安全生产的起源与发展,与工业化的起源与发展息息相关。本文沿着国内外工业化演进之路,梳理了安全生产的发展历程,通过对比不同时期的生产力特点与安全管理特点,对安全生产的发展趋势进行分析,为企业如何选择适合本企业的安全防护方案提供参考。
国内外安全生产的发展历史、现状与趋势
工厂智能安全防护系统构建之物理隔离方案
工厂智能安全防护系统构建之联锁保护方案
工厂智能安全防护系统构建之权限管理方案
工厂智能安全防护系统构建之安全预警方案
工厂智能安全防护系统构建之行业实施案例
|编者按|
安全是发展的前提,发展是安全的保障。近年来,中国坚持发展和安全并重,实现高质量发展和高水平安全的良性互动。值得一提的是,随着制造业加快转型升级,越来越多的制造企业开始新建智能工厂,或者对现有工厂进行智能化改造;同时,在“制造工厂物流中心化”的理念下,物流已经成为智能工厂规划建设的核心要素。由于多种自动化、智能化设备在制造企业应用日益广泛,如果管理与使用不当,就会存在安全隐患。因此,增强安全生产意识,构建全面的防护系统,防范风险发生,受到企业高度重视。基于此,我们特邀国内“智能安全防护专家”宁波pg电子官网科技股份有限公司,以“工厂智能安全防护系统构建”为主题提供系列文章。
本连载拟分六期刊发,内容包括:《国内外安全生产的发展历史、现状与趋势》《工厂智能安全防护系统构建之物理隔离方案》《工厂智能安全防护系统构建之联锁保护方案》《工厂智能安全防护系统构建之权限管理方案》《工厂智能安全防护系统构建之安全预警方案》《工厂智能安全防护系统构建之行业实施案例》。希望通过本连载的详细解读,助力广大制造企业提升安全生产管理水平。
国内外安全生产的发展历史、现状与趋势
安全生产的起源与发展,与工业化的起源与发展息息相关。本文沿着国内外工业化演进之路,梳理了安全生产的发展历程,通过对比不同时期的生产力特点与安全管理特点,对安全生产的发展趋势进行分析,为企业如何选择适合本企业的安全防护方案提供参考。
作者:应露瑶 俞波 汪中亨
宁波pg电子官网科技股份有限公司
今年6月是中国的第22个安全生产月,本次安全生产月的主题是“人人讲安全,个个会应急”。自1980年我国多部门首次开展安全生产月以来,安全生产月的各种活动成为我国安全生产文化建设的重要载体,内容涉及国家政策法规、行业标准、企业安全管理、员工职业健康安全等各层面。历年主题中,屡见与企业如何做好安全生产相关的内容,如2017年的“全面落实企业安全生产主体责任”,2022年的“遵守安全生产法,当好第一责任人”。
为何企业要承担安全生产的主体责任,企业主要负责人作为本企业安全生产第一责任人,又该如何做好本企业的安全生产工作呢?本文将通过对比不同时期的生产力特点、安全管理特点等,对安全生产的发展趋势进行分析,为企业如何选择适合本企业的安全防护方案提供参考。
安全生产是安全与生产的统一,指为预防在生产过程中发生人身、设备等各类事故,保护工作人员在生产中的安全而采取的各种措施。在社会生产活动中,通过人、机、物料、环境的和谐运作,使生产过程中潜在的各种事故风险和伤害因素始终处于有效控制状态,切实保护劳动者的生命安全和身体健康。
安全生产的起源与发展,与工业化的起源与发展息息相关。工业革命带来了大规模的工业化生产和机械化生产方式的普及,这种生产方式在推动社会经济发展的同时也增加了生产过程中的安全风险。在这种情况下,安全生产成为一个受关注的社会经济问题。可以说,安全生产问题,本质上是工业化生产方式所带来的社会经济问题。
工业化的生产方式起源于16、17世纪的欧洲,尤其是地中海沿岸的城市邦国。在这些城市中,由于地理位置优越和海外贸易的发展,商业活动非常繁荣。大规模的海外贸易促使对产品生产和加工趋于集中化,催生出基于机器化和标准化生产大规模的生产标准化产品以满足市场的需求。工业革命的起源可以追溯到18世纪初英国的纺织业。当时,英国手工纺织业已经达到一个瓶颈,人工生产效率低下,成本高昂。于是,一些企业家开始寻求新的生产方式和机器,以提高生产效率和降低成本。这些新的生产方式和机器的出现大大提高了生产效率和质量,降低了产品成本,促进了商品经济的发展。而生产过程中工人的身体接触到更多机器,增加了工人的健康和安全风险。工业生产规模不断扩大,生产过程中存在的安全隐患也随之增加。安全生产的问题不仅关系到个人生命安全,还关系到生产效率、企业经济效益和社会稳定等方面,引起政府、企业和公众的广泛关注。于是,工业化国家相继对安全生产问题的解决之道进行了不同探索。这些探索在四次工业革命中呈现出不同的特点。
