基于LEC法的船舶大部件精益装配过程安全风险辨识与评价.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：张泽翰（1996）男，汉族，内蒙古乌兰察布人，工程硕士学历，助理工程师，主要从事安全生产信息化、电气设备故障诊断、智能运维研究。-1-基于 LEC 法的船舶大部件精益装配过程安全风险辨识与评价 张泽翰1 吕 哲1 王 梓1,2 赵学国2 1.中国船舶集团有限公司第七一四研究所，北京 100101 2.大连船舶重工集团有限公司，辽宁 大连 116011 摘要：摘要：船舶大部件是船舶结构生产设计及建造的中间产品和重要环节，目前国内船厂在零部件装配领域，仍以人工施工干预为主，工装化、数字化程度不高。本文选取典型船舶大部件精益装配过程为研究对象，通过分析船舶大部件装配过程安全风险管理现状及存在的问题，确定船舶大部件精益过程涉及的作业类型，对其快速精益装配过程存在的安全风险进行梳理分析，并基于 LEC 法开展风险等级评估，形成安全风险清单，提出安全风险管控措施。关键词：关键词：船舶大部件；精益装配；安全风险；LEC 法 中图分类号：中图分类号：U674 0 引言 船舶大部件施工过程主要包括“零件切割-托盘配送-拼板-加工-部件组对装焊-基准面标定-零部件装配-焊接-校正”等多道工序，其各个环节的施工精度指标要求很高。目前国内船厂在零部件自动切割、等时段托盘物流配送、零部件边缘加工（边缘打磨、坡口开设）、曲面板数控加工、大部件自动焊接等领域均有较成熟研究及应用，而在零部件装配这一关键领域，其安全防控技术水平相较美国、日本等先进造船国家有较大差距。船舶大部件快速精益装配过程涉及船体结构焊接及制造、舾装、涂装等环节，包括大量高处作业、有限空间作业、大型起吊翻身转运作业及各类型钢板原材料焊接加工作业等，对人身、产品、设备造成威胁的风险类型较多，目前不论从企业监管，还是作业执行层面都存在较多的问题。故面向船舶大部件快速精益装配过程开展危险、有害因素分析与评价，提出船舶大部件快速精益装配过程安全风险控制建议和管控措施具有重要意义1-3。1 船舶大部件精益装配过程分析 1.1 船舶大部件精益装配过程工艺分析 船体分段建造技术是应用成组技术的基本原则，在造船全过程中，构成船舶的中间产品的制造并不是按船舶最终产品和船舶系统分类，而是按特征的相似性分类成组。船体分段建造是小组立、中组立、大组立的工艺组合，即小组立后成为系统部件、中组立后成为多系统模块，大组立后成为分段，分段组合成总段，再将分段、总段合拢成为一艘船舶。其建造过程如图 1 所示。生产设计生产设计、生成中间生成中间产品产品单元单元、模块模块、铁舾件铁舾件管舾件管舾件托盘集配托盘集配分段舾装分段舾装总段舾装总段舾装船上舾装船上舾装部件装配部件装配平面分段平面分段、曲面分段曲面分段总段组合总段组合船坞合拢船坞合拢下水下水钢材预处理钢材预处理分段涂装分段涂装船坞涂装船坞涂装码头涂装码头涂装区域舾装作业区域舾装作业船体分道作业船体分道作业区域涂装作业区域涂装作业大部件装配过程大部件装配过程 图 1 船舶建造过程 船体部件主要有平板、T 型材、框架、平面型板架,以及主、辅机基座等基本类型,此外还有一些特殊部件,中国科技期刊数据库 工业 A-2-如柱、舰柱等。其主要包含的作业类型包括装配、焊接、打磨、舾装、吊运、转运。本文主要针对快速精益装配过程所涉及的基于“人的因素”、“物的因素”、“环境因素”、“管理因素”及职业病危害因素等进行危险源辨识4,5。