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化工生產(chǎn)過程的安全人機工程探討

文檔作者：盧建濤戴加法文檔來源：福州大學物理與信息工程學院福建省特種設(shè)備檢驗研究院泉州分院		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月02日
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盧建濤等化工生產(chǎn)過程的安全人機．T-程探討 47
化工生產(chǎn)過程的安全人機工程探討
盧建濤 福州大學物理與信息工程學院福州 350108
戴加法福建省特種設(shè)備檢驗研究院泉州分院泉州36201 1
摘要 運用安全人機工程學的基本原理，從人一機一環(huán)境系統(tǒng)的角度對化工生產(chǎn)過程進行安全分析，探
討化工生產(chǎn)過程的安全人機工程學方法。實踐表明，運用安全人機工程學的方法行之有效。本文提出的新思路，
對于化學工業(yè)的安全生產(chǎn)組織有現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞 化學工業(yè)安全生產(chǎn)人機工程學
化學工業(yè)作為高危行業(yè)之一，其成品或生產(chǎn)
過程的中問產(chǎn)品往往自身帶有易燃易爆、對人體
有毒有害的特性，安全生產(chǎn)尤為重要。隨著化工
生產(chǎn)裝置自動化、大型化的發(fā)展，生產(chǎn)工藝高參
數(shù)化和高能量化的發(fā)展，化工企業(yè)生產(chǎn)效率提高
的同時，對企業(yè)的安全生產(chǎn)提出了更高的要求。
當前，我國化工行業(yè)的生產(chǎn)安全形勢仍然嚴峻，
安全事故頻頻發(fā)生，造成了嚴重的人員傷亡、經(jīng)
濟損失和環(huán)境污染。對此，國家安監(jiān)總局、中國
石油和化學工業(yè)聯(lián)合會等均把化工安全生產(chǎn)作為
工作的重點，采取多種措施進行強化管理? 。
如何強化安全生產(chǎn)管理，人們通常從設(shè)備上
找原因?；瘜W工業(yè)的機械設(shè)備有動力機械和靜止
設(shè)備兩大類十余種，其失效和破壞的因素有載荷、
壓力、溫度、腐蝕等，對此，管理部門提出了如
“特種設(shè)備安全監(jiān)察條例”、“壓力管道安全管理與
監(jiān)察規(guī)定” 等數(shù)十種規(guī)范、標準和措施。然而，
化工生產(chǎn)過程和控制主要由人與設(shè)備機器之間的
交互完成，人、機以及周圍的環(huán)境構(gòu)成了化工生
產(chǎn)過程的人一機一環(huán)境系統(tǒng)。因此，安全人機工
程學理論的應用成為化工行業(yè)強化管理的重要手
段。安全人機工程學從安全的角度，運用人機工
程學的原理和方法去解決人機結(jié)合面的安全問題。
安全人機工程學研究人、機械、環(huán)境三者之間的
相互關(guān)系，探討如何使機械、環(huán)境符合人的形態(tài)
學、生理學、心理學方面的特性，使人、機械、
環(huán)境相協(xié)調(diào)，以求達到人的能力與作業(yè)活動要求
相適應，創(chuàng)造舒適、高效、安全的勞動條件的學
科 。本文運用安全人機工程學的理論分析化工
生產(chǎn)過程的人一機一環(huán)境系統(tǒng)，探討預防事故發(fā)
生的有效途徑，提出了行之有效的強化安全生產(chǎn)
管理新思路，從而建立“以人為本” 的管理新觀
念。這對于實現(xiàn)化學工業(yè)安全生產(chǎn)和保障人的健
康有現(xiàn)實意義。
1 化工生產(chǎn)過程人機系統(tǒng)的三個因素分析
化工生產(chǎn)常常在高溫、高壓、易燃、易爆、
易中毒的嚴峻條件下進行，對人的身體健康和安
全生命容易造成危害。雖然化工生產(chǎn)中的事故往
往由許多復雜因素引起．但生產(chǎn)過程和控制都是
在人一機一環(huán)境系統(tǒng)進行，典型的化工廠人一機
一環(huán)境系統(tǒng)的相互關(guān)系見圖1。究其事故原因也必
