歐洲電動環(huán)鏈葫蘆和控制器的測試及評估

弗蘭·馮·霍芬

2010年，國際電工委員會制定的IEC 61508標準《電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全》（2010版）正式生效。此后，歐洲強制規(guī)定：電視臺及所有演出場所，在觀眾席上方使用的舞臺機械與自動控制系統(tǒng)，必須符合IEC 61508規(guī)定的SIL 3（安全完整性等級）標準。此外，吊掛系統(tǒng)及使用還須符合《產(chǎn)品安全法》、《機械指令》、BGV C1（《德國娛樂產(chǎn)業(yè)舞臺和制作設(shè)施事故預(yù)防標準》）等多項法規(guī)和實務(wù)守則。對歐洲演藝設(shè)備制造商、使用方等產(chǎn)生了重要影響。

演藝行業(yè)中，臨時演出行業(yè)和一些固定場館大量使用電動環(huán)鏈葫蘆，其承載的設(shè)備種類繁多，配置各異。歐洲業(yè)界對環(huán)鏈葫蘆的使用方法，應(yīng)該提交（給業(yè)主）的文件，需要測試的內(nèi)容（以及如何測試）等事項，也一直有各種不同的聲音。

本文為筆者兩年前發(fā)表的專訪，通過采訪專家約翰納斯·赫恩（任德國雇主責(zé)任保險協(xié)會（VBG）舞臺與電影電視制作產(chǎn)業(yè)總監(jiān)），解釋歐洲實行的幾大法規(guī)和守則的使用范圍、聯(lián)系與區(qū)別。近幾年在中國的工作訪問中，筆者感受到很多中國演藝設(shè)備制造商希望了解歐洲標準，進入這個市場，同時，中國劇場、電視臺、演出公司等演藝場館管理者，也希望借鑒先進的管理經(jīng)驗，保護人員的人身安全。因此，筆者再次整理該稿件，希望為廣大中國讀者提供參考。

問：什么時候、什么情況下，吊掛系統(tǒng)必須使用符合BGV C1的規(guī)定？

赫恩：在舞臺上的、運動著的吊掛系統(tǒng)，都應(yīng)符合BGV C1的吊掛系統(tǒng)規(guī)定。此外，演出地點和劇場的固定安裝，也應(yīng)符合BGV C1法規(guī)的吊掛系統(tǒng)規(guī)定（參見UVV BGV C1法規(guī)，第I部分）。

問：根據(jù)BGV C1法規(guī)，利用吊掛系統(tǒng)在人員上方換景，都有哪些基本要求？

赫恩：吊掛系統(tǒng)必須符合現(xiàn)存的機械法規(guī)和電氣法規(guī)，即：《產(chǎn)品安全法》（僅限于設(shè)備與產(chǎn)品安全）、《機械指令》、BGV C1，以及大量的實務(wù)守則。這些法規(guī)在DIN56950中都有概述。

重要的機械和電氣特征包括：需要承載的結(jié)構(gòu)元素、需要承載的繩索、兩個制動器、吊掛系統(tǒng)配備的過載保護，以及普通限位開關(guān)和緊急限位開關(guān)。這也是C1環(huán)鏈葫蘆和D8環(huán)鏈葫蘆的明顯區(qū)別。此外，配備控制器的系統(tǒng)還必須保證其功能的安全性。這就意味著系統(tǒng)不能僅僅具有功能上的安全性，還須在任何情況下，都能永久地實現(xiàn)功能上的安全性。

控制器在研發(fā)時必須嚴格遵循相關(guān)法規(guī)，且經(jīng)過權(quán)威機構(gòu)的認證，證實其與相關(guān)法規(guī)保持一致。本文討論的法規(guī)主要是指DIN EN 61508（其中引用了SIL術(shù)語），和DIN EN ISO13849（其中介紹了PL（“性能級別”）術(shù)語）。此外，業(yè)界還有一定相關(guān)的法規(guī)，例如DIN EN 62061，其中參考了DIN EN 61508的大量內(nèi)容，且只考慮完整的子系統(tǒng)。

