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摘要：机械安全设计的思想是在设计时尽量采用当代最先进的机械安全技术，事先对机械系统内部可能发生的安全隐患及危险进行识别、分析和评价，然后再根据其评价结果来进行具体结构的设计。其主要内容由危险识别、风险评价与安全设计组成。机械安全技术的发展趋势在于：进一步发展机械故障专家诊断系统；进一步完善和研究机械故障诊断理论方法；进一步完善机械安全检测技术；机械安全设计及建立机械安全保障体系。
关键词：机械安全技术；机械安全设计；机械故障诊断
1前言
机械安全关系到生产人员的人身安全、企业的财产安全，是可持续发展的重要组成部分。作为安全学科的一部分，机械安全无论在理论体系方面还是在应用方面，仍然存在许多问题和不足，需要人们努力去完善和解决。
2机械安全技术的发展简史
机械安全技术源于机械故障诊断技术，美国是发源地。 在欧洲，英国最早开展这项活动，瑞典、丹麦、法国、挪威、葡萄牙等虽然起步较晚，但是进步很快。亚洲反应相对慢一些。日本于20世纪70年代初开始研究这项技术，我国于70年代末开始接触机械诊断技术，于80年代正式研究它，真正应用是90年代。机械安全技术另外一个重要的组成部分就是机械安全设计。20世纪80年代，由于市场竞争激烈，加上机械事故的日益增多，世界各国通过对传统安全工程设计方法的反思，在常规的机械设计基础上提出了机械安全设计的概念。机械安全技术与传统的机械设计及安全工程设计方法相比，主要体现在以下几个方面：
①系统性，它自始至终运用了系统工程的思想，将机械作为一个系统来考虑；
②综合性，机械安全设计综合运用了心理学、控制论、可靠性工程、环境科学、工业工程、计算机及信息科学等方面的知识；
③科学性，机械安全设计包括了机械安全分析、安全评价与安全设计。
机械安全技术法规与标准也是机械安全技术的一个重要组成部分。为了推动机械安全技术，欧洲共同体理事会于1985年与欧洲标准化委员会（CEN）达成协议，由CEN负责机械安全标准的制定工作。为了完成这一任务，CEN专门建立了23个有关机械安全的标准化委员会，另外还有将近40个技术委员会的工作与机械安全工作有关。这些标准化技术委员会先后一共制定了600多项机械安全方面的标准。在欧共体帶动下，国际标准化组织（1SO）与CEN先后签订了"技术信息交换协议"，即里斯本协议、"技术合作协议"，即维也纳协议，并于1991年1月成立了"机械安全技术委员会"（即ISO/TCl99）。
3机械安全技术的现状及目前存在的主要问题
3.1机械故障诊断技术
（1）计算机技术的发展使得在线监测技术日益完善。在线工况监视与测量技术的实现使得视情维修制度这种科学的维修制度有了技术保障，并且使得实时诊断成为可能，并且已有众多的机械故障诊断软件系统可供实用。
（2）故障诊断方法不断出现新成果。灰色分析、时间序列分析、倒频谱分析、全息谱分析、故障诊断人工智能专家系统、人工神经网络系统等技术已经大量应用于机械故障诊断，并且很多技术已经趋向成熟，如超声波技术、声发射技术、热象诊断技术、油样分析技术等。
3.2 机械安全设计
经过30多年的发展，机械安全设计在国外已形成一套比较成熟的方法。从20世纪90年代开始，欧盟和美国把机械安全设计正式列入国家先进制造技术的体系之中，并将其作为重点扶植的研究领域。美国在90年代已建立起一套机械安全设计--风险评价模式和设计程序，其目的是将机械的隐患与危险消除在设计过程的每一环节上，从而保证机械安全。
