本篇结合智能安全防护系统的设计原则、风险评估的方法，通过常见物流装备的风险评估及几个工厂的项目案例的介绍，进一步说明如何通过物理隔离、联锁保护、权限管理、安全预警几大方案来满足实际项目的需求，供业主方、设备商、集成商在产品设计和工厂新建、改造时参考。

  制造企业往往以“提高生产效率”为最大的目的进行工厂新建或改造。安全是关乎效率的主要的因素，一旦安全生产管理不好，会造成人员受伤或死亡损失、财产损失、生产停滞损失、声誉损失、社会责任损失等多方面损失，企业负责人还面临刑事处罚的风险。也有上市公司因为发生人员死亡的安全事故一夜之间市值蒸发几个亿的案例。在安全生产上，企业每年原本就有费用投入的要求。根据《企业安全生产费用提取和使用管理办法》的规定，以一家年营收10亿元的机械制造企业为例，当年在安全生产上的投入要达到290万元。而若发生安全生产事故造成人员受伤或死亡，直接赔付金额也往往高达数百万元。从经济性、社会责任等多种角度来看，前期投入都要优于事后赔付。因此，构建全面的安全防护系统，应该成为智能工厂规划的题中之意。

  智能工厂的安全防护系统模块设计应遵循两大原则，一是最大限度地考虑标准符合性，二是兼顾适用性与可迭代性。在详细的介绍过机械安全标准体系，风险评估的方法——物理隔离、联锁保护、权限管理、安全预警几大方案之后，本篇将以常见的物流装备为例，介绍怎么样做设计阶段的风险评估，并选取几个典型项目案例做多元化的分析，介绍项目中方案的具体设计，供业主方、设备商、集成商在产品设计和工厂新建、改造时参考。

  常见的物流装备，如码垛机器人、输送机、提升机、堆垛机，设备本身及设备组合使用时的工作区域，都有设备或行业标准的安全要求。随着业主对安全生产重视程度的提高，或部分设备企业及集成商开始拓展海外业务，对设施安全性能及方案安全设计的要求也在逐步的提升。下文以堆垛机为例，进行风险评估及方案设计。注意，本篇选取了某项目中使用的一款堆垛机产品参数，具体的评估内容及方案设计，根据设备参数的不同，不能一概而论。

  为了完成风险评估和风险减小，设计者应按下列顺序依次采取一定的措施：确定机器的各种限制，包括预定使用以及任何可合理预见的误用；识别危险及其伴随的危险状态，对每一种识别出的危险和危险状态进行风险估计；评价风险并决定是不是需要减小风险；采取保护的方法消除危险或减小危险伴随的风险。

  · 维护人员按时进行检查运动件是否锈蚀、润滑油是否充足、限位开关是不是失灵、钢丝绳有没有损坏等；

  堆垛机高度将影响危险源高度参数，影响安全围栏的高度的选择；操作人员在手动控制堆垛机时也有高空坠落的风险，人员需正确佩戴PPE避免高空坠物的伤害；巷道宽度约2m，人员可轻松进入巷道内，有人员在巷道内堆垛机意外启动伤害人员的可能性，应考虑各类存在检测系统；巷道长度将直接影响各类存在检测系统的选型，如安全光栅、安全扫描仪等。

  对应的风险评价结果为，非常高的风险，需要把风险降低到可接受的程度，根据安全功能性能等级确定的方法，确定要达到PLd的性能等级。常规方案设计见图3。

  码垛机器人、提升机、输送机等机器的风险评估方法与堆垛机类似，本文不详细展开。参见图5。

  应按照GB/T 15706－2012《机械安全 设计通则 风险评估与风险减小》的规定，展开风险评估，针对风险评估的重大危险，首先通过本质安全设计措施减小风险，若无法达到充分的风险减小，可优先考虑进行风险预警系统的引入。是否能引入风险预警系统，一是考虑技术可行性，主要是机器能否通过数字化监测的方式获取信息；二是考虑经济可行性，要进行成本效益分析。风险预警的流程，以预警检测环节提供的信息为输入，进行一定的风险值计算后，确定风险预警级别，发布预警信息，根据预警级别给出对应预警措施，将风险降低到可接受的水平，最后解除预警措施。风险预警的流程如图4所示。

