提升機床操作安全性的研究

提升機床操作安全性的研究

　　要想縮小此差距,提升機床操作安全性,首先應 保證操作的機床具備可靠的安全性,也就是說產品的機電質量安全 不單純是機械的、液壓的、電氣的等各自方面的質量安全，小編帶來的提升機床操作安全性的研究。

　　簡要介紹了國內外機床安全設計、制造和操作的概況。以銑床為例對其操作安全防護現狀進行了詳細分析，提出提升機床操作安全標準的必要性，視安全質量與產品質量并重。推薦了標準貫徹實施的方案，促進與同行的共同交流。

　　20世紀90年代初，歐盟和美國將機床設備的安全性能正式列為研究內容，目前己有較好的應用。他們將系統安全工程方法、安全人機工程學、可靠性及可維護性等結合起來，從機床的結構設計、安全防護和提供使用信息3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，但還缺乏經驗，至于如何對機床設備的安全性能評價及優化則是剛剛提出的概念，幾乎沒有人專門研究，而這些又正是目前機床設計中所必須考慮的問題。歐盟和美國遵照系統安全工程方法，在20世紀90年代已相繼制定和頒布了統一的機床安全風險評價模式，旨在把危險消除在設計過程的每一個環節，使自己生產的機床達到本質上的安全。而我國由于沒有相應的評估模式和安全設計規范，不能開展安全評估，即使進行過一些簡單的評估，也是在產品出來之后。這也是我國與歐美先進國家的差距之一。要想縮小此差距，提升機床操作安全性，首先應保證操作的機床具備可靠的安全性，也就是說產品的機電質量安全不單純是機械的、液壓的、電氣的等各自方面的質量安全，而是還要考慮通過聯鎖裝置、限位裝置、自動檢測裝置、安全標志和安全色等全面的來保障產品整體上的質量安全性能并達到或高于有關標準要求;然后按有關規定進行評估;最后再按機床操作安全標準要求進行正確操作，才能提升機床操作的安全性。

　　1.機床操作安全防護現狀和要求及現有機床安全標準情況

　　1.1銑床

　　銑床分為普通銑床和數控銑床(含加工中心)。多年來普通銑床的設計、制造一直不帶機床安全防護罩、導軌防護罩等，操作手柄、手輪存在纏繞危險，運動部件存在擠壓、剪切危險，加工過程中切屑、冷卻液四處飛濺存在扎傷、噴傷、燙傷和滑倒等危險，未能實現人機隔離，機床上的安全警告標志也比較少，操作時存在安全隱患。近年來，因國家強制性標準的要求和出口商檢監督檢查限制，對出口普通銑床進行了安全方面的改進，增加了簡易的機床防護罩和其他安全防護功能，在說明書中補充了安全方面的內容，在基本結構不變的情況下盡可能完善其安全性。

　　數控銑床(含加工中心)一般是高檔機床，功能多、結構復雜、配置先進、加工精度高、生產效率高、自動化程度高，但產生的危險也多，所以制造商特別重視其安全質量的保證。通常從以下幾個方面考慮和研究：

　　(1)通過設計，盡可能排除或減少所有潛在的危險因素(即適當地選擇設計結構，盡量減少操作者介入危險區的需要，以限制其面臨危險等)。

　　(2)通過設計，對不能避免或充分限制的危險，采取必要的安全防護裝置(防護裝置、安全裝置)。

　　(3)對于無法通過設計排除或減少的，而且安全防護裝置對其無效或不完全有效的遺留危險，用信息通知和警告操作者(采用警告標志、并在使用說明書中表述);需要特別注意的是機床的安全信息是保證機床安全的最后一道防線，但不能完全依靠安全信息來彌補設計的缺陷和解決機床存在的危險和隱患。

　　所以，數控銑床(含加工中心)均帶全封閉式機床防護罩，導軌防護罩、自動排屑裝置、聯鎖保護、干涉區設置、安全警告標志并配安全操作說明書等資料。在操作者熟悉機床使用說明書安全部分內容和遵守相應安全操作規程的前提下操作是很安全的。