第一次工业革命时间为18世纪60年代至19世纪40年代。英国人用水和蒸汽动力取代纯粹的人力和畜力,帮助实现了大规模生产。成品来自机器制造,而不再是艰苦的手工制作。这一时期,工厂的特点是从手工作业向机械化工厂迈进。规模化、机械化生产刚刚起步,人们开始使用机器进行生产,人机安全事故开始涌现。事故造成的损失成为受关注的社会经济问题,催生了职业安全等专业领域的研究。
这一时期,安全生产的主要目标是减少事故导致的财产损失。安全管理上的主要方法是通过台账分析和损失估计来进行事故避免和事故处理。这一时期的技术标志是安全帽、防护面具、保险绳等个人防护装备的使用。少数先发工业国家尝试开展安全生产立法。英国议会于1802年颁行《学徒道德与健康法》,用成文法规规定接受学徒的雇主保护学徒健康的义务,并配以治安法官实施该法。该法开创了劳动法和安全生产法的历史,开启了现代意义的劳动者权利,由法律制度和与配套的行政执法对劳动者进行特殊保护。
第二次工业革命时间为19世纪70年代至20世纪初期。人们开始利用石油、天然气和电力等能源进行生产,产生了装配线。这些新能源以及借助电话和电报进行得更先进的通信,使制造过程具备了大规模生产能力和一定程度的自动化。这一时期,工厂从机械化向电气化迈进。逐渐普及的电气化生产降低了安全技术应用门槛,安全科学成为专业学科领域。
这一时期安全生产的主要目标为事故避免、危害减轻和隐患消除。安全管理上,事故统计和案例分析成为社会和企业安全生产立法的前置工作,如杜邦公司1912年开始收集安全数据,并在此基础上构建了直线型、标准化的安全管理体系。安全理念上,美国钢铁公司于1906年发起“安全第一”运动,同时期“匹兹堡调查”重塑了社会观念,确立了“安全第一,质量第二,产量第三”安全管理的基本理念。技术标志是现场安全设备、安全显示仪表、应急救援装备等电气化设施的广泛使用。立法上,事故责任的判定从“过错责任”发展“为无过错责任”,德国1872颁行《国家责任法》、英国1880年颁行《雇主责任法》,均在工伤领域废除适用过错责任原则。即,当劳动者在生产活动中受到伤害,无论雇主有无主观过错和客观过失,均由其承担赔偿责任。由此奠定了由雇主承担所有职业伤害的民事责任(金钱赔付)的法律基础。1883年,德国又创立了工伤保险制度,由政府、雇主等分担保险费用,以应对劳动伤害的救济和补偿。1931年,美国管理协会倡导加强风险管理,随后保险成为安全生产风险转移的重要策略,行政部门要求企业主动参与职工人身伤害保险。这一制度经完善,并在世界范围推广,形成了当代强制实施、全部由雇主承担保险费用的通用工伤保险制度,真正实现了由雇主承担无过错责任的初衷。
第三次工业革命开始于20世纪中叶。制造过程中增加了计算机以及先进的电信和数据分析。这一时期,工厂从电气化向信息化迈进。将可编程逻辑控制器 (PLC)嵌入机器中,帮助自动执行某些流程并收集和共享数据,工厂数字化由此开始。借助广泛使用的数字计算设备,很多行业实现了生产自动化,安全生产面临的问题也更加复杂。企业安全管理开始向安全风险管理升级,并纳入应急管理体系,风险识别、评价、预警、控制和应急响应成为安全生产管理的核心内容。理念上,安全生产的方针升级为“安全第一,预防为主”。方法上,各类事故因果分析方法,如鱼刺图、故障树、失效模式及后果分析、风险矩阵等,在安全生产风险管理中得到普及。技术标志上,检测仪器、计算机和信息技术得到全方位应用。