問：《BGV C1事故預(yù)防法規(guī)》與DIN 56950、DIN EN 60204和 DIN EN 61508之間的關(guān)系是什么？后者與《產(chǎn)品安全法》和《機械指令》有什么關(guān)系？

赫恩：涉及機械設(shè)備的GBV C1法規(guī)主要只針對機械的操作人員和使用人員。由于后者僅允許使用機械設(shè)備，對安全的要求僅限于基本的機械法規(guī)，這就意味著機械設(shè)備本身必須符合所涉及的法規(guī)。BGV C1的附件中列出了這些標準。

問題中的標準通常被稱之為監(jiān)管產(chǎn)品的“實務(wù)守則”，主要針對產(chǎn)品制造商。《產(chǎn)品安全法》和《機械指令》共同組成了法律框架。

問：像SQ P2（參見《演藝科技》2011年第4、5、7期《德國》）這樣的行業(yè)標準，其法律地位如何？更具體一點，專家每四年對D8+的吊掛系統(tǒng)進行一次測試，該訴求是必須的，還是只是應(yīng)該而已？

赫恩：行業(yè)標準為實務(wù)守則，同樣的，DIN標準和雇主責(zé)任保險協(xié)會（BGI，BGI即為Information of VBG）的信息陳述也是實務(wù)守則。如果操作者能通過其他方式達到同樣的安全級別，是可以放棄實務(wù)守則的。但放棄時，提出其他解決方案的人，必須提交一份風(fēng)險評估的文件，作為證明。

D8 + 環(huán)鏈葫蘆是BGV C1范疇內(nèi)的“機械設(shè)備”，且在人的上方承重，因此，必須經(jīng)過C1吊掛系統(tǒng)測試。

問：這些規(guī)范也適用于外國制造商和使用外國設(shè)備的德國境內(nèi)的巡演嗎？

赫恩：如果外國制造商想讓自己的產(chǎn)品應(yīng)用于德國巡演，就必須遵循《機械指令》、《產(chǎn)品安全法》和實務(wù)守則的規(guī)定。

關(guān)于“巡演產(chǎn)品”，德國行業(yè)安全法律（即：BGV A1）要求即便是外國公司，也需要遵循德國的法律法規(guī)。

問：很多人認為，只要是BGV C1環(huán)鏈葫蘆，就什么都可以做，這種假設(shè)正確嗎？

赫恩：如果一套BGV C1吊掛系統(tǒng)完全滿足要求，且使用時遵循正確的方法，可以進行相應(yīng)的環(huán)境移動操作?！巴耆弦蟆笔侵笍脑O(shè)計階段就符合各種要求，且完成了所有相關(guān)的檢測。

這種類型的系統(tǒng)包括實際使用的BGV C1環(huán)鏈葫蘆和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。關(guān)于控制系統(tǒng)，其要求取決于要移動的載荷的類型，換景移動的性質(zhì)，以及環(huán)鏈葫蘆本身的自然特性。

遺憾的是，隨著時間的推移，市場上總有一些產(chǎn)品，打著BGV C1的旗號卻名不副實，滿足不了所有的條件。更直率一點，他們聲稱擁有的那些特性實際上根本就沒有。這樣的營銷會帶給每個相關(guān)人員，尤其是因為相信營銷內(nèi)容而購買的使用者極大的困擾及風(fēng)險。

問：哪些基本法規(guī)對適用于換景的控制器有規(guī)定？

赫恩：對用戶來說，關(guān)于控制器的法規(guī)主要來自BGV C1，盡管沒有對控制器的直接規(guī)定，但是確實提到了DIN 56950。前文中提到的規(guī)程都要求遵循DIN EN 61508或DIN EN ISO 13849。也可以另辟他徑，考慮《產(chǎn)品安全法》、服從《機械指令》。這兩項法規(guī)是針對供應(yīng)商的，但是無論使用什么標準，最終達到的效果基本上相同。