机械安全设计的主要内容由危险识别、风险评价与安全设计组成。
3.3机械安全法规与标准
目前在机械安全方面影响最大的行政法规是欧洲共同体所制定与发布的机械安全指令98/37/EC。该指令从1998年8月起实施。机械安全指令98/37/EC最早的版本是1989年的89/392/EEC，中间还有两个版本：91/368/EEC与93/44/EEC。按照机械安全指令98/37/EC的规定，除了医疗器械、低压电器设备及建筑用升降机设备外，所有机器和安全性零件都在其适用范围。指令由正文及7个附件组成。
4 机械安全风险评价的方法
目前应用于机械设计风险评价方法主要有风险矩阵法、风险图法、评分法、定量风险评价等。这些方法既可以对危险的风险水平进行排序，确定最严重的危险，也可以通过减少风险的多少去评估采取的措施，从中选择出最有效的解决措施。
①风险矩阵法 风险矩阵法是一个简单有效的风险评价方法，最早应用于项目管理过程中识别风险重要性。它将决定危险事件风险的两种因素即所有种类的伤害严重度和引起伤害的概率，按其特点划分为相对的等级，形成风险矩阵，即多维表格，来定性地衡量风险大小。
根据确定风险要素，一般选择严重度和伤害发生的概率两个要素。严重度的等级通常可分为灾难的、严重的、中等的、轻微的：伤害发生的概率的等级可以是数字值，如从10到1表示从高到低的级别，也可以按发生的可能性分级，如非常可能、可能、不太可能、不可能。
②风险图法 风险图以决策树为基础发展而来。用决策树方法形成风险图时，先确定每个节点和路径的规则。从要分析的风险开始，风险图中的每个节点代表一个风险参数，如：一个节点是严重度，另一个节点是发生概率；从这些节点分出的每个分枝代表一类参数的规则，如针对"严重度"这个节点，其分枝可能是"轻微的"、或"严重的"；依次最后确定出风险指标，画出相应的风险图。
③评分法和定量风险评价 评分法是在风险评价中给风险要素打分，然后通过数学运算确定危险状态的风险指标。评分通常使用的参数大于两个，不受大多数方法如风险矩阵和风险图等由于分析参数的数量增加而带来的限制。应用方法即为，根据实际情况定出取值范围，在此基础上给各个参数打分，然后根据一定的运算规则（如相乘、相加或混合运算）求出总分值，作为各个危险状态的风险指标。
数控磨床砂轮破碎伤人是一个必须避免的危险。在用故障树分析中，应将该危险作为顶事件。然后找出产生数控磨床砂轮破碎伤人的危险的原因，当砂轮高速旋转破碎和防护装置失效同时发生，才能产生破碎伤人的危险。而引起砂轮高速旋转破碎的原因又可细分为：砂轮有缺陷、砂轮安装有缺陷、操作使用不当三个主要原因，而且这三个原因中任一个发生，都会造成砂轮破碎。然后逐个分析这三个原因，对于操作使用不当，是由进给量过大、进给速度过快、超过额定转速运转、工件装夹不当四个原因引起，因为不能再次细分了，所以作为基本事件通称底事件，并用或门联接；对于砂轮有缺陷，只有当砂轮本身有缺陷和对新砂轮检查不利同时发生时，才能产生缺陷，用与门联接，而只要砂轮质量不合格、保管中严重受潮、砂轮有裂纹三个条件具备一个，就会导致砂轮本身有缺陷，砂轮有裂纹可能在保管或搬运中产生，这也是基本事件：对于砂轮安装的缺陷，可能由于安装压力过大、砂轮规格型号选择不当、砂轮附件选用装配不当三个原因中的一个造成，用或门联接，而砂轮附件选用装配不当可能是由于法兰盘太小、砂轮孔和轴间隙过大、砂轮工作面选择错误三个基本事件中之一造成的，用或门联接。分析的结果最后，形成"砂轮破碎伤人"的故障树。
5 发展趋势
