化工生產(chǎn)過(guò)程的安全人機(jī)工程探討

盧建濤福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 福州350108

戴加法 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院泉州分院 泉州362011

化學(xué)工業(yè)作為高危行業(yè)之一，其成品或生產(chǎn)過(guò)程的中間產(chǎn)品往往自身帶有易燃易爆、對(duì)人體有毒有害的特性，安全生產(chǎn)尤為重要。隨著化工生產(chǎn)裝置自動(dòng)化、大型化的發(fā)展，生產(chǎn)工藝高參數(shù)化和高能量化的發(fā)展，化工企業(yè)生產(chǎn)效率提高的同時(shí)，對(duì)企業(yè)的安全生產(chǎn)提出了更高的要求。當(dāng)前，我國(guó)化工行業(yè)的生產(chǎn)安全形勢(shì)仍然嚴(yán)峻，安全事故頻頻發(fā)生，造成了嚴(yán)重的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。對(duì)此，國(guó)家安監(jiān)總局、中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)等均把化工安全生產(chǎn)作為工作的重點(diǎn)，采取多種措施進(jìn)行強(qiáng)化管理［1］。

如何強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，人們通常從設(shè)備上找原因?；瘜W(xué)工業(yè)的機(jī)械設(shè)備有動(dòng)力機(jī)械和靜止設(shè)備兩大類(lèi)十余種，其失效和破壞的因素有載荷、壓力、溫度、腐蝕等，對(duì)此，管理部門(mén)提出了如“特種設(shè)備安全監(jiān)察條例”、“壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定”等數(shù)十種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和措施。然而，化工生產(chǎn)過(guò)程和控制主要由人與設(shè)備機(jī)器之間的交互完成，人、機(jī)以及周?chē)沫h(huán)境構(gòu)成了化工生產(chǎn)過(guò)程的人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)。因此，安全人機(jī)工程學(xué)理論的應(yīng)用成為化工行業(yè)強(qiáng)化管理的重要手段。安全人機(jī)工程學(xué)從安全的角度，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法去解決人機(jī)結(jié)合面的安全問(wèn)題。安全人機(jī)工程學(xué)研究人、機(jī)械、環(huán)境三者之間的相互關(guān)系，探討如何使機(jī)械、環(huán)境符合人的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)方面的特性，使人、機(jī)械、環(huán)境相協(xié)調(diào)，以求達(dá)到人的能力與作業(yè)活動(dòng)要求相適應(yīng)，創(chuàng)造舒適、高效、安全的勞動(dòng)條件的學(xué)科［2］。本文運(yùn)用安全人機(jī)工程學(xué)的理論分析化工生產(chǎn)過(guò)程的人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)，探討預(yù)防事故發(fā)生的有效途徑，提出了行之有效的強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理新思路，從而建立“以人為本”的管理新觀念。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)安全生產(chǎn)和保障人的健康有現(xiàn)實(shí)意義。

1 化工生產(chǎn)過(guò)程人機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)因素分析

化工生產(chǎn)常常在高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒的嚴(yán)峻條件下進(jìn)行，對(duì)人的身體健康和安全生命容易造成危害。雖然化工生產(chǎn)中的事故往往由許多復(fù)雜因素引起，但生產(chǎn)過(guò)程和控制都是在人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行，典型的化工廠人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)的相互關(guān)系見(jiàn)圖1。究其事故原因也必然源于生產(chǎn)系統(tǒng)中的人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)因素。這三個(gè)因素相互聯(lián)系，相互影響，系統(tǒng)安全性程度決定了化工生產(chǎn)過(guò)程的安全性程度。

圖1 化工廠人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)

1.1 人的因素

在人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)中，人是最重要的因素，對(duì)系統(tǒng)起著主導(dǎo)支配作用，但同時(shí)也是最難控制的因素，任何設(shè)備運(yùn)行都需要人的參與，即使在高度自動(dòng)化的生產(chǎn)系統(tǒng)中，也需要人的監(jiān)控，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，必須高度重視由人的因素引起的安全隱患。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，由于人的因素而導(dǎo)致人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生事故的比率占了70%～80%［3］。

