汽车工业安全性

1、汽车工业安全性杨胜利2008年中国生产了950万台汽车，成为第二大汽车生产大国。可惜的是，前几位的轿车生产企业仍以外国品牌、外方技术为主，我国距离成为汽车强国依然任重道远。我十多年来一直工作于机械安全领域，留意到中国企业一般先抓生产，而把安全放在次要位置。原因不是我们的企业不关心员工，而是我国的机械安全意识还相对比较落后，安全标准老化，标龄太长。根据自己十多年的切身经验与熟知的行业规范标准，向大家简单介绍实现汽车工业安全的五个步骤，希望能够给广大用户与同行们带来些许思考与帮助，期盼大家共同为中国的汽车工业安全领域贡献一份自己的力量。第一步进行风险评估当设计一台机器，工程师应该先分析哪里有危险，

2、是否需要一些保险措施。例如有没有夹手的位置，是否需要加装一个盖子？加装了盖子以后是否会产生新的危险。然后是排除风险，最后验证是否已把风险降至可接受的水平。如果不幸的风险不能降至合格的水平，设计人员就必须重新为这个机器定义它的功能，例如降低它的移动速度，取消或限制手动操作等。另外，还要考虑操作人员是否有机会错误使用这个机器。例如是否容易意外地启动？操作面板是否清晰可见？功能键是否会被产生误解等等因素。第二步安全的设计最安全的机器是没有危险的机器。不用光电保护安全设计是设计人员考虑降低风险的第一步，也是最重要最有效的一步。把风险找出来然后通过机器自身的各种设计来消除危险工位。例如机械设计或者操作人

3、员所站的工位是否远离危险点，刹车功能是怎样实现的等。防止危险点出现例如避免锋利的剪切口、冲压点，限制它的功能（速度和重量），考虑人体学来降低人员因过度伸展、弯曲或疲劳操作等因素而引发的危险。统计数据发现，维修期间是比较容易发生重大或致命事故的。我们应尽量减少人员暴露于危险区域。考虑更多地使用自动进料和退料装置，把维修或调试工作设在工作区外”，使用无故障寿命比较长的工件，对操作有清晰的标记，例如急停开关应该是红色开关，底色为黄色(EN60204-1).在电器方面，为安全相关应用特定提供一个稳定可靠的电源是重要的。设计人员应该考虑连接一个独立的保护的系统如三种国标认可的系统TN/TT/IT。当维修

4、结束机器送电后不应该再产生危险，系统应防止意外启动。除了正常标准时，停止工作的电器外，还应有可能于紧急状态停止机器运行的控制。根据EN60204-1的要求，机器应带有正常操作时停止工作的控制，零级停机级别是用于断开主电源与驱动元件，这是必须带有的。在零级以下应带有1级或2级的级别功能，应用于安全功能相关的停止。另外，停止指令应优先于启动指令(EN60204所述的1,2,3级与EN954-1及EN13849-1所述的安全级别是完全不同的两个定义)。急停开关只在紧急情况下使用，例如有人员被机器夹着，需要断开机器的动力来停止动作，动力包括电源及任何非电源形式的动力，气动，液压等并需要考虑释放压力的方

5、式。急停开关应该触手可及，使用它应不会产生别的危险，颜色应为红色陪黄色的底色，驱动部分可以有多种形式型式，包括蘑菇型、无脚踏开关等。当使用急停开关后，机器应处于停止状态，直至得到一个明确的复位命令。根据我以往的机器安全鉴定经验，复位开关是很容易被忽视的。例如，车身车间工人一般戴着厚手套，所以把复位开关设计得比较大，同时因方便布置把急停和复位设在同一个操作台上。急停开关是需要放在一个工人触手可及的位置，所以意外地把复位开关也放在一个触手可及的位置，结果另一位工人搬动材料时就意外地启动了复位开关，差点造成事故。排除的办法很简单，只需要更改复位开关的方向以减少认为碰撞的机会。第三步采用技术性的保护措

