机械安全的认识过程

以科学技术和生产力发展水平以及相应的生产结构为标准，人类社会可划分为农业社会、工业社会和信息社会三个发展阶段。工业革命经历了四个时代：工业1.0实现了“大规模生产”（即蒸汽机的发明和运用）；工业2.0实现了“电气化生产”（即电力的广泛应用），工业3.0实现了“自动化生产”（即产品的标准化）；工业4.0将实现“定制化生产”。人类对安全的认识与社会经济发展的不同时代和劳动方式密切相关，经历了自发认识和自觉认识两个时代的四个认识阶段，即安全自发认识阶段、安全局部认识阶段、系统安全认识阶段和安全系统认识阶段。机械是进行生产经营活动的主要工具，各阶段由于人类对机械安全有相应的认识而表现出不同的特点。

一、安全自发认识阶段

在自然经济（农业经济）时期，人类的生产活动方式是劳动者个体使用手用工具或简单机械进行家庭或小范围的生产劳动，绝大部分机械工具的原动力是劳动者自身，由手工生物能转化为机械能，人能够主动对工具的使用进行控制，但是，无论是石器、木器，还是金属工具的使用都存在一定的危险。在这个时期，人类不是有意识地专门研究机械和工具的安全，而是在使用中不自觉附带解决了安全问题（如刀具中刀刃和刀柄的分离）。这个阶段人们对机械安全的认识存在很大的盲目性，处于自发和凭经验的认识阶段。

二、安全局部认识阶段

第一次工业革命时代，蒸汽机技术直接使人类经济从农业经济进入工业经济，人类从家庭生产进入工厂化、跨家庭的生产方式。机器代替手用工具，原动力变为蒸汽机，人被动地适应机器的节拍进行操作，大量暴露的传动零件使劳动者在使用机器过程中受到危害的可能性大大增加。卓别林的著名电影《摩登时代》反映的劳动情节正是那个时期工业生产的真实写照。为了解决机械使用安全，针对某种机器设备的局部、针对安全的个别问题，采取专门技术方法去解决，例如锅炉的安全阀、传动零件的防护罩等，从而形成机械安全的局部专门技术。

三、系统安全认识阶段

当工业生产从蒸汽机进入电气、电子时代，以制造业为主的工业出现标准化、社会化以及跨地区等生产特点，生产更细的分工使专业化程度提高，形成了分属不同产业部门相对稳定的生产结构系统。生产系统高效率、高质量和低成本的目标，对机械生产设备专用性和可靠性提出更高要求，从而形成了从属于生产系统并为其服务的机械系统安全。例如，起重机械安全、化工机械安全、建筑机械安全等，其特点是，机械安全围绕防止和解决生产系统发生事故的问题，为企业的主要生产目标服务。

在系统安全认识阶段，安全科学技术和安全科学技术应用理论进入了高速发展期，探索事故的发生及预防规律，阐明事故的发生机理，防止事故发生的事故致因理论经历了早期的事故致因理论、第二次世界大战后的事故致因理论、近代事故致因理论三个阶段。

事故致因理论已有近百年历史，它是生产力发展到一定水平的产物。在生产力发展的不同阶段，生产过程中出现的安全问题有所不同，特别是随着生产方式的变化，人在生产过程中所处的地位发生变化，从而引起人们安全观念的变化，产生了反映安全观念变化的不同的事故致因理论。

1. 早期事故致因理论

一般认为事故的发生仅与一个原因或几个原因有关。20世纪初期资本主义工业的飞速发展，使得蒸汽动力和电力驱动的机械取代了手工作坊中的手工工具，这些机械的使用大大提高了劳动生产率，但也增加了事故的发生率。当时设计的机械很少或者根本不考虑操作的安全和方便，几乎没有什么安全防护装置；工人没有受过培训，操作不熟练，加上长时间的疲劳作业，伤亡事故自然频繁发生。

1） 事故频发倾向概念

1919年英国的格林伍德（M. Greenwood）和伍慈（H. H. Woods）对许多工厂里的伤亡事故数据中的事故发生次数按不同的统计分布进行了统计检验。结果发现，工人中某些人较其他人更易发生事故。后来法默（Farmer）等人提出了事故频发倾向的概念。所谓事故频发倾向是指个别人容易发生事故的、稳定的、个人的内在倾向。