然源于生產(chǎn)系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境三個因素。這
三個因素相互聯(lián)系，相互影響，系統(tǒng)安全性程度
決定了化工生產(chǎn)過程的安全性程度。
圖1 化工廠人一機一環(huán)境系統(tǒng)
盧健濤：副教授。1989年畢業(yè)于武漢理工大學港口機械系獲碩士學位。主要從事工業(yè)設(shè)計、人機工程設(shè)計的科研教學工作。聯(lián)系電
話：13358273281，E—mail：fdlu@sina．corn。
48 CHEM ICAL ENGINEERING DESIGN
1．1 人的因素
在人一機一環(huán)境系統(tǒng)中，人是最重要的因素，
對系統(tǒng)起著主導支配作用，但同時也是最難控制
的因素，任何設(shè)備運行都需要人的參與，即使在
高度自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)中，也需要人的監(jiān)控，因
此，在生產(chǎn)過程中，必須高度重視由人的因素引
起的安全隱患。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計顯示， 由于人的
因素而導致人一機一環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生事故的比率占
了70％ ～80％ 。
1．1．1 人的失誤操作
在化工生產(chǎn)中，南于人的誤操作而造成的事
故經(jīng)常發(fā)生，誤開閥門、壓力溫度參數(shù)調(diào)節(jié)失誤
等等都可能引起儲罐、管道的泄漏爆炸。操作失
誤因素及避免措施見表1。
表1 人的誤操作因素及避免措施
誤操作因素 避免措施
生產(chǎn)工藝的連續(xù)性，勞動強
度大，導致工人生理疲勞。
作業(yè)動作單調(diào)重復，產(chǎn)生麻
痹心理。
操作人員技術(shù)經(jīng)驗不足，對
設(shè)備性能不了解。
生產(chǎn)設(shè)備、管道、控制元件
在設(shè)計或安裝時沒有按照人
機工程學的要求， 沒有考慮
到人體形態(tài)尺寸和人體功能
尺寸以及人體生物力學和生
理學參數(shù)等，問接誘導誤
操作。
實行科學輪班制，提高作 的
機械化和自動化，防止人的過
度疲勞。
加強人員管理，提高警惕意
識，對危險區(qū)域和危險操作予
以警示提示。
增強對現(xiàn)場操作人員的技能培
訓，選拔符合標準的人員，實
行持證上崗責任制。
作失誤。應提高人員素質(zhì)和改善環(huán)境條件。尤其
提高應對突發(fā)事件的安全管理。
1．2 機的因素
化工生產(chǎn)的設(shè)備管道繁多，包括各種壓縮機、
泵、換熱設(shè)備、反應設(shè)備、塔設(shè)備、干燥設(shè)備、
分離設(shè)備、儲罐、管道、管件等，隨著生產(chǎn)工藝
的高參數(shù)化、高能量化，這些設(shè)備管道大多數(shù)也
處于高溫、高壓、易燃、易爆、強腐蝕的工作環(huán)
境中，安全可靠性差。所以，化工設(shè)備的安全問
題必須予以高度的重視，一旦發(fā)生故障，將造成
嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。在化工生產(chǎn)過程中，
從安全人機的角度來看，機的因素及避免措施見
表2。
表2 機的因素及避免措施
機的分類 機的安全隱患 避免措施
化工生產(chǎn)中，大多數(shù)
的控制參數(shù)(壓力、
溫度、成分等)都是
顯示裝置通過顯示裝置傳遞給
人的，任何一次參數(shù)
的誤讀都可能帶來一
場事故。
雖然現(xiàn)在化工生產(chǎn)的
自動化程度較高，但
在一些巾小企業(yè)中，
控制裝置很多操作都還是要靠
人工來進行，控制裝
置足否安全可靠就顯
得尤為重要。
設(shè)計【l'l應充分考慮人的生理
特征，提高顯示裝置的可靠
性和安全性。
化工生產(chǎn)的控制裝置主要足
一些閥門、按鈕等，設(shè)計安
裝時更多地足考慮裝置的易
用性和可靠性。
在系統(tǒng)中設(shè)置安全防護裝置
