簡析機(jī)械安全發(fā)展趨勢

周博 李寒 鄭永波

摘要：機(jī)械安全日益受到人們的重視，機(jī)械安全在二十世紀(jì)六十年代開始作為一門單獨(dú)學(xué)科被人們研究，發(fā)展至今已取得眾多成果，目前的機(jī)械安全在機(jī)械故障的診斷技術(shù)、機(jī)械安全設(shè)計(jì)、機(jī)械安全的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等方面已經(jīng)有了相當(dāng)高的水平，未來的發(fā)展方向有：發(fā)展機(jī)械故障的專家診斷系統(tǒng)、完善機(jī)械故障的診斷理論與方法、研究機(jī)械安全的檢測技術(shù)、機(jī)械安全設(shè)計(jì)、健全機(jī)械安全的保障體系。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；技術(shù)；安全；發(fā)展趨勢；故障診斷；

引言

科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，使得人們更加重視安全問題，現(xiàn)在安全已經(jīng)漸漸發(fā)展成為一門單獨(dú)的學(xué)科，并為人們所廣泛接受。機(jī)械工業(yè)被稱為母工業(yè)，它是各種產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。機(jī)械安全也跟生產(chǎn)人員技術(shù)人員的人身安全、企業(yè)的各類財(cái)產(chǎn)安全都息息相關(guān)，也是可持續(xù)發(fā)展的一部分。因此機(jī)械安全的技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)得到了機(jī)械人員與管理人員的廣泛重視，正在高速發(fā)展，而機(jī)械安全屬于安全學(xué)科的一部分，在理論體系和實(shí)際應(yīng)用方面都有很多的問題與不足，還有待進(jìn)一步的發(fā)展完善。

一、機(jī)械安全的發(fā)展歷程

機(jī)械這種古老的裝置，被人類使用已經(jīng)有幾千年的歷史，但機(jī)械安全被人們當(dāng)做一門學(xué)科來完整研究是直到二十世紀(jì)六十年代才開始的。最初的機(jī)械安全技術(shù)是從機(jī)械故障的診斷技術(shù)分離出來的，最早從美國開始，逐漸認(rèn)識(shí)到機(jī)械安全的必要性后，美國在1967年成立了一個(gè)機(jī)械故障的預(yù)防小組，專門的機(jī)械故障研究開始了，受其影響，后來美國的ASME等機(jī)構(gòu)也紛紛效仿，成立了專業(yè)的研究機(jī)械故障的機(jī)構(gòu)。歐洲最早開展此活動(dòng)的是英國，瑞典、法國、葡萄牙等國起步較晚，但發(fā)展很快。亞洲國家反應(yīng)慢一些，日本在二十世紀(jì)七十年代開始研究此類技術(shù)，我國是在七十年代末才開始接觸機(jī)械診斷。機(jī)械安全技術(shù)的另一個(gè)重要方面是機(jī)械安全設(shè)計(jì)，二十世紀(jì)八十年代，市場競爭愈發(fā)激烈，機(jī)械事故也日益增多，使得國際上對(duì)傳統(tǒng)安全工程的設(shè)計(jì)方法開始了反思，以常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)又提出了進(jìn)行機(jī)械安全設(shè)計(jì)的新概念。

二、機(jī)械安全發(fā)展現(xiàn)狀與問題

經(jīng)過幾十年，科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)械安全技術(shù)也進(jìn)步很多，已有一些方面處于相當(dāng)高的水平。機(jī)械故障的診斷技術(shù)方面，故障診斷的方法不斷升級(jí)，灰色分析、倒頻譜分析、故障診斷的人工智能系統(tǒng)和人工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等等先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與各類機(jī)械故障診斷中，很多技術(shù)如超聲波技術(shù)、熱象診斷技術(shù)和渦流診斷技術(shù)等已經(jīng)趨于成熟。

