機械安全技術趨向分析

    隨sui著zhe社she會hui的de進jin步bu和he科ke學xue技ji術shu的de發fa展zhan

，安an全quan問wen題ti越yue來lai越yue受shou到dao人ren們men的de重zhong視shi
，安an全quan已yi經jing逐zhu漸jian形xing成cheng了le一yi門men獨du立li的de學xue科ke，並bing得de到dao了le人ren們men的de認ren同tong。眾zhong所suo周zhou知zhi，機ji械xie工gong業ye是shi母mu工gong業ye，它ta是shi所suo有you產chan業ye的de基ji礎chu。機ji械xie安an全quan關guan係xi到dao生sheng產chan人ren員yuan的de人ren身shen安an全quan、企(qi)業(ye)的(de)財(cai)產(chan)安(an)全(quan)
，是(shi)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。所(suo)以(yi)機(ji)械(xie)安(an)全(quan)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)大(da)機(ji)械(xie)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)和(he)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi)，發(fa)展(zhan)很(hen)快(kuai)。當(dang)然(ran)，作(zuo)為(wei)安(an)全(quan)學(xue)科(ke)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)
，機(ji)械(xie)安(an)全(quan)無(wu)論(lun)在(zai)理(li)論(lun)體(ti)係(xi)方(fang)麵(mian)還(hai)是(shi)在(zai)應(ying)用(yong)方(fang)麵(mian)，仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)問(wen)題(ti)和(he)不(bu)足(zu)，需(xu)要(yao)人(ren)們(men)努(nu)力(li)去(qu)完(wan)善(shan)，去(qu)解(jie)決(jue)。  

    2  機械安全技術的發展簡史  

    機械是一種古老的裝置，人類已經使用了幾千年。但是，將機械安全作為一門技術甚至一門學科來對待來研究是20世紀60年nian代dai以yi後hou的de事shi情qing。這zhe主zhu要yao與yu科ke學xue技ji術shu的de發fa展zhan有you關guan。機ji械xie安an全quan技ji術shu源yuan於yu機ji械xie故gu障zhang診zhen斷duan技ji術shu。美mei國guo是shi發fa源yuan地di。在zai真zhen正zheng意yi識shi到dao機ji械xie安an全quan的de重zhong要yao性xing以yi後hou，美mei國guo於yu1967年4月成立了機械故障預防小組(MFPG，Mechanical Fault Prevention Group)
，開始專門研究機械故障。在其影響下，美國的ASME、EPRI等著名組織與機構也開始仿效，成立了專門的機構從事機械故障方麵的研究並開展學術交流活動。  

    在歐洲，英國最早開展這項活動
，瑞典、丹麥
、法國、挪威、葡萄牙等雖然起步較晚
，但是進步很快。亞洲反應相對慢一些。日本於20世紀70年代初開始研究這項技術，我國於70年代末開始接觸機械診斷技術
，於80年代正式研究它
，真正應用是90年代llj。機械安全技術另外一個重要的組成部分就是機械安全設計。20世紀80年nian代dai

，由you於yu市shi場chang競jing爭zheng激ji烈lie，加jia上shang機ji械xie事shi故gu的de日ri益yi增zeng多duo

，世shi界jie各ge國guo通tong過guo對dui傳chuan統tong安an全quan工gong程cheng設she計ji方fang法fa的de反fan思si，在zai常chang規gui的de機ji械xie設she計ji基ji礎chu上shang提ti出chu了le機ji械xie安an全quan設she計ji的de概gai念nian。  

    機械安全設計的思想是在設計時盡量采用當代最先進的機械安全技術
，事先對機械係統內部可能發生的安全隱患及危險進行識別、分(fen)析(xi)和(he)評(ping)價(jia)，然(ran)後(hou)再(zai)根(gen)據(ju)其(qi)評(ping)價(jia)結(jie)果(guo)來(lai)進(jin)行(xing)具(ju)體(ti)結(jie)構(gou)的(de)設(she)計(ji)。這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)是(shi)力(li)圖(tu)保(bao)證(zheng)所(suo)設(she)計(ji)的(de)機(ji)械(xie)能(neng)安(an)全(quan)地(di)度(du)過(guo)整(zheng)個(ge)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)。機(ji)械(xie)安(an)全(quan)技(ji)術(shu)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)機(ji)械(xie)設(she)計(ji)及(ji)安(an)全(quan)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)，主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)：  

    ①係統性，它自始至終運用了係統工程的思想

，將機械作為一個係統來考慮；  
    ②綜合性

，機械安全設計綜合運用了心理學、控製論
、可靠性工程、環境科學、工業工程、計算機及信息科學等方麵的知識；  
    ③科學性，機械安全設計包括了機械安全分析、安全評價與安全設計。機械安全技術既全麵又綜合地考慮了各種影響因素，通過定性、定量的分析和評價，最大限度地降低了機械在安全方麵的風險。  

