（高清版）GBT 41344.3-2022 機械安全 風(fēng)險預(yù)警 第3部分：分級

機械安全風(fēng)險預(yù)警第3部分：分級2022-03-09發(fā)布IGB/T41344.3—2022前言 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14預(yù)警分級流程 l5模型確定 25.1風(fēng)險值計算模型 25.2基本要求 25.3要素確定 36權(quán)重確定 36.1權(quán)重確定方法 36.2權(quán)重確定考慮因素 37預(yù)警級別界限確定 48監(jiān)測值輸入 49風(fēng)險值計算 410預(yù)警級別輸出 4附錄A(資料性)分級過程的應(yīng)用示例 5參考文獻 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T41344《機械安全風(fēng)險預(yù)警》的第3部分。GB/T41344已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：通則；——第2部分：監(jiān)測；——第3部分：分級；——第4部分：措施。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國機械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC208)提出并歸口。本文件起草單位：南京理工大學(xué)、四川語璐科技有限公司、安徽中捷礦山運輸設(shè)備有限責(zé)任公司、廈門雷尼自動化科技有限公司、深圳國技儀器有限公司、蘇州澳昆智能機器人技術(shù)有限公司、中機生產(chǎn)力促進中心、南京林業(yè)大學(xué)、金華萬得福日用品股份有限公司、廣東黎麥檢測科技有限公司、皮爾磁電子(常州)有限公司、蘇州安高智能安全科技有限公司、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、廣東成信科技有限公司、漳州宏展新材料科技股份有限公司、福建省閩旋科技股份有限公司、陜西協(xié)佳亞光軟件有限公司、廣東昂益新科技有限公司、義烏市卡一模具有限公司、山東伽達檢測有限公司、陜西泛標(biāo)軟件有限公司、廣東盈德數(shù)字科技有限公司、江蘇強凱檢測有限公司、廣東當(dāng)家人智能電器有限公司、泉州市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)IV機械安全風(fēng)險預(yù)警通?？紤]人、機器、環(huán)境及其復(fù)合效應(yīng)等要素，針對這些要素可能產(chǎn)生的風(fēng)險，通過在線數(shù)據(jù)監(jiān)測與評估對其發(fā)展趨勢作出預(yù)測，對可能發(fā)生的不安全狀態(tài)按等級發(fā)出警告，并及時采取相應(yīng)防范措施，以達到人、機器及環(huán)境的安全狀態(tài)。GB/T41344從風(fēng)險預(yù)警角度出發(fā)，為安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計、監(jiān)測、分級及措施提供可操作的指導(dǎo)。GB/T41344由四個部分構(gòu)成。——第1部分：通則。規(guī)定了機械設(shè)計過程或使用過程中，風(fēng)險預(yù)警一般原則及要求、風(fēng)險預(yù)警流程、預(yù)警監(jiān)測、預(yù)警分級及預(yù)警措施，旨在明確風(fēng)險預(yù)警的概念、一般原則和流程以及與GB/T15706—2012《機械安全設(shè)計通則風(fēng)險評估與風(fēng)險減小》的關(guān)系?！?部分：監(jiān)測。規(guī)定了機械安全風(fēng)險預(yù)警的監(jiān)測流程、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)輸出等內(nèi)容，旨在監(jiān)測機械自身因素、環(huán)境因素、操作人員因素等多方面的數(shù)據(jù)，為預(yù)警分級及采取相應(yīng)的措施提供有效依據(jù)。——第3部分：分級。規(guī)定了預(yù)警分級流程、風(fēng)險值計算模型、要素確定、權(quán)重確定等，并給出了分級過程具體示例，旨在對風(fēng)險程度進行量化分級，輸出預(yù)警信息以便采取相應(yīng)預(yù)警措施?！?部分：措施。