这一时期,立法上逐渐系统化,东牛在《安全生产的前世今生》一文中,将这种系统化的立法与管理总结为“一部法+一个执法机构+一项制度+专业化治理”的安全生产国家治理体系,并梳理了其发展过程。美国于1970年颁行《职业安全卫生法》,这是人类的第一部完整的“安全生产法”,继承了其他工业化国家在此领域的创新和实践。一部法,由《职业安全卫生法》全面规范雇佣双方在劳动者安全健康方面的权利义务;一个行政执法机构,该法授权成立联邦职业安全卫生局负责实施法律;一项制度,全面强制实行工伤保险制度;专业化治理,组建联邦职业安全卫生研究所,对各类可能的劳动伤害进行科学攻关研究,并提出技术性规范和标准,供联邦职业安全卫生局采用。该法确立了一系列雇主保护劳动安全健康具体义务,如果违反将遭受执法机关的行政处罚;同时,因违反法律及相关技术标准而造成雇员伤亡,还面临刑事追究。此后,其他工业化国家也进行了系统的立法,建立了类似的治理体系。1972年,日本颁行《工业安全卫生法》;1973年,德国和法国颁布其相应的综合性法律;1974年,英国颁布被称为该领域典范的《劳动安全卫生法》;1981年,韩国颁行其《工业安全卫生法》。1981年,联合国负责劳动关系事务的专门机构国际劳工组织,根据世界范围的实践,颁布了具有国际法效力的《职业安全和卫生及工作环境公约》(国际劳工组织公约第155号),使这一劳动者的权利领域和政府的工作领域世界化了。[1]
第四次工业革命也称工业4.0,是目前所处的和正在进行的工业化阶段。其特点是自动化程度的提高以及智能机器的出现,生产的灵活性得到提高,制造商可以通过大规模定制来更好地满足客户需求。物联网、云计算、边缘计算、AI和机器学习、数字孪生等技术被广泛应用,并处于快速发展当中,工厂全面进入智能时代。数据洞察在制造过程中被提到了重要位置,通过从工厂车间收集更多数据并将其与其他企业运营数据相结合,智能工厂可以实现信息透明并更好地制定决策。
这一时期的安全生产的管理、理念、技术、方法上会呈现出什么样的发展趋势,可以从前面三次的发展历史中得出一些结论。
立法和治理体系上,第三次工业革命中已经发展到了系统化、规范化、国际化的阶段,这一时期,工业化的后发国家在立法和治理上也会逐渐往这个方向发展。系统化、规范化的立法和治理体系,以美国体系、欧盟体系为代表,其框架体系如图1、图2所示。国际化的标准体系也逐渐完善,如机械、电气方面的标准有了国际的ISO标准、IEC标准,各国的标准基本遵循国际的标准框架,如图3所示。
在安全管理的目标和理念上,安全生产的目标不限于减少损失,而且应追求“以人为本”,从意识、知识、技能等层面赋能员工,从而赋能企业安全运营并提升社会声誉,创造效益。安全管理的方法上,因为有了技术手段的支持,会更多从事后的分析前置到事故的预防上面来。安全生产事故是各类风险因素耦合的结果,这一时期,可以通过加强对历史事故和新发事故风险征兆的总结,加强对非显性风险但具有征兆和致因风险的判断分析,对未知事故的预测,基于预测进行事前预防。
在技术上,安全生产的不安全因素受到物理、社会和信息三元空间要素的多重影响,因此要运用物联网、云计算、人工智能等多种新技术,从生产活动的物理和社会空间获取安全信息,反向改善物理空间的设施安全以及社会空间的行为安全。新技术和新平台的应用,能实现对生产风险的多功能感知、高质量预测和全自动管控。如,可以借助5G和物联网开展实时监控,融合智能算法和监测大数据,预警安全隐患,及时发现并纠正不安全行为,借助数字孪生和扩展现实技术,构建“人、机、环、管”安全隐患自动消除系统。
中国的工业化之路曲折而漫长,但真正自觉大规模、高强度推进工业化应该是20世纪下半叶以后的事情,比先发的工业化国家晚了一个多世纪。因此,中国安全工业化的发展和安全生产的发展,和工业革命的四个阶段并不能对应起来。中国工业化发展的总体特点是发展的时间更短、起点更高,面临的问题更复杂,现阶段逐渐追平发达国家。安全生产的发展与工业化的发展基本一致。
中国的安全立法和治理上,在大规模发展工业化的初期,就有了第三次工业革命时期的主要工业国家的立法和治理体系可参考。
