推动智能制造 有助降低人员作业风险

2016/09/19 - DIGITIMES企划

几年前，一场在八仙水上乐园举行的彩色派对，意外发生粉尘爆炸，因而酿成多人死伤的悲剧，令人备感震惊与不舍；事实上，工厂发生粉尘爆炸事故之例，比起派对活动更加屡见不鲜，如何有效防治，实属相当重要的课题。

在两年前，位于大陆江苏省昆山经济开发区的中荣金属，发生极为严重的爆炸事故，主要是该厂员工在四号厂房执行轮圈抛光作业时，不慎引发铝粉尘爆炸，导致多达146人死亡、114人受伤，直接经济损失超过3.5亿人民币，连带使得包括董事长、总经理、安全生产主管在内数名台藉干部遭国内法院判处重刑。

针对前述事件，根据大陆国务院调查报告，认定该事故为「特别重大生产安全责任事故」，主因中荣金属违法违规组织专案生产，违法违规进行厂房及除尘系统等设计、制造、安装与改造，车间铝粉尘集聚严重，安全生产管理混乱，再加上安全防护措施不落实所致。

工厂粉尘爆炸　国内外案例不数枚举

有关工厂发生粉尘爆炸意外，其实中荣金属并非头一遭。2008年2月，设置于美国格鲁吉亚州温特沃斯港的Imperial Sugar糖厂，因为静电而引发糖粉爆炸，导致14死亡、38人受伤，当时媒体以「面粉糖粉也会爆炸？！」为角度阐释此事件的可怕之处，直言粉尘爆炸的可怕，在于它除了会造成伤亡之外，亦由于一般人未曾听闻、更不了解，所以也不知道如何防范。

对于Imperial Sugar糖厂爆炸事件，专家分析，此类从事粉末处理的工厂，由于平时清扫并不彻底，使得厂内四处皆已累积粉末，其中尤以堆积于高处的粉末最危险，一旦遭遇震动，这些高处粉末即会掉落，导致尘烟弥漫，接着就等火花引爆；持平而论，一般粉尘爆炸时，首次爆炸多半是「小爆」，其实并未造成巨大损失，也没有人因此而受伤，但可怕的是，经由小爆引起震动，遂将高处粉末震下来，从而引发第二次、第三次、第四次爆炸，此时即是足以夺人性命的「大爆」，而第四爆炸处距离初爆处有一百米，从初爆到四爆前后历时5秒以内，举凡快速连爆、火势蔓延，在在让人无从反应，危险程度可见一斑。

而在2003年的1月，位于美国北卡罗莱纳州金斯顿的西氏医药服务公司(The West Pharmaceutical Service)旗下工厂，发生橡胶粉尘爆炸事故，也夺走6人的宝贵生命。

此外，在距今较近的2011年期间，隶属于台湾某知名电子代工业者旗下的成都工厂，其抛光车间发生爆炸，造成3人死亡、15人受伤，事发原因为抛光车间收尘风管可燃粉尘意外爆炸；对此专家分析，以往抛光工艺规模较小，故比较容易单独设置除尘系统，因而分散风险因子，反观当今则将除尘系统集中化，藉以连接多个抛光工艺单元，以致形成牵一发动全身效应，使得危害程度不可同日而语。

至于如何避免粉尘爆炸？首先，凡是具有可燃性粉尘爆炸危害疑虑的产业，包括食品业、石化塑胶业、制药业、纺织业、合成橡胶业、木材业、金属加工业、家俱业等等，皆应进行设备粉尘危害评估，只因为任何工业制程当中，如果把可燃性物质、及部份正常状态下不可燃的物质，缩小到细微的分割状况，都将存在着火灾爆增的潜在可能性。

借重VOCs/TICs气体监测　降低营运风险

其次，为了评估设备发生粉尘爆炸的潜在机率，业主应详加识别几个重要项目，包括了涉及可燃性粉尘使用、消耗或生产之制程，可燃性粉尘可能扩散的开放区域，可燃性粉尘可能累积的隐蔽区域，粉尘可能被散布在空气之中的方法与途径，以及潜在的点火源。最终则拟定粉尘控制策略，例如设法降低粉尘从制程设备或通风系统逸散出来的机率，采用集尘系统或滤网，使用不会产生粉尘气云的清洁方式(倘若有点火源存在的前提下)，定期检查开放及隐蔽区域是否有残留粉尘，抑或将释压阀的位置，设置于远离粉尘危害区域之处。