1.1.1 人的失誤操作

在化工生產(chǎn)中，由于人的誤操作而造成的事故經(jīng)常發(fā)生，誤開(kāi)閥門(mén)、壓力溫度參數(shù)調(diào)節(jié)失誤等等都可能引起儲(chǔ)罐、管道的泄漏爆炸。操作失誤因素及避免措施見(jiàn)表1。

表1 人的誤操作因素及避免措施

1.1.2 人的違規(guī)操作

部分工人的安全意識(shí)淡薄，不按安全規(guī)程作業(yè)，“三違”問(wèn)題較多。一些工人有時(shí)會(huì)按照自己的主觀意識(shí)來(lái)操作設(shè)備，認(rèn)為自己的操作動(dòng)作才是最簡(jiǎn)單、最有效率的，而這些動(dòng)作往往都存在安全隱患。例如，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，認(rèn)為很安全，在設(shè)備沒(méi)有停運(yùn)的情況下檢修，這將對(duì)人的生命安全造成極大的威脅。對(duì)此，可以對(duì)各種作業(yè)動(dòng)作進(jìn)行安全人機(jī)分析，改進(jìn)不安全的作業(yè)方法，并據(jù)此制定安全高效的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)規(guī)范。

1.1.3 人和環(huán)境的安全管理

在化工生產(chǎn)企業(yè)中，一線(xiàn)工人文化程度偏低，技術(shù)素質(zhì)差，并且流動(dòng)性大，工作經(jīng)驗(yàn)欠缺，操作不熟練。生產(chǎn)車(chē)間高溫、潮濕、通風(fēng)不暢等環(huán)境導(dǎo)致人的生理、心理異常，造成反應(yīng)遲鈍、操作失誤。應(yīng)提高人員素質(zhì)和改善環(huán)境條件，尤其提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的安全管理。

1.2 機(jī)的因素

化工生產(chǎn)的設(shè)備管道繁多，包括各種壓縮機(jī)、泵、換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔設(shè)備、干燥設(shè)備、分離設(shè)備、儲(chǔ)罐、管道、管件等，隨著生產(chǎn)工藝的高參數(shù)化、高能量化，這些設(shè)備管道大多數(shù)也處于高溫、高壓、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕的工作環(huán)境中，安全可靠性差。所以，化工設(shè)備的安全問(wèn)題必須予以高度的重視，一旦發(fā)生故障，將造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，從安全人機(jī)的角度來(lái)看，機(jī)的因素及避免措施見(jiàn)表2。

表2 機(jī)的因素及避免措施

1.3 環(huán)境的因素

化工生產(chǎn)過(guò)程所處的環(huán)境條件通常較差，鍋爐車(chē)間內(nèi)的高溫、反應(yīng)車(chē)間內(nèi)的高壓、壓縮車(chē)間的振動(dòng)噪音以及各種易燃易爆有毒氣體都對(duì)處于生產(chǎn)環(huán)境中的人和機(jī)器造成威脅。

1.3.1 廠區(qū)選擇及總圖布置

化工廠廠址選擇對(duì)周?chē)h(huán)境的保護(hù)會(huì)帶來(lái)重大的影響，其選擇需考慮到人機(jī)系統(tǒng)中的“人機(jī)關(guān)系”，即人們所處的環(huán)境是否滿(mǎn)足安全保障的基本條件，人流和物流的順暢和有序，同時(shí)要避免對(duì)周?chē)顓^(qū)和作物區(qū)產(chǎn)生影響。總圖布置要考慮風(fēng)向、地形標(biāo)高、平面布局與安全防火的關(guān)系［4］。

1.3.2 裝備區(qū)