問：用戶如何確定所需系統(tǒng)的基本特性的特殊要求？

赫恩：通過對所有可預(yù)見的風(fēng)險進行評估，可以得到與功能和安全相關(guān)的要求。評估主要源于對以下元素的分析：換景移動、即將移動的載荷類型及相關(guān)環(huán)境。根據(jù)相關(guān)標準（即DIN EN 61508或DIN EN ISO 13849）提供的風(fēng)險圖表，每個以安全為導(dǎo)向的功能都能確定其必要的安全級別。

問：SIL（安全完整性等級）是什么意思？是如何確定的？

赫恩：安全完整性等級（德語為Sicherheits –Integritats-Level）源于DIN EN 61508，它包括對控制器可靠性的測量（含硬件和軟件）。如果復(fù)雜系統(tǒng)的安全功能需要由電子可編程控制器來實現(xiàn)，就必須使用SIL的分類方法。在確定安全完整性等級的時候，可以參考由DIN提供的合適的風(fēng)險圖表。第一步需要識別風(fēng)險。對于每個單獨的風(fēng)險，需要借助風(fēng)險圖表進行風(fēng)險評估。通過這種方式，可以確認在控制器實現(xiàn)的安全完整性等級，該功能可以識別出可能發(fā)生的危害的嚴重性以及其發(fā)生的可能性。

這就意味著不同的功能需要不同的安全完整性等級（如：過載保護或急停功能），這取決于當初設(shè)計的保護是針對什么樣的風(fēng)險。在實踐中，一般不對單獨的功能進行區(qū)分，而是執(zhí)行SIL最大值。

在實現(xiàn)控制功能期間和之后，需要重復(fù)地測試，查看預(yù)期的安全完整性是否已經(jīng)實現(xiàn)，并提供相應(yīng)證明。SIL3的測試必須由獨立的檢測單位完成。

問：當在BGV C1環(huán)境下使用時，是否存在這樣的可能，即根據(jù)DIN EN ISO 13849設(shè)計控制器？

赫恩：是的，對于不太復(fù)雜的控制系統(tǒng)，此前已經(jīng)提到過，這種可能性確實存在。主要針對電視行業(yè)的說明性指示可以從免費的BGIA小冊子《機械控制器的功能安全—DIN EN ISO13849的應(yīng)用》里找到，可從DGUV/IFA處獲取。

問：DIN EN 61508與DIN EN ISO 13849有什么區(qū)別？

赫恩：DIN EN 61508是一份沒有統(tǒng)一的國際文件，旨在給標準制定者提供一套基本的思路，包括制造行業(yè)（制造工程）和機械控制系統(tǒng)。DIN EN ISO 13849則是源于“機械安全”系列的一份統(tǒng)一的標準，其設(shè)計旨在監(jiān)督“機械控制器”的使用是否符合《機械指令》的要求，并預(yù)先設(shè)定好結(jié)構(gòu)，通過這種形式成為（DIN EN 61508的）一份可實現(xiàn)的說明書。

DIN56950“演出設(shè)備——機械安裝——安全要求和檢測”與上述兩個標準具有同等的權(quán)威性。該標準建議對復(fù)雜的控制系統(tǒng)參考DIN EN 61508，而對更簡單的系統(tǒng)則參考DIN EN ISO13849。例如，環(huán)鏈葫蘆以組為單位運動，但是不會將載荷連接起來同步運動。

DIN EN 61508給制造商（設(shè)計師/編程師）提供了更廣范圍的設(shè)計選項，但這也會使針對系統(tǒng)的測試變得非常復(fù)雜。DIN EN ISO13849則給出了硬件設(shè)計的一系列方法（“交換結(jié)構(gòu)”），這令對系統(tǒng)可靠性進行的判斷變得更加容易。

