机械安全风险评价研究

田志成,夏明珠,李 利

(国家工程机械质量监督检验中心,北京 102100)

机械工业是我国国民经济的重要组成部分,机械产品在生产和使用过程中所遇到的安全问题越来越受到人们的关注.据资料介绍,全世界机械事故约占事故总数的1/3左右,实现机械安全既是一项重要的社会要求,也是机械质检工作者的重要责任.如何最大限度地实现机械的安全功能成为首要问题.提高产品安全性的方法很多,但最基本的原则是对机械的危险进行风险评价,探讨消除或减少危险的措施.为此,发达国家对机械安全风险评价已有较成熟的研究应用,而我国在这方面的工作却刚刚起步,需要进一步研究解决.

1 机械安全风险评价概论

1.1 机械安全

机械安全是从人的需要出发,在使用机械的全过程的各种状态下,达到使人的身心免受外界因素危害的存在状态和保障条件.机械的安全性是指机器在按照预定使用条件下,执行预定功能,或在运输、安装、调整等时不产生损伤或危害健康的能力.机械设备的种类繁多,应用广泛,对机械安全的要求也不尽相同.简而言之,就是指机械设备本身应符合安全要求,机械设备的操作者在操作时应符合安全要求.

1.2 风险评价

风险评价是指确定危害事件发生的概率和模拟事件的危害程度,计算其风险值的大小,对其可接受性作出评价,提出风险预防和减控措施及应急预案等,是以系统方式对与机械有关的危险进行考察的一系列逻辑步骤;是以实现系统安全为目的,运用安全系统工程原理对系统中存在的风险因素进行辨识与分析,判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度,从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据.

2 选择风险评价方法

为了支持风险评价的过程,需要选择和使用风险评价的工具[1-3].因为评价方法不同,所得到的结果就会差别很大,所以,评价方法的选择是核心问题.风险评价方法有多种,内容相近而名称不同的情况就更多了.因此,使用一种方法,就要了解它的特点和适用范围、优点和缺点等,并通过实践验证其效果,然后推广使用,才能得到事半功倍的效果.随意选用评价方法,不仅易造成大量人力、物力的浪费,而且还看不到效果,因此评价方法的选用特别重要.无论哪种评价方法都必须满足下列要求[1,2]:

(1)科学性. 风险评价的方法,必须能反映客观实际,即确实能辨识出机械的所有危险.虽然许多危险是能够凭经验或知识辨识出来,但也有潜在很深的危险并不容易被发现,有些从现有技术水平还不能认识.因此,就必须找出充分的理论和实践依据,以保障方法的科学性.

(2)针对性. 需要风险评价的机械限制千差万别,涉及到预期使用、误用、使用者、空间、时间等各个方面,没有哪一种方法能适合所有的机械.不同类型的机械,产生的危险不同,就需要不同的方法进行评价.所采用的评价方法应该是专门针对某一方面的,才能取得预期的效果.

(3)适用性. 一切方法都应当方便适用、结论明确、效果显著,这样人们才能乐于接受.设定的参数值过多,计算复杂,貌似艰深而难于理解应用的评价方法是不可取的.

目前应用广泛的机械设计风险评价方法有风险矩阵法、风险图法、评分法、风险评估量化、混合型等.每一种方法既可以对危险的风险水平进行排序,确定最严重的危险,也可以通过减少风险的多少去评估采取的措施,选择其中最有效的解决方法.

3 机械安全风险评价过程

风险评价首先从获取机械的基本信息开始[1-6].识别机械在一个完整过程中的性能、时间、空间、环境和涉及的有关人员,每个阶段需要执行的任务等等相关参数,确定限制/分析的范围,有的放矢地进行风险评价.机械安全风险评价流程见图1[1,2].

第一步,机械各种限制的确定.为了使风险评价尽可能准确地反映机械安全的实际情况,必须掌握能说明问题的可靠数据和资料[4].最大限度地搜集、分析、研究这些数据和资料,主要包括以下内容:①有关的法规、标准和规程;②机械的各种限制规范;③产品图样和说明机器特性的其他有关资料;④所有可能与操作者有关的操作模式和机械的使用等的详细说明;⑤有关的材料,包括机械组成材料、加工材料、燃料等的详细说明;⑥机械的运输、安装、试验、生产、拆卸和处置的说明;⑦机械可能的故障数据、易损零部件;⑧定量评价数据,包括零部件、系统和人的介入的可靠性数据;⑨关于机械预定运行环境的信息(如温度、污染情况、电磁场等).

第二步,危险识别.这是风险评价的关键环节.不论什么样品机械,都存在不同程度的危险.有危险就有风险,风险与危险的关系是:危险产生风险;风险寓于危险之中.正确识别全部危险,需要运用科学方法进行多角度、多层次的分析.危险识别是否全面、准确、真实,任何一种危险尤其是对安全有重大影响的危险在识别阶段是否被忽略,都将直接影响风险评价和安全决策的质量,甚至影响整个安全管理工作的最终结果.应该识别所有可能产生的危险的种类、原因、危险所在机器的部位、危险状态和可能发生的危险事件,确保识别所有可合理预见的危险[5,6].