　　由于目前安全性試驗方面的標準欠缺，未能對防護裝置進行模擬試驗，僅靠多年的經驗數據設計板厚和結構，缺乏科學依據。一旦操作者因使用機床而造成傷害時，制造商又不能提供與產品安全設計、安全制造、安全使用等方面有關的數據和資料，那么制造商將承擔巨額罰金。國內某個機床廠銷往美國的機床曾經發生了嚴重的人身傷害事故，舉證時提供不了機床安全使用方面的相關資料，最終被判罰賠付操作者超過機床本身價值數十倍的賠償金。所以安全性試驗方面的問題亟待解決。

　　1.2銑床設計、制造和使用的安全標準

　　主要包括：

　　GB 2893—2008安全色;

　　GB 2894—2008安全標志;

　　GB 5226.1—2008機械電氣安全 機械電氣設備第1部分：通用技術條件;

　　GB/T 8196—2003機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置設計與制造一般要求;

　　GB 12265.1—1997機械安全防止上肢觸及危險區的安全距離;

　　GB 12265.2—2000機械安全防止下肢觸及危險區的安全距離;

　　GB 12265.3—1997機械安全避免人體各部位擠壓的最小距離;

　　GB/T 15706.1—2007機械安全 基本概念與設計通則 第1部分：基本術語、方法學;

　　GB/T 15706.2—2007機械安全 基本概念與設計通則 第2部分：技術原則與規范;

　　GB/T 16754—2008機械安全 急停 設計原則;

　　GB/T 16769—2008金屬切削機床 噪聲聲壓級測量方法;

　　GB/T 16855.1—2008機械安全控制系統有關安全控制部件 第1部分：設計通則;

　　GB/T 16856.1—2008機械安全風險評價第1部分：原則;

　　GB/T 16856.2—2008機械安全風險評估 第2部分：實施指南和方法舉例;

　　GB/T 17454.1—2008機械安全 壓敏防護裝置 第1部分：壓敏墊和壓敏地板設計和試驗通則;

　　GB/T 17888.1—2008機械安全 進入機器和工業設備的固定設施第1部分：進入兩級平面之間的固定設施的選擇;

　　GB/T 17888.2—2008機械安全 進入機器和工業設備的固定設施第2部分：工作平臺和通道;

　　GB/T 17888.3—2008機械安全 進入機器和工業設備的固定設施第3部分：樓梯、階梯和護欄;

　　GB/T 17888.4—2008機械安全 進入機器和工業設備的固定設施第4部分：固定式直梯;

　　GB/T 18153—2000機械安全 可接觸表面溫度確定熱表面溫度限值的工效學數據;

　　GB 18209.1—2010機械安全指示、標志和操作第1部分：關于視覺、聽覺和觸覺信號要求;

　　GB 18209.2—2010機械安全指示、標志和操作第2部分：標志要求;

　　GB 18209.3—2010機械安全指示、標志和操作第3部分：操作件的位置和操作要求;

　　GB/T 18569.1—2001機械安全 減少由機械排放的危害性物質對健康的風險第1部分：用于機械制造商的原則和規范;

　　GB/T 18569.2—2001機械安全 減少由機械排放的危害性物質對健康的風險第2部分：產生驗證程序的方法學;

　　GB/T 18717.1—2002用于機械安全的人類工效學設計第1部分：全身進入機械的開口尺寸確定原則;

　　GB/T 18717.2—2002用于機械安全的人類工效學設計第2部分：人體局部進入機械的開口尺寸確定原則;

　　GB/T 18717.3—2002用于機械安全的人類工效學設計第3部分：人體測量尺寸;

　　GB/T 18831—2010機械安全帶防護裝置的聯鎖裝置設計和選擇原則。

　　從標準數量上看比較多，但是領頭標準是GB15760和GB5226.1。這兩個標準，行業內幾乎無人不知，多年來在機床產品設計、制造、使用、用戶合同或協議簽署、產品驗收、行檢、商檢等方面提供了權威性的依據，發揮了非常重要的作用。但是GB15760中有關安全操作的內容偏少，直接引用標準編號的內容較多，對于專業廠家來說難以確定執行的具體內容或方法，操作起來比較困惑;再者，關于機床危險分析、風險評價、危險模擬試驗的具體方法和實例性內容嚴重缺乏。

