走近机器安全

发布时间：2004-04-06 Mark T.Hoske, CONTROL ENGINEERING主编

　　隔离危险，防止接近危险，或者在探测到危险时即时终止过程，这是你唯一能把握并能避免死亡或受伤、同时优化生产过程的机会。
　　
　　请问您如何给人的生命及肢体定价？运转更快的机器，如果集成良好则能拥有良好的创收潜力。而由机器伤害造成的停工及时间损失，对于任何一种业务来说都代表着人工及金钱上的损失。据美国劳工部职业安全与健康署（Occupational Safety & Health Administration, OSHA）统计，仅在美国，每年由机器相关事故所造成的人员死亡及肢体伤害（断肢、划伤、压伤及擦伤等）人数即分别达到了800及18000。
　　法律、规则及指导方针等可对此提供一定的保护；培训、操作程序及人员职责等也可降低风险和开销、以及民事甚至刑事责任；当然良好的设计也有帮助。一般而言，可将与机器有关的危险隔离，主动或被动地将它封住，或者在探测到危险时即时终止过程以免人员受伤等。

　　规则的世界
　　安全标准可以是与电气、应用或产品有关的标准，同时还包括安全设备设计及操作等。全球用来建立规则及指导方针的组织及过程不尽一致，以避免产生一个“伤害世界”（图1）。此外，有超过一打的管理机构已经创建了相关的安全标准。
　　Schneider Electric机器安全产品部Dave Collins说，自动控制供应商可对标准进行解释，并指出标准中的某些重要部分如何与其他标准有关，同时要求客户去详细了解这些标准， “但最终我们还是不能告诉人们他们该去做什么”。
　　Collins时常会用一下手，或者至少动动手指。一次，“当我注视一台一部分受保护的设备时，我伸手去摸相邻的另一部分，我知道在它运行时我的手指会被灼伤，但机器制造商却说，‘嗨，你不该去摸那个地方’！很明显他们忽略了某些重要的东西”，Collins说。
　　在这些新标准出台以前，对每台机器都必须认为它在最坏情况下都很危险，Rockwell Automation安全产品项目经理Art Pietrzyk回忆说，但现在一般先要进行风险评估，以确定必须达到降低风险所需的安全完整等级（SIL）。而且Pietrzyk还建议，客户现在应该用SIL标准来比较自动化供应商提供的产品。例如，客户可注意定量指标--如所需的平均故障间隔时间及故障概率等，以及定性指标--包括故障诊断覆盖及故障安全设计等。Rockwell Automation已经开发出几种经IEC 61508 T哣认证的控制器，如SIL 2 ControLogix控制器及SIL 2 GuardPLC控制器等。安全等级及相关安全要求影响到所使用控制的类型。
　　“提出相应的安全要求以及用适当的安全设备来满足这些要求是客户的责任”，Omron Electronics安全产品经理Mike Frey认为，风险评估过程可帮助确保客户拥有遵循安全标准的工作环境，他说，为避免出现重大事故，“需对员工工伤补偿条款进行量化，如一个手指受伤、一个大拇指受伤、一只手受伤、一只手臂受伤，需分别补偿40、70、190及235星期的工资等。对于每周18美元的薪水来说，以三分之二的补偿率（如伊利诺斯州所要求的），一只手臂受伤即需向受伤员工支付11.3万美元的资金。还得加上医药费、罚款和/或诉讼、以及实际存在但却无法估量的人员受苦及士气与生产力低落等无形损失”。

　　标准的选择
　　渴望得到正确的指导吗？以下我们举一个从Omron Electronics的安全产品指南上摘录下来的例子。
　　■ OSHA要求雇主及OEM们必须遵守联邦规章（CFR）第29条、第1910款的规定。OSHA认可那些在自愿基础上达成的安全标准--例如由美国国家标准协会（ANSI）开发的标准等，但各机构必须提前向ANSI的标准审查委员会提出正式申请。已提交并拥有经ANSI批准及注册标准的机构有：美国机械工程师协会、机器人行业协会、国家消防局及一些制造技术协会等。

　　■  即使进行了上述努力，还是有一些技术（如光幕等）未被美国标准直接覆盖，因此必须从其他标准上寻求指导。这其中包括由欧洲经济共同体即欧洲标准（EN标准）以及由其他位于欧洲的机构如国际电工委员会（IEC）及国际标准化组织（ISO）制定的相关标准等。
　　■ EU标准包括于1995年采纳并用来管理在欧洲销售的新机器设备的“机器指导”，以及于1997年被采纳的安全标准等。而"工人在作业指导下的设备使用"标准则覆盖了风险分析、事故预防培训以及安全优先等级等预防性措施。EU还要求欧洲标准化组织--CEN及CENELEC--为EU制定统一协调的标准。其中已制定的3项标准包括：“A类基本安全标准”、“B类集团安全标准”以及“C类个人安全标准”。
　　■  具体国家及其他管理机构也能对机器安全标准施加影响，这其中包括加拿大的一些省、加拿大标准协会以及日本工业标准组织等，这些地区和组织根据世界贸易组织（WTO）制定的条款对其安全标准进行了修订，以使其更能接近IEC及ISO标准。