規(guī)定了預(yù)警措施流程、預(yù)警措施類型、預(yù)警措施升級、措施評估以及預(yù)警解除等，旨在根據(jù)對應(yīng)的風(fēng)險預(yù)警分級，發(fā)出信號、警報等預(yù)警信息或采取應(yīng)對措施，進而預(yù)防事故發(fā)生。機械領(lǐng)域安全標(biāo)準(zhǔn)體系由以下幾類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成：——A類標(biāo)準(zhǔn)(基礎(chǔ)安全標(biāo)準(zhǔn)),給出適用于所有機械的基本概念、設(shè)計原則和一般特征；—B類標(biāo)準(zhǔn)(通用安全標(biāo)準(zhǔn)),涉及機械的一種安全特征或使用范圍較寬的一類安全裝置： -C類標(biāo)準(zhǔn)(機械產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)),對一種特定的機器或一組機器規(guī)定出詳細(xì)的安全要求的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB/T15706,本文件屬于B類標(biāo)準(zhǔn)。本文件尤其與下列與機械安全有關(guān)的利益相關(guān)方有關(guān)：——機器制造商；——健康與安全機構(gòu)。其他受到機械安全水平影響的利益相關(guān)方有：——機器使用人員；——機器所有者；——服務(wù)提供人員；——消費者(針對預(yù)定由消費者使用的機械)。上述利益相關(guān)方均有可能參與本文件的起草。此外，本文件預(yù)定用于起草C類標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)。本文件規(guī)定的要求可由C類標(biāo)準(zhǔn)補充或修改。對于在C類標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，且已按照C類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和制造的機器，優(yōu)先采用C類標(biāo)準(zhǔn)中的要求。1機械安全風(fēng)險預(yù)警第3部分：分級本文件適用于與機械安全相關(guān)的風(fēng)險預(yù)警分級。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB3096—2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T30174—2013機械安全術(shù)語GB/T41344.1—2022機械安全風(fēng)險預(yù)警第1部分：通則GB/T41344.2—2022機械安全風(fēng)險預(yù)警第2部分：監(jiān)測GB/T41344.4—2022機械安全風(fēng)險預(yù)警第4部分：措施3術(shù)語和定義GB/T30174—2013和GB/T41344.1—2022界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。使人員暴露于危險的機械內(nèi)部和(或)其周圍的任何空間。人員處于其中不會暴露于危險的空間。介于安全區(qū)域與危險區(qū)域之間的空間。違反規(guī)定或不符合工作流程的動作。4預(yù)警分級流程機械/機器風(fēng)險預(yù)警分級流程一般包括模型確定、權(quán)重確定2GB/T41344.3—2022值計算、預(yù)警級別輸出等，示意見圖1。根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計包含人、機器、環(huán)境等預(yù)警監(jiān)測要素在內(nèi)的風(fēng)險值量化計算模型，確定其權(quán)重，并界定預(yù)警級別。根據(jù)監(jiān)測值，實時計算風(fēng)險值，確定風(fēng)險預(yù)警級別并輸出。模型確定模型確定人工完成權(quán)重確定預(yù)警級別界限確定監(jiān)測值輸入系統(tǒng)自動完成預(yù)警級別輸出風(fēng)險值計算圖1預(yù)警分級流程5模型確定5.1風(fēng)險值計算模型考慮人、機器、環(huán)境要素的風(fēng)險值計算模型見公式(1)。