　　2.研究提升機床操作安全標準的必要性

　　機床安全是制造業賴以生存和發展的基礎，涉及到國民經濟各個部門和人們的安全與健康。由于機床安全性能不好，每年都要造成很多的工傷事故和大量的財產損失。據不完全統計，我國機械工業的大中型企業中，由于機床安全性不好而引起的人身傷亡事故每年都達到數百起。機床安全水平的高低對打入國際市場與國際競爭有著十分重要的影響。許多機床設備，尤其是一些大型成套設備，由于安全方面的原因，國內用戶不愿使用國內設備，不得不花費大量外匯從國外進口。同樣，由于國產機床的安全性問題，極大地限制了其進入國際市場。目前，世界上一些工業發達國家和地區都將機器的安全性用立法的形式嚴加控制。在機床設備的國際貿易中，其安全性的好壞己構成了貿易技術壁壘的重要內容。所以說研究提升機床操作安全標準是企業獲得長遠發展和跨越技術壁壘的根本途徑之一，非常必要。

　　如今國內機床制造商和使用企業已經呈現多元化格局，由國企、私企、外企等形式構成。各企業生產的機床也隨著科學技術的進步快速向高質量、高安全性方向邁進，產品質量和安全質量共同構成了技術發展的核心。各企業都在緊鑼密鼓地研究安全方面的標準、技術法規、安全操作規程等，通過多年的探討也都擁有了自己的貫標經驗。所以，我們認為可以走博采眾長、優勢互補、資源共享之路，來制定通用機床安全操作標準。

　　3.制定通用機床安全操作標準及研究與現有標準的關系

　　參考國外有關標準、技術法規、產品安全操作說明書等，按照現有的國家法律、法規、國家標準、行業標準、地方標準、企業標準等，結合現有標準的執行情況尤其是用戶反映的意見和建議，以及目前機床產品在安全方面的發展趨勢和迫切需要，研究在現有標準基礎上制定適合銑床操作安全的通用標準。采用部分引用和或參考引用的方式將適合銑床安全操作的內容直接寫入標準文本，盡量減少直接引用標準編號的方式，制定一個內容全面，符合時代發展需要，可操作性強的一本通形式的安全操作標準。

　　一項轟動行業的強制性新標準一旦批準、發布、實施，肯定會對現有生產和銷售的機床產品產生一定的限制性影響，但這一影響將對提高機床產品的安全質量，提升安全水平發揮巨大的推動作用，以技術法規的威力強制促使機床制造商和用戶企業正確地認識和接受這個新生力量。全面貫徹執行新標準將會使機床制造商加大產品安全設計、制造、生產、使用、管理、宣傳等方面的投入力度和重視程度，從源頭上入手視安全質量與產品質量同等重要，在產品設計制造使用的各個階段考慮安全問題，并采取切實可行的有效措施排除和解決安全隱患，從根本上改進和提高產品的安全質量，提升安全水平，售給用戶一個安全可靠放心使用的產品。

　　4.研究標準的貫徹實施并提出相關方案以及政策意見和建議

　　4.1標準的貫徹實施及相關方案

　　強制性安全標準由于其特殊性，頒布、貫徹實施前應及時在公眾煤體、行業內部甚至對外的有關信息上公開宣傳，讓全社會的人增強安全意識，引起有關部門領導和員工的高度重視。使相關企業能夠積極主動地購買有關標準和資料、參加培訓、結合本企業實際學習研究標準并準備貫徹實施標準。

