Методология снижения риска на этапе проектирования.

Методология снижения риска травмированияи вредного воздействия на здоровье человекана этапе проектирования производственного оборудования отражена в стандартах ГОСТ ИСО/ТО 12100-1-2001, ГОСТ 12100-2-2002. Эти стандарты представляют международные требования по обеспечению безопасности, что особенно актуально при развитии рыночных отношений и повышения конкурентоспособности производимого оборудования.

Наибольший эффект по обеспечению безопасности производственного оборудования достигается комбинацией мер, которые применяются разработчиками на стадии проектирования с мерами, которые будут предприниматься потребителем на стадии эксплуатации оборудования.

Меры безопасности, предпринимаемые разработчиками при создании нового оборудования, включают в себя: снижение риска путем конструирования (структурный и параметрический синтез и анализ конструкций с учетом требований безопасности); технические меры безопасности; информацию потребителям; дополнительные меры предосторожности. Потребитель в свою очередь разрабатывает дополнительные меры защиты в соответствии с рекомендациями разработчика по снижению последствий аварийных ситуаций (противопожарное оборудование, мероприятия по уменьшению последствий в случаи утечки и эмиссии вредных веществ и др.), обеспечивает работников средствами индивидуальной защиты; проводит обучение безопасным методам работы; проверку знаний; допуск к работе. Совокупность мер отраженна на рис.4.1.

Рис. 4.1. Совокупность мер по обеспечению безопасности оборудования.

Рис.4.2. Общее схематическое изображение машины.

При принятии решений по обеспечению безопасности оборудования на стадии проектирования в первую очередь определяется область применения машины с установлением пространственных границ, диапазонов движения, принципов взаимодействия в системах «человек-машина», «машина – энергоснабжение», прогнозируются сроки службы и т.д. в соответствие с общей схемой машины (рис.4.2.). Затем идентифицируются опасности, и оценивается риск на всех стадиях жизненного цикла и при всех возможных производственных состояниях машины, и изыскиваются возможности по устранению опасности. Конструирование с целью снижения риска в соответствии с ГОСТ ИСО/ТО 12100-2-2002, должно быть направлено на:

- устранение как можно большего числа опасностей или уменьшение его посредством выбора оптимальных структуры и параметров конструкции;

- ограничение опасности сокращением пребывания оператора в опасной зоне.

Первое направление обеспечивает безопасность конструкции производственного оборудования следующим комплексом мер:

- выбором безопасных принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов;

- минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования;

- выбором максимально безопасных комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации;

- выбором технологических процессов изготовления;

- применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных (в том числе пожаровзрывоопасных) ситуаций;

- возможностью использования дополнительных средств защиты, не входящих в конструкцию;

- выполнением эргономических требований;

- ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих при эксплуатации.

При этом проектировании и изготовлении на доступных деталях оборудования устраняются острые углы, острые кромки, другие выступающие части, которые могут вызвать захват одежды или части тела. Уменьшаются или увеличиваются расстояния между подвижными частями так, чтобы никакая часть тела человека не могла бы попасть в него или безопасно размещалась бы в этом промежутке. Вводятся допустимые ограничения на массы или скорости подвижных деталей с целью снижения кинетической энергии. Учитываются свойства материалов (усталость, неоднородность, коррозия, старение, истирание и износ, токсичность и др.). Используются невозгораемые и нетоксичные жидкости в гидравлическом оборудовании. Применяется принцип положительного механического воздействия одной детали на другую – если одна передвигающаяся механическая деталь перемещает с собой другую деталь либо в результате непосредственного контакта, либо через жесткие элементы, то эти детали считают связанными положительно, то же относится к детали, которая препятствует любому перемещению другой детали из-за своего присутствия. Соблюдаются принципы эргономики и принципы безопасности при конструировании систем управления. Применяются меры по предотвращению опасности при использовании пневматического и гидравлического оборудования и электрооборудования.

Второе направление достигается повышением надежности конструкции машин и ее отдельных элементов (в том числе дублированием отдельных систем управления, средств защиты и информации, отказы которых могут привести к созданию опасных для человека ситуаций). Благодаря этому уменьшается число неисправностей, требующих устранения и присутствия человека в опасной зоне. Ограничение опасности достигается вынесением мест смазки, наладки и обслуживания за пределы опасных зон, применением механизации и автоматизации отдельных работ, что уменьшает риск, связанный с нахождением персонала в опасных зонах.

В зависимости от остаточного риска применяются защитные ограждения, предохранительные устройства, системы защитного отключения и т.д. Об остаточном риске, который конструктивно не устранен, предупреждают потребителя. Инструкции и предупреждения содержат методы, режимы работы и указания, помогающие избежать опасности. Дополнительные меры безопасности принимаются на случай аварийных ситуаций (устройства аварийного останова, устройства реверсирования движения рабочих элементов и др.).