1.2 船舶大部件精益装配过程管控分析 船舶大部件精益装配过程涉及作业范围广、危险因素多，因此安全风险较高，容易形成安全隐患和管理疏漏，导致事故的发生，当前国内船厂针对装配作业多采取以下相关管控措施：（1）作业设备设施管理 当前船厂采取的舰船装配作业安全技术主要包括3 个方面：通过船体装配工艺设计，提高整个作业过程的本质安全性。例如变高处作业为平面作业、变立体交叉作业为单一作业；考虑将危险工序提前进行，减少船台/船坞装配作业的危险工序；从设计角度提前考虑改善作业条件、通风孔布置、特殊管路及设备的安装安全技术方案等。采用安全、可靠和先进的装配作业装备。例如采用安全可靠的焊接专用设备、通风及气体检测设备、喷涂设备等，提高作业装备的整体安全性。针对大件吊装、狭小或密闭舱室焊割、易燃易爆特殊管路及设备安装等典型危险作业，采用相关安全防护技术。例如制定重大件吊装技术方案；采用先进的有效通风、除尘与气体检测技术；设置科学合理的消防设施和个体防护设施；划分安全区域并设立警示标识等，保障作业安全。（2）作业人员和组织管理 由于装配作业在不同的工艺流程阶段的危险因素不同，因此船厂对其安全管理的侧重各有区别，一般可分为总体安全要求和各流程阶段的管理要求。总体安全要求方面一般包括：项目设计部门、生产部门、安全管理部门及相关人员的安全责任划分；危险性较大作业许可审批流程、安全措施、许可期限和安全监督要点确定；安全区域划分、安全警示标志的布置、安全告知的主要内容明确；应急、消防管理要求。各流程阶段的安全要求分别包括部件组装作业、分段组装作业，总体组装作业，主要侧重对以下方面进行管理：对单元模块合理划分，避免立体交叉作业管理；大型、重量超限的零部件运输管理。在高处作业、电焊气割作业及手持电动工具作业的管理。（3）作业环境管理 装配作业环境主要是防控天气条件、热源等对装配作业设备及人员的影响，主要防控措施包括：车间内敷设电缆应远离电源或设置防护措施，电缆走向应与热源保持安全距离或设置隔热屏蔽措施。减少温差变化对特种设备的影响，部分检验平台等特种设备装置在安装前，采用满足精度要求的温度测定仪器对作业环境温差进行监测，确保温差变化不大的环境下进行安装。采取多途径降温措施。高温作业条件下，综合采用机械通风、车间风扇、设置隔热层等方式，确保舱室装配作业环境温度，避免高温环境对作业人员的影响。2 船舶大部件精益装配危险源辨识及评价方法研究 2.1 危险源和有害因素辨识方法 2.1.1 危险源基本概念 危险源是指一个系统中具有潜在能量和物质释放危险的、可造成人员伤害、在一定的触发因素作用下可转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置，其主要由三个要素构成：潜在危险性、存在条件和触发因素。2.1.2 一般危险源的辨识方法 一般危险源的辨识方法主要有以下几种：（1）按照企业职工伤亡事故分类标准（GB 6441-1986）进行辨识，主要包括物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、放炮（爆破）、化学性爆炸（瓦斯爆炸、火药爆炸）、物理性爆炸（锅炉爆炸、容器爆炸）、其他爆炸、中毒和窒息、其他伤害；（2）通过国内外同行事故资料及有关工作人员的经验进行辨识；（3）按照事故的四个基本要素，即人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件、管理缺陷四要素进行辨识。本文结合以上三种办法，对船舶大部件精益装配过程开展危险源辨识辨识。2.2 安全风险分析方法选择 为对船舶大部件精益装配过程各作业环节进行准确的安全风险防控，本文首先考虑风险矩阵分析法（LS中国科技期刊数据库 工业 A-3-法）、作业条件危险性评价法（LEC 法）及风险程度分析法（MES 法），因为这三种方法能够对作业条件的危险性进行半定量化评估，一方面可以将危险性进行量化，并且进行风险排序和管理，另一方面可以提供可比较和可操作的评估结果。