从最近的研究动态与技术信息分析，机械安全技术的发展趋势有：①进一步发展机械故障专家诊断系统； ②进一步完善和研究机械故障诊断理论方法；③进一步完善机械安全检测技术；④机械安全设计；⑤建立机械安全保障体系等。
作者简介：陈卓，（1979年9月-），博士，中级，机械制造及自动化。
关键词：机械安全技术；机械安全设计；机械故障诊断
1前言
机械安全关系到生产人员的人身安全、企业的财产安全，是可持续发展的重要组成部分。作为安全学科的一部分，机械安全无论在理论体系方面还是在应用方面，仍然存在许多问题和不足，需要人们努力去完善和解决。
2机械安全技术的发展简史
机械安全技术源于机械故障诊断技术，美国是发源地。 在欧洲，英国最早开展这项活动，瑞典、丹麦、法国、挪威、葡萄牙等虽然起步较晚，但是进步很快。亚洲反应相对慢一些。日本于20世纪70年代初开始研究这项技术，我国于70年代末开始接触机械诊断技术，于80年代正式研究它，真正应用是90年代。机械安全技术另外一个重要的组成部分就是机械安全设计。20世纪80年代，由于市场竞争激烈，加上机械事故的日益增多，世界各国通过对传统安全工程设计方法的反思，在常规的机械设计基础上提出了机械安全设计的概念。机械安全技术与传统的机械设计及安全工程设计方法相比，主要体现在以下几个方面：
①系统性，它自始至终运用了系统工程的思想，将机械作为一个系统来考虑；
②综合性，机械安全设计综合运用了心理学、控制论、可靠性工程、环境科学、工业工程、计算机及信息科学等方面的知识；
③科学性，机械安全设计包括了机械安全分析、安全评价与安全设计。
机械安全技术法规与标准也是机械安全技术的一个重要组成部分。为了推动机械安全技术，欧洲共同体理事会于1985年与欧洲标准化委员会（CEN）达成协议，由CEN负责机械安全标准的制定工作。为了完成这一任务，CEN专门建立了23个有关机械安全的标准化委员会，另外还有将近40个技术委员会的工作与机械安全工作有关。这些标准化技术委员会先后一共制定了600多项机械安全方面的标准。在欧共体帶动下，国际标准化组织（1SO）与CEN先后签订了"技术信息交换协议"，即里斯本协议、"技术合作协议"，即维也纳协议，并于1991年1月成立了"机械安全技术委员会"（即ISO/TCl99）。
3机械安全技术的现状及目前存在的主要问题
3.1机械故障诊断技术
（1）计算机技术的发展使得在线监测技术日益完善。在线工况监视与测量技术的实现使得视情维修制度这种科学的维修制度有了技术保障，并且使得实时诊断成为可能，并且已有众多的机械故障诊断软件系统可供实用。
（2）故障诊断方法不断出现新成果。灰色分析、时间序列分析、倒频谱分析、全息谱分析、故障诊断人工智能专家系统、人工神经网络系统等技术已经大量应用于机械故障诊断，并且很多技术已经趋向成熟，如超声波技术、声发射技术、热象诊断技术、油样分析技术等。
3.2 机械安全设计
经过30多年的发展，机械安全设计在国外已形成一套比较成熟的方法。从20世纪90年代开始，欧盟和美国把机械安全设计正式列入国家先进制造技术的体系之中，并将其作为重点扶植的研究领域。美国在90年代已建立起一套机械安全设计--风险评价模式和设计程序，其目的是将机械的隐患与危险消除在设计过程的每一环节上，从而保证机械安全。
机械安全设计的主要内容由危险识别、风险评价与安全设计组成。
3.3机械安全法规与标准