　　標準歸口單位進行貫標指導，組織標準宣貫培訓班，由標準制定人員或專家主講。設立專門的答疑或咨詢部門或網站，為貫標企業排憂解難。

　　在企業貫標方案中，雖說是機床操作安全標準，但對機床制造商和用戶企業同等重要，所以都必須認真對待，嚴格貫徹執行。

　　(1)組織有關人員積極參加行業協會組織的各項活動，培訓班等。及時了解國內外標準制、修訂信息，尤其是安全標準方面的技術法規、標準、規定、指令、試驗方法等。

　　(2)成立安全標準貫徹實施小組，技術中心主任任組長，組員由標準化員、產品主管設計員、工藝主管設計員、檢驗員、車間技術員組成，進行明確的分工合作。

　　(3)標準化技術人員負責主草其他人員參與制定貫標細則，完成后下發至有關部門和車間，組織標準宣貫會，使有關人員擁有標準、了解標準、熟悉標準、執行標準。

　　(4)借助企業的宣傳部門在廠內通過廣播、宣傳欄、橫幅、局域網、短信等進行大力宣傳，喚起全廠員工的安全意識。

　　(5)產品主管設計員、工藝主管設計員、檢驗員、車間技術員、操作員均須按照細則要求進行相應工作。

　　(6)標準化技術人員全面負責貫標實施工作，跟蹤服務對貫標中出現的技術問題進行協調處理，作好貫標記錄，并進行長期監督檢查工作。

　　4.2政策意見和建議

　　(1)目前安全生產技術改進整體力度較弱，政府應出臺有關安全制造、安全使用和安全技術改進方面的優惠政策，設立安全技術改造項目轉口，從項目的申報、審核等環節對安全技術改造項目適當加大支持力度，鼓勵機床制造商和機床使用企業進行安全技術改進，淘汰產能落后、安全隱患多的普通機床，普及數控機床的使用量，提高產品質量和安全質量。

　　(2)完善強制性國家標準的貫徹監督機制，制定效果顯著的獎罰辦法。國家或行業部門應進一步加強強制性標準實施的監督、抽查和指導工作，逐步擴大抽查覆蓋面和頻次，尤其是重大安全問題的限期整改和復查。建立機床操作安全性信息公共平臺，加大宣傳力度，提高認知度，加強信息的收集與研究工作，將有參考價值的案例、好的做法和經驗等在行業內部公開發布，實現資料和有關證據的共享。

　　(3)嘗試進行機床產品安全認證工作，通過認證的頒發證書，通不過的限期改進，多次改進仍無法通過的禁止生產或重新設計制造再認證，直至認證通過后才能正常生產使用。

　　5.結語

　　機床產品在操作中存在的安全隱患是能夠通過機床的安全設計、安全制造、安全性評價等措施解決的。這需要制造商和用戶共同完成，作為制造商必須確保產品的安全質量，不能以安全的代價攫取利潤;作為操作者必須閱讀和理解《機床使用說明書》，嚴格遵守安全操作標準，禁止違規操作。

　　提升機床操作安全性的研究

　　1、提升機械設計安全性的因素

　　若想要使機械設施的設計更具有安全性，首先需要做的就是對機械的安全系統中各個要素之間的關系有一個較為詳盡的了解，而一般情況之下所有的機械設施設計的安全性能，被分為電氣安全、機械安全以及作業人員的人身安全三大要素。

　　以與機器有直接接觸的工作人員安全性為例，假如需要工作人員登上高處對一臺大型的機械進行操作控制。而機械的操作者僅需借助扶梯攀爬上高處平臺即可順利完成機械設施生產的目的，如果僅僅實現機械的應用功能，這樣就足夠了。不過，從安全性的角度上來考慮的話，就會發現在這工作過程之中有很多不穩定因素會對工作人員的安全產生威脅。這樣的工作程序對工作人員的安全性欠缺考慮，因為只要作業具有高度的存在，人可能就會因為心理、生理亦或是其他的主觀因素而造成工作失誤，導致發生墜落的事故。另外，若存在了如平臺立足平面狹小使工作人員立足不穩、自然光線不足、溫度過高等一些客觀方面的危險因素，發生墜落等危險事故的可能性則會增大，同時，如果機械操作者距離墜落基面越遠，墜落所造成的危險就會越嚴重。