問：誰負責(zé)確定控制器的安全級別？

赫恩：就控制器本身來說，安全級別基本上由制造商負責(zé)確定。他負責(zé)定義自己所設(shè)計的控制器的應(yīng)用范圍，并描述合理的使用是由哪些要素構(gòu)成的。操作人員或用戶，必須從自己的角度鄭重地考慮清楚其將采購的控制器能做些什么。

因此，如果使用者希望一款控制器能符合腦海中的應(yīng)用范圍，就需要對每個功能所要求的安全等級做出分析，并根據(jù)這些分析結(jié)果選擇一款控制器。

同時，操作人員也有責(zé)任只使用設(shè)計合適、功能有安全性保障，并經(jīng)過相應(yīng)檢測和認證的系統(tǒng)。如果一個操作人員想使用一套沒有經(jīng)過測試的系統(tǒng)，為此還采取了一些湊合和“變通”的辦法（如目測和傳統(tǒng)的急停功能達到相應(yīng)的安全等級），那么這種行為不僅是錯誤的而且也是違法的。

問：供應(yīng)商有必要對控制器進行認證嗎？

赫恩：首先，從原則上講不需要。因為根據(jù)《機械指令》制造的機械和系統(tǒng)，僅僅需要一份符合（法規(guī)的）聲明就足夠了。但也存在一種限制因素，因為對于某位檢測人員來說，要對一個并沒有積極參與過研發(fā)的控制器機型作出評估和認證，基本是不可能的。需要移景的系統(tǒng)必須滿足BGV C1認證。而對一個沒有經(jīng)過認證的控制器而言，應(yīng)由認證專家進行評估。因此，認證應(yīng)為產(chǎn)品進入市場的必要條件。滿足DIN EN 61508中SIL3的復(fù)雜的控制器，必須經(jīng)過獨立的第三方檢測機構(gòu)測試。

問：通過軟件可以保證控制器與安全相關(guān)的功能，有沒有可能根據(jù)做出的功能測試得出控制器可靠性的結(jié)論？例如，在驗收測試時得出結(jié)論？

赫恩：不，功能測試只能檢查在檢測期間系統(tǒng)的功能性。系統(tǒng)因此是否就能在功能上達到安全或在任何情況下都能達到功能安全，不能以這種方式確認。從原理上講，軟件只能發(fā)揮其最初編程所能實現(xiàn)的功能。

問：《機械指令》、DIN EN 60204、DIN EN ISO 13849和DIN EN 61508，這些都是歐洲的法律標準。這些不僅僅適用于德國，也適用于整個歐洲吧？

赫恩：在制造商和產(chǎn)品的流通方面，您談到的那些法規(guī)適用于任何一家在歐洲制造產(chǎn)品的廠商以及/或“讓其產(chǎn)品在歐洲市場流通”的廠商。這是“帶入流通”的新概念。在歐洲，針對用戶或操作人員的法規(guī)，各國與各國不同。終端用戶，通常都受制于所操作的系統(tǒng)所在國的法律。

問：對 BGV C1環(huán)鏈葫蘆進行調(diào)試前，需要做哪些必要的測試或驗收檢測？

赫恩：如果機械設(shè)備不在《機械指令》范疇內(nèi)，但卻在舞臺上使用，就需要進行初步測試、結(jié)構(gòu)測試和驗收測試。如果是一套復(fù)雜的系統(tǒng)，專家就必須驗證：根據(jù)DIN56950的認證要求，是否所有的安全功能都符合SIL3的要求，且都經(jīng)過獨立的檢驗單位檢驗。對于不需要遵循《機械指令》的機械，這些測試沒有正規(guī)的要求，可以通過一份符合（法規(guī)的）聲明取代，并做目測和功能測試（見BBG 912第3.1.1段）。endprint