本文对三种方法优缺点进行了详细比较，具体如下表 1 所示。由于 LEC 法相对 LS 法可以考虑多个因素对于危险性的影响，适用于对作业条件的危险性进行准确评估量化的情况。而 MES 法相比 LEC 法，更依赖于人员的经验去对各个影响因素设置权重，在设置过程中对人工经验的依赖性较大，综合考虑因素较多的情况下，不同专业人员得出的结论相差过多。因此，本文针对船舶大部件精益装配过程的风险辨识与评价方法选择LEC 法。3 船舶大部件精益装配过程风险辨识及评价实践 3.1 船舶大部件精益装配风险辨识及评价总体思路 对船舶大部件精益装配过程风险进行辨识及评价，主要依据“点-线-面”原则，其中点-基本要素，包括人员、设备、管理等；线-工艺流程包括焊接工艺、舾装工艺、涂装工艺等；面-功能区域包括平面分段去、曲面分段区。按照企业职工伤亡事故分类标准（GB 6441-1986）对于事故类型的分类标准，针对各作业环节中的风险因素，通过LEC法对其风险等级进行评价，建立安全管控原则，提出安全管控技术及安全屏障，其总体思路如图 2 所示6-8。3.2 船舶大部件精益装配风险辨识 根据 企业职工伤亡事故分类标准（GB 6441-1986）对可能发生事故的危险有害因素进行辨识与分析可得出，船舶大部件精益装配过程主要工种风险情况包括电焊工、装配工、架子工、起重工；主要作业风险情况包括明火作业、高温作业、高处作业、临时用电作业、重大件吊装作业、有限空间作业；主要设备风险情况包括起重设备、焊接和切割设备、手持工具；主要作业场所风险情况包括装配及分段组装车间、外场平台作业区。基础分析基础分析人员人员设备设备管理等管理等焊接工艺焊接工艺舾装工艺舾装工艺涂装工艺等涂装工艺等平面分段区平面分段区曲面分段区曲面分段区总段区总段区舱室舾装区舱室舾装区甲板舾装区等甲板舾装区等点点|基基本本要要素素线线|工工艺艺流流程程面面|功功能能区区域域动态风险动态风险风险辨识风险辨识静态风险静态风险风险评价风险评价风险等级风险等级风险演化风险演化风险控制风险控制风险辨识风险辨识风险分析风险分析风险控制风险控制安全管控技术安全管控技术安全屏障安全屏障 图 2 船舶大部件精益装配风险辨识及评价总体思路图 3.3 船舶大部件精益装配风险等级评价 针对船舶大部件精益装配过程的主要危险源，按照作业流程进行以下风险等级评价。具体如表 2 所示，其中控制措施中，a 为制定目标、指标及管理方案；b 为制定管理程序；c为培训与教育；d为应急预案与响应；e 为加强现场监督检查；f 为保持现有措施；g 加强确认制管理9，10。表 1 三种方法优缺点比较 评价方法 优势 缺陷 LS 法 1、适用于简单的风险评估和初步风险分类 2、可以用于快速识别和优先处理高风险项 3、适用于不要求精确的量化结果 1、用在初步风险分类，对整体风险管理帮助较小 2、只考虑了风险的严重程度和概率，忽略其他重要因素 LEC 法 1、适用于对作业条件的危险性进行较准确的评估和量化。2、适用于需要考虑多个因素对危险性的影响，进行相对精细的风险评估和比较分析 1、需要分析者有各方面的知识和对评价对象有一定的经验；MES 法 1、适用于对作业条件的危险性进行较准确的评估和量化。2、可以根据不同的权重设置对各个因素进行加权，更准确地评估风险程度。