電腦裁板鋸安全事故分析

成綿龍，李志宏，尹志宏

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣州 510670）

0 引言

江蘇省某縣城的一家具廠生產(chǎn)車間發(fā)生了一起安全事故，一臺(tái)后上料電腦裁板鋸設(shè)備在異常停機(jī)期間，后送料推板座突然后退，在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行維修的一名工人避讓不及，頭部遭到猛烈碰撞、擠壓，經(jīng)搶救無效后死亡。

事故設(shè)備為后上料電腦裁板鋸，如圖1 所示，屬于數(shù)控木工機(jī)床［1］，主要由鋸切機(jī)構(gòu)、壓料機(jī)構(gòu)、后上料液壓工作臺(tái)、推料裝置、紅外板料檢測(cè)裝置、后方光電保護(hù)裝置、防護(hù)裝置、電氣控制系統(tǒng)、前工作平臺(tái)以及各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成［2］。

圖1 設(shè)備外形（前面）

后上料電腦裁板鋸主要用于對(duì)木工板材進(jìn)行鋸切加工作業(yè)。設(shè)備采用電腦屏控制，人機(jī)一體化操作，通過電腦屏對(duì)裁板尺寸進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)編程，結(jié)合自動(dòng)后送料機(jī)構(gòu)，可對(duì)板材進(jìn)行自動(dòng)批量裁切（開料）作業(yè)［3］；根據(jù)需要，也可選擇人工送料進(jìn)行加工。設(shè)備設(shè)有各種故障報(bào)警裝置，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)，電腦屏的操作界面上會(huì)顯示相應(yīng)故障事項(xiàng)［4］。設(shè)備自動(dòng)送料方向兩邊設(shè)有防護(hù)圍欄，設(shè)備后面裝設(shè)了安全光幕裝置，如圖2所示的兩根立柱。在正常工作每執(zhí)行一次加工任務(wù)時(shí)，后方的液壓升降平臺(tái)上升并在推料裝置的推動(dòng)下，將后方板料推向裁板鋸。電腦根據(jù)不同訂單的尺寸，對(duì)板料進(jìn)行定位。在板料到達(dá)對(duì)應(yīng)位置后，壓料裝置下壓板料，鋸切機(jī)構(gòu)啟動(dòng)并對(duì)板料進(jìn)行切割作業(yè)。

圖2 設(shè)備外形（后面）

2018年，受江蘇省某市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局委托，組織專家小組，對(duì)事故設(shè)備——電腦裁板鋸進(jìn)行了安全事故鑒定。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查、測(cè)試、檢驗(yàn)，結(jié)合設(shè)備機(jī)械機(jī)構(gòu)圖和電路設(shè)計(jì)圖，以及現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控和人員筆錄口供，分析事故發(fā)生原因，為事故鑒定提供支持依據(jù)。

1 現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況

事故設(shè)備安裝在家具廠板式車間內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備后面拉了一條條幅，條幅左邊掛著寫有“設(shè)備維修中”字樣的A4紙。據(jù)介紹，事故發(fā)生后，安監(jiān)部門為了保留事故期間設(shè)備電腦自動(dòng)記錄的操作證據(jù)，拆走了設(shè)備的控制電腦。

拆開事故點(diǎn)旁邊的防護(hù)欄，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件——后送料推板座，與固定部件——機(jī)身立柱之間存在擠壓夾緊區(qū)間，如圖3 所示，圖中圓圈部分左邊為后送料推板座，右邊為立柱。據(jù)該公司現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步介紹，事發(fā)前，因可能懷疑用于探測(cè)板料位置是否正常的斜對(duì)角反射光電裝置發(fā)出故障信號(hào)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，死者在設(shè)備沒有斷電的情況下進(jìn)入到反射光電裝置安裝位置，如圖4 所示的右下角附近對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，其頭部正處于擠壓區(qū)域（圖3 圓圈部分），此時(shí)左側(cè)的后送料推板座突然向右邊方向移動(dòng)（后退），死者來不及反應(yīng)而被撞擊、擠壓。設(shè)備后方設(shè)置了一對(duì)安全光幕裝置，兩光幕外沿與各自相鄰防護(hù)欄間分別留有0.4 m（圖4）的間隙，人員從這段間隙進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部不能被光幕探測(cè)到；光幕兩側(cè)的防護(hù)欄上方分別貼有“限制區(qū)域，未經(jīng)授權(quán)禁止入內(nèi)”字樣的圖文警示牌，如圖5 所示。