中国的安全生产国家治理体系的发展可以追溯到20世纪50年代。1949年,中华人民共和国成立后,政府开始重视安全生产和职业健康问题。1951年,中国成立了第一个安全生产机构——全国劳动保护委员会。1952年,中国开始颁布相关法律法规,如《劳动安全卫生条例》等。1954年,全国劳动保护委员会改组成为国家劳动保护委员会,担负起安全生产和职业健康的监管工作。随着中国经济快速发展,尤其是改革开放以后,安全生产问题变得越来越突出,特别在矿山、化工、建筑等行业,发生了一系列严重的安全事故。为了加强安全生产管理,中国政府相继推出一系列安全生产制度和政策,如《安全生产责任制实施办法》《矿山安全生产法》《安全生产标准化条例》等。1982年,国家安全生产监督管理局成立,成为中国安全生产的主管机构。1991年,国务院颁布《安全生产法》,为中国安全生产立法奠定了基础。2002年,中国开始实施《职业病防治法》,对职业健康问题进行了更加细致的规定和监管。2014年,国务院成立国家安全生产委员会,统筹协调各部门的安全生产工作。中国政府通过建设安全生产标准化体系、实行安全生产评价制度、推行安全生产责任制等,不断完善了安全生产治理体系,加强了企业和个人的安全意识和责任意识。中国的安全生产国家治理体系的发展,也是在法律、执法机构、制度和专业化治理上不断完善和发展的,也逐步建立了“法律+机构+制度+专业治理”的体系,为保障国家安全、人民生命财产安全做出了积极的贡献。
近年来,中国也颁布了多个有关安全生产的法律法规。十三届全国人大常委会第二十四次会议表决通过刑法修正案(十一),针对强令违章冒险作业罪,以及关闭生产安全设备设施和数据信息,拒不整改重大事故隐患,未经审批擅自开展高危生产作业活动,以及提供虚假证明文件等涉及生产安全等突出问题对刑法作出修改完善,自2021年3月1日起施行;2021年9月1日实施的新《安全生产法》,首次提出“生产经营单位的主要负责人是本单位安全生产第一责任人,对本单位的安全生产工作全面负责。其他负责人对职责范围内的安全生产工作负责”,并普遍提高罚款额度、增加对主要负责人的违法处罚力度;2022年12月12日,为贯彻安全发展新理念,推动企业落实主体责任,加强企业安全生产投入,印发通知《企业安全生产费用提取和使用管理办法》;2023年应急管理部第10号令发布《工贸企业重大事故隐患判定标准》,并于5月15日开始实施,下一步,将以判定标准为“标尺”,开展重大隐患排查治理专项行动,通过专家指导服务、强化精准执法,督促各地区和企业切实提高发现问题的强烈意愿和能力水平,认真排查整改重大事故隐患,坚决遏制重特大事故发生。当前安全生产领域的司法政策呈现以下几个特点:第一,形势政策的总体基调严格,以加大惩治危害安全生产的犯罪为主要导向。第二,宽严相济,避免打击面过大。第三,检察建议与企业合规引入安全生产司法。这些都要求企业主要负责人必须更重视安全生产。
在生产力发展上,中国大致经历了手工作业到机械化、机械化到电气化、电气化到信息化、信息化到智能化这几个阶段。中国工业化的快速发展是在改革开放以后,有种说法是中国用30年走完了发达国家工业化100年的路。前面100年,发达国家逐步从第二次工业革命到第四次工业革命,其间暴露的各种问题有足够时间解决。中国因发展的时间周期更短,这四个阶段不一定是递进式的,也可能是跳跃式的,在同一行业或者同一企业,这四个阶段也往往同时存在,各个阶段的问题同时暴露,要分析出企业安全生产面临的因素和可选用的管理、技术手段也就更加复杂。
起步晚的红利是站在了巨人的肩膀上,中国大规模工业化的起步时期,也已经有较成熟的安全管理方法和技术手段可以选择。尤其是在工业4.0时代的物联网、云计算、边缘计算、AI和机器学习、数字孪生等技术领域中,中国已经在多项领域发展到世界领先水平,运用新技术的智能安全管理也有比较好的技术基础。目前,有非常多的高校和企业成立实验室,开始专门研究一些新的技术来提高生产的安全指数。如,天津大学化工基础实验中心,借助新技术建立实训基地培养安全人才,线下实训基地建设融合了物联网、互联网、云计算、大数据、智能技术等新一代信息技术于实训基地管理和培训教学过程中,重点突出硬件与互联平台的智慧化结合与管理。广西安科院在《企业安全生产管理模型》中多次提到智能技术的应用,如图4。
