机器安全

来源：Siemens The concept of safety as a method for business improvement is in much the same place that quality once was, safety is viewed as a cost not as a source of competitive advantage. Many manufacturers learned the hard way that quality was more than a buzz word and passing trend, that it was in fact a means to increasing performance and reducing cost. The early adopters in the quality era realized significant improvements and gained an advantage over their slower moving competitors. In the intensely competitive automotive industry increasing safety offers a means to greater competitiveness. 安全：商业问题 当今全球市场，制造商一直在寻找改进他们竞争力的地位的方法，对很多组织来说，增加安全仍具有潜力。 当问一个经理或主管关于安全的重要性时，他们会告诉你关于保护人或避免罚款的事。保护人和避免罚款都是重要的目标，但是他们主要集中在避免反面后果，而不是为他们的组织向更高级改进。结果，安全的初衷常被认为是惩罚性或妥协的措施，而不是改进商业利润的机遇。 安全概念，作为商业改进的一种方法，很像以前质量是改进的方法，安全被视为成本，而不是被视为有竞争力的优势的方法。许多制造商学会了困难的方法：质量不是废话以及过去的趋势。事实上，它是增加性能，降低成本的一种方法。在质量年代，早期的采用者实现了重要的改进, 并在他们缓慢的追赶竞争者过程中得到了优势。在激烈的汽车工业竞争中，越多的安全意味着越大的竞争性。 安全成本 理解基于运行改进的安全的潜力，仅需查看最近的特定行业的事故率的统计数据。这些数据显示在2004，美国私有企业有4，300，000例非致命受伤和疾病发生，其中有93%是受伤。总的受伤和疾病率是每100个同等全日制工人有4.8例。制造业的受伤和疾病率是每100个同等全日制工人有6。6例，而机动车制造业的受伤和疾病率是每100个同等全日制工人达到警戒数字13.1例。在机动车制造业，有15%的案例导致一日或多日不能工作，另外44%的案例导致变更工种或进行有限的工作。 受伤的成本超过包括治疗和受伤雇员的损失时间的直接成本，它们包括： ·陪同同事的时间成本； ·由于全体人员中断工作造成的效率损失成本； ·主管的时间成本； ·新工人或更换工人的培训成本 ·工具和设备的损坏成本； ·损坏设备不能工作的时间成本； ·一天剩下的时间的生产成本； ·事故成本：火灾、水、化学品、爆炸等； ·不能完成定单/定期交货的损失成本； ·工作中断的营业间接成本。 OSHA已编译车间受伤的直接和间接成本的统计数据。在回顾50，000例赔偿要求后，发现受伤的间接成本和直接成本成反比。轻伤的间接成本是直接成本的4到5倍，重伤的间接成本是直接成本的1到2倍。 当从包含成本的销售收入来看，即使轻伤对财政影响也非常大。利用OSHA的安全赔付算法，轻伤的平均直接成本是1101美圆，而间接成本是4954美圆。如果公司有2%的利润空间，需要247，700美圆的额外收入来抵消受伤导致的间接成本。这种情况假设职工赔偿保险赔付直接成本。虽然职工赔偿保险可能抵消直接成本，具有高事故率的公司常有更高的保险费。 安全赔付表 受伤或疾病 轻伤 平均直接成本 $1101 平均间接成本 $4954 估计总成本 $6055 公司的净利润空间 2.00% 必需的额外销售收入 抵消间接成本 $247700 抵消总成本 $302750 竞争形式 由于工作环境的复杂性和许多风险的存在，机动车制造商和供应商面临一个挑战。但是不是所有的制造商都有相同的事故率。详细的研究显示：完成相同工作的工厂的事故率在两者之间差别很大。不仅工厂的情况不同，而国际竞争者有非常低的受伤率的优势。请假不能工作的事故显示美国运输设备的制造商具有比日本的同行高16倍的事故率。另一个关键数据显示美国的这些事故率比整体工业事故率高14%，但是日本制造商的事故率比整体工业事故率低71%。这种情况显示运输制造业并不是固有地比整体工业的事故率大。 发展方向 现行标准和惯例集中在个体风险，但是并不提供整体解决方案，解决这种难题需要新方法。