圖3 事故點(diǎn)的擠壓夾緊區(qū)間

圖4 光幕外沿與航方式欄距離約0.4 m

圖5 防護(hù)欄上的圖文警示

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果

安監(jiān)部門安排相關(guān)人員把此前拆下的控制電腦裝回到設(shè)備上，設(shè)備通電后可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。操作控制面板，使后送料推板座處于事故發(fā)生時(shí)的大概位置［5］?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像顯示，事故是由于后送料推板座突然后退造成的，現(xiàn)場(chǎng)鑒定檢驗(yàn)小組針對(duì)該后退動(dòng)作進(jìn)行了一系列模擬試驗(yàn)［6］，結(jié)果如表1 所示。從表中可以看出，在設(shè)備沒有報(bào)警時(shí)，序號(hào)1～4 試驗(yàn)可導(dǎo)致后送料推板座后退，其中序號(hào)1、3 試驗(yàn)產(chǎn)生連續(xù)的后退動(dòng)作；序號(hào)2、4 試驗(yàn)所產(chǎn)生后退動(dòng)作為點(diǎn)動(dòng)，若要持續(xù)后退，需持續(xù)點(diǎn)擊／按壓相應(yīng)按鈕。在設(shè)備存在報(bào)警情況下，序號(hào)1～4 試驗(yàn)均不導(dǎo)致后送料推板座后退。斜對(duì)角反射光電裝置信號(hào)正常和異常間無論如何切換，只要在操作界面不進(jìn)行任何操作，后送料推板座均不產(chǎn)生后退動(dòng)作。

表1 后送料推板座后退模擬試驗(yàn)

操作控制面板，使后送料推板座前進(jìn)至極限位置，測(cè)量該位置與事故點(diǎn)機(jī)身機(jī)架的距離為935 mm，如圖6 所示，在這段距離內(nèi)，表1 中序號(hào)1 導(dǎo)致后送料推板座后退運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為5.50 s，序號(hào)3 則為1.16 s。

圖6 后送料推板座與機(jī)身機(jī)架的距離為935 mm

3 安全事故原因分析

3.1 后送料推板座突然后退原因分析

查看現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生時(shí)，有兩名工作人員正在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行維修，還有一位操作人員在設(shè)備電腦屏幕前操作。9 月3 日08∶17∶55（監(jiān)控錄像顯示時(shí)間），后送料推板座產(chǎn)生連續(xù)后退動(dòng)作，4 s后停止。根據(jù)表1，只有序號(hào)1 和序號(hào)3運(yùn)動(dòng)符合連續(xù)后退動(dòng)作的事故特征，而序號(hào)3 中后送料推板座從極限位置后退到事故點(diǎn)位置所用時(shí)間僅需1.16 s，小于4 s，即還沒到4 s，該推板座就已達(dá)到事故點(diǎn)；序號(hào)1 運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間則為5.5 s，大于4 s，因此只有序號(hào)1“點(diǎn)擊推料座后退至機(jī)械原點(diǎn)”導(dǎo)致的后送料推板座后退運(yùn)動(dòng)符合監(jiān)控錄像的事故現(xiàn)狀。

根據(jù)設(shè)備制造方提供的“推料座回機(jī)械原點(diǎn)”電氣控制梯形圖，如圖7 所示，采用事故樹分析法［7］對(duì)其進(jìn)行分析，其事故樹如圖8 所示。