因此，防止企业雇用事故频发倾向者是预防事故的基本措施。一方面，通过严格的生理、心理检验等，从众多的求职者中选择身体、智力、性格特征及动作特征等方面优秀的人才就业；另一方面，一旦发现事故频发倾向者就将其解雇。显然，由优秀人员组成的工厂是比较安全的。

2） 海因里希事故法则

美国安全工程师海因里希（Heinrich）1941年通过统计55万件机械事故，得出其中死亡、重伤事故1 666件，轻伤48 334件，其余则为无伤事故的数据，从而得出了一个重要结论，即在机械事故中，死亡、重伤事故与轻伤和无伤害事故的比例为1:29:300。国际上把这一法则叫事故法则。这个法则说明，在机械生产过程中，每发生330起意外事件，有300件未产生人员伤害，29件造成人员轻伤，1件导致重伤或死亡。对于不同的生产过程，不同类型的事故，上述比例关系不一定完全相同，但这个统计规律说明了在进行同一项活动中，无数次意外事件必然导致重大伤亡事故的发生。要防止重大事故的发生，必须减少和消除无伤害事故，要重视事故的苗子和未遂事故，否则终会酿成大祸。

海因里希的工业安全理论是该时期的代表性理论。海因里希认为，人的不安全行为、物的不安全状态是事故的直接原因，企业事故预防工作的中心就是消除人的不安全行为和物的不安全状态。

研究表明：大多数的工业伤害事故都是由于工人的不安全行为引起的。即使一些工业伤害事故是由于物的不安全状态引起的，物的不安全状态的产生也是由于工人的缺点、错误造成的。因而，海因里希理论也和事故频发倾向论一样，把工业事故的责任归因于工人。从这种认识出发，海因里希理论进一步追究事故发生的根本原因，认为人的缺点来源于遗传因素和人员成长的社会环境。

2. 第二次世界大战后的事故致因理论

第二次世界大战时期，已经出现了高速飞机、雷达和各种自动化机械等，为防止和减少飞机飞行事故而兴起的事故判定技术及人机工程等，对后来的工业事故预防产生了深刻的影响。事故判定技术最初被用于确定军用飞机飞行事故原因的研究。研究人员用这种技术调查飞行员在飞行操作中的心理学和人机工程方面的问题，然后针对这些问题采取改进措施，以防止发生操作失误。战后，这项技术被广泛应用于工业事故预防工作中，作为一种调查研究不安全行为和不安全状态的方法，使不安全行为和不安全状态在引起事故之前被识别和改正。

第二次世界大战使用的军用飞机的操纵装置和仪表设计非常复杂，飞机操纵装置和仪表的设计超出人的能力范围，或者容易引起驾驶员误操作而导致严重事故。为防止飞行事故，飞行员要求改变那些看不清楚仪表的位置、改变与人的能力不适合的操纵装置和操纵方法，这些要求推动了人机工程学的研究。

人机工程学是研究如何使机械设备、工作环境适应人的生理、心理特征，使人员操作简便、准确、失误少、工作效率高的学问。人机工程学的兴起标志着工业生产中人与机械关系的重大变化：以前是按机械的特性训练工人，让工人满足机械的要求，工人是机械的奴隶和附庸；现在是在设计机械时要考虑人的特性，使机械适合人的操作。从事故致因的角度来看，机械设备、工作环境不符合人机工程学要求可能是引起人失误、导致事故的原因。

第二次世界大战后，越来越多的人认为，不能把事故的责任简单地说成是工人的不注意，而应该注重机械的、物质的危险性质在事故致因中的重要地位。于是，在事故预防工作中比较强调实现生产条件、机械设备的安全。先进的科学技术和经济条件为此提供了物质基础和技术手段。

3. 近代事故致因理论

1） 能量转移理论

事故能量转移理论是美国的安全专家哈登（Haddan）于1966年提出的一种事故控制论。其理论的立论依据是对事故本质的定义，即事故是能量的不正常转移。这样，研究事故控制理论就从事故的能量作用类型出发，即研究机械能（动能和势能）、电能、化学能、热能、声能、辐射能等的转换规律。研究能量转移作用的规律，即从能级的控制技术，研究能量转移的时间和空间规律。预防事故的本质是能量控制，可通过对系统能量的消除、限值、疏导、屏蔽、隔离、转移、距离控制、时间控制、局部弱化、局部强化、系统闭锁等技术措施来控制能量的不正常转移。