機(jī)械的安全設(shè)計(jì)方面，目前國外已經(jīng)有一套成熟的方法，二十世紀(jì)九十年代開始，歐盟和美國就把國家先進(jìn)的制造技術(shù)體系中列入了機(jī)械的安全設(shè)計(jì)，并把它當(dāng)做重點(diǎn)扶植的對(duì)象。機(jī)械的安全設(shè)計(jì)主要由危險(xiǎn)識(shí)別、安全設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這些內(nèi)容組成，危險(xiǎn)識(shí)別可分為機(jī)械危險(xiǎn)和非機(jī)械危險(xiǎn)這兩個(gè)方面；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)又可叫安全評(píng)價(jià)，是在危險(xiǎn)識(shí)別分析基礎(chǔ)上建立，依據(jù)現(xiàn)實(shí)工藝水平，把機(jī)械處于危險(xiǎn)狀態(tài)下的有可能發(fā)生的傷害進(jìn)行全面的評(píng)定；安全設(shè)計(jì)是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，從具體結(jié)構(gòu)和安全防護(hù)的措施與安全信息使用這三個(gè)方面依次進(jìn)行。

機(jī)械安全的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方面，目前影響最大的法規(guī)是歐共體制定的機(jī)械安全指令98/37/EC，這個(gè)指令最早實(shí)施于1998年8月，最早的版本是1989年的89/392/EEC和93/44/EEC這兩個(gè)，依據(jù)98/37/EC中規(guī)定的，除了低壓電器、醫(yī)療器械和建筑用途的升降機(jī)器械之外，其它多有機(jī)械與安全性的零件都在它的適用范圍內(nèi)。

三、機(jī)械安全的功能和特性

（1）機(jī)械安全的功能

機(jī)械安全的功能分為主要功能和輔助功能，對(duì)于主要功能來說，又可以細(xì)分為特點(diǎn)安全功能和相關(guān)安全功能兩類。其中特點(diǎn)安全功能的工作原理是對(duì)特定安全事項(xiàng)進(jìn)行預(yù)先評(píng)估，然后通過預(yù)期來實(shí)現(xiàn)特定事項(xiàng)的安全性，比如在工業(yè)生產(chǎn)線上，用于防止機(jī)器設(shè)備意外停止運(yùn)轉(zhuǎn)或者意外自行啟動(dòng)的功能，都屬于特點(diǎn)安全功能的范疇。而對(duì)于相關(guān)安全功能來說，就是除了特點(diǎn)安全功能以外的其他大部分功能包括使機(jī)器設(shè)備維持在合理限度內(nèi)運(yùn)行的功能，以及機(jī)器設(shè)備中與問題條件相關(guān)的功能等。

此外，機(jī)械安全的輔助功能也是機(jī)械安全中必不可少的重要部分。機(jī)械安全的輔助功能體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中，當(dāng)機(jī)械設(shè)備某一部分的輔助功能出現(xiàn)故障時(shí)，雖然不會(huì)導(dǎo)致直接的安全事故，但是增加了機(jī)械設(shè)備的危險(xiǎn)性，降低了機(jī)械設(shè)備的工作能力，所以在生產(chǎn)作業(yè)中也要對(duì)輔助功能進(jìn)行必要的維護(hù)。機(jī)械安全輔助功能的典型代表就是自動(dòng)監(jiān)控功能，雖然對(duì)于自動(dòng)監(jiān)控功能來說，當(dāng)它出現(xiàn)故障而不能正常運(yùn)行時(shí)并不會(huì)對(duì)整體生產(chǎn)造成實(shí)質(zhì)性危害，但是卻會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的整體安全功能產(chǎn)生影響。

（2）機(jī)械安全的特性

機(jī)械安全在其發(fā)展過程中，其所具有的特性不斷被人們所發(fā)現(xiàn)，大體上可以分為以下幾個(gè)方面：

第一，系統(tǒng)性。對(duì)于機(jī)械安全理論來說，它并不是一門孤立的學(xué)科，其研究與發(fā)展在很大程度上與其他科學(xué)存在交叉關(guān)系，例如例如信息學(xué)和分析學(xué)等。同時(shí)機(jī)械安全的研究也是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，學(xué)科本身具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。