裝備設(shè)計制造時應根據(jù)人體的 在生產(chǎn)操作中，人的 可防止在失誤操作或設(shè)備異
形態(tài)和功能尺寸，操作動作設(shè) 、肚 失誤操作在所難免， 常情況下事故的發(fā)生，如在
計應考慮人體生物力學和生理 缺乏安全裝置容易產(chǎn) 控制線路t 設(shè)置互鎖、聯(lián)鎖
學參數(shù)。 生事故。 裝置，在壓力容器中設(shè)置安
全泄放裝置等。
1．1．2 人的違規(guī)操作
部分工人的安全意識淡薄，不按安全規(guī)程作
業(yè)，“三違” 問題較多。一些工人有時會按照自己
的主觀意識來操作設(shè)備，認為自己的操作動作才
是最簡單、最有效率的，而這些動作往往都存在
安全隱患。例如，對設(shè)備進行檢修時，認為很安
全，在設(shè)備沒有停運的情況下檢修，這將對人的
生命安全造成極大的威脅。對此，可以對各種作
業(yè)動作進行安全人機分析，改進不安全的作業(yè)方
法，并據(jù)此制定安全高效的標準化作業(yè)規(guī)范。
1．1．3 人和環(huán)境的安全管理
在化工生產(chǎn)企業(yè)中，一線工人文化程度偏低，
技術(shù)素質(zhì)差，并且流動性大，工作經(jīng)驗欠缺，操
作不熟練。生產(chǎn)車間高溫、潮濕、通風不暢等環(huán)
境導致人的生理、心理異常，造成反應遲鈍、操
1．3 環(huán)境的因素
化工生產(chǎn)過程所處的環(huán)境條件通常較差，鍋
爐車問內(nèi)的高溫、反應車間內(nèi)的高壓、壓縮車問
的振動噪音以及各種易燃易爆有毒氣體都對處于
生產(chǎn)環(huán)境中的人和機器造成威脅。
1．3．1 廠區(qū)選擇及總圖布置
化工廠廠址選擇對周圍環(huán)境的保護會帶來重
大的影響，其選擇需考慮到人機系統(tǒng)中的“人機
關(guān)系”，即人們所處的環(huán)境是否滿足安全保障的基
本條件，人流和物流的順暢和有序，同時要避免
對周圍生活區(qū)和作物區(qū)產(chǎn)生影響。總圖布置要考
慮風向、地形標高、平面布局與安全防火的
關(guān)系 。
1．3．2 裝備區(qū)
化工廠裝備區(qū)是化工安全生產(chǎn)控制的重要區(qū)
盧建濤等4Lx-生產(chǎn)過程的安全人機工程探討 49
域，也是高溫高壓、易燃易爆區(qū)，一旦發(fā)生事故．
對人的傷害也最大，裝備區(qū)的布置應根據(jù)各種裝
備的不同功能進行，布置必須符合安全生產(chǎn)要求，
如加熱爐應位于上風向或側(cè)風向，以免從設(shè)備泄
漏出的可燃性氣體吹向加熱爐，造成爆炸事故。
裝備的布置還應滿足良好的操作條件，考慮采光
(應背光操作)、通風等因素。儲罐區(qū)各操作通道
尺寸應符合行走及操作時人體結(jié)構(gòu)參數(shù)。裝置內(nèi)
的操作尺寸應保證操作人員操作時在最佳操作區(qū)
內(nèi)進行。儲罐區(qū)危險處應張貼懸掛醒目色警示牌
以提示小心操作。
1．3．3 控制室
現(xiàn)代化工企業(yè)的自動化程度較高，工作人員
大多數(shù)工作時間是在控制室內(nèi)，控制室內(nèi)的操作
失誤有時將導致嚴重的安全事故，因此，控制室
內(nèi)作業(yè)空間應保證工作人員安全舒適地操作。對
于各工序車間，常伴有有毒、振動環(huán)境，其控制
室應與車間環(huán)境相對隔離，并設(shè)置消音吸振結(jié)構(gòu)；
化工生產(chǎn)的連續(xù)性要求控制室內(nèi)工作人員的視野
需長時間保持在儀表顯示器和控制面板上，容易
造成視覺疲勞，儀表設(shè)計布置時要根據(jù)人機工程
學的基本原理，保證工作人員保持清醒狀態(tài)。
2 人一機一環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系
從安全人機工程學理論來看，化工生產(chǎn)過程
是一個“人、機、環(huán)境” 生產(chǎn)系統(tǒng)。人、機、環(huán)
境三個因素中的每個因素是整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的一