归纳这几起让人遗憾的工伤意外事件，主要原因不外有两大项，其一是工厂累积粉尘浓度量过高，另一则现场人员出现操作失误所致；着眼于此，当各国政府致力推动智能制造计划时，不仅意在提振生产效能，也期盼借重自动化安全管理设备，有效提升整体工厂营运品质，降低从业人员的工作风险。

最明显的例子，即发生在不久前的台南大地震，当时有不少半导体厂房碍于剧烈摇晃，致使生产设备随之停机，然而在此同时，幸而机台设备本身配置了专属侦测与传感系统，能够在工业用气体或工业用水等外泄之际，发挥十足保护功效，故而并未发生化学物质外泄，此即为藉助资通讯科技强化职灾防护的理想实例之一。

更有甚者，假使业主亟欲将营运风险降到最低，除了借重生产设备内建的保护机制外，另可选择在适当的位置或区域，比方说制程区、桶槽区或排放区，安装可侦测各种气体浓度的设备，据以监测厂内的有机性气体(VOCs)、总碳氢化合物(TICs)。

以前述VOCs空气污染监测为例，基于侦测标的不同，通常大致可分为酸？咸性物质、凝缩性物质与重金属等不同型态，如果从比较值得关注的技术角度出发，则在酸？咸气体方面，目前已有国人凭藉创意巧思开发出PPWD与PM2.5 Semi-Dry EC采样分析系统，以及结合FAIMS与DMS技术的全新第三代离子电泳分析仪(IMS)。

至于制程或特殊VOCs/TICs气体分析部份，现今市场上已有可以在40ms内一次分析逾8种气体的四极柱式质谱仪，及强调能有效监测离子、并提高分辨率的离子阱质谱监测仪，而在此之中，兼具离心力＋电晕放电、间歇式注水、智能化化学成分监测等技术原理的PM 2.5 半乾式静电旋风集尘器，由于能够同步分析气体、悬浮微粒，可谓极具突破性。

而在VOCs气体侦测的过程，不管透过何种技术角度，一旦发现有害气体外泄，相关系统都会在第一时间发出告警，俾使管理阶层得以从容疏散人员，并实时展开对应的处理措施，如此一来，便可望将营运风险降至最低。

导入FA Safety设备　确保安全机制恒常运转

另一方面，专家提出建议，企业主若能在设置厂房与生产线的同时，导入工厂自动化安全机制(FA Safety)，并且引进符合各国安规标准的自动化制造设备，亦有助于消弭营运风险。

综观目前与FA设备相关的安规标准，大致可区分为ISO、EN两大类型，以后者而论，即含括了EN 954、EN 62061、ISO 61508、ISO 13849等认证项目，并且逐渐调合衍生出EN954-1、EN ISO 13849-1等新规格标准，这些标准已在2012年起全面适用，旨在确保安全信号从输入端传感器到输出端的致动器，皆能全面符合安规需求，避免因传感器异常而影响正常运作；除此之外，当出现危险时，FA设备便可与其他元件联动，或者立即中止系统运转，以免酿成更大危机。

值得一提的，过往的工安防护概念，相当强调「零灾害」，较着重于灾害事件的实时处理，而疏于从流程源头进行预防性管控，如今进入智能制造时代，工安防护重点逐渐转向「零风险」，藉由有效的风险管控手段，打造层层节制的生产流程，以避免出现人为疏失，与此同时，也在机台设备设置传感网络，发挥自我诊断功能，双管齐下提升工安水平。


图说：为降低营运风险，制造企业不妨针对制程区、桶槽区或排放区，安装可侦测各种气体浓度的设备，善尽VOCs与TICs气体监测；图为Extrel的MAX300-IG制程气体在线质谱仪。(来源：Extrel)