問：在哪種情況下，需要對系統(tǒng)進行檢測？而在哪種情況下，持有每個環(huán)鏈葫蘆的檢測證書就夠了？

赫恩：如果每個單獨的環(huán)鏈葫蘆在使用時互不干涉，且不會涉及到人員的移動。此時進行對每個單獨的環(huán)鏈葫蘆的機械和電氣設(shè)備的目測和功能性測試，再加上一份符合（法規(guī)的）聲明，就足夠了。一旦環(huán)鏈葫蘆以組合的方式在系統(tǒng)中使用，且整套系統(tǒng)的安全性取決于每個單獨的零部件，就必須對整套系統(tǒng)進行評估。例如，在一套復(fù)雜系統(tǒng)中，有一套系統(tǒng)采用多個C1環(huán)鏈葫蘆移動共同的載荷，此時要求保證環(huán)鏈葫蘆的同步性，且需要判斷是否存在碰撞的風(fēng)險。在所有類似的案例中，全套系統(tǒng)都需由一位權(quán)威專家檢測，同時專家還必須要求廠商出示控制器的合格證書。

問：舞臺吊掛系統(tǒng)和控制器的制造商和供應(yīng)商一般都需要提供哪些文件、證書或其他符合性聲明呢？

赫恩：一方面，制造商必須提交給用戶的文件包括：EC符合聲明、操作和安裝說明書、維護說明、測試說明、測試標準，及處置指導(dǎo)。制造商還應(yīng)該有檢測證書。此外，雖然有些資料供應(yīng)商沒有義務(wù)提交給用戶，但制造商也需保留。因為這些資料需要提供給參與檢測的人員（如檢測機構(gòu)或?qū)＜遥?。其中包括危險和風(fēng)險分析、規(guī)劃和工程數(shù)據(jù)、工廠證書等。DIN56950規(guī)定了具體的文件信息。

問：檢測的準則是什么？都包括哪些內(nèi)容？

赫恩：臨時演出設(shè)備的檢測準則在BGG912“演藝行業(yè)舞臺系統(tǒng)和制作設(shè)施的安全測試和機械設(shè)備”中有所描述。這些準則基于BGV C1和 BetrSichV（軍械工業(yè)安全和健康）的要求。其中描述了需要做的測試類型，并在附件中標明了適用標準。這些準則同時涵蓋了經(jīng)常性測試的規(guī)則，并有助于確定測試的時間間隔?；镜囊?guī)則是D8+和C1電動環(huán)鏈葫蘆必須每一年被專家測試一次，每四年被權(quán)威專家測試一次。組織此類測試的單位為操作人員或用戶，而測試人員則需要保證所進行的測試符合相關(guān)法規(guī)。

問：哪些人有資格做哪些類型的檢測？

赫恩：有資格對機械設(shè)備進行檢測的人基本上被分為兩類：“專家”和“權(quán)威專家”。專家一般是制造商的雇員或其他由制造商培訓(xùn)過的技術(shù)工人。權(quán)威專家是被事故保險提供商授權(quán)的工程師。根據(jù)授權(quán)范圍的不同，這些人可以根據(jù)授權(quán)對各種不同類型的機械設(shè)備做檢測。如果涉及特殊技術(shù)，可能有必要引入一位有相應(yīng)資格的專家，例如控制器的評估（參見BG912，第4.2部分）。

問：在檢測吊載演員的飛行系統(tǒng)的電動環(huán)鏈葫蘆時，需要特別注意些什么？

赫恩：飛行系統(tǒng)通常要么使用手動配重系統(tǒng)，要么使用傳統(tǒng)的換景用的單點葫蘆（劇場設(shè)備用）。在臨時演出行業(yè)，可以使用C1電動環(huán)鏈葫蘆這樣的換景用葫蘆。C1電動環(huán)鏈葫蘆如果要用在飛行系統(tǒng)，就必須符合《機械指令》的要求。換句話說，僅僅有一份符合聲明是不夠的。相反，需要由權(quán)威專家完成初步測試、結(jié)構(gòu)測試和驗收測試——這在BGG912中有所要求。

（編輯 張 翔）endprint