卫生用品生产现场的安全对策

黄豪俊 三菱电机自动化（中国）有限公司

无论是生活、工作，确保安全往往是我们最基本、也是最朴实的想法。特别是在工业生产现场，随着作业人员流动率的增加、机构设备越来越复杂等因素，导致确保安全工作比过去更加艰难，这就需要我们以更科学、更与时俱进的方式去思考这些问题。本文以卫品行业生产现场、以及安全相关系统为背景，结合三菱电机在各工业领域积累的现场经验，向大家科普介绍安全概念、应用对策等内容，为机械设计人员、电气设计人员、现场操作人员提供参考，并期望能有更多的本行从业人员以此为入门，进一步学习和掌握有关安全方面的专业知识，在更安全的环境中从事创造性的生产活动，为行业发展、社会进步作出贡献。

一 哪些地方需要注意安全

安全生产无小事，几乎所有企业都有自己的生产安全管理制度，并会习惯地在醒目的位置张贴相关规范章程及宣传标语，例如“安全第一”、”“5S/6S管理”、积极争创“零事故”、“零伤亡”治理等。即便这样，根据国家统计局数据显示，2021年我国仍有26,307人死于各类生产安全事故，其中工、矿、商、贸企业就业人员每10万人生产安全事故死亡人数1.374人，比上年上升5.6%。由此可见，安全意识不强、安全投入不足的情况依然存在，安全生产面临的形势依然严峻复杂，安全生产工作永远在路上！

安全的定义

首先，什么是安全？根据国际安全标准（ISO/IEC指南51，该指南为标准起草者在标准中列入安全方面事宜提供了要求和建议。它适用于与人员、财产、环境或其组合相关的安全方面事宜）的定义，安全=没有不可接受的危害（风险），换而言之，“安全”中仍存在可承受的风险。图1很直观地进行了说明：

图1 风险与安全

图2 包装环节相关操作

图3 生产现场需采取安全措施的部分场景

场景1中，由于猛兽与儿童共处一个空间，儿童必定遭受攻击，这是完全不可接受的；

场景2中，增加了铁栏，对猛兽和儿童进行了区隔，但仍可能因儿童过近靠近铁栏，手指伸入等情形遭到伤害，故仍存在发生危险的可能性，也不能完全接受；

场景3中，在铁栏的基础上，增设围栏，并树立警示牌，猛兽依然是猛兽，有伤人风险，但在大大加强防护措施后，我们认为该场合变得是可接受的，是安全的。

在生产现场，各种机械设备都有一定的安全作业空间，否则，会对临近的机械操作人员造成伤害。譬如在我们行业，半自动包装机的封口工艺由于需要手动上料，较易发生手指误伤、挤压；在后道成品包装环节、薄膜缠绕时，人员如误进入则会导致伤害事故发生；机械手搬送环节，如果没有安全阻隔，更易产生设备或人员的伤害。

而在其他工业场合：冲压机、物流中心的自动搬运小车、铣床、切割机等也存在着广泛的安全需求。

总结来讲，在生产现场，只要人的工作活动范围和机器的工作范围产生了重叠区域，就应该考虑采取安全措施。

二 安全相关概念及设计

2021年7月6日晚，某厂进行磨煤机检修，起重工姚某操作过轨吊吊装磨辊，当磨辊升至磨煤机壳体上沿约175mm时，姚某按“停”按钮，但“停”按钮失灵，在磨辊继续上升过程中，起吊用的卸扣卡在磨煤机壳体处，造成过轨吊和磨辊掉落，将磨煤机平台（高度4.3m）及护栏砸坏，平台上作业的2名人员跌落摔伤。

事后官方给出的调查结果及暴露的问题为：

1）起重机械日常维护、检查不到位，控制器“停”按钮失灵，未及时发现处理；

2）作业人员在使用起重机械前，未检查起重机械是否完好；

该事故的发生是比较典型的因人员安全意识不强+安全设计不完善所造成的，除了“加强人员教育、提高安全意识”、”设备定期维护检点”、“落实管理责任”这些老生常谈的措施以外，这个案件给我们最重要的启发和思考是：如何在设备设计之初，就能考虑到即便人出错、或者机械发生故障，也能最大程度确保安全，规避伤害的发生——这就是欧美比较流行的本质安全（Inherent Safety）的概念，这个概念核心思想是：防止事故发生不单单是人员教育问题，因为人难免会犯错。防止事故发生是个技术问题，需要从设备、设施、工艺等方面入手的，从设计之初就开始考虑从根本上防止事故发生。例如图4的立体交通网所示，通过设计不同高度的铁轨和公路网络，从根本上避免火车与汽车冲撞的风险。