能量在人类的生产、生活中是必不可少的，人类利用各种形式的能量做功以实现预定的目的。人在进行生产、生活活动时消耗能量，当人体与外界的能量交换受到干扰时，人体不能进行正常的新陈代谢，人体将受到伤害，甚至死亡。人体因超过其承受能力的各种形式能量作用而受到的伤害情况见表2−1。

表2−1 能量类型与伤害

大多数伤亡事故都是因为过量的能量，或干扰人体与外界正常能量交换的危险物质的意外释放引起的。并且几乎毫无例外，这种过量的能量或危险物质的释放都是由于人的不安全行为或物的不安全状态造成的。即人的不安全行为或物的不安全状态使得能量或危险物质失去了控制，是能量或危险物质释放的导火索。

从能量转移论出发，预防伤害事故就是防止能量或危险物质的意外转移，防止人体与过量的能量或危险物质接触。人们把约束、限制能量，防止人体与能量接触的措施叫作屏蔽。所以，在工业生产中，经常采用防止能量转移的屏蔽措施预防事故发生。

2） 事故综合原因论

事故综合原因论简称综合论，它是综合论述事故致因的现代理论。综合论认为，事故的发生绝不是偶然的，而是有其深刻原因的，包括直接原因、间接原因和基础原因。事故是社会因素、管理因素和生产中的危险因素被偶然事件触发所造成的后果。可用下列公式表达：

生产中的危险因素+触发因素=事故

这种模式的结构如图2−1所示。

图2−1 事故综合模型

事故的直接原因是指不安全状态（条件）和不安全行为（动作）。这些物质的、环境的以及人的原因构成生产中的危险因素（或称为事故隐患）。

间接原因是指管理缺陷、管理因素和管理责任。

基础原因是指造成间接原因的因素，包括经济、文化、学校教育、民族习惯、社会历史、法律等。

偶然事件触发是指由于起因物和肇事人的作用，造成一定类型的事故和伤害的过程。

事故的发生过程是由“社会因素”产生“管理因素”，进一步产生“生产中的危险因素”，通过偶然事件触发而发生伤亡和损失。

事故调查的过程则与此相反，应当通过事故现象，查询事故经过，进而依次了解其直接原因、间接原因和基础原因。

四、安全系统认识阶段

信息技术及数字化网络化的技术，把人类直接带进知识经济时代，反过来极大地改变了传统的工业和农业生产模式，解决安全问题的手段出现综合化的特点。

在工业企业里，人−机系统、安全技术、职业卫生和安全管理构成了一个安全系统。它除了具有一般系统的特点外，还有自己的结构特点。第一，它是以人为中心的人机匹配、有反馈过程的系统。因此，在系统安全模式中要充分考虑人与机器的互相协调。第二，安全系统是工程系统与社会系统的结合。在系统中处于中心地位的人要受到社会、政治、文化、经济、技术和家庭的影响，要考虑以上各方面的因素，系统的安全控制才能更为有效。第三，安全事故（系统的不安全状态）的发生具有随机性，首先是事故的发生与否呈现出不确定性；其次是事故发生后将造成什么样的后果在事先不可能确切得知。第四，事故识别的模糊性。安全系统中存在一些无法进行定量描述的因素，因此，对系统安全状态的描述无法达到明确的量化。安全系统工程活动要根据以上这些特点来开展研究工作，寻求处理安全问题的有效方法。

机械安全问题突破了生产领域的界限，机械使用领域不断扩大，融入人们生产、生活的各个角落，机械设备的复杂程度增加，出现了光机电液一体化，这就要求解决机械安全问题需要在更大范围、更高层次上，从“被动防御”转向“主动保障”，将安全工作前移。对机械全面进行安全系统的工程设计包括从设计源头按安全人机工程学要求对机械进行安全评价，围绕机械制造工艺过程进行安全、技术、经济性综合分析，识别机器使用过程中的固有危险和有害因素，针对涉及人员的特点，对其可预见的误用行为预测发生危险事件的可能性，对危险性大的机械进行从设计到使用全过程的安全监察等，即用安全系统的认识方法解决机械系统的安全问题。