6、施如果不能通过第二步解决风险，就必须采用技术性的保护措施。实现机器安全的保护装置有很多品种，包括盖子门，光电保护，双手按钮等。还有一些监控装置包括速度及位置的监控等配合实现安全保护。并不是所有的保护装置都集成在机器上，最简单有效的固定式机械护栏就是独立于机器之外，只要正确设计它就是很安全的。某一特定风险怎样被排除，根据第一步风险评估的结果，首先要确定需要的安全水平是多少，再根据ENISO13849定义的A至E级计算安全保护功能（装置）是否可以达到或超越此水平。确定安全功能是否达到所需水平，ENISO13849-1规定了三个条件，第一条事故造成的创伤是否严重？第二条人员暴露于风险的时间长不长，频

7、率高不高？第三条人员逃避风险的机会大不大？定义了所需的安全水平要求后，就需要构建一个安全保护功能。一台机械式压力机刚刚装上了一个进口品牌的4级安全光幕，是否就确保一定安全了？答案是不知道。因为光幕只是一个传感器，我们还需要考虑逻辑控制和执行单元是否能够在需要反应时做出正确反应。首先是系统结构，单通道或双通道？其次是可靠性高不高，无故障寿命是多少？第三是有没有故障诊断，报警功能？第四是共同原因引起系统失效的可能性大不大？第五是操作的程序是否安全（包括软硬件的综合表现）那么到底是使用安全光幕更好些还是机械固定护栏更好些？如果从购买保护装置的成本来考虑，应该选择机械性护栏，而如果从生产效率来考虑，应

8、该选择安全光幕。这没有绝对的答案，主要考虑人员进入的频率和劳动强度等因素。基本上，每种保护装置有相应的安全标准规范，例如EN14961-1对安全光幕、EN61496-2对激光扫描器、EN61496-3对安全摄像器、EN1088对安全门锁开关、EN574对双手按钮等。到底安全光幕应该安装在距离危险点多远的位置？应该离地面多高？ENISO13855替代旧的标准为300mm,但大家提供了一个标准。为什么光幕有安全距离而固定式机械护栏是没有安全距离的要求呢？因为光幕不产生障碍物，当它检测到人的瞬间便发出一个刹车信号，通过系统处理再发送到执行单元。例如继电器最终断开电源。把这个反应时间换成了移动空间，我

9、检查过一台冲机的标定距离是因为更换了更大的工具，距离缩短了50mm。我认为这个50mm在最坏的情况下可引起人员被冲掉50mm长的手指。所以必须保证足够的安全距离，上述问题只需在制定距离时考虑足以大的工具便可解决。在上世纪80年代还没有安全编程技术前，只有应用于触电的安全继电器，接线相当麻烦。经过行业专家的努力及标准的更新换代，今天已经大量地使用安全PLCo在汽车厂一般需要应用到安全总线，今天流行的通行协议主要是以西门子为主的profa-safe。美国罗克韦尔、德国施克和日本欧姆龙三家行业领袖一起研发的Devicenet-safe协议，安全总线大大节省了安装成本，可惜引起了另一个问题就是反应时间过长。我们前面讨论过安全距离的重要性了，相信谁也不希望人员要走三步才能到达工位。所以行业又开发了适用于现场安装的小型安全PLC,IP67级别防护防水防尘，只需7ms便能反应，大大地缩短了安全距离。第四步安全的管理十一年前当我还是一个销售工程师时，我给一位客户推销安全光幕，他坚定地回答，我们工厂非常安全，每个工人上岗前必须介绍安全培训，在机床前明显的位置贴有警告标语。可是这样就真的安全了吗？我们不可能实现百分之百的安全，但警告标语只能在走完前面三步后依然有残留危险时才应用的安全管理。我同意操作培训、警告标语都是有效防止事故的安全管理模式。第五步整休鉴定当一台新的设备刚刚使用，我相信生产厂