第二，防護(hù)性。機(jī)械安全在其發(fā)展和應(yīng)用過程中，針對(duì)機(jī)械危險(xiǎn)性方面衍生出許多智能化設(shè)計(jì)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行期限和范圍內(nèi)所出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)估，并及時(shí)作出防范，包括對(duì)機(jī)器誤操作時(shí)對(duì)工作人員所進(jìn)行的防范等。

第三，友善性。機(jī)械安全設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域主要是人們的生活和工作，幫助人們完成對(duì)相應(yīng)機(jī)器進(jìn)行更加安全有效的控制操作，所以機(jī)械安全理論中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是提高機(jī)械安全的友善性，使人們?cè)谑褂脵C(jī)械設(shè)備的過程中可以更加放心。

四、機(jī)械安全的發(fā)展趨勢

機(jī)械安全正在以極高的速度發(fā)展，目前的發(fā)展趨勢有一下幾種：發(fā)展機(jī)械故障的專家診斷系統(tǒng)；完善機(jī)械故障的診斷理論與方法；研究機(jī)械安全的檢測技術(shù)；機(jī)械安全設(shè)計(jì)；健全機(jī)械安全的保障體系。機(jī)械故障的專家診斷系統(tǒng)的發(fā)展一直比較活躍，隨著科技的發(fā)展，眾多機(jī)械器具的結(jié)構(gòu)、性能和作用越來越高級(jí)、復(fù)雜，修理人員也再難僅憑經(jīng)驗(yàn)來解決問題，需運(yùn)用人工智能，把專家的知識(shí)形成系統(tǒng)存入電腦中，給診斷提供支援。機(jī)械故障的診斷理論目前已經(jīng)有許多專家學(xué)者進(jìn)行了研究，如人工神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)模型方法、非線性的模型理論技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)等。對(duì)于一些大型的、復(fù)雜關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備，現(xiàn)有的安全設(shè)計(jì)只是限于理論層次，沒有成熟和理想的安全設(shè)計(jì)方法。現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的大方向是大型重載，高速、智能和微型三化合一，因?yàn)樯婕暗桨踩囊蛩乇姸?，以不能只靠單一學(xué)科內(nèi)的理論來解決問題，在此情況下，建立健全機(jī)械安全的保障體系的思路被提出了。專家認(rèn)為，機(jī)械安全的保障體系需要由感知、信息傳遞、提取、分析、安全反應(yīng)、自診斷和管理組成，此安全保障體系以綜合利用各種學(xué)科理論、技術(shù)和方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全為核心，由于機(jī)械安全的保障體系跨越了多種學(xué)科和技術(shù)，現(xiàn)在還處于研究和探討階段。

五、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)已然進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代，各種機(jī)械設(shè)備在為人們提供幫助的同時(shí)，其本身所存在的安全問題也不容忽視。機(jī)械安全是機(jī)械方面相關(guān)理論研究的重要保障，受到越來越多人的關(guān)注，只有全面認(rèn)識(shí)機(jī)械安全的相關(guān)內(nèi)容和重要性，不斷提升機(jī)械安全的研究水平，才能推動(dòng)我國機(jī)械領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅一新.六滾柱式定向離合器故障診的小波包變換診斷方法研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2003，（1）：21.

[2]李峰，山巍，安康安詳.對(duì)歐盟機(jī)械安全指令98/37/EC的剖析[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué)，2002，（5）：25-28.

[3]盛曉敏，黃紅武，劉健寧，周永庭，陳根余.機(jī)械安全設(shè)計(jì)方法的研究[J].中國機(jī)械工程，2001，（12）：1354-1355.