实现安全等级及其带来的经济优势要采取加深意识、文化变迁以及新技术的方法。当公司理解了涉及他们现行的安全方法带来的重大影响时，他们会推动意识项目和文化变迁。当更多的公司要改进安全时，他们会寻找能帮他们实施安全相关系统的技术伙伴。 与安全相关的系统需要能以现实的方式实施。汽车制造商正在寻找解决安全问题的新方法，这种方法是经济的和有效的。智能设备和通信总线的出现允许以比传统方法低的成本实施先进系统。在系统的生命周期之内，很好设计的系统比传统安全系统更经济。 一种新方法——安全生命周期 为实现更高级的功能安全以及经历改进利益，引进新方法以及新设备非常重要。新标准（例如IEC61508）的出现以及引进新方法到域功能安全。这些标准已经演变超出安全综合处理方法的需要。 由英国健康和安全执行委员会进行的实际工业事故起因的研究显示一些原因。最重要的原因是差的安全功能规范，占44%。其他原因包括试车后变更（包括在线变更），占22%。运行和维护错误，占15%，设计和实施错误，占15%，安装和试车错误，占6%。然而，在导致运行安全仪表系统的几乎每个活动里都有问题，很明显在设计过程的前期和后期需要更好的方法。显然，“生命周期方法”没被采用。 以前的方法是根据预先说明的措施来保证安全。新标准是基于性能的，清晰地展现怎样决定必需的降低风险的水平以达到可接受的程度。IEC 61508标准引进了安全生命周期的概念。这种总标准在IEC 62061机器安全标准里更精确。IEC 62061包括为机器应用实施安全生命周期的信息。安全生命周期的关键因素是：分析、实施和运行。 IEC 61508 和IEC 62061的关键目标是通过创建管理安全的系统来解决事故原因，确保恰当的技术要求和有能力的人员。仔细查看完成的作为安全生命周期一部分的活动非常有用，以及安全评价的仪表的使用怎样简化这些活动也非常有用。通过评估、设计、校对和运行的主要步骤描述无显著特点的安全生命周期。 无显著特点的安全生命周期 评估阶段涉及过程及其相关风险的定量评论。评估技术包括清单和无故障分析。这个阶段的第一个目标是确定过程危险，估计和危险相关的风险，决定风险是否在可接受范围呢。如果过程风险太大，分配专门风险措施到保护层，可包括安全仪表功能（SIF）。 从故障观点来看，SIF是需完成特定安全功能的设备集合，常包括传感器、逻辑规范和控制元件。每个安全及其相关的SIF都在安全要求规范（SRS）中记录，它是评估阶段的结果，用于为设计阶段准备文件。 设计和校对阶段在重复过程中紧密联系，包括设备选型、架构选型、为每个安全仪表功能（SIF）决定测试频率。与安全相关的系统的效果的核心是使用设备的故障模式和故障率。从功能安全观点来看，有两个主要的参数影响仪表的效果：它们是安全故障比（SFF）和要求故障率（PFD）。 运行和维护阶段提供框架和程序，从而确保以不降低效果的方式利用与安全相关的系统。这是关键阶段，努力在系统可靠性上提供必需的注意。 机器安全的安全生命周期 在分析阶段，机器潜在风险的运行需要系统的评论。作为OSHA的CPL 2-1.35的一部分，代理已确定应评价的潜在风险并提供风险评估的清单方法的好例子。推荐风险评论的例子包括： ·是否为机器提供运行点安全措施？ ·是否使操作员的手、手指、身体远离危险？ ·是否有篡改或删除安全措施的证据？ ·是否能建议一个更现实、更有效的安全措施？ ·是否能作出变更完全消除运行点风险？ ·是否容易实现操作员起停控制？ ·是否能提供单独控制，如果多于一个操作员？ 与安全相关的系统的实施 在安全相关的系统中，用已经设计和专业评价的设备设计安全系统能带来更多的安全以及更少的设计。设计使用与安全相关的系统的设备是可用的以及进行额外分析从而决定在这些应用中它的可靠性和实用性。 安全及其实用性 当处理与安全相关的系统时，需要评估两个临界条件是安全的和实用的。当考虑相同生产线的可靠性时，安全处理提供它的设计功能的系统的效果。如果安全系统已恰当地设计实现它的功能，即没有规范错误，然后假设如果它能在线和恰当地完成安全功能，说明它正提供设计的保护等级。 如果系统不能工作，即它不可用和不能提供安全功能。阻止系统完成它的设计功能的安全系统的故障被认为危险的故障。当危险不存在时，一些故障导致系统启动安全功能。这些被认为是安全故障，因为机器在安全状态，但是它们也表示误跳，从而导致生产停机时间。 当设计和实施安全系统时，设计一个提供需要最低误跳率的安全等级的系统是非常重要的。保持设备运行的需要是降低误跳的明显理由，但是第二个理由是当增加一个值时，操作员经常绕过不能感知的安全系统。 低成本和加强的安全 新技术的发展使之有可能实施性价比高的既增加安全也增加实用性的解决方案。西门子开发了很多新技术，并提供广泛的安全应用产品生产线。一些关键的技术包括开关设备、传感器、容错控制系统、运动控制系