機械安全理論與機械產品安全設計分享

[摘要]安全系統工程思想直接貫穿整個機械制造之中，了解該理論對提升我國的重工業有重要作用。

一、機械安全的概念及特點

機械安全是指機器在按使用說明書規定的預定使用條件下執行其功能和在對其進行運輸、安裝、調試、使用、維修、拆卸和處理時對操作者不發生損傷或傷害其健康的能力。它包括兩個方面的內容：其一是在機械產品預定使用期間執行預定功能和發生可預見的誤用時，不會給人身帶來危險；其二是機械產品在整個壽命周期內發生可預見的非正常情況下任何事故時，機器是安全的。機械安全問題有其獨特性，體現在：

(1)安全屬性的依附性。由于安全是依附于生產而存在的，生產中如果不發生事故，則很難引起人們的注意。因此，人們往往看不到安全工作的作用，認為投資搞安全沒有什么必要。

(2)安全效益的隱性。安全生產的經濟效益是間接的，隱性的，看不見，摸不著。只有發生事故后，產生了負效應才感覺出它的存在，這就大大減弱了人們深入研究的興趣和動力。

(3)安全技術的發展性。工業技術13新月異，人們往往對新技術中許多潛在的危險來不及認識清楚，意識不到事故發生的嚴重后果。

(4)安全致因的復雜性。事故發生的直接原因有物的不安全狀態和人的不安全行為，間接原因則多是管理上的缺陷。并且，隨著工業技術的不斷發展，事故致因呈現多樣化、復雜化的趨勢。正是由于這些特性，導致了安全工作的復雜性。

二、傳統安全工作方法

即工傷事故發生后，從事故后果中查找原因，吸取教訓，采取措施進而預防事故重復發生。這種方法也可稱作“問題出發型”方法。諸如設立專職機構、制定法規和標準、進行監督檢查和宣傳教育，以及防塵排毒、配備安全防護裝置和個人防護用具等，均屬此類。傳統安全方法雖然為防止工傷事故已經作出了并正在作出重大的貢獻，但安全問題本身的特性導致了傳統安全工作方法的諸多局限性。

三、安全系統工程方法

七十年代末期，錢學森教授提出“系統工程是組織管理的科學”的著名論斷。同時，安全工程這門新興的學科也獲得了迅速的發展，形成了科學技術的一個新的門類一安全科學。對安全科學的研究現在己經從最初對核反應堆、航天飛機等大型高風險系統的研究轉向對與人民生活密切相關的第二、第三產業的安全性研究上來。

安全科學理論體系的發展分三個階段：

(1)事故學理論(從20世紀到5O年代)。事故學理論的基本出發點是事故，以事故為研究的對象和認識的目標，在認識上主要是經驗論與事后型的安全哲學，是建立在事故與災難的經歷上來認識安全，是一種逆式思路(從事故后果到原因事件)。方法論的主要特征在于被動與滯后，是“亡羊補牢”的模式，突出表現為一種頭痛醫頭、腳痛醫腳的對策方式。

基于以事故為研究對象的認識，形成和發展了事故學的理論體系有：事故分類學、事故模型論、事故致因理論、事故預測理論、事故預防理論等。

(2)危險分析與風險控制理論(50年代到8O年代)。以危險和隱患作為研究對象，其理論的基礎是對事故因果性的認識，以及對危險和隱患事件鏈過程的確認。建立了事件鏈的概念，有了事故系統的超前意識流和動態認識論。確認了人、機、環境、管理事故綜合要素，主張工程技術硬手段與教育、管理軟手段綜合措施，提出朝前防范和預先評價的概念和思路。

由于研究對象和目標體系的轉變，危險分析與風險控制理論發展了如下理論體系：系統分析理論、安全評價理論、風險分析理論、系統可靠性理論、隱患控制理論等。

(3)安全科學原理(90年代以后)。以安全系統作為研究對象，建立了人一物一能量一信息的安全系統要素體系，提出系統自組織的思路，確立了系統本質安全的目標。通過安全系統論、安全控制論、安全信息論、安全協同學、安全行為科學、安全環境學、安全文化建設理論研究，提出在本質安全化基礎上全面、系統、綜合地發展安全科學理論。

安全科學原理的理論系統還在發展和完善之中，目前己有的初步體系有：安全的哲學原理、安全系統論原理、安全控制論原理、安全信息論原理、安全經濟學原理、安全管理學原理、安全工程技術原理，目前還在發展的安全理論還有：安全仿真原理、安全專家系統、系統災變理論、本質安全化理論、安全文化理論等。

于是，在傳統安全工作方法的基礎上，以安全科學理論和系統工程理論為指導，一種較為先進的安全系統工程方法應運而生。這種方法就是采用系統工程方法，從系統內部出發，檢查評價可能發生事故的危險性及其發生途徑，根據其結果重新設計、調整工藝、設備、操作、管理、生產周期和投資等因素，使系統可能發生的事故得到控制，并使系統的安全性達到最好的狀態。這種方法也可稱作“問題發現型方法”。安全系統工程方法非常有效地克服了傳統安全工作方法的諸多局限性。這主要體現在：

(1)著眼于系統實際運行之前要求在發生事故之前，及時地識別、分析和評價各個子系統和整個系統的危險，預先采取措施防止重大事故發生，力求把事故的可能性降到最低限度，使系統的安全在設計階段即達到可接受的水平，需采取的安全措施，不再是事故發生之后的“亡羊補牢”，而是事先就已決定好的。

(2)以“系統”、“全過程”和對危險的“識別一分析一控制”方法為特征，克服了直觀經驗主義和片面、零碎的處理方法。

(3)定性分析和定量分析并舉，客觀分析和主觀判斷相結合，克服了安全工作中的盲目性。

四、機械產品的安全設計現狀

安全系統工程思想的指導下，歐盟和美國將機械產品的安全設計在九十年代初正式列為研究內容，目前已有較好的應用。他們將安全系統工程方法、安全人機工程學、可靠性及可維護性等結合起來，從機械的結構設計、安全防護和提供使用信息三大方面來保證機器的安全性。國內雖然在可靠性及可維護性設計方面有研究，但也還缺乏經驗，至于如何對機械產品進行安全設計，則剛剛提出這個概念，幾乎沒有人專門研究，而這些又正是目前機械設計中所必需考慮的問題。

(重慶三峽學 院物理與電子工程學 院，重慶萬州 夏曉焦)