图1 机械安全风险评价流程Fig.1 Mechanical safety risk assessment process

表1 风险打分系统示例Tab.1 Sample for risk scoring system

第三步,评价初始风险,应在没有采取风险减小措施之前进行.评价初始风险分4个子步骤.

①选择风险打分系统.风险打分系统是使用简单的要素及其组合来获得风险水平,如表1所示.表中包括引起伤害的严重性和可能性两个要素,每个要素分4个等级,这些不同等级的要素组合起来共形成4个等级16个不同的风险等级.②评价结果的严重程度.对于每个危险,应评价伤害的严重程度,历史数据是很有价值的.严重程度的通常依据人员伤害、财产和设备损失价值、生产能力损失的时间和环境损害范围等来评定的.③评价可能性.除非有经验数据,选择事故可能性的过程通常是主观的.对于一个复杂的危险情景,资质人员的集体讨论是必要的.评估发生可能性需要考虑频率、暴露持续的时间和范围、培训和认知、危险特征.当评估可能性时,应选择可信的最高等级.④得出初始风险水平.一旦评价了严重程度和可能性(或其他参数),即能通过所选择的风险打分系统得出初始风险等级.初始评价结果将产生从低到高的风险列表,因为风险评价过程通常是主观的,风险分级系统同样也是主观的.初始风险评价完成后,对风险进行排序,与可接受的风险等级做比较,如果风险是不可接受的,需要进一步减小风险.

第四步,减小风险.根据初始风险评价的结果,首先考虑高风险,尔后考虑较低风险,依照安全设计改善、采取防护装置、标示警告信息、培训及增加个体防护装置的顺序减小和消除风险.但不是所有的风险减小措施都是可行的,如技术、成本、使用性、生产率或其他考虑都可能决定减小措施的可行性.另外应注意针对某一危险而选择的风险减小的方法可能会引入新危险或产生影响其他工作任务的危险.如果的确出现了新危险,应重新评价该风险,另外再采取措施或采取附加减小措施.

第五步,评价遗留风险.一旦选择了可行的风险减小方法,风险评价导则要求对危险严重程度和可能性等风险要素进行第二次评价,应进行遗留风险评价确认选择措施对于减小风险的有效性.

第六步,得出评价结论并记录存档.

4 应用验证

课题组借助单位的行业优势,选取工程机械行业中量大面广、流动性大、技术含量高、危险因素多、监管难度大的典型产品——装载机和叉车进行验证.课题研究人员运用机械安全风险评价研究的成果,对在用的5台叉车和5台装载机从整体状况、安全保障及防护、人机环境安全、管理安全4个方面进行了全面系统的机械安全风险评价的试点应用(见图2),获得了第一手的危险源数据,建立了叉车、装载机的“人员—操作—危险”信息数据库.具体的风险评价过程是:首先,确定对叉车、装载机的风险评价采用风险图法;然后,建立人员—操作—危险类别—危险—伤害的严重程度—暴露于危险的频率—危险事件发生的概率—避免或减小伤害的概率的风险评价表(表2-5).因篇幅限制,表4省略了大部分风险评价表的内容,只各取了3个编号来举例说明.

图2 现场照片Fig.2 Scence photos

结果证明,运用风险评价方法能够全面系统地过滤出危险源,并通过专业知识的进一步分析可以得出不同危险源的风险水平,据此可以提出相应的设计改进和加装安全装置等的具体防范措施,消除或有效减少危险事故的活动,以便最终达到风险减小的目的.在此基础上,课题组设计出相应的辅助应用软件,将机械安全风险评价流程通过软件实现,极大地提高了工作效率.

表2 涉及人员—操作—危险类别表Tab.2 Invole staff—operation—dangerous type table

表3 风险参数表Tab.3 Risk parameter table

表4 风险评价表Tab.4 Risk assessment table

课题组人员运用机械安全风险评价研究的成果,对10台车辆从整体状况、安全保障及防护、人机环境安全、管理安全4个方面,进行了全面系统的风险评价得出结果见表5.

表5 风险评价结果Tab.5 Risk assessment result

5 结语

任何利用机械进行的生产或服务活动都伴随着危险,都存在着可能酿成的事故风险.进行风险评价的目的是为了根据现实的各种约束,提出合理可行的消除危险或减小风险的安全措施,帮助工程技术人员设计、制造出安全的机器产品提供给市场,在机器的使用阶段最大限度地保护操作者,使机械系统达到可接受的最高安全水平,达到安全的要求[5].风险评价对减少事故的发生,特别是防止重大恶性事故的发生,有着非常重要的意义.只有对存在的各种风险正确认识,认真评价才能科学地处理风险,实践预防优先原则,对存在的风险进行管理和控制,降低风险事故发生的概率和降低事故发生后的影响,实现推进社会和经济可持续发展.

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