    機ji械xie安an全quan技ji術shu法fa規gui與yu標biao準zhun也ye是shi機ji械xie安an全quan技ji術shu的de一yi個ge重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。標biao準zhun化hua工gong作zuo曆li來lai是shi推tui廣guang應ying用yong先xian進jin的de科ke學xue技ji術shu的de重zhong要yao保bao障zhang。為wei了le推tui動dong機ji械xie安an全quan技ji術shu，歐ou洲zhou共gong同tong體ti理li事shi會hui於yu1985年與歐洲標準化委員會(CEN)達成協議
，由CEN負責機械安全標準的製定工作。為了完成這一任務
，CEN專門建立了23個有關機械安全的標準化委員會，另外還有將近40個技術委員會的工作與機械安全工作有關。這些標準化技術委員會先後一共製定了600多項機械安全方麵的標準。此外
，歐洲共同體理事會還專門製定了有關機械安全方麵的法規，有力地推動了機械安全學科的發展。  

    在歐共體帶動下

，國際標準化組織(1SO)與CEN先後簽訂了“技術信息交換協議”，即裏斯本協議、“技術合作協議”，即維也納協議，並於1991年1月成立了“機械安全技術委員會”(即ISO／TCl99)。該委員會的任務與目標主要有：  

    ①幫助製造企業生產符合安全和人類健康的機械產品；  
    ②協調製造企業、用戶和有關方麵在安全技術檢查方麵的有關事宜
；  
    ③統一世界各國機械安全標準的水平；  
    ④消除國際機械產品貿易技術壁壘
，擴大國際機械貿易市場。  
    ISO／TCl99自從成立以後，在機械安全標準的製定、協調方麵做了大量的工作
，為完善和建設機械安全學科作出了重要的貢獻。  

    3　機械安全技術的現狀及目前存在的主要問題  

    在短短的幾十年裏，由於科學技術的突飛猛進

，機械安全技術也發展很快，許多方麵已經達到了相當高的水平。  

    3．1機械故障診斷技術  

    (1)jisuanjijishudefazhanshidezaixianjiancejishuriyiwanshan。zaixiangongkuangjianshiyuceliangjishudeshixianshideshiqingweixiuzhiduzhezhongkexuedeweixiuzhiduyoulejishubaozhang，bingqieshideshishizhenduanchengweikeneng，bingqieyiyouzhongduodejixieguzhangzhenduanruanjianxitongkegongshiyong。  
    (2)故障診斷方法不斷出現新成果。灰色分析、時間序列分析
、倒頻譜分析、全息譜分析、故障診斷人工智能專家係統
、人工神經網絡係統等技術已經大量應用於機械故障診斷，並且很多技術已經趨向成熟，如超聲波技術、聲發射技術、熱象診斷技術、油樣分析技術及渦流診斷技術等。  

    3．2　機械安全設計  

    經過30多年的發展
，機械安全設計在國外已形成一套比較成熟的方法。從20世紀90年nian代dai開kai始shi，歐ou盟meng和he美mei國guo把ba機ji械xie安an全quan設she計ji正zheng式shi列lie入ru國guo家jia先xian進jin製zhi造zao技ji術shu的de體ti係xi之zhi中zhong，並bing將jiang其qi作zuo為wei重zhong點dian扶fu植zhi的de研yan究jiu領ling域yu。他ta們men將jiang安an全quan係xi統tong工gong程cheng方fang法fa、安全人機工程學、可靠性工程學等學科結合起來，從機械結構設計、安全防護、使用信息三方麵來考慮機械的安全性。美國在90年代已建立起一套機械安全設計——風險評價模式和設計程序，其目的是將機械的隱患與危險消除在設計過程的每一環節上
，從而保證機械安全。  
    機械安全設計的主要內容由危險識別
、風(feng)險(xian)評(ping)價(jia)與(yu)安(an)全(quan)設(she)計(ji)組(zu)成(cheng)。危(wei)險(xian)識(shi)別(bie)包(bao)括(kuo)機(ji)械(xie)危(wei)險(xian)與(yu)非(fei)機(ji)械(xie)危(wei)險(xian)兩(liang)方(fang)麵(mian)的(de)內(nei)容(rong)。風(feng)險(xian)評(ping)價(jia)即(ji)安(an)全(quan)評(ping)價(jia)，它(ta)建(jian)立(li)在(zai)危(wei)險(xian)識(shi)別(bie)分(fen)析(xi)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，根(gen)據(ju)現(xian)有(you)的(de)工(gong)藝(yi)水(shui)平(ping)對(dui)機(ji)械(xie)在(zai)每(mei)一(yi)種(zhong)危(wei)險(xian)狀(zhuang)態(tai)下(xia)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)的(de)傷(shang)害(hai)的(de)概(gai)率(lv)與(yu)嚴(yan)重(zhong)程(cheng)度(du)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)評(ping)估(gu)和(he)評(ping)定(ding)。作(zuo)為(wei)機(ji)械(xie)安(an)全(quan)設(she)計(ji)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)環(huan)節(jie)，安(an)全(quan)設(she)計(ji)必(bi)須(xu)一(yi)方(fang)麵(mian)將(jiang)風(feng)險(xian)評(ping)估(gu)的(de)結(jie)果(guo)作(zuo)為(wei)設(she)計(ji)依(yi)據(ju)