1、可以根据不同的权重设置对各个因素进行加权，该权重设置受人员主观影响较大 2、综合考虑因素较多，对作业本身危险性评估较差 中国科技期刊数据库 工业 A-4-表 2 装配过程风险评价 作业活动 危险源 可能导致 的事故 风险评价 级别 控制措施(a-g)L E C D 装 配 过程 1、立板组立，未加支撑，无稳固措施而盲目卸除吊挂点 物体打击 3 3 10 90 三 ecg 2、脚手架搭设强度不够，稳定性不够 坍塌、高处坠落 3 6 4 72 三 ecf 3、底板吊装扶正，指挥配合不当 起重伤害 3 6 4 72 三 cef 4、狭小空间作业无通风 中毒、窒息 3 6 4 72 三 ce 5、作业现场存放易燃易爆物，遇火种 火灾、爆炸 3 6 4 72 三 ecf 6、狭小密闭舱室作业无监护人 中毒和窒息 3 6 4 72 三 ce 7、未经许可擅自搭设拆卸、切割脚手架 高处坠落 3 6 4 72 三 cef 8、登高作业时，未系安全带或未正确使用 高处坠落 3 6 4 72 三 ce 9、盲目使用割炬照明或取暖 火灾 3 6 2 36 四 cef 10、作业区杂物过多，堵塞安全通道 其它 3 6 2 36 四 ef 11、作业现场无安全通道或被占用 其它 3 6 2 36 四 cf 12、登高设施未经检查确认而盲目登高作业 高处坠落 3 6 2 36 四 ecf 13、吊板、脚手架无防护栏杆、安全网等防护措施 高处坠落 1 6 2 12 五 ef 14、胎架支撑强度不够 坍塌 3 6 4 72 三 cef 15、电焊机无保护接地或接零 触电 3 6 2 36 四 cef 16、夜间作业现场照明不足 其他 3 6 2 36 四 ef 17、吊板放有各种物料 物体打击 1 2 15 30 四 cef 18、大型、特殊活段搭设脚手架、吊板、拆除无施工方案，无人统一指挥、监护 高处坠落、物体打击 3 2 15 90 三 ecf 19、作业时未戴安全帽、未系安全带 物体打击、高处坠落 1 3 15 45 四 bcef 20、高空抛物 物体打击 1 2 15 30 四 ecf 上表能较明显地反应出各项作业活动在评价指标中的危险等级,可为企业管理人员制定专项安全防范措施提供有效的科学依据,也为船舶大部件装配的安全管理工作提供借鉴。4 总结 本文以船舶大部件精益装配过程为研究对象，针对各作业环节中的风险因素，通过 LEC 法对其风险等级进行了评价分析，可提出以下管控原则：（1）前期重在识别与预防，遵循“全面识别风险，预先防控事故”的原则，需要实行措施有风险识别评估，安全规范建立，事故预防控制等。（2）中期重在监督和防护，遵循“全方位防护，全过程监督”的原则，需要实行措施有安全设备穿戴，监测和检查等。（3）后期重在持续改进，遵循“系统完善制度，全盘优化工艺”的原则，需要实行的措施有制度持续改进和完善，工艺流程的优化和改进等。中国科技期刊数据库 工业 A-5-参考文献 1景维文.船体分段吊装工艺的安全风险评价研究D.大连:大连海洋大学,2023.2武绍彭.大件设备吊装安全风险分析的多级模糊综合评价J.建筑机械化,2013,34(08):86-89.3王世强.大型设备吊装安全管理浅析J.石油化工建设,2019,41(06):23-25.4黄浩.船体工艺手册M.船体工艺手册,2013.5姜信亮,王俊财,陈立,等.船舶的分段制造理论J.中国科技博览,2013(24):1.6程琳,张同升.作业条件风险评价法(LEC 法)在外场试验安全管理中的应用实践J.船舶标准化与质量,2020(05):52-55.7何令涛.浅析 LEC 法在水利工程脚手架施工中的安全评价研究J.陕西水利,2020(03):166-168.8韩小岗.船体分段吊装方案设计及其优化问题研究D.大连:大连理工大学,2016.9姜田甜.装配式建筑吊装作业安全风险评价及管控对策研究D.北京:北方工业大学,2021.10 胡俊祥,韩中成,卞宇,等.船舶分段吊装翻身设计方法J.船舶标准化工程师,2019,52(1):8.