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        基于潜在危害的安全工程分析

        [摘要]本文从安全概念谈起,重点阐述了基于潜在危害的传递模型、安全工程评估的流程,以及防护设计的要求。

        [关键词]安全;潜在危害;传递;防护方案

        基于潜在危害的安全工程的概念最早是由惠普安捷伦公司(HP/Agilent)提出,后经美国保险商实验室(UnderwritersLaboratories)进行发展与运用,现已成为其安全科学及工程技术运用(AppliedSafetyScienceandEngineeringTechniques)中的重要环节。

        一、安全概念

        在ISO/IECGuide51中,安全的定义为“不可容忍风险的摆脱”(freedomfromriskwhichisnottolerable)[1]。首先,风险是由危害(Harm)发生的概率及严重性组成的(ISO/IECGuide51);其次,危害是指人体受到损伤、财产遭遇损失和环境遭受破坏;第三,风险容忍度,不仅跟产品的用途、所暴露的环境等因素密切相关,也与使用对象的风险态度与风险偏好相关;最后“摆脱”即为避免、控制或减少不可容忍的危害风险。安全具有相对性,它与实现产品的设计需求、成本因素、制造条件等相互制约,安全还具有等级性。所谓安全并非无危害,而是通过设计、测试和认证等提高安全的水平,降低发生危害的风险,其目标是达到并保持可接受的安全等级。

        二、潜在危害传递模型

        该模型可简述为潜在危害源f(e),通过一定的传递机制f(x),导致生命的伤害、财产的损失和环境的破坏(受体)。潜在危害处境取决于潜在危害源所暴露的状态,而潜在危害事件的发生取决于潜在危害源的传递机制,受体f(b)所能承受的危害容忍度与能量级和持续度相关。

        1.潜在危害源f(e)

        潜在危害源既包括各种各样的直接、间接的能量源(如机械能、电能和热能等),也包括各式各样的实体和物质。如何有效的识别潜在危害源是基于潜在危害安全工程的关键。

        2.传递机制f(x)

        传递机制是潜在危害源作用到受体的过程。该传递过程包括传导、对流和辐射等。在潜在危害源无法剔除的情况下,传递机制的防护设计,是安全工程关注、评估、测量的一个重点。它的目标在于设法避免、减少或控制潜在危害源作用到受体上,如常见的一类电器CLASSI[2]和IEC61140,它们是对传递机制进行控制的一种方式。

        3.受体f(b)

        受体包括生命、财产和环境等。属于受保护对象,它的危害风险容忍度最终决定了安全工程评估的严苛度。同时,生命体本身的行为模式亦可避免、减轻某类潜在危害的发生。

        三、基于潜在危害的安全工程评估流程

        安全工程评估流程是对潜在危害模型的实际运用,通常需要结合不同产品的标准进行综合性评估与验证。“识别能量源”是指包括与产品相关、直接的、间接的和综合作用的所有能量及实体。

        1.是否为潜在危害源

        考虑“源”是否可能导致危害的发生?这需要评估每种“源”存在的潜在危害和实质危害。“源”是否对产品功能、用户、环境等构成危害?“源”的可接受风险水平该如何确定,主要取决于哪些因素?什么样的条件下才导致“源”变成潜在危害源或发生危害?这些条件是指正常工况、正常使用,还是异常工况……虽然产品所有预期功能都已接受评估,但对于合理预见(reasonablyforeseeable)[3](GuidelinesforsuppliersISO10377)的状况是否也有所考虑?判定潜在危害源,在于寻找到产品可能导致危害的各种促发条件。

        2.识别潜在危害源传递到人体的方式。

        主要考虑的是导致危害发生的能量传递方向(正向,还是逆向),另外还需要考虑传递过程的制约因素(如人体在干燥与潮湿环境下的可承受安全电压并不一样)。

        3.设计防护方案

        设计保护方案的目的是为了避免、减少或控制潜在危害源传递到人体,造成危害。防护方案必须按照优先级别进行设计。遵循原则是先除危害源,次之削弱能量级、控制传递机制,最后则是告知与警告,如使用环境、用户行为。

        4.测量防护方案的有效性

        产品的不同保护功能具体依赖于哪种防护属性?什么条件下保护功能才能触发?什么条件可能导致保护功能降低或失效?在各种单一的、组合的、次第的条件促发下,防护属性有多高的支撑度?防护方案的属性,不仅需要在各种合理预见的条件下进行识别、评估和测试验证,还需要在生产制造和设计开发中进行控制。防护属性包括稳定性(各种条件、环境)、可靠性(生命周期)、有效性(恰当的发挥作用)、适用性(满足安全等级的需求)及可扩展性等特征。在预期使用规模内,保护仍能发挥作用,比如基础塑胶料,在经过相对耐漏电起痕指数(CTI)[4],相对温度指数(RTI)和电气特性(UL746C-Glossary:2018)等测试和验证之后,根据预期使用规模制成绝缘外壳等运用于成品端,而其保护特性仍然能发挥作用。基于潜在危害的安全工程,引入风险管理、产品相应安全标准、失效模型分析、系统工程等概念和要求后,不仅可应用于产品安规认证,也可应用于产品的设计开发与制造检验。如果应用在“全球市场准入”审核,第三方检验,亦可协助审核人员或检验人员快速找到高风险安全隐患点,进而深挖出产品、流程或体系上的不符合,提高审核或检验的效率与有效性。

        作者:黄启伟 张振宁 邓华 

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