Rv=AZa;a?G;+BEb;β?G;+CEcYG…………(1)式中：Rv——風(fēng)險值；a;——人的要素指標(biāo)值，對應(yīng)的權(quán)重為α;,G;為監(jiān)測值，Za;=1,Za;=1,系統(tǒng)監(jiān)測到該要素時G;=1,未監(jiān)測到時G;=0;b;——機器的要素指標(biāo)值，對應(yīng)的權(quán)重為β;,G;為監(jiān)測值，Eb;=1,Zβ;=1,系統(tǒng)監(jiān)測到該要素時G;=1,未監(jiān)測到時G;=0;ck——環(huán)境的要素指標(biāo)值，對應(yīng)的權(quán)重為Y?,G,為監(jiān)測值，Zc?=1,∑γ?=1,系統(tǒng)監(jiān)測到該要素時G=1,未監(jiān)測到時G=0。5.2基本要求應(yīng)根據(jù)實際的應(yīng)用場合及需求，選取人、機器、環(huán)境等方面合適的要素。各要素權(quán)重是動態(tài)變化的，應(yīng)根據(jù)更新的歷史數(shù)據(jù)，采用6.1所述權(quán)重確定方法優(yōu)化權(quán)重值。風(fēng)險值計算模型要素及權(quán)重確定后，應(yīng)計算出公式(1)的最大值和最小值。在風(fēng)險值實時計算時應(yīng)3根據(jù)最大值與最小值，對風(fēng)險值(Rv)進行歸一化處理，歸一化后的風(fēng)險值為Rvx(0≤Rvx≤1)。在特定情況下，人、機器、環(huán)境的部分要素具有最高層級，如這些要素達到預(yù)設(shè)值，則歸一化風(fēng)險值(Rvx)達到最大值1.應(yīng)根據(jù)歸一化風(fēng)險值(Rvx)所在的區(qū)間范圍確定預(yù)警級別。5.3要素確定GB/T41344.2—2022中附錄A給出了人的狀態(tài)信息、機器的狀態(tài)信息和環(huán)境的狀態(tài)信息監(jiān)測要素示例，這些要素中的一種或多種可作為風(fēng)險計算要素。6權(quán)重確定6.1權(quán)重確定方法可采用德爾菲法、主成分分析法、層次分析法、優(yōu)序圖法、熵權(quán)法等數(shù)理統(tǒng)計方法確定各要素權(quán)重值。選用不同的方法獲得的權(quán)重值會有所差異。6.2權(quán)重確定考慮因素人的要素權(quán)重確定主要考慮人的作業(yè)的空間限制、人的異常行為發(fā)生頻次和持續(xù)時間等。人的活動范圍分為安全區(qū)、預(yù)警區(qū)、危險區(qū)三部分。人在預(yù)警區(qū)時根據(jù)人與危險源的距離，將其分為預(yù)警I區(qū)、預(yù)警Ⅱ區(qū)、預(yù)警Ⅲ區(qū)，權(quán)重值依次增大。安全區(qū)、預(yù)警區(qū)、危險區(qū)可根據(jù)GB/T23821和GB/T19876中安全距離的計算方法確定。6.2.1.3異常行為發(fā)生頻次和持續(xù)時間異常行為發(fā)生頻次——人的異常行為在單位時間內(nèi)發(fā)生的次數(shù)，如在一段時間內(nèi)操作人員未按規(guī)定穿戴防護用具操作機器的次數(shù)。頻次由低到高，權(quán)重值依次增大。異常行為持續(xù)時間——人的異常行為持續(xù)時間，如人在進入預(yù)警區(qū)域后的暴露時間。持續(xù)時間由短到長，權(quán)重值依次增大。機器的要素權(quán)重確定主要考慮機器異常行為發(fā)生頻次和持續(xù)時間等。機器的異常行為發(fā)生頻次——機器異常行為在單位時間內(nèi)發(fā)生的次數(shù)，如機器未按設(shè)定的動作流程工作的次數(shù)，頻次由低到高，權(quán)重值依次增大。機器的異常行為持續(xù)時間——機器異常行為持續(xù)的時間，如機器未按設(shè)定的動作流程進行工作的持續(xù)時間，持續(xù)時間由短到長，權(quán)重值依次增大。生產(chǎn)環(huán)境要素主要考慮但不限于以下方面。4噪聲——過強噪聲會對人身心健康產(chǎn)生不良影響，噪聲限值應(yīng)符合GB3096—2008的要求，依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同噪聲值時的權(quán)重值。照明——作業(yè)環(huán)境中照明不足會導(dǎo)致工作人員的誤操作。依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同照明情況下的權(quán)重值。色彩——車間環(huán)境色彩會影響操作者作業(yè)時的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確度。依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同色彩時的權(quán)重值。粉塵——工作場所空氣中的粉塵超過容許濃度會影響安全生產(chǎn)。