化工廠裝備區(qū)是化工安全生產(chǎn)控制的重要區(qū)域，也是高溫高壓、易燃易爆區(qū)，一旦發(fā)生事故，對(duì)人的傷害也最大，裝備區(qū)的布置應(yīng)根據(jù)各種裝備的不同功能進(jìn)行，布置必須符合安全生產(chǎn)要求，如加熱爐應(yīng)位于上風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向，以免從設(shè)備泄漏出的可燃性氣體吹向加熱爐，造成爆炸事故。裝備的布置還應(yīng)滿(mǎn)足良好的操作條件，考慮采光(應(yīng)背光操作)、通風(fēng)等因素。儲(chǔ)罐區(qū)各操作通道尺寸應(yīng)符合行走及操作時(shí)人體結(jié)構(gòu)參數(shù)。裝置內(nèi)的操作尺寸應(yīng)保證操作人員操作時(shí)在最佳操作區(qū)內(nèi)進(jìn)行。儲(chǔ)罐區(qū)危險(xiǎn)處應(yīng)張貼懸掛醒目色警示牌以提示小心操作。

1.3.3 控制室

現(xiàn)代化工企業(yè)的自動(dòng)化程度較高，工作人員大多數(shù)工作時(shí)間是在控制室內(nèi)，控制室內(nèi)的操作失誤有時(shí)將導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，因此，控制室內(nèi)作業(yè)空間應(yīng)保證工作人員安全舒適地操作。對(duì)于各工序車(chē)間，常伴有有毒、振動(dòng)環(huán)境，其控制室應(yīng)與車(chē)間環(huán)境相對(duì)隔離，并設(shè)置消音吸振結(jié)構(gòu);化工生產(chǎn)的連續(xù)性要求控制室內(nèi)工作人員的視野需長(zhǎng)時(shí)間保持在儀表顯示器和控制面板上，容易造成視覺(jué)疲勞，儀表設(shè)計(jì)布置時(shí)要根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的基本原理，保證工作人員保持清醒狀態(tài)。

2 人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系

從安全人機(jī)工程學(xué)理論來(lái)看，化工生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)“人、機(jī)、環(huán)境”生產(chǎn)系統(tǒng)。人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)因素中的每個(gè)因素是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)都存在著一定的潛在危險(xiǎn)因素。同時(shí)，三個(gè)子系統(tǒng)互相聯(lián)系、互相制約、互相影響，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，需要協(xié)調(diào)系統(tǒng)的相互關(guān)系。例如，人們對(duì)化工設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造的缺陷或維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，使設(shè)備存在安全隱患和不安全狀態(tài)，機(jī)的不安全狀態(tài)又會(huì)在客觀上造成人有不安全行為的環(huán)境條件。因此，化工生產(chǎn)中的事故往往就不是由單一的因素引起，而是系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間相互影響而發(fā)生的，當(dāng)系統(tǒng)中三個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)存在安全隱患時(shí)，其發(fā)生事故的概率是最高的。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)“充分考慮人－機(jī)－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，保持良好的人－ 機(jī) －環(huán)境界面關(guān)系”［5］。

在設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)人機(jī)系統(tǒng)時(shí)，首先要把人和機(jī)器作為一個(gè)整體來(lái)考慮，一臺(tái)設(shè)備的性能好壞并不僅僅是設(shè)備本身，而應(yīng)當(dāng)注重人的使用和維護(hù)的安全有效性。其次要合理地或最優(yōu)地分配人和機(jī)器的功能，把一些溫度壓力的預(yù)判和調(diào)節(jié)的工作或需要在高溫有毒環(huán)境下進(jìn)行的工作交給機(jī)器，而人主要負(fù)責(zé)監(jiān)控工作。保持工作環(huán)境的整潔、明亮，讓人在舒適的作業(yè)環(huán)境下工作。保證系統(tǒng)在環(huán)境變動(dòng)下同樣達(dá)到規(guī)范要求的目標(biāo)。根據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)原理，研究“人、機(jī)、環(huán)境”三個(gè)方面潛在的危險(xiǎn)因素有機(jī)出現(xiàn)的條件和形成事故的規(guī)律，探討控制危險(xiǎn)和預(yù)防事故系統(tǒng)控制手段，使整個(gè)化工生產(chǎn)“人、機(jī)、環(huán)境”系統(tǒng)達(dá)到協(xié)調(diào)、舒適、高效、安全。