图4 本质安全与功能安全示例

如果仅凭本质安全设计无法充分降低风险，或本质安全设计在某些场合并不现实，则需进一步考虑实施功能安全（Functional Safety）的措施（如上图老式的铁路道口），该措施通常遵循2个原则，即隔离和停止的原则：隔离原则通常采取物理防护装置（如防护栅栏等），而停止原则通常采取安全连锁装置（不具备一定条件就不能进行其他动作的机构，如图5所示。

图5 停止原则示例

另外，在安全管理设计方法中，存在“安全确认型”和“危险检出型”的2种概念：

安全确认型：仅认同被确认对象的安全，在被确认的安全之外，认为不安全，不允许作业。

危险检出型：仅在危险被检出时认为危险，除已发现的危险之外，认为安全的，允许作业。

通过图6，人们过马路时的示例帮助理解：

图6 过马路示例

现在我们回过头来再来研究下刚才事故案例的核心——停止（急停）开关。如图7，左侧采用常开触点接入急停开关的接线方式称之为“危险检出型”，右侧采用常闭触点的则为“安全确认型”，2种方式虽然同样可以实现按下急停开关，使设备停止的效果，但是在危险检出型场合，如果急停开关本身存在硬件故障、机械失灵、或线路存在虚接短线况下，该紧急关头就不能完全确保信号的导通，导致危害的发生，而采取右侧安全确认型设计则可以避免此情况。故在安全系统设计时，通常推荐采用安全确认型设计。

图7 停止（急停）开关

图8 卫生用品主机线安全应对方案

图10 垂直剪裁机安全系统范例

三 卫生用品行业安全对策解析

实例①卫品主机线

电气控制特点：

1）运动控制、伺服应用规模庞大，考验电气传动方案的安全性能（STO、SLS、SOS等）；

2）为提高人员安全，往往在紧急停止，安全门等环节要求采用安全输入信号（安全I/O信号）；

3）同时一般控制点数也较多（普通I/O信号）。

应对方案：

采用三菱电机安全iQ-R安全CPU及安全功能模块，可以执行一般/安全两者的同时控制；可以在同一CC-Link IE现场网络上，连接一般/安全设备；一般控制/安全控制同时控制也能保证安全等级；一般控制标签与安全控制标签可以实现共享。

实例②——后道包装环节：薄膜包装机

系统要点：

1）托盘将通过传送带被搬运至薄膜包装机处，并由伸缩性优秀的薄膜自动包装。最终，这些托盘将会从薄膜包装机中搬出并被调整为待运输状态。

2）在薄膜包装机的两端需要设置切实防止工作人员进入捆包区域的防护措施。该区域只能通过2个维修门进入，并且其中的一扇门起到的是补充薄膜的作用。

3）如果2个门中有开放或进入状况发生时，需要对其进行复位操作。另外，工作人员也必须要掌握包装机的复位方法。

通过安全控制设备实现安全系统范例：

A.当后部的维修门打开时，设备的包装作业将会立即停止；

B.在更换薄膜滚轮时，是可以从由安全门开关防护的维修门进入的，如果前部维修门被打开，那么薄膜交换设备的往复运动汽缸就会停止运行，此时就可以对滚轮进行更换了；

C.对于防护带进入包装机的情况，使用的是安全光幕以起到防护作用。并且，为了能够将补充的托盘搬入设备，该设备也配备了静音传感器。因此，当有人员进入时，连接的安全PLC就能够对其进行感知，并使设备安全紧急停止。

实例③——垂直剪裁机

系统要点：

1）虽然该裁剪机能够切断纸板等大型面板，但是由于存在工作人员进入裁剪机区域的可能，所以需要在3个入口设置防护措施。

2）需要对进入危险区域的物体是面板还是人进行识别。

3）由于工作时刀具处于高速运动状态，所以特别是违规进入危险区域是十分危险的。

通过安全控制设备实现安全系统范例：

A.裁剪机传送带出入口人员的进入是由安全光幕及静音传感器进行管理的。两侧共安装有4个静音传感器。另外，每一侧都安装有2台安全光幕，并且均与安全PLC相连接；

B.当传送带上并没有面板时，安全PLC也能够通过静音传感器感知到传送带上是否有禁止放置的物体或人员存在；

C.通往裁剪机的前方入口处还设置有另外一个安全光幕以起到防护作用。

由于此处并不会有面板搬入裁剪机，所以不会在此处安装静音传感器。

四 结束语

安全问题始终是企业生产的重中之重，通过技术手段考虑并确保安全已成为各行业发展的趋势，珍惜安全和安心的价值观也将成为全世界共同的理念。