圖7 推料座回機(jī)械原點(diǎn)梯形控制圖

圖8 推料座回機(jī)械原點(diǎn)事故樹

從該事故樹［8］看到，只有同時(shí)滿足X1、X2、X3、X4 條件時(shí)，頂上事件“推料座回機(jī)械原點(diǎn)”才會(huì)發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備報(bào)警停機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)方式，滿足了X1；從監(jiān)控錄像看到，事故發(fā)生時(shí)，后送料推板座沒有停在最后位置（即原點(diǎn)位置），滿足了X4。這表明事發(fā)時(shí)，必定同時(shí)發(fā)生了點(diǎn)擊推料座回機(jī)械原點(diǎn)光標(biāo)按鈕（X2）和斜對(duì)角反射光電信號(hào)變?yōu)檎＃╔3）兩個(gè)事件。安監(jiān)部門提供的資料顯示，事發(fā)前，設(shè)備因紅外線發(fā)生故障而異常停機(jī)。經(jīng)公司介紹和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)查明，該故障實(shí)為斜對(duì)角反射光電信號(hào)沒有對(duì)上，導(dǎo)致設(shè)備誤認(rèn)為板料位置錯(cuò)誤而報(bào)警停機(jī)，死者進(jìn)到設(shè)備內(nèi)維修，其實(shí)是去調(diào)整反射光電信號(hào)裝置的位置。從電腦導(dǎo)出的設(shè)備操作日志（圖9）看到，在9 月3 日08∶20∶32（設(shè)備電腦系統(tǒng)時(shí)間，下同）前，設(shè)備一直提示板料太高故障，期間設(shè)備外的操作人員在不確定正在設(shè)備內(nèi)維修的人員是否處于安全狀態(tài)的情況下，不斷在操作面板點(diǎn)擊可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)動(dòng)作的回機(jī)械原點(diǎn)按鈕，在08∶20∶32 末位時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，反射光電信號(hào)正常，具備推板座回機(jī)械原點(diǎn)條件，當(dāng)設(shè)備外面的操作工再次點(diǎn)擊回機(jī)械原點(diǎn)按鈕時(shí)，后送料推板座產(chǎn)生后退動(dòng)作，導(dǎo)致死者頭部被撞擊、擠壓而死亡。從圖9 可以看到，事故發(fā)生后的08∶20∶37 時(shí)間節(jié)點(diǎn)，顯示推料伺服電機(jī)故障，這是因?yàn)橥瓢遄笸藭r(shí)被死者頭部擋住，導(dǎo)致伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)過載保護(hù)而報(bào)警，該動(dòng)作效果與表1 序號(hào)7 的模擬試驗(yàn)相吻合。

圖9 事發(fā)時(shí)的設(shè)備操作日志

以上分析表明，導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因是死者在設(shè)備沒有斷電的情況下進(jìn)入設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行維修，另一名操作工人在不確定其是否處于安全狀態(tài)的情況下，在電腦操作屏上點(diǎn)擊推料座回機(jī)械原點(diǎn)光標(biāo)按鈕引發(fā)后送料推板座后退造成的［9］。

3.2 事故原因分析

設(shè)備制造方提供的《電腦裁板機(jī)系列（正后方上料）使用說明書》第3.6 條“維護(hù)檢查故障發(fā)生時(shí)的注意事項(xiàng)”規(guī)定：檢查和維修前必須首先切斷機(jī)床總電源。維修結(jié)束后，必須在確保設(shè)備和人員處在安全狀態(tài)時(shí)，才能接通電源。設(shè)備上《安全警告事項(xiàng)》（圖10）第4 條規(guī)定：非專業(yè)維修人員，請(qǐng)勿對(duì)機(jī)器進(jìn)行維修。從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像看到，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常停機(jī)時(shí)，操作人員并沒有第一時(shí)間切斷總電源，而是直接進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行操作；安監(jiān)部門提供的筆錄表明，參與設(shè)備維修的人員均不是經(jīng)培訓(xùn)過的專業(yè)維修人員。這表明，本次事故涉及的相關(guān)操作工人違反了設(shè)備維修的安全規(guī)定，在不具備專業(yè)能力的情況下從事危險(xiǎn)的維修工作，屬于典型的人的不安全行為，是導(dǎo)致發(fā)生這起事故的主要原因。

圖10 鉚接在設(shè)備上的安全警示牌

國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB12557－2010《木工機(jī)床安全通則》［10］規(guī)定：由傳送帶、傳送機(jī)構(gòu)等輸送裝置帶來的附加危險(xiǎn)也應(yīng)加以防護(hù)，可通過固定式防護(hù)裝置和采用帶聯(lián)鎖的防護(hù)裝置等措施。該設(shè)備采用自動(dòng)送料方式，其送料區(qū)域存在危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)，該區(qū)域前、左、右三側(cè)采用防護(hù)裝置（欄）圍閉防護(hù)，后面則采用帶聯(lián)鎖的安全光幕進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)欄的作用是阻止人員隨意進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，安全光幕的作用是人員意外進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)可觸發(fā)設(shè)備報(bào)警而停機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，安全光幕沒有完全覆蓋設(shè)備后面（圖4），在沒有覆蓋區(qū)域的顯眼處貼上限制進(jìn)入的安全警示，這種本應(yīng)安全光幕可以實(shí)現(xiàn)的安全防護(hù)卻采用提示性信息代替的方式，不符合GB 12557－2010《木工機(jī)床安全通則》要求，也不符合安全設(shè)計(jì)理念，會(huì)存在安全隱患?，F(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，設(shè)備正常工作過程中，人員從設(shè)備后方光幕覆蓋的區(qū)域進(jìn)入設(shè)備送料危險(xiǎn)區(qū)，會(huì)因遮擋光幕引發(fā)設(shè)備報(bào)警停機(jī)，這時(shí)只要光幕不再被遮擋，通過點(diǎn)擊電腦屏幕上的故障復(fù)位按鈕，即可消除報(bào)警。結(jié)合電腦導(dǎo)出的設(shè)備操作日志（圖11～12）和監(jiān)控視頻發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生前5 min 內(nèi)，出現(xiàn)2 次安全光幕異常報(bào)警，電腦屏前的操作人員在明知設(shè)備送料危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)還有人的情況下，仍在第一時(shí)間點(diǎn)了故障復(fù)位按鈕消除警報(bào)。因此，就本次事故而言，該設(shè)備在送料機(jī)構(gòu)安全防護(hù)的設(shè)計(jì)上不符合GB12557－2010《木工機(jī)床安全通則》標(biāo)準(zhǔn)要求，存在安全隱患，不過由于操作人員不經(jīng)安全確認(rèn)就點(diǎn)擊故障復(fù)位消除警報(bào)的行為使安全光幕起不到應(yīng)有的安全作用，故設(shè)備的安全設(shè)計(jì)問題對(duì)造成本次事故所占的權(quán)重影響較小。