目前在机械安全方面影响最大的行政法规是欧洲共同体所制定与发布的机械安全指令98/37/EC。该指令从1998年8月起实施。机械安全指令98/37/EC最早的版本是1989年的89/392/EEC，中间还有两个版本：91/368/EEC与93/44/EEC。按照机械安全指令98/37/EC的规定，除了医疗器械、低压电器设备及建筑用升降机设备外，所有机器和安全性零件都在其适用范围。指令由正文及7个附件组成。
4 机械安全风险评价的方法
目前应用于机械设计风险评价方法主要有风险矩阵法、风险图法、评分法、定量风险评价等。这些方法既可以对危险的风险水平进行排序，确定最严重的危险，也可以通过减少风险的多少去评估采取的措施，从中选择出最有效的解决措施。
①风险矩阵法 风险矩阵法是一个简单有效的风险评价方法，最早应用于项目管理过程中识别风险重要性。它将决定危险事件风险的两种因素即所有种类的伤害严重度和引起伤害的概率，按其特点划分为相对的等级，形成风险矩阵，即多维表格，来定性地衡量风险大小。
根据确定风险要素，一般选择严重度和伤害发生的概率两个要素。严重度的等级通常可分为灾难的、严重的、中等的、轻微的：伤害发生的概率的等级可以是数字值，如从10到1表示从高到低的级别，也可以按发生的可能性分级，如非常可能、可能、不太可能、不可能。
②风险图法 风险图以决策树为基础发展而来。用决策树方法形成风险图时，先确定每个节点和路径的规则。从要分析的风险开始，风险图中的每个节点代表一个风险参数，如：一个节点是严重度，另一个节点是发生概率；从这些节点分出的每个分枝代表一类参数的规则，如针对"严重度"这个节点，其分枝可能是"轻微的"、或"严重的"；依次最后确定出风险指标，画出相应的风险图。
③评分法和定量风险评价 评分法是在风险评价中给风险要素打分，然后通过数学运算确定危险状态的风险指标。评分通常使用的参数大于两个，不受大多数方法如风险矩阵和风险图等由于分析参数的数量增加而带来的限制。应用方法即为，根据实际情况定出取值范围，在此基础上给各个参数打分，然后根据一定的运算规则（如相乘、相加或混合运算）求出总分值，作为各个危险状态的风险指标。
数控磨床砂轮破碎伤人是一个必须避免的危险。在用故障树分析中，应将该危险作为顶事件。然后找出产生数控磨床砂轮破碎伤人的危险的原因，当砂轮高速旋转破碎和防护装置失效同时发生，才能产生破碎伤人的危险。而引起砂轮高速旋转破碎的原因又可细分为：砂轮有缺陷、砂轮安装有缺陷、操作使用不当三个主要原因，而且这三个原因中任一个发生，都会造成砂轮破碎。然后逐个分析这三个原因，对于操作使用不当，是由进给量过大、进给速度过快、超过额定转速运转、工件装夹不当四个原因引起，因为不能再次细分了，所以作为基本事件通称底事件，并用或门联接；对于砂轮有缺陷，只有当砂轮本身有缺陷和对新砂轮检查不利同时发生时，才能产生缺陷，用与门联接，而只要砂轮质量不合格、保管中严重受潮、砂轮有裂纹三个条件具备一个，就会导致砂轮本身有缺陷，砂轮有裂纹可能在保管或搬运中产生，这也是基本事件：对于砂轮安装的缺陷，可能由于安装压力过大、砂轮规格型号选择不当、砂轮附件选用装配不当三个原因中的一个造成，用或门联接，而砂轮附件选用装配不当可能是由于法兰盘太小、砂轮孔和轴间隙过大、砂轮工作面选择错误三个基本事件中之一造成的，用或门联接。分析的结果最后，形成"砂轮破碎伤人"的故障树。
5 发展趋势
从最近的研究动态与技术信息分析，机械安全技术的发展趋势有：①进一步发展机械故障专家诊断系统； ②进一步完善和研究机械故障诊断理论方法；③进一步完善机械安全检测技术；④机械安全设计；⑤建立机械安全保障体系等。
作者简介：陈卓，（1979年9月-），博士，中级，机械制造及自动化。