3 安全人機(jī)工程的應(yīng)用實(shí)踐

以某制藥廠的發(fā)酵車(chē)間為例，發(fā)酵是該廠生產(chǎn)的第一道工藝程序，其原料包括氨水、片堿、液堿、硫酸等，是具有強(qiáng)腐蝕性或毒性的物料，且生產(chǎn)過(guò)程包括高溫蒸汽和壓力空氣等許多管道。但在該車(chē)間的設(shè)計(jì)上，沒(méi)有很好地考慮人－機(jī)－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調(diào)的作用，以設(shè)備功能的要求隨意遍布蒸汽管道，顯得很雜亂且沒(méi)有任何防護(hù)裝置，在控制室外即可聞到因氨水泄漏而產(chǎn)生的刺激性氣味，由于沒(méi)有明顯的對(duì)人產(chǎn)生直接的危害，因而沒(méi)有引起企業(yè)管理人員的足夠重視。但是，環(huán)境的惡化，潛移默化地影響人的操作行為。據(jù)了解，該車(chē)間的生產(chǎn)人員在取樣和消毒時(shí)經(jīng)常不慎被蒸汽燙傷;在拆檢閥門(mén)時(shí)忽視安全規(guī)范，不按照操作規(guī)程，沒(méi)有關(guān)閉前后閥門(mén)并排走管內(nèi)剩余蒸汽;拆洗板框時(shí)不慎摔傷、拆卸閥門(mén)時(shí)被砸傷的事故時(shí)有發(fā)生。按照安全人機(jī)工程學(xué)人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)要求，該車(chē)間多處都存在著明顯的或潛在的不符合安全人機(jī)工程學(xué)的安全隱患。人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)因素互相影響，事故發(fā)生實(shí)為必然。

對(duì)于化工生產(chǎn)事故的原因，人們往往歸咎于設(shè)備也就是機(jī)的因素，習(xí)慣于僅僅從機(jī)上找原因。實(shí)際上人和環(huán)境的因素?zé)o處不在。通常的發(fā)酵工藝流程與人的關(guān)系方塊圖見(jiàn)圖2。

因此，要避免該車(chē)間的安全事故和徹底消除安全隱患，根據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)原理，應(yīng)充分考慮人－機(jī)－環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，保持良好的人－機(jī)－環(huán)境界面關(guān)系。由此該車(chē)間采取一系列措施，如加強(qiáng)罐體和閥門(mén)的密封性，防止泄漏，避免有毒氣體的污染，改善環(huán)境。工人在取樣時(shí)穿高溫防護(hù)服，嚴(yán)格操作規(guī)程，以防被蒸汽燙傷;對(duì)拆卸閥門(mén)進(jìn)行動(dòng)作分析，制定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)動(dòng)作，安裝閥門(mén)設(shè)置附加報(bào)警裝置，加強(qiáng)人員培訓(xùn)等等，取得了良好的實(shí)效。

圖2 發(fā)酵工藝流程與人的關(guān)系

4 結(jié)語(yǔ)

做好安全生產(chǎn)工作，對(duì)于保證從業(yè)人員在生產(chǎn)中的安全健康，搞好企業(yè)的生產(chǎn)，促進(jìn)社會(huì)安全發(fā)展，構(gòu)建和諧社會(huì)，具有非常重要的意義。化工生產(chǎn)應(yīng)建立科學(xué)的安全管理制度，應(yīng)用安全人機(jī)工程學(xué)的原理對(duì)人、機(jī)、環(huán)境三方面進(jìn)行科學(xué)的管理，控制人的不安全行為，避免機(jī)的不安全狀態(tài)，排除環(huán)境的不安全隱患?？梢?jiàn)，安全人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用有利于全面貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的基本方針，是采取多種措施，強(qiáng)化化學(xué)工業(yè)安全管理的重要手段。

1 龐利萍.化工安全管理工作緊急加碼［N］.北京:中國(guó)化工報(bào)，2013－01－09.

2 歐陽(yáng)文昭，廖可兵主編.安全人機(jī)工程學(xué)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2002.

3 張全義.我國(guó)化工行業(yè)安全生產(chǎn)現(xiàn)狀及控制策略［J］.北京:中國(guó)化工貿(mào)易2012，4(1)105－107.

4 宋建池，范秀山，王訓(xùn)道主編.化工廠系統(tǒng)安全工程［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

5 龍升照.人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程理論及應(yīng)用基礎(chǔ)［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.