　　安全成本、类型及设计
　　遵循安全标准的成本随技术、策略及应用的不同而有很大差异；法律与规则根据应用、地区及其他多种因素而有很大变化 ；方法及技术包括设备罩、箱笼、防护装置、报警、安全光幕、区域扫描、双手控制、安全衬垫、安全继电器、互锁与开关、电控停机按钮以及其他安全装置等。这些装置在设计时通过考虑可能、甚至在非正常情况下的间距点及区域，可帮助保护操作人员的手指及其他肢体免于受伤。
　　欧洲目前已有将强制性要求置于优先考虑的趋势，而美国则倾向于先颁布标准，然后再用罚款及事后处罚的方式来强制执行；而且标准永远都不是不变的，例如美国的原始设备制造商（OEM）现在又面临新的商机，因为新颁布的NFPA79标准允许将安全组件集成到控制网络中。显示其中含义的具体例子是，Siemens Energy & Automation的客户--Pearson Packaging Systems公司，曾花368个小时来对一台机器进行硬连线，后来利用AS-i网络马上就将连线时间缩短至96个小时。以同样的资源，Pearson Packaging Systems公司每年至少能多生产和销售两台这样的机器。
　　幸运的是，对于最终用户及OEM来说，其安全技术供应商现在可通过互联网站、专家以及含有安全技术（及产品）内容的培训来为他们提供帮助。
　　好的产品设计总是从考虑安全开始。在各行业数千种可能的产品中，Mazak VTC-300C 立式加工中心采用固定工作台及移动柱，可帮助减少操作员疲劳并实现更加方便的可达性，以便进行更加轻松（及更安全）的零件交换 ；可移动的 CNC操作面板使其更易于使用；而互锁机构则能确保加工前零件被隔离。美国肯塔基州佛罗伦萨市Mazak公司的工程师及项目经理们，定期帮助客户安全地设计、建造及安装机器设备，其9个区域培训中心则帮助培训客户如何进行安全操作。
　　随着标准的改变，很多OEM 时刻保持这样一种敏感，即：帮助客户选择最合适以及最经济的方法来改动其已安装的设备，以符合最新标准的要求。
　　位于俄亥俄州巴达维亚市的Milacron公司塑料技术部，曾证明它如何升级其水平注塑成型机以满足ANSI/SPI B151.1标准第6条的要求。Milacron公司虽能在好几个方面提供升级来帮助客户遵循此项标准，但也可以由最终用户或本地承包商来自己实施速度更快及成本更低的安全保护，Milacron建议说。

　　机器安全技术
　　安全的另一个领域是指必须确保在零件故障时机器不会伤人。例如IEC 61508标准即规定在所有与安全相关的电子部件中都应有冗余设计，以在线缆或器件损坏时只发生“安全”故障，这可依靠系统冗余设计，而不是只依靠器件的可靠性来实现。按照Rockwell Automation安全控制经理Richard Galera的说法，IEC 61508标准的4项功能性安全规定在今天具有特殊的意义，但最终，“还是取决于客户对应用的分析、确定应用类型以及决定采用哪一种安全技术等”，Galera说。

　　相关文章：不要让你的脑袋越过安全警戒线

　　在工厂“旅游”中，总是有很多东西需要学习，包括如何不让你的脑袋越过安全警戒线等。
　　导游刚刚警告完一个旅游团不要太靠近抓－放机器人的安全传感器，但仿佛是出于暗示，有人将脑袋伸进安全光幕以便能更近地观看机器运行过程，此时传感器马上切断电源以防机器伤人，从而进行了一次完美的安全操作演示。操作员对他不得不重新启动生产线似乎有些恼火，而这名恶作剧者看起来也似乎有些窘迫，但旅游团的其他成员则似乎很高兴能亲眼目睹光幕是如何来帮助避免机器伤人这一精彩的一幕。

　　相关文章：Siemens成立集成安全技术中心

　　Siemens Energy & Automation已在北美成立集成安全技术中心，来帮助客户满足不断变化的工业标准及不断增长的安全需求。其最初目标市场包括汽车、食品饮料、消费类产品、材料处理、包装及冶金等。Siemens此项计划，旨在提高其集成安全技术水平以及能为北美制造商提供更好的服务。
　　领导Siemens在北美集成安全业务的负责人J.B. Titus说，这一战略性计划得到了Siemens在德国、加拿大及墨西哥的分支机构及业务单位的大力支持。“工程师及决策者们正在利用我们最新通过认证的安全技术所提供的成本节省、生产力提高及更高效率与更长运行时间的优势，而这些技术也是Siemens‘全集成自动化’技术的一个重要组成部分。对于工程师们来说，他们现在更容易在任何一家工厂实施和维护安全”。 Siemens在欧洲开发的总线（工业网络）设计、诊断及编程技术，现在已能通过Siemens在北美的销售及业务拓展人员以及应用工程师来提供，Titus解释说。
　　“成本节省源自于更短的宕机时间，而且由于不再需要技术人员去拽线及进行逐点检查”，Titus解释说，“因此他们能通过电缆来实现电子关机功能，且能充分利用已成为总线技术一部分的内置诊断技术的优势”。Titus称，Siemens是全球唯一拥有经过认证及注册的故障保护自动化解决方案的公司。

　　相关更多信息，请访问下列网站或进入:www.cechinamag/freeinfo输入咨询编号查询
　　Idec
　　www.idec.com     210
　　Omron Electronics
　　www.omron.com/oei    211
　　Rockwell Automation
　　www.rockwell.com     212
　　Schneider Electric
　　www.schneiderelectric.com   213
　　Scientific Technologies Inc.
　　www.sti.com     214
　　Siemens Energy & Automation
　　www.sea.siemens.com/safety  215