Рассмотрим более подробно основные принципы обеспечения безопасности при конструировании систем управления, так как отличительной чертой современного оборудования являются сложные системы управления силовыми управляющими элементами и рабочими органами через логические информационные устройства обработки данных. Недостаточная проработка этих вопросов может привести к неопределенному и потенциально опасному поведению машин. Типичными причинами такого поведения являются: неправильный выбор конструкции или ошибки в логической системе управления; временный или постоянный сбой или отказ одного или нескольких элементов системы управления; нарушение или отказ в источнике питания системы управления; ошибка в конструировании или расположении органов управления. Опасное поведение проявляется в неожиданном пуске, неуправляемом изменении скорости, невозможности остановить движущиеся части и др. Поэтому в системах управления должны быть предусмотрены меры, которые позволяют оператору безопасно и легко вмешиваться в процесс управления, что требует:

- систематического анализа условий пуска и остановки;

- обеспечения специфических режимов работ, например, пуск после нормального останова, повторный пуск после прерывания цикла или после аварийного останова, удаление деталей, находящихся в машине, работа части машины после отказа ее элементов;

- однозначной индексации сбоев в случае использования электронной системы управления и визуального блока индексации.

Для того чтобы предотвратить опасное поведение и обеспечить безопасное функционирование при конструировании применяются следующие принципы, используемые по одному или в сочетании. Правильный процесс пуска или ускорения движения машины, осуществляемый приложением или увеличением электрического напряжения или давления жидкости. Исключение опасного самопроизвольного повторного пуска машины, вызванного возобновлением подачи питания после перебоя, путем использования самоблокирующихся реле, контакторов, распределителей. Использование надежных элементов систем управления, которые могут противостоять всем нарушениям и нагрузкам, в течение заданного срока службы без сбоев. Использование таких элементов системы управления, где заранее известны наиболее часто встречающиеся отказы, дублирование элементов системы на случай отказа. Применение автоматического контроля, обеспечивающего эффективность мер безопасности: прекращение процесса, связанного с риском; подача сигнала тревоги и т.д. Принципы безопасности для органов управления заключаются в выполнении законов эргономики, в расположении их вне опасных зон и таким образом, чтобы видеть управляемые элементы и др. Обоснованный выбор режимов работы, наладки, поиска неисправностей, обслуживания систем управления также способствует ограничению доступа человека в опасную зону.

При сохранении оборудованием остаточного риска применяются технические меры защиты, ограничивающие доступ в опасную зону.

Общие принципы проектирования с учетом экологических показателей приводятся в соответствии с Международным стандартом ISO/TR 14062 «Экологический менеджмент. Интегрирование экологических аспектов в проектирование и разработку продукции» вся продукция оказывает воздействие на окружающую среду на любой или на всех стадиях жизненного цикла. Идентификация экологических показателей продукции при реализации жизненного цикла сложная задача, связанная с функциональным назначением в контексте системы, где эта продукция будет использоваться. Интегрирование экологических аспектов в проектирование электротехнической продукции ставит своей целью предотвратить или уменьшить вредные воздействия на окружающую среду, прежде чем они возникнут. Под вредным воздействием на окружающую среду следует понимать: истощение материальных ресурсов, ослабление озонового слоя, образование смога, эвтрофикацию, изменение климата, изменение качества среды обитания, загрязнения воздуха, воды и почвы и др.

Основными подходами к проектированию технических систем для удовлетворения стратегических экологических целей могут быть:

- повышение эффективности использования материалов (возможность уменьшить воздействие на окружающую среду за счет минимального использования материалов, использования материалов с низким воздействием на окружающую среду, использованием восстановленных материалов, оценки совокупного воздействия на окружающую среду от всех материалов входящих в конструкцию на стадии проектирования);

- повышение энергетического КПД (определение затрат энергии на протяжении жизненного цикла; возможность уменьшения использования энергии, использование энергии более низкого воздействия на окружающую среду, использование энергии из восстановленных источников);

- проектирование с целью повышения чистоты производства и эксплуатации (выбор чистых производственных технологий, исключение опасных материалов, разработка перспективных систем, исключающих решения, основанные на единичных экологических критериях и др.);

- проектирование для обеспечения долговечности (обеспечение длительного срока службы, технического обслуживания и ремонта; экологических улучшений, обусловленных новыми технологиями и др.);

- проектирование с целью оптимальной функциональности (возможности исполнения множественных функций, унификации, автоматизированного управления и оптимизации; сравнение с экологическими показателями аналоговой продукции и др.);

- проектирование для повторного использования, восстановления и рециклирования (рассмотрение возможностей для облегчения демонтажа, уменьшения видов применяемых материалов, использование материалов после рециклирования; деталей, узлов и материалов в последующей продукции);

- исключение потенциально опасных веществ и материалов в продукции.

При применении этих подходов отдельно или в сочетании можно сформулировать следующим основные концепции проектирования [1,2,4]:

1. Интегрирование экологических аспектов в проектирование по возможности на самых ранних стадиях, что обеспечивает возможность для изменения и улучшения экологических показателей продукции в жизненном цикле.

2. Комплексный экологический анализ с рассмотрением жизненного цикла продукции для идентификации экологических показателей на различных иерархических уровнях и воздействия на окружающую среду.

3. Применение концепции множества экологических критериев.

4. Нахождение адекватных компромиссов, связанных с принятием решения при проектировании (компромиссы между различными экологическими критериями, компромиссы между экологическими, экономическими и социальными выгодами, компромиссы между экологическими, техническими аспектами качества).

На практике используют различные комбинации подходов и методов для интегрирования экологических аспектов в проектирование и разработку продукции. Внедрение экологических аспектов на самых ранних стадиях процесса проектирования увеличивает возможность учитывать экологические требования наиболее полно и приводить их в равновесие с другими требованиями.