机器安全数据分析

根据欧盟统计局的工作场所事故统计数据，2022 年欧盟共记录了 297 万起非致命性工伤事故和 3,286 起致命事故——其中超过四分之一的致命伤害与机械或搬运设备相关。

这些触目惊心的数字彰显了安全的重要性。 当机器在缺乏恰当安全防护措施的条件下运行时，可能会立即造成灾难性的后果，包括设备损坏、高昂的停机成本、人员受伤，甚至可能引发法律追责。 相反，如果从一开始就将安全功能融入系统设计，就能让机械设备成为提供可靠性、高效性和依赖度。

为何机器安全变得更加重要

过去十年间，机器安全的作用发生了巨大变化。 其曾经主要被视为合规要求，如今已成为业务关键优先事项。

推动这一转变的因素包括：

• 自动化与数字化——现代机器运行更快、功能更强大，且相互互联。 虽然生产力更得到释放，但也带来了风险。 保护措施不足或未受保护的机器可能为操作人员带来事故风险，甚至可能在网络攻击中被利用。

• 更严格的法规——自 2027 年 1 月起生效的新欧盟新机械法规 (2023/1230) 强化了对机械制造商的义务要求。 它明确针对嵌入式软件、人工智能和网络安全等数字风险，使安全与保障密不可分。

• 事故的高昂代价——除了人员伤亡，单次事故就可能引发医疗索赔、罚款、停工损失及声誉损害等一系列负面事件。 在欧盟，仅因事故导致的工作时间损失，就能使企业每年蒙受数十亿欧元的经济损失。

简而言之，机器安全已不再是锦上添花的可选项。 将安全与防护融入产品设计流程的企业，更能有效保护人员安全、保障生产效率，并在日益严苛的市场中保持竞争力。

什么是监管环境

机器安全以现行法规和标准为基础上，旨在保护操作人员并确保产品的跨市场合规性。

欧盟机械法规 (2023/1230)

欧盟机械法规 (2023/1230) 是安全的基石。 该指令取代了沿用已久的“机械指令”，在欧盟成员国间统一了规则，并针对数字技术提出了新要求。 其目标是确保机器不仅在机械层面安全，在软件和网络安全方面同样能够确保安全。

机器安全标准流程

为了在实践中落实该法规，该国际标准为工程师提供了评估和实施安全措施的明确方法。 其中最重要的三项是：

ISO 12100 → 风险评估

• 识别危害与降低风险的普遍原则。
• 它是所有后续安全措施的基础。

ISO 13849 → 安全性能等级 (PL)

• 专注于控制系统中与安全相关的部件。
• 确定了系统执行安全功能的可靠性。

IEC 62061 → 安全完整性等级 (SIL)

• 适用于电气、电子和可编程系统。
• 定义了安全功能失效的概率。

这些标准共同构筑了一条结构化路径：评估风险（ISO 标准12100），设计可靠控制措施（ISO 标准 13849），并依据安全完整性等级 (SIL) 要求进行验证（IEC 标准 62061）。

合规性： 不可妥协

对于生产商和机械制造商而言，合规性是不可妥协的。 未能满足要求将危及市场准入，导致高昂的重新设计成本，最重要的是，会造成本可避免的人身伤害。

安全设计：原则与方法论

有效的机器安全措施并非是在最后阶段仓促加装防护装置就能够完成的。 必须将安全原则融入设计的每个阶段和运营的每个环节。

综合方法可分为四个关键阶段：

1. 降低源头风险

• 最安全的机器是在设计阶段就消除了危险源头的机器。
• 实列： 一台将切刀封闭设计的包装机，在甚至无需考虑防护罩之前就已消除危险。

2. 功能安全

• 安全相关控制系统必须能够始终完成其功能，即使在发生故障时也不例外。
• 实列： 无论系统是否存在故障，配备光电护栏的传送带生产线必须在有人进入危险区域时能够可靠地停止运行。

3. 冗余与可靠性

• 关键系统通常安排了备份机制以降低故障风险。
• 实列： 机器人焊接单元可以采用双通道紧急停止装置。 若其中一个失效，另一个仍能确保关闭系统。

4. 验证与持续改进

• 只有通过测试才能验证设备的安全性。 类似 SISTEMA 的工具可验证性能等级 (PL) 或安全完整性等级 (SIL)。
• 实列： 必须对折弯机控制系统进行分析与验证，其才能获得安全使用认证。

只有将安全视为贯穿产品整个生命周期的过程（从设计到验证再到维护），企业方能够确保合规性、减少停机时间，并让操作人员对设备建立起信心。

构建风险评估框架

风险评估框架是机器安全的核心理念。 其定义了一个框架，用于识别危害、确定风险优先级以及选择适当的防护措施。

一个典型的流程遵循三个步骤：

识别风险

• 寻找机械、电气、热学及人机交互方面的风险。
• 实列： 在装瓶厂中，潜在危险可能包括输送带上的窄点或裸露的高电压部件。

评估并优先处理风险

• 评估危害的严重程度和其发生的可能性。
• 实列： 高速旋转的刀片比低速传送带风险高得多，需要更严格的控制措施。

制定风险降低措施

• 应用“控制层级”方法：尽可能消除危险源，然后通过防护装置、联锁装置或可靠的安全系统进行控制。
• 实列： 机械臂可以集成光幕、安全栅栏和运动控制等安全功能。

记录这个过程至关重要。 记录文档将提供符合 ISO 12100 标准的证明，可用于支持审计工作，并确保决策基于结构化分析而非主观臆断。

安全并非可有可无，而是一种明智的工程设计

说实话：如果你在制造机器时不考虑安全问题，那你就做错了。 安全并非可有可无，而是维持生产能力、产品可靠性与品牌声誉不可或缺的组成部分。 事故会造成时间、金钱和信任的损失。 但聪明的安全设计可以防止这一切发生。 这不仅关乎避免损失——更关乎维持设备运转、确保团队信心和保持客户忠诚度。

优秀的安全保障措施能够带来如下益处：

• 得益于强大的联锁装置和保护系统，非计划停靠次数大幅度减少。
• 设备使用寿命更长，因为安全的设备维护更容易，承受的压力更小。
• 全心投入工作的操作员，因为深知他们的工作环境安全可靠。
• 赢得将责任视为理所当然客户的信任。

以配备现代安全联锁装置的包装生产线为例：它不仅能够保护人员安全，更能通过减少停机时间来提升设备综合效率 (OEE)。 安全不是成本中心。 它能有效提升企业产品。

机器安全不仅是合规要求，更是企业的责任与机遇。 通过遵守法规、运用成熟的工程原理并遵循结构化设计方法，企业可以在保障生产力的同时保护员工。 一个稳健的风险评估框架能够确保危险因素得到识别并降低风险，通过持续的改进则可使系统长期保持有效。