第1章　绪论

1.1　开展机械安全风险预警研究的背景和意义

机械产品对提升生产力、改善劳动强度具有重要意义。然而，由于人的不安全行为、机器的不安全状态、环境的不安全条件，机械安全事故经常发生［1］。例如，某机械制造企业铸造车间从1959年开始发生的156起安全事故中，机械安全事故占75%［2］；某企业从2014年2月到2015年1月在亚洲地区发生的79起安全生产事故中，机械安全事故多达24起［3］。

机械安全事故的发生在造成人员伤亡与经济损失的同时会带来一定的负面社会影响。针对机械安全问题，欧美等发达国家对机械安全技术及其标准化十分重视，早在20世纪中后期，这些国家就在机械安全风险评估及安全防护等技术研究的基础上建立了较为完善的机械安全标准体系，并将风险评估、安全控制、安全检测等安全技术，以及急停、压敏保护、电敏保护等安全装置广泛应用于工业领域。我国于20世纪末开始研究机械安全技术，深入开展了安全设计、风险评估和安全装置设计等研究，围绕机械安全风险评估与风险减小［4，5］、安全控制系统［6，7］、安全距离［8］、危险能量控制［9］、人类工效学［10］等制定了一批标准，在提升机械装备安全水平方面发挥了重要作用。

随着物联网、大数据等新一代信息技术与先进制造技术的融合，全球兴起了以智能制造为代表的新一轮产业革命。然而，智能化并不等于安全水平的提升，从某种意义上来说，智能化如果处理不当，那么反而会带来新的风险。智能工厂中大量使用的工业机器人、可移动设备、自动化仓储等都带来了新的机械安全问题，如2015年德国大众汽车制造厂发生的机器人伤人事故［11］。

目前，机械安全相关技术及标准研究主要针对机器设计阶段。国家标准《机械安全　设计通则　风险评估与风险减小》（GB/T 15706—2012）［4］提供了实现机械安全的原则和方法，可帮助设计者实现机械安全的目标。机械安全开始于风险评估，在设计阶段开展风险评估主要考虑机器的各种限制，在识别危险时考虑人与机器的相互作用、机器的可能状态、可预见的误用等。然而，事故往往发生在机器的使用阶段，设计阶段采取的机械安全措施（机械安全风险减小三步法：本质安全设计措施、机械安全防护装置、使用信息）不能对机器使用时随着时间、应用情况等变化而出现的人、机器、环境状态改变发出预警。

安全风险预警技术通过分析作业场所的风险水平，对危险状态提前警报或警告［12］。智能工厂已能够实现人、机器、环境状态信息的实时监测，可根据实时监测信息开展机械安全风险预警研究，达到风险减小的目的。

本书以国家重点研发计划课题“机械、电气安全风险预警关键技术标准研究”为支撑，针对机器设计阶段采取的机械安全措施对人、机器、环境可能发生的不安全状态无法预警问题，基于事故致因理论，综合考虑人、机器、环境及其耦合效应，开展对机械安全风险预警体系的构建，以及机械安全风险预警监测要素的确定、风险值计算模型和权重的确定、面向机械安全风险预警的人的不安全行为检测与识别、机器状态监测等关键技术的研究，并构建了机械安全风险预警系统。对提升我国机械装备质量安全水平，降低机械安全事故发生概率，减少因机械安全事故造成的人员伤亡和财产损失具有一定的意义。