驗或知識辨識出來,但也有潛在很深的危險并不容易被發現,有些從現有技術水平還不能認識.因此,就必須找出充分的理論和實踐依據,以保障方法的科學性.


(2)針對性.需要風險評價的機械限制千差萬別,涉及到預期使用、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該是專門針對某一方面的,才能取得預期的效果.


(3)適用性.一切方法都應當方便適用、結論明確、效果顯著,這樣人們才能樂于接受.設定的參數值過多,計算復雜,貌似艱深而難于理解應用的評價方法是不可取的.


目前應用廣泛的機械設計風險評價方法有風險矩陣法、風險圖法、評分法、風險評估量化、混合型等.每一種方法既可以對危險的風險水平進行排序,確定最嚴重的危險,也可以通過減少風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、機械安全風險評價過程


風險評價首先從獲取機械的基本信息開始.識別機械在一個完整過程中的性能、時間、空間、環境和涉及的有關人員,每個階段需要執行的任務等等相關參數,確定限制/分析的范圍,有的放矢地進行風險評價.機械安全風險評價流程見圖1.

圖 1 機械安全風險評價流程


第一步,機械各種限制的確定.為了使風險評價盡可能準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據和資料[4].最大限度地搜集、分析、研究這些數據和資料,主要包括以下內容:①有關的法規、標準和規程;②機械的各種限制規范;③產品圖樣和說明機器特性的其他有關資料;④所有可能與操作者有關的操作模式和機械的使用等的詳細說明;⑤有關的材料,包括機械組成材料、加工材料、燃料等的詳細說明;⑥機械的運輸、安裝、試驗、生產、拆卸和處置的說明;⑦機械可能的故障數據、易損零部件;⑧定量評價數據,包括零部件、系統和人的介入的可靠性數據;⑨關于機械預定運行環境的信息(如溫度、污染情況、電磁場等).


第二步,危險識別.這是風險評價的關鍵環節.不論什么樣品機械,都存在不同程度的危險.有危險就有風險,風險與危險的關系是:危險產生風險;風險寓于危險之中.正確識別全部危險,需要運用科學方法進行多角度、多層次的分析.危險識別是否全面、準確、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,都將直接影響風險評價和安全決策的質量,甚至影響整個安全管理工作的最終結果.


應該識別所有可能產生的危險的種類、原因、危險所在機器的部位、危險狀態和可能發生的危險事件,確保識別所有可合理預見的危險.


第三步,評價初始風險,應在沒有采取風險減小措施之前進行.評價初始風險分4個子步驟.


表 1 風險打分系統示例

危險發生的可能性

危險嚴重程度

災難性的嚴重的適中的輕微的
很可能
可能
不太可能可忽略
幾乎不可能可忽略


①選擇風險打分系統.風險打分系統是使用簡單的要素及其組合來獲得風險水平,如表1所示.表中包括引起傷害的嚴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個不同的風險等級.②評價結果的嚴重程度.對于每個危險,應評價傷害的嚴重程度,歷史數據是很有價值的.嚴重程度的通常依據人員傷害、財產和設備損失價值、生產能力損失的時間和環境損害范圍等來評定的.③評價可能性.除非有經驗數據,選擇事故可能性的過程通常是主觀的.對于一個復雜的危險情景,資質人員的集體討論是必要的.評估發生可能性需要考慮頻率、暴露持續的時間和范圍、培訓和認知、危險特征.當評估可能性時,應選擇可信的最高等級.④得出初始風險水平.一旦評價了嚴重程度和可能性(或其他參數),即能通過所選擇的風險打分系統得出初始風險等級.初始評價結果將產生從低到高的風險列表,因為風險評價過程通常是主觀的,風險分級系統同樣也是主觀的.初始風險評價完成后,對風險進行排序,與可接受的風險等級做比較,如果風險是不可接受的,需要進一步減小風險.


表2涉及人員—操作—危險類別表

編號人員操作危險類型
1可能人員正常駕駛機械危險
2駕駛員正常操作電氣危險
3操作員裝卸熱危險
4搬運人員維護噪聲危險
5維護人員檢修振動危險
6檢查人員
輻射危險
7現場的其他工作人員
材料和物質產生的危險
8經過的人員/ 無關人員
人類工效學危險
9

與機器使用環境有關的危險
10

綜合危險


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


第五步,評價遺留風險.一旦選擇了可行的風險減小方法,風險評價導則要求對危險嚴重程度和可能性等風險要素進行第二次評價,應進行遺留風險評價確認選擇措施對于減小風險的有效性.第六步,得出評價結論并記錄存檔.


4、應用驗證


課題組借助單位的行業優勢,選取工程機械行業中量大面廣、流動性大、技術含量高、危險因素多、監管難度大的典型產品———裝載機和叉車進行驗證.課題研究人員運用機械安全風險評價研究的成果,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、人機環境安全、管理安全4個方面進行了全面系統的機械安全風險評價的試點應用(見圖2),獲得了第一手的危險源數據,建立了叉車、裝載機的“人員—操作—危險”信息數據庫.具體的風險評價過程是:首先,確定對叉車、裝載機的風險評價采用風險圖法;然后,建立人員—操作—危險類別—危險—傷害的嚴重程度—暴露于危險的頻率—危險事件發生的概率—避免或減小傷害的概率的風險評價表(表2-5).因篇幅限制,表4省略了大部分風險評價表的內容,只各取了3個編號來舉例說明.


結果證明,運用風險評價方法能夠全面系統地過濾出危險源,并通過專業知識的進一步分析可以得出不同危險源的風險水平,據此可以提出相應的設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,以便最終達到風險減小的目的.在此基礎上,課題組設計出相應的輔助應用軟件,將機械安全風險評價流程通過軟件實現,極大地提高了工作效率.


表 3 風險參數表

類別
含義

傷害 的 嚴 重 程

度 S

S1輕微傷害(通常能恢復)
S2嚴重傷害(通常不能恢復 ,包括死亡)

暴露于危險的頻

率或持續時間 F

F1
輪班工作不超過 2 次或每次輪班工作累積暴露時間不超過 15 min
F2輪班工作超過 2 次或每次輪班工作累積暴露時間超過 15 min

危險事件發生的

概率 P

P1
在安全應用方面得到證實和公認的成熟技術 ;堅固耐用.
P2

在最近 2 年內觀察到的技術故障 ;由經過良好培訓知曉風險、崗位工作經驗超過六個月的人員做出的不恰當操作.

P3
經常觀察到技術故障(每六個月或更短) ;由未經過培訓崗位工作經驗不足六個月的人員作出的不恰當操作.

規避或減小傷害

的可能性 A


A1在某些情況下可能
A2不可能

表 4 風險評價表

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

表 5 風險評價結果


5、結語

任何利用機械進行的生產或服務活動都伴隨著危險,都存在著可能釀成的事故風險.進行風險評價的目的是為了根據現實的各種約束,提出合理可行的消除危險或減小風險的安全措施,幫助工程技術人員設計、制造出安全的機器產品提供給市場,在機器的使用階段最大限度地保護操作者,使機械系統達到可接受的最高安全水平,達到安全的要求.風險評價對減少事故的發生,特別是防止重大惡性事故的發生,有著非常重要的意義.只有對存在的各種風險正確認識,認真評價才能科學地處理風險,實踐預防優先原則,對存在的風險進行管理和控制,降低風險事故發生的概率和降低事故發生后的影響,實現推進社會和經濟可持續發展.


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