机械安全理论与机械产品安全设计分享

[摘要]安全系统工程思想直接贯穿整个机械制造之中，了解该理论对提升我国的重工业有重要作用。

一、机械安全的概念及特点

机械安全是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、使用、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或伤害其健康的能力。它包括两个方面的内容：其一是在机械产品预定使用期间执行预定功能和发生可预见的误用时，不会给人身带来危险；其二是机械产品在整个寿命周期内发生可预见的非正常情况下任何事故时，机器是安全的。机械安全问题有其独特性，体现在：

(1)安全属性的依附性。由于安全是依附于生产而存在的，生产中如果不发生事故，则很难引起人们的注意。因此，人们往往看不到安全工作的作用，认为投资搞安全没有什么必要。

(2)安全效益的隐性。安全生产的经济效益是间接的，隐性的，看不见，摸不着。只有发生事故后，产生了负效应才感觉出它的存在，这就大大减弱了人们深入研究的兴趣和动力。

(3)安全技术的发展性。工业技术13新月异，人们往往对新技术中许多潜在的危险来不及认识清楚，意识不到事故发生的严重后果。

(4)安全致因的复杂性。事故发生的直接原因有物的不安全状态和人的不安全行为，间接原因则多是管理上的缺陷。并且，随着工业技术的不断发展，事故致因呈现多样化、复杂化的趋势。正是由于这些特性，导致了安全工作的复杂性。

二、传统安全工作方法

即工伤事故发生后，从事故后果中查找原因，吸取教训，采取措施进而预防事故重复发生。这种方法也可称作“问题出发型”方法。诸如设立专职机构、制定法规和标准、进行监督检查和宣传教育，以及防尘排毒、配备安全防护装置和个人防护用具等，均属此类。传统安全方法虽然为防止工伤事故已经作出了并正在作出重大的贡献，但安全问题本身的特性导致了传统安全工作方法的诸多局限性。

三、安全系统工程方法

七十年代末期，钱学森教授提出“系统工程是组织管理的科学”的著名论断。同时，安全工程这门新兴的学科也获得了迅速的发展，形成了科学技术的一个新的门类一安全科学。对安全科学的研究现在己经从最初对核反应堆、航天飞机等大型高风险系统的研究转向对与人民生活密切相关的第二、第三产业的安全性研究上来。

安全科学理论体系的发展分三个阶段：

(1)事故学理论(从20世纪到5O年代)。事故学理论的基本出发点是事故，以事故为研究的对象和认识的目标，在认识上主要是经验论与事后型的安全哲学，是建立在事故与灾难的经历上来认识安全，是一种逆式思路(从事故后果到原因事件)。方法论的主要特征在于被动与滞后，是“亡羊补牢”的模式，突出表现为一种头痛医头、脚痛医脚的对策方式。

基于以事故为研究对象的认识，形成和发展了事故学的理论体系有：事故分类学、事故模型论、事故致因理论、事故预测理论、事故预防理论等。

(2)危险分析与风险控制理论(50年代到8O年代)。以危险和隐患作为研究对象，其理论的基础是对事故因果性的认识，以及对危险和隐患事件链过程的确认。建立了事件链的概念，有了事故系统的超前意识流和动态认识论。确认了人、机、环境、管理事故综合要素，主张工程技术硬手段与教育、管理软手段综合措施，提出朝前防范和预先评价的概念和思路。

由于研究对象和目标体系的转变，危险分析与风险控制理论发展了如下理论体系：系统分析理论、安全评价理论、风险分析理论、系统可靠性理论、隐患控制理论等。

(3)安全科学原理(90年代以后)。以安全系统作为研究对象，建立了人一物一能量一信息的安全系统要素体系，提出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的目标。通过安全系统论、安全控制论、安全信息论、安全协同学、安全行为科学、安全环境学、安全文化建设理论研究，提出在本质安全化基础上全面、系统、综合地发展安全科学理论。

安全科学原理的理论系统还在发展和完善之中，目前己有的初步体系有：安全的哲学原理、安全系统论原理、安全控制论原理、安全信息论原理、安全经济学原理、安全管理学原理、安全工程技术原理，目前还在发展的安全理论还有：安全仿真原理、安全专家系统、系统灾变理论、本质安全化理论、安全文化理论等。

于是，在传统安全工作方法的基础上，以安全科学理论和系统工程理论为指导，一种较为先进的安全系统工程方法应运而生。这种方法就是采用系统工程方法，从系统内部出发，检查评价可能发生事故的危险性及其发生途径，根据其结果重新设计、调整工艺、设备、操作、管理、生产周期和投资等因素，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统的安全性达到最好的状态。这种方法也可称作“问题发现型方法”。安全系统工程方法非常有效地克服了传统安全工作方法的诸多局限性。这主要体现在：

(1)着眼于系统实际运行之前要求在发生事故之前，及时地识别、分析和评价各个子系统和整个系统的危险，预先采取措施防止重大事故发生，力求把事故的可能性降到最低限度，使系统的安全在设计阶段即达到可接受的水平，需采取的安全措施，不再是事故发生之后的“亡羊补牢”，而是事先就已决定好的。

(2)以“系统”、“全过程”和对危险的“识别一分析一控制”方法为特征，克服了直观经验主义和片面、零碎的处理方法。

(3)定性分析和定量分析并举，客观分析和主观判断相结合，克服了安全工作中的盲目性。

四、机械产品的安全设计现状

安全系统工程思想的指导下，欧盟和美国将机械产品的安全设计在九十年代初正式列为研究内容，目前已有较好的应用。他们将安全系统工程方法、安全人机工程学、可靠性及可维护性等结合起来，从机械的结构设计、安全防护和提供使用信息三大方面来保证机器的安全性。国内虽然在可靠性及可维护性设计方面有研究，但也还缺乏经验，至于如何对机械产品进行安全设计，则刚刚提出这个概念，几乎没有人专门研究，而这些又正是目前机械设计中所必需考虑的问题。

(重庆三峡学 院物理与电子工程学 院，重庆万州 夏晓焦)