依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同粉塵濃度時的權(quán)重值。自然環(huán)境要素主要考慮但不限于以下方面。溫度——包括作業(yè)環(huán)境溫度和機器自身溫度。依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同溫度值時的權(quán)重值。濕度——作業(yè)環(huán)境的濕度。依據(jù)工作現(xiàn)場要求確定不同濕度值時的權(quán)重值。7預(yù)警級別界限確定預(yù)警級別界限用于確定各級預(yù)警的初始條件。根據(jù)風(fēng)險值計算結(jié)果，從小到大將預(yù)警級別分為IV級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、I級預(yù)警，依據(jù)經(jīng)驗或大數(shù)據(jù)分析等方法設(shè)置不同預(yù)警級別的風(fēng)險值界限值分別為Rvv、Rvv,Rvv,預(yù)警級別劃分如表1。預(yù)警級別界限值應(yīng)隨時間迭代優(yōu)化。表1預(yù)警級別劃分風(fēng)險值預(yù)警級別特征0<Rvx≤Rvv采取最低級別預(yù)警措施減小風(fēng)險的低風(fēng)險Rvve<Rvy≤RvxⅢ需要在合適的時機采取警示措施減小風(fēng)險的一般風(fēng)險Rvw<Rvy≤RvxⅡ要求立即采取相應(yīng)警示措施減小風(fēng)險的較大風(fēng)險Rvva<Rvy≤1I需要立即采取消除危險或減小風(fēng)險措施的重大風(fēng)險8監(jiān)測值輸入輸入GB/T41344.2—2022中監(jiān)測到的實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)。9風(fēng)險值計算根據(jù)輸入的監(jiān)測值，采用公式(1)計算風(fēng)險值。10預(yù)警級別輸出根據(jù)風(fēng)險值計算結(jié)果確定預(yù)警級別(即IV級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、I級預(yù)警中的一種),并將預(yù)警級別信息實時輸出至預(yù)警措施。機械安全風(fēng)險預(yù)警措施應(yīng)符合GB/T41344.4—2022的要求。分級過程的應(yīng)用示例見附錄A。5(資料性)分級過程的應(yīng)用示例A.1概述本附錄旨在依據(jù)本文件規(guī)定的原則，簡要說明分級過程在碼垛機器人搬運環(huán)境中的應(yīng)用。本附錄不準(zhǔn)備成為供人仿效的范例，本附錄僅試圖給出足夠的信息，以便于使用者對本文件所規(guī)定的原則的可能應(yīng)用方式有一個完整的認(rèn)識。A.2機械限制的確定某機械臂結(jié)構(gòu)示意圖見圖A.1,工作范圍見圖A.2,部分技術(shù)參數(shù)見表A.1。標(biāo)引序號說明：B——底座；L1～L5——機械臂；F——機械手。圖A.1機械臂結(jié)構(gòu)組成6單位為毫米表A.1某機械臂部分技術(shù)參數(shù)內(nèi)容值本體重量工作范圍高度環(huán)境溫度(機器人本體)5℃~45℃環(huán)境相對濕度環(huán)境噪聲水平A.3監(jiān)測要素確定根據(jù)風(fēng)險評估確定監(jiān)測要素包含人距離機器人底座中心距離(L)、機器人緊固螺釘振動加速度值a)人距離機器人底座中心距離(L),L值越小，人受到機器人擠壓/撞擊的風(fēng)險越高，可通過激光掃描儀監(jiān)測人距離機器人底座中心距離；b)機器人緊固螺釘振動加速度值(a),安裝機器人基座的緊固螺釘松動，機器人存在傾覆風(fēng)險，可通過監(jiān)測緊固螺釘振動加速度間接判斷螺釘松緊情況；c)機器人夾具供氣壓力(P),機器人夾具供氣壓力異常會導(dǎo)致工件飛出擊傷人，可通過監(jiān)測夾具供氣壓力判斷夾持力大??；d)工作場所環(huán)境溫度(θ)與濕度(H),θ和H異常會加速機器人零部件磨損程度，導(dǎo)致機器人故障的發(fā)生，可通過溫濕度傳感器監(jiān)測工作場所環(huán)境溫度與濕度。A.4模型與權(quán)重確定采用公式(1)風(fēng)險值計算模型。通過分析歷史數(shù)據(jù)，采用專家咨詢權(quán)數(shù)法，確定各要素權(quán)重如表A.2。其中，如監(jiān)測到人機距離為0mm<L<1000mm,機器人緊固螺釘振動加速度值a≥10×10-3m/s2,夾具供氣壓力為