圖11 事發(fā)5 min前的設(shè)備操作日志

圖12 事發(fā)2 min前的設(shè)備操作日志

4 安全事故分析結(jié)論

安全事故分析結(jié)論如下。

（1）該設(shè)備維修時(shí)后送料推板座突然移動(dòng)致人死亡，是由于死者在設(shè)備沒有斷電的情況下進(jìn)入設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)，另一名操作工人在不確定其是否處于安全狀態(tài)的情況下，在電腦操作屏上點(diǎn)擊了推料座回機(jī)械原點(diǎn)光標(biāo)按鈕造成的。

（2）該公司相關(guān)操作工人違反設(shè)備維修安全規(guī)定，在不具備專業(yè)能力的情況下從事危險(xiǎn)的維修工作，是導(dǎo)致發(fā)生這起事故的主要原因；設(shè)備送料機(jī)構(gòu)的安全光幕設(shè)計(jì)不符合國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB12557－2010《木工機(jī)床安全通則》要求，存在安全隱患，但因操作人員違規(guī)操作，使安全光幕起不到預(yù)期的安全作用。

5 預(yù)防和建議

預(yù)防和建議如下。

（1）加強(qiáng)安全意識(shí)。防止設(shè)備操作員和維修員在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，杜絕帶電維修作業(yè)［11］。

（2）完善防護(hù)裝置。設(shè)備后方的光電保護(hù)裝置應(yīng)覆蓋整個(gè)后部可進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部區(qū)域，包括維修通道；設(shè)備兩側(cè)的防護(hù)裝置現(xiàn)時(shí)為掛扣式的防護(hù)門，應(yīng)作更可靠的緊固措施或增設(shè)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，以防止人員輕易進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。

（3）消除夾緊區(qū)域的危險(xiǎn)。事故設(shè)備內(nèi)部的機(jī)身立柱和后送料推座之間，存在一危險(xiǎn)夾緊區(qū)間，而檢測(cè)板料厚度的紅外檢測(cè)裝置卻設(shè)置到夾緊區(qū)間上。因此應(yīng)該將紅外檢測(cè)裝置設(shè)置在該夾緊區(qū)域以外。

6 結(jié)束語

隨著數(shù)控技術(shù)逐漸應(yīng)用到木工機(jī)床領(lǐng)域，木工機(jī)床的自動(dòng)化和智能化得到實(shí)現(xiàn)，也衍生出種類繁多的數(shù)控木工機(jī)床?，F(xiàn)階段，相應(yīng)數(shù)控木工機(jī)床的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚未完善，同時(shí)，數(shù)控木工機(jī)床具有刀具轉(zhuǎn)速高，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)速度快，機(jī)床體積大、盲區(qū)多等特點(diǎn)，自動(dòng)化的設(shè)備容易令操作人員麻痹大意、忽視危險(xiǎn)，從而容易導(dǎo)致事故的發(fā)生［12］。應(yīng)該吸取事故的教訓(xùn)，更應(yīng)該加強(qiáng)安全意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)，從源頭上減少或消除設(shè)備的安全隱患，讓設(shè)備的操作人員得到切實(shí)的保障，為國(guó)家的繁榮發(fā)展和安全穩(wěn)定，貢獻(xiàn)力量。