個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)都存在著一定的潛在危險
因素。同時，三個子系統(tǒng)互相聯(lián)系、互相制約、
互相影響，構(gòu)成一個有機整體，需要協(xié)調(diào)系統(tǒng)的
相互關(guān)系。例如，人們對化工設(shè)備的設(shè)計、制造
的缺陷或維護保養(yǎng)不當，使設(shè)備存在安全隱患和
不安全狀態(tài)，機的不安全狀態(tài)又會在客觀上造成
人有不安全行為的環(huán)境條件。因此，化工生產(chǎn)中
的事故往往就不是由單一的因素引起，而是系統(tǒng)
中各子系統(tǒng)之間相互影響而發(fā)生的，當系統(tǒng)中三
個子系統(tǒng)同時存在安全隱患時，其發(fā)生事故的概
率是最高的。在化工生產(chǎn)過程中，應當“充分考
慮人一機一環(huán)境之問的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，保持良好的人
一機一環(huán)境界面關(guān)系” 。
在設(shè)計化工生產(chǎn)人機系統(tǒng)時，首先要把人和
機器作為一個整體來考慮，一臺設(shè)備的性能好壞
并不僅僅是設(shè)備本身，而應當注重人的使用和維
護的安全有效性。其次要合理地或最優(yōu)地分配人
和機器的功能，把一些溫度壓力的預判和調(diào)節(jié)的
工作或需要在高溫有毒環(huán)境下進行的工作交給機
器，而人主要負責監(jiān)控工作。保持工作環(huán)境的整
潔、明亮，讓人在舒適的作業(yè)環(huán)境下工作。保證
系統(tǒng)在環(huán)境變動下同樣達到規(guī)范要求的目標。根
據(jù)安全人機工程學原理，研究“人、機、環(huán)境”
三個方面潛在的危險因素有機出現(xiàn)的條件和形成
事故的規(guī)律，探討控制危險和預防事故系統(tǒng)控制
手段，使整個化工生產(chǎn)“人、機、環(huán)境” 系統(tǒng)達
到協(xié)調(diào)、舒適、高效、安全。
3 安全人機工程的應用實踐
以某制藥廠的發(fā)酵車間為例，發(fā)酵是該廠生
產(chǎn)的第一道工藝程序，其原料包括氨水、片堿、
液堿、硫酸等，是具有強腐蝕性或毒性的物料．
且生產(chǎn)過程包括高溫蒸汽和壓力空氣等許多管道。
但在該車間的設(shè)計上，沒有很好地考慮人一機一
環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調(diào)的作用，以設(shè)備功能的要求
隨意遍布蒸汽管道，顯得很雜亂且沒有任何防護
裝置，在控制室外即可聞到因氨水泄漏而產(chǎn)生的
刺激性氣味，由于沒有明顯的對人產(chǎn)生直接的危
害，因而沒有引起企業(yè)管理人員的足夠重視。但
是，環(huán)境的惡化，潛移默化地影響人的操作行為。
據(jù)了解，該車間的生產(chǎn)人員在取樣和消毒時經(jīng)常
不慎被蒸汽燙傷；在拆檢閥門時忽視安全規(guī)范，
不按照操作規(guī)程，沒有關(guān)閉前后閥門并排走管內(nèi)
剩余蒸汽；拆洗板框時不慎摔傷、拆卸閥門時被
砸傷的事故時有發(fā)生。按照安全人機工程學人一
機一環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)要求，該車間多處都存在著
明顯的或潛在的不符合安全人機工程學的安全隱
患。人、機、環(huán)境三個因素互相影響，事故發(fā)生
實為必然。
對于化工生產(chǎn)事故的原因，人們往往歸咎于
設(shè)備也就是機的因素，習慣于僅僅從機上找原因。
實際上人和環(huán)境的因素無處不在。通常的發(fā)酵工
藝流程與人的關(guān)系方塊圖見圖2。
因此，要避免該車問的安全事故和徹底消除
安全隱患，根據(jù)安全人機工程學原理，應充分考
慮人一機一環(huán)境之間的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，保持良好的人
一機一環(huán)境界面關(guān)系。由此該車間采取一系列措
施，如加強罐體和閥門的密封性，防止泄漏，避