，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)則(ze)必(bi)須(xu)從(cong)具(ju)體(ti)結(jie)構(gou)
、安全防護措施與安全使用信息三方麵來進行。  

    3．3  機械安全法規與標準  

    目前在機械安全方麵影響最大的行政法規是歐洲共同體所製定與發布的機械安全指令98／37／EC。該指令從1998年8月起實施。機械安全指令98／37／EC最早的版本是1989年的89／392／EEC
，中間還有兩個版本：91／368／EEC與93／44／EEC。按照機械安全指令98／37／EC的規定
，除了醫療器械、低壓電器設備及建築用升降機設備外，所有機器和安全性零件都在其適用範圍。指令由正文及7個附件組成。  

    正文包括：機械的範圍、投放市場與自由流通、合格評定程序、CE標誌
，最終要求。附件分別是：有關機器與安全性零部件的設計和製造的基本健康與安全要求

，機器的合格聲明的要求
，CE標誌，EC合格聲明書，EC型式試驗，各成員國認可機構應考慮的最低標準。  
    機械安全指令98／37／EC是歐盟各國內部使用的強製性執行的文件。它要求各國要在一定的時間內將其轉化成本國法律。指令列舉了60多個由歐洲標準化委員會(CEN)製定的歐盟機械安全指令的協調標準。該指令指出
，任何符合協調標準的機械都可視為符號指令98／37／EC的要求。  

    4  發展趨向  

    近年來，機械安全技術發展很快。從最近的研究動態與技術信息分析，機械安全技術的發展趨勢有：  

    ①進一步發展機械故障專家診斷係統
；  
    ②進一步完善和研究機械故障診斷理論方法；  
    ③進一步完善機械安全檢測技術；  
    ④機械安全設計；  
    ⑤建立機械安全保障體係。  

    4.1  進一步發展機械故障專家診斷係統  

    20多年來，機械故障診斷專家係統研究一直比較活躍。其原因是因為隨著科學技術的進步與發展
，大量機械設備的結構、性能與作用等日益高級化、複fu雜za化hua
，修xiu理li人ren員yuan一yi般ban很hen難nan憑ping經jing驗yan解jie決jue問wen題ti
，需xu要yao利li用yong人ren工gong智zhi能neng，將jiang專zhuan家jia的de知zhi識shi係xi統tong地di存cun入ru計ji算suan機ji內nei以yi提ti供gong診zhen斷duan支zhi援yuan。目mu前qian許xu多duo機ji械xie設she備bei的de故gu障zhang診zhen斷duan專zhuan家jia係xi統tong已yi趨qu成cheng熟shu，但dan仍reng有you許xu多duo複fu雜za的de難nan題ti有you待dai進jin一yi步bu研yan究jiu與yu探tan討tao。  

    4．2  進一步完善和研究機械故障診斷理論與方法  

    目前許多機械工程專家正在研究一些新的機械故障診斷理論與方法，如小波包變換診斷的理論與方法

、人工神經網絡模型方法
、虛擬現實技術、非線性模型理論與技術等。  

    4．3  進一步完善機械安全檢測技術  

    suiranxiandaihuadeceshijishuyushebeizaibuduangengxin，danshijixieshebeibenshendefuzaxingjiqigongzuohuanjingdefuzaxinghedaliangbukeyucedeoufashijiandecunzai，jixieanquanjiancejishurengranxuyaobuduanwanshanhejinbu。  

    4．4  機械安全設計  

    雖(sui)然(ran)目(mu)前(qian)許(xu)多(duo)機(ji)械(xie)在(zai)安(an)全(quan)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)已(yi)有(you)比(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu)的(de)理(li)論(lun)與(yu)方(fang)法(fa)
，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)與(yu)發(fa)展(zhan)

，又(you)有(you)新(xin)的(de)課(ke)題(ti)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)。此(ci)外(wai)，對(dui)於(yu)有(you)些(xie)大(da)型(xing)
、複雜的關鍵機械設備，目前安全設計隻有理論
，還沒有成熟的、理想的安全設計方法。  

    4．5  建立機械安全保障體係  

    現代機械的發展方向為大型
、重zhong載zai和he高gao速su化hua，智zhi能neng化hua及ji微wei型xing化hua三san化hua一yi體ti。由you於yu涉she及ji安an全quan的de因yin素su很hen多duo，單dan一yi學xue科ke的de理li論lun與yu方fang法fa已yi經jing不bu能neng解jie決jue問wen題ti。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，人ren們men提ti出chu了le建jian立li機ji械xie安an全quan保bao障zhang體ti係xi的de思si路lu。  

    專家們認為，機械安全保障體係應該由感知體係
，信息傳輸
、提取與處理體係，分析體係，安全反應體係
，自診斷體係和管理體係組成。這種安全保障體係的核心思想是綜合利用各學科的理論、技術與方法來實現和保證機械的安全。機械安全保障體係涉及多門學科與技術
，目前還在研究與探討之中。