　　對于人的此種存在狀態而言，若想真正的實現機械操作的安全性就必須先將物與人的關系協調，利用一系列的安全防范措施來予以解決。如，在易發生墜落事故的臨邊位置加設防護欄桿，能夠有效的將危險與人隔離開來；設置均勻的階梯梯級，以免工作人員在攀登時腳踏空；還要在較高的體字之上，設置安全護圈，這是為了預防工作人員仰翻墜地的保護措施。對安全防護措施的設計應該根據工作人員的人體測量參數及生物力學的相關數據來決定，而當需要保護的對象發生了變化之后，安全防護設施也需要作出相應的調整。

　　2、遵守機械設計安全性的規范

　　在利用機械生產工作的過程之中一定要保證工作人員人身安全及健康，在我國的標準化法之中也有極其明確的規定：財產、人身安全是強制性的標準。機械的安全標準是保證勞動者生命安全的技術憑據，當今世界上所有發達的工業國家都對機械工作人員的人身安全有著較高的重視，所以對于機械操作安全方面的問題，許多的國家都是強制執行的，而另外的一些國家則以法律的形式對產品設計做出了標準的生產安全規范。

　　特別是工業極其發達的工業國家，對于機械產品設計標準化的工作都非常的重視，因而，對于相關設備方面的安全衛生標準已經形成了系列化的模式。由于國際貿易快速的發展以及以經濟為背景的國際市場之間的競爭顯得日趨激烈，但為了避免地區和國家之間出現立法差別，盡快的消除國際范圍之內會產生的機械產品貿易技術的問題，各個國家之間都在考慮著建立一個能夠普遍接受的法律法規。

　　必須要在生產設備正常運行生產滿足工業需要的同時，保證工作人員的人身安全以及健康，提升我國工業產品在當前國際市場的競爭實力。順應國際上安全衛生標準化工作發展的趨勢，本著“基礎標準、衛生、安全、環保標準優先采取國際標準”規則，要根據國際標準之中有關于人身安全、環境保護及衛生等方面的標準采取措施盡可能的給予等效采用。而在機械設施的設計上應該遵循參照全國機械安全標準化的技術委員會制定的機械安全標準體系表，根據國際標準規范的劃分，即C（專業機械的安全標準），B（安全通用的標準），A（安全基礎的標準）這三大類，對機械的設計進行安全且標準化的設計。

　　3、人性化的機械安全設計

　　如今在裝備制造業工作的母機之中機械安全、電氣安全方面的問題顯得特別的突出。機床產品的制造過程內，只要涉及到鍛壓、用電以及金屬切割等之類的危險程序，如果不予以高度的重視，就有極大的幾率會引起生產安全方面的事故發生。所以，在當前機械設計研究之中人性化的安全性設計是一個極為重要的話題，這就需要設計師根據人機工程的理論為思想指導，盡量充分的考慮到應該如何的讓使用者對機床的操作熟練的掌握，輕松的解決人機對話、故障診斷、系統安全、程序設計等諸多難題。而這就是人性化設計的關鍵之處，同時也是怎樣設計出一個穩定和諧的人機系統、創造良好人機互動的先決條件。

　　當充分具備安全性的工作成為了人們擇業與提高職業生活的主要因素的時候，機械在設計過程之中所顯露出的人性化的理念，則與工作的安全性能有著某種契合性。這樣的變化則代表了將來機械設施制造主流發展的趨勢――機械設計過程中要秉持“以人身安全為本，注重對人的保護”的原則。

　　4、總結

　　當前世界科學技術的發展迅速，這也就給機械設施行業的發展提供了源源不絕的動力，而此種動力使得工作效率在逐漸的提升，更加重要的是，現如今以裝備制造業為基礎的人類工業化，其進程正在以一種極為迅猛的速度向前推進。所以盡可能的在機械設計的過程之中就對其進行“找茬”，嚴防死角，防微杜漸，從根源上減少機械自身所存在的安全隱患。工業自動化開始逐漸的重視機械設計的安全性及安全裝置的思考，工業生產方面，工業人文精神逐漸在人們心中集聚以及“以人為本”的思想精髓也在人們心中積淀，最終機械設計安全性的考慮會逐漸增強機械的安全措施，減少機械的安全隱患，機械的安全性會隨著科技的發展而更進一步的落實以及完善。

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