南京理工大学、宁波诺丁汉大学联合宁波pg电子官网科技股份有限公司,参与宁波市“科技创新2025”重大专项——基于工业互联网的安全生产数字孪生系统关键技术研究,开发工业企业安全生产数字孪生可视化预警系统,实现对人员、设备、生产、仓储、物流和环境等方面的智能化监测和关键数据的可视化呈现、精准预测及智能预警,如图5。
得益于工业化的快速发展,智能技术在国内安全生产领域的应用,市场端比发达国家有着更好的应用环境。生产企业因为更快速地经历了变革,对新技术的渴望和接受程度较高,内部流程上也更能适应变革。
智能技术在安全生产中的应用,目前主要有以下几个方面:
风险识别和预测,利用机器学习和数据挖掘技术,分析历史数据和实时数据,识别安全风险,预测潜在事故,并提供预警和预防措施;智能监测和预警,利用大数据和传感器技术,对生产过程和设备进行智能监测和预警,及时发现异常情况并采取相应措施;智能安防和应急管理,利用人脸识别、视频监控等技术,实现智能安防和应急管理,提高安全保障能力;工艺优化和控制,利用人工智能技术对工艺流程进行优化和控制,提高生产效率和安全性;智能安全培训和管理,利用虚拟现实、人机交互等技术,开展智能化的安全培训和管理,提高员工安全意识和技能水平等。
当前,智能安全系统在化工、煤矿等更容易发生群死群伤事故的行业首先得到应用,中国政府也在大力推行安全生产信息化建设,建设“安全中国”和“安全生产云”等信息平台,实现了信息化管理和监管。随着技术发展与成熟,以及各行业企业安全生产责任制的逐步建立,智能安全系统也将在更多行业得到应用与普及。
近年来,越来越多的制造企业开始新建智能工厂,或者在原有基础上进行工厂智能化改造。在价值链运营环境下,物流已经成为智能工厂的核心要素,工厂规划和运营管理必须要具备“流动思维”和“供应链交付思维”。“大交付、大物流、小生产”“制造工厂物流中心化”的工厂规划和运营理念,在制造业中已经得到越来越多的认同和实践。
智能工厂的规划,往往以“提高生产效率”为目的展开。其实,效率也是建立在安全的基础上的。一旦安全生产管理不好,可能造成人员伤亡损失、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,导致一夜之间市值蒸发几个亿的案例。除了对设备安全性能的关注外,构建全面的安全防护系统,也应该成为智能工厂规划的题中之意。在规划阶段,就要进行全面的安全评估,分析各种安全风险和隐患,制定相应的安全措施和应急预案;合理规划生产区域和办公区域,设计安全通道和安全出口;在产线设计阶段,企业应选用安全性能较好的设备,确保符合国家安全标准和要求。
智能工厂的安全防护系统设计应遵循两大原则,一是充分考虑标准符合性,二是兼顾适用性与可迭代性。其中,标准符合性是安全防护类产品方案设计遵循的首要原则。同时,工厂的智能化往往有一个过程。智能化改造的项目一般从精益化、数字化向智能化升级,不同的物流环节可能处于不同的阶段。新建的智能工厂项目,也有可能不是一步到位实现智能化的。因此,无论是改造项目还是新建项目的安全防护系统设计,都要兼顾方案当前的适用性与未来的可迭代性。
选用模块化的产品是实现可迭代性的有效方式之一。模块化体现在两个方面:一方面,产品的结构本身是模块化的,可以在场地、设备等发生变化时,在原有的基础上做结构模块的增减,增加的结构能与原有的结构在满足标准适用性的前提下进行匹配;另一方面,根据工厂处于不同的发展阶段也能有不同的模块化方案,在物理隔离模块的基础上,可以根据工厂现场需求的变化,选择加装安全防护模块与智能管理模块等。模块化的安全防护系统,见图6。工厂安全数字孪生系统架构,见图7。
实际上,在一家工厂里,往往同时存在单模块方案和多模块组合方案。在本连载的后续文章中,将详细介绍构建企业安全防护系统的四大模块,并通过案例分析,为企业选择适合的安全防护方案提供参考。
参考文献:
[1] 东牛,“安全生产”的前世今生[EB]2018-3-29.
http://mp.weixin.qq.com/s/gF7B3HwVdnYlELQqZQCqAg