基于潛在危害的安全工程分析

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[摘要]本文從安全概念談起，重點闡述了基于潛在危害的傳遞模型、安全工程評估的流程，以及防護設計的要求。

[關鍵詞]安全；潛在危害；傳遞；防護方案

基于潛在危害的安全工程的概念最早是由惠普安捷倫公司（HP/Agilent）提出，后經(jīng)美國保險商實驗室（UnderwritersLaboratories）進行發(fā)展與運用，現(xiàn)已成為其安全科學及工程技術運用（AppliedSafetyScienceandEngineeringTechniques）中的重要環(huán)節(jié)。

一、安全概念

在ISO/IECGuide51中，安全的定義為“不可容忍風險的擺脫”（freedomfromriskwhichisnottolerable）[1]。首先，風險是由危害（Harm）發(fā)生的概率及嚴重性組成的（ISO/IECGuide51）；其次，危害是指人體受到損傷、財產(chǎn)遭遇損失和環(huán)境遭受破壞；第三，風險容忍度，不僅跟產(chǎn)品的用途、所暴露的環(huán)境等因素密切相關，也與使用對象的風險態(tài)度與風險偏好相關；最后“擺脫”即為避免、控制或減少不可容忍的危害風險。安全具有相對性，它與實現(xiàn)產(chǎn)品的設計需求、成本因素、制造條件等相互制約，安全還具有等級性。所謂安全并非無危害，而是通過設計、測試和認證等提高安全的水平，降低發(fā)生危害的風險，其目標是達到并保持可接受的安全等級。

二、潛在危害傳遞模型

該模型可簡述為潛在危害源f(e)，通過一定的傳遞機制f(x)，導致生命的傷害、財產(chǎn)的損失和環(huán)境的破壞（受體）。潛在危害處境取決于潛在危害源所暴露的狀態(tài)，而潛在危害事件的發(fā)生取決于潛在危害源的傳遞機制，受體f(b)所能承受的危害容忍度與能量級和持續(xù)度相關。

1.潛在危害源f(e)

潛在危害源既包括各種各樣的直接、間接的能量源（如機械能、電能和熱能等），也包括各式各樣的實體和物質(zhì)。如何有效的識別潛在危害源是基于潛在危害安全工程的關鍵。

2.傳遞機制f(x)

傳遞機制是潛在危害源作用到受體的過程。該傳遞過程包括傳導、對流和輻射等。在潛在危害源無法剔除的情況下，傳遞機制的防護設計，是安全工程關注、評估、測量的一個重點。它的目標在于設法避免、減少或控制潛在危害源作用到受體上，如常見的一類電器CLASSI[2]和IEC61140，它們是對傳遞機制進行控制的一種方式。

3.受體f(b)

受體包括生命、財產(chǎn)和環(huán)境等。屬于受保護對象，它的危害風險容忍度最終決定了安全工程評估的嚴苛度。同時，生命體本身的行為模式亦可避免、減輕某類潛在危害的發(fā)生。

三、基于潛在危害的安全工程評估流程

安全工程評估流程是對潛在危害模型的實際運用，通常需要結合不同產(chǎn)品的標準進行綜合性評估與驗證。“識別能量源”是指包括與產(chǎn)品相關、直接的、間接的和綜合作用的所有能量及實體。

1.是否為潛在危害源

考慮“源”是否可能導致危害的發(fā)生？這需要評估每種“源”存在的潛在危害和實質(zhì)危害。“源”是否對產(chǎn)品功能、用戶、環(huán)境等構成危害？“源”的可接受風險水平該如何確定，主要取決于哪些因素？什么樣的條件下才導致“源”變成潛在危害源或發(fā)生危害？這些條件是指正常工況、正常使用，還是異常工況……雖然產(chǎn)品所有預期功能都已接受評估，但對于合理預見（reasonablyforeseeable）[3]（GuidelinesforsuppliersISO10377）的狀況是否也有所考慮？判定潛在危害源，在于尋找到產(chǎn)品可能導致危害的各種促發(fā)條件。

2.識別潛在危害源傳遞到人體的方式。

主要考慮的是導致危害發(fā)生的能量傳遞方向（正向，還是逆向），另外還需要考慮傳遞過程的制約因素（如人體在干燥與潮濕環(huán)境下的可承受安全電壓并不一樣）。

3.設計防護方案

設計保護方案的目的是為了避免、減少或控制潛在危害源傳遞到人體，造成危害。防護方案必須按照優(yōu)先級別進行設計。遵循原則是先除危害源，次之削弱能量級、控制傳遞機制，最后則是告知與警告，如使用環(huán)境、用戶行為。

4.測量防護方案的有效性

產(chǎn)品的不同保護功能具體依賴于哪種防護屬性？什么條件下保護功能才能觸發(fā)？什么條件可能導致保護功能降低或失效？在各種單一的、組合的、次第的條件促發(fā)下，防護屬性有多高的支撐度？防護方案的屬性，不僅需要在各種合理預見的條件下進行識別、評估和測試驗證，還需要在生產(chǎn)制造和設計開發(fā)中進行控制。防護屬性包括穩(wěn)定性（各種條件、環(huán)境）、可靠性（生命周期）、有效性（恰當?shù)陌l(fā)揮作用）、適用性（滿足安全等級的需求）及可擴展性等特征。在預期使用規(guī)模內(nèi)，保護仍能發(fā)揮作用，比如基礎塑膠料，在經(jīng)過相對耐漏電起痕指數(shù)（CTI）[4]，相對溫度指數(shù)（RTI）和電氣特性（UL746C-Glossary:2018）等測試和驗證之后，根據(jù)預期使用規(guī)模制成絕緣外殼等運用于成品端，而其保護特性仍然能發(fā)揮作用。基于潛在危害的安全工程，引入風險管理、產(chǎn)品相應安全標準、失效模型分析、系統(tǒng)工程等概念和要求后，不僅可應用于產(chǎn)品安規(guī)認證，也可應用于產(chǎn)品的設計開發(fā)與制造檢驗。如果應用在“全球市場準入”審核，第三方檢驗，亦可協(xié)助審核人員或檢驗人員快速找到高風險安全隱患點，進而深挖出產(chǎn)品、流程或體系上的不符合，提高審核或檢驗的效率與有效性。

作者:黃啟偉 張振寧 鄧華