免有毒氣體的污染，改善環(huán)境。工人在取樣時穿
CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
圖2 發(fā)酵工藝流程與人的關(guān)系
高溫防護服，嚴格操作規(guī)程，以防被蒸汽燙傷；
對拆卸閥門進行動作分析，制定標準化作業(yè)動作，
安裝閥門設(shè)置附加報警裝置，加強人員培訓等等，
取得了良好的實效。
4 結(jié)語
做好安全生產(chǎn)工作，對于保證從業(yè)人員在生
產(chǎn)中的安全健康，搞好企業(yè)的生產(chǎn)，促進社會安
全發(fā)展，構(gòu)建和諧社會，具有非常重要的意義。
化工生產(chǎn)應建立科學的安全管理制度，應用安全人
·+ 一+ ··+ “+ 一—· --1---．+
(上接第38頁)
(2)實施有標準：可配置可更新的升級模式
方便快捷，保證兩周內(nèi)系統(tǒng)上線運行。
(3)效果有檢查：“信天使”客服部定期進行
售后服務回訪，收集用戶意見。
(4)服務有保障：技術(shù)服務團隊按升級要求
提供培訓與應用輔導工作。
(5)升級有計劃：每年“信天使” 產(chǎn)品將進
行一次有計劃的版本升級。
“信天使”客戶服務部不僅負責處理用戶的詢
問，同時還管理用戶提出的新需求、新建議、組
織用戶年會及各類培訓班，從而提高對用戶新需
求實現(xiàn)的響應速度。推進本地化服務的運維模式，
向用戶提供本地化技術(shù)服務團隊，全國大部分省
份均可為企業(yè)提供門到門的、熱情的、專業(yè)的
服務。
“信天使” 自面世以來，經(jīng)眾多企業(yè)的使用驗
證和不斷改進，集百家之所長，融管理之精要，
其功能涵蓋了項目型企業(yè)的各項管理活動。系統(tǒng)
實施可由現(xiàn)場技術(shù)服務人員快速部署到企業(yè)的網(wǎng)
絡環(huán)境中，再加以少量的初始化配置工作，就可
以在兩周之內(nèi)給企業(yè)提供一個能夠滿足要求的信
機工程學的原理對人、機、環(huán)境j三方面進行科學
的管理，控制人的不安全行為．避免機的不安全
狀態(tài)，排除環(huán)境的不安全隱患。可見，安全人機
工程學的應用有利于全面貫徹“安全第一，預防
為主” 的基本方針，是采取多種措施，強化化學
工業(yè)安全管理的重要手段。
參考文獻
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工報，2013一O1一O9．
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5 龍升照．人一機一環(huán)境系統(tǒng)工程理論及應用基礎(chǔ)[M]．北
京：科學出版社，2004．．
(修改回稿2Ol3—09—27)
一+ “+ ～ 一+ “ ．-u-．·+ ·
息化產(chǎn)品。尤其部署在各大中城市的技術(shù)服務中
心，以服務響應速度、貼身支持得到用戶廣泛贊
譽，這些都是定制化項目無法比擬的．也是產(chǎn)品
化的優(yōu)勢所在。
以此例可以說明，只有產(chǎn)品化的信息系統(tǒng)才
可以滿足用戶需求不斷變化、管理逐步深入、產(chǎn)
品不斷改進、售后得到長期保障的發(fā)展需求。
3 結(jié)語
綜上所述，企業(yè)信息化之路有多條．選擇最
適合自己的方式才是成功的基礎(chǔ)。針對管理信息
化剛起步企業(yè)，尤其是缺少資金和研發(fā)力量的中
小企業(yè)，更適合選擇像“信天使綜合信息管理系
統(tǒng)” 這樣的成熟的勘察設(shè)計企業(yè)綜合管理系統(tǒng)．
其開發(fā)商通過十多年在勘察設(shè)計行業(yè)里向?qū)＜也?
斷請教、向先進的企業(yè)學習，以及對各類管理理
論的不斷研究，與多家項目型企業(yè)的共同實踐，
已探索出一條實現(xiàn)“項目型企業(yè)綜合信息管理系
統(tǒng)”產(chǎn)品化之路，在這條路上大家有理由相信
“只有產(chǎn)品化才可帶動勘察設(shè)計行業(yè)信息化的騰
飛!” (收稿l-t期2o13—11—11)

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