  该项目的主要设备类型为大型的焊机与轧机，产线自动化生产程度高，部分工位的上下料及转运需要人工辅助操作。

  产线及输送线区域，用安全围栏进行安全域与危险区的隔离，产线规定的越过防护结构触及的安全距离及通过规则开口的安全距离的要求。

  在设计安全回路时应最大限度地考虑现场实际工况与安全评估结果，根据安全评估得出现场所需性能等级为PLe，在实际设计时不应低于此等级。

  安全开关选用了德国EUCHNER公司的MGB系列，带防护锁定类型,性能等级可达PLe。考虑到现场设备停机时间比较久，为避免发出停止信号后设备因为惯性对人员造成了严重的伤害的可能，所以增加了“申请进入按钮”进行配合。人员需使用“申请进入按钮”使设备进入停机状态，等待设备完全停止后控制安全门锁解锁，人员方可进入。

  安全光栅选用了德国SICK公司的C4C系列。光栅的安装的地方离危险源较远，大多数都用在防止相关人员意外进入危险区域，因此安全光栅的光轴间距选用的是身体防护类型（另外两种分别为手指防护与手掌防护）。光栅最低光轴离地不高于250mm，防止相关人员通过从下方爬入危险区域。

  安全控制管理系统选用了德国Siemens公司的1500F系列，可同时运行安全程序与控制程序。安全控制器与安全开关和安全光栅采用双回路连接，安全控制电路不低于Cat4。

  权限管理应用在仓储区域，主要防止现场没有经过授权的人员进入高价值货区。现场采用的是人脸识别和安全开关相配合的形式，使用人脸识别代替原有的申请进入按钮。当人员有权限时能够最终靠人脸识别解锁安全开关，进入仓储区域。安全开关与仓储区内的搬运设备、输送机等作安全联锁。此方案在不降低性能等级的情况下，为安全控制管理系统增加了权限管理功能，极大地保护了高价值货物的安全。

  业主对安全生产管理积极探索创新，选取其中一个车间进行AI预警项目试点，对区域越线、人员陷入危险区、安全帽与工作服穿戴这几种不安全行为进行识别。识别到人员有区域越线行为，则触发声光报警；不穿戴安全帽与工作服，则不予授权进入；人员陷入危险区，则安全门无法复位，设备不予启动。

  该业主为国内汽车制造企业，吸取今年业内一起事故的教训，提出了用技术方法降低因员工未执行LOTO挂锁程序而造成事故的风险的需求。

  这起事故在汽车行业的作业场景较为典型。2023年初，某全球知名电动车企业在中国的工厂内发生一起安全事故，造成1名31岁男性员工死亡，直接经济损失270万元。经调查，事故原因是事故员工未按公司规定的LOTO程序进行挂锁，立即进入到工作站区域内作业，而与之交接班的另一位员工，未确认工作站区域内是否有人，直接拿掉自己的挂锁关闭安全门，设备复位启动，导致悲剧发生。

  方案设计保留工作站原有围栏及安全门，利用AI人员防陷入系统对安全门做改造升级，使其能自动检验测试人员进入和离开，并统计出工作内部的滞留人员。设备安全门上布置三色灯条用于警示人员滞留情况。相关信号同步给设备的控制管理系统，若工作站内部有滞留人员则设备无法启动。

  该业主为某外资制药企业，企业的EHS部门敢于探索与实践，不断尝试用新的技术方法提升内部的安全水平。

  实现管控区域内有人则安全门无法上锁；视觉识别判断区域内人员存在，防止相关人员陷入；增强现有LOTOTO流程管理；不干扰现有Trapped key联锁。

  对原有用机械锁的安全门进行安全升级，实现巷道穿梭车区域授权进入管理；增强现有LOTOTO流程管理，通过人员计数，判断区域内人员存在，防止相关人员陷入。

  需求：基于AI技术，对楼梯区域进行实时的机器识别检测，准确检测出画面中人员上下楼是否扶扶手，引导员工规范上下楼行为，减少楼梯跌倒事故。人员生物信息图片需进行遮挡模糊化处理。

  结语：安全生产受重视程度不断的提高，企业不断通过本质安全、工程技术、安全管理几种方式来提升内部的安全水平。用工程技术的手段来替代管理手段，更多运用基于AI、物联网、大数据的产品和方案，减小对人的主动行为的依赖程度成为发展的新趋势。企业应结合本企业的安全生产水平现状，制定合理目标，选择正真适合的方案与服务商。

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