传感器、物联网技术全面导入 工安设计更周全

一般大型机具在运作时，厂方多会划定范围，禁止人员进入。西门子

人本意识抬头，工安成为制造业者必须严肃面对的问题，而在IT技术的快速导入下，制造系统的工安设计将会更周全。

这几年「智能工厂」、「工业4.0」等议题蔚为制造业主流，这类概念多以工厂生产线的效能作为主要诉求，不过近年来工安事件频传，工厂环境的安全确保也逐渐成为新时代厂房的设计重点之一，厂房安全系统主要是透过各类传感器，确保产线的运作不会危及一旁的工作人员，让劳工安全更有保障。

就时间点来看，欧洲早在1989年就已针对劳动环境有相关法案，日、韩等国家也在不久后相继跟上，台湾的工安意识起步则更早，早在1974年就制定了「劳工安全卫生法」，不过此法令一直未与时俱进，一直到2011年9月，行政院才通过修正草案，扩大规范劳动安全的保障范围，将保障对象从过去的受雇劳工(约670万人)延伸到自营工作者、志工、职训学员(约1,000万人)。

除了扩大劳工的纳入范围外，这次的「劳工安全卫生法」还特别针对石化业和从事制造、使用危害性化学品的高风险产业，订出「六轻条款」，规定高风险产业必须定期实施风险评估，若生火灾、爆炸、中毒、崩塌等意外，将施以最高3,000万元的罚款，而之所以会针对上述四种意外，原因在于这四种是目前工安的四大杀手。

小标：红外线热像仪消弭火灾于未然

在火灾方面，根据内政部消防署的数据，其主要形成原因包括电器设备过热、人为、炉火烹调、施工不慎等原因，其中电器设备过热向来是火灾的主因，其发生机率每年约在1/3左右。目前制造环境的防火设备主要是由温度与烟雾侦测器所组成，当传感器侦测到过高的温度或过浓的烟雾时，即启动警报与撒水系统，不过这都属于事后的救灾，当这些系统开始启动，就代表工厂的人、物将受到一定程度的损耗，因此现在的作法倾向于事先防范。

要事先防范工厂的火灾意外，有几种方式，一是在容易产生高温的设备如马达、锅炉等处建入温度传感器，并将之与后端管理系统连线，随时掌握各处的温度，不过这类设备的高温对传感器来说，持续稳定运作的挑战极大，故障率容易偏高，因此较理想的方式，是利用非接触性传感技术。

目前这类技术的性价比以红外线热像仪最佳，过去红外线热像仪的机台多为实验室所用，体积庞大且售价高昂，不过近年来技术快速提升，体积与成本都快速缩小，一部携带式的红外线热像仪价格已可在万元左右，这类设备可由外部传感特定场所的特定范围所有温度，制造业者可以此替代传统的温度与烟雾传感器，在事先预防火灾的发生。

小标：防爆设计  打造更安全环境

另一个工安杀手则是爆炸，爆炸常会带来巨大火灾，对工厂的损害通常最大。以2013年9月位于大陆无锡的SK海力士工厂爆炸案为例，这次爆炸案导致SK海力士的晶圆制造设备、在制品等受到严重损坏，2014年SK海力士对此的报损10亿美元，保险估损则为9亿美元。

而根据验证机构UL的调查显示，有可燃性高压气体(瓦斯分装、贩卖)、爆竹烟火(爆竹之批发、零售)、军方军火库、加油站、发电厂等场所，是最容易发生爆炸的场所，而爆炸的主因则包括火焰、热气、正负电中和、高频电磁波、高频声波、游离辐射、超声波、绝热膨胀产生的震波、放热化学反应等。上述的SK海力士无锡厂房爆炸案，事后调查则是人为因素，施工人员误将氢气管接入氮气管道，引起爆炸与燃烧。

防爆的设计主要是在机构、场所等处，前者以防爆箱为主。一般人多认为防爆箱必须设计为全密闭，以阻绝火花与震波，但其实防爆箱必须设有数个泄压阀，让箱内的震波与气压可以泄出，若为全密闭，将使箱内的压力过大，一旦箱内压力大于箱体材质能承受的范围，防爆箱反而将成为爆炸体之一。

机构的设计则是在建筑体，同样以非密闭设计为主，像是粉状原料的仓储堆叠，其空间必须半密闭式，以防放置处的粉尘密度过高，容易产生爆炸，另外这类场所也可设置传感器，侦测该处悬浮微粒的浓度，并将侦测数据实时回传至后端，由后端系统全程掌握。

除了上述防爆箱与建筑设计外，近年来LED防爆灯也是此一领域的利基产品之一。根据研究机构Bharat Book Bureau的报告指出，2014年LED防爆灯的年产值已接近2亿美元，到2018年的每年预估年复合成长率将达到5.9%，由于灯具在危险地区几乎是24小时使用，因此高安全等级的防爆灯，将是未来工厂防爆系统不可或缺的一环。

小标：物联网架构  杜绝中毒再发生

除了火灾与爆炸外，中毒也是近年来常见的工安意外。工厂内的中毒事件，主要来自气体外泄，有毒液体的误饮或泼溅等事件的发生比例则较低，容易产生有毒气体的制造业相当多，像是食品(腌渍物产生气体)、造纸、电子制造、石化等，都容易产生意外，近年来较大的事件则是位于竹科内，以晶圆再生起家的「昇阳国际半导体」。

昇阳国际在2013年委外进行年度维修，厂方监测污泥槽内有毒气体残留量时，疑因量测深度不足，导致仪器判读错误，且6名清洁员未配戴防毒面具，作业时疑吸入过量有毒气体硫化氢昏厥送医。

有毒气体的侦测，目前技术都可达到，不过过去的作法都是在进行特殊工作如年度维修时，才以手持式设备进行侦测，在物联网概念成型后，传感网络技术将可全面掌握各空间场所的气体信息。

事实上在2011年，台湾已通过「室内空气品质管理法」，强制规定特定场所必须定时定点量测空气品质，其中CO2与悬浮微粒是基本要件，另外特定场所也有不同规定，像是医院必须检验甲醛、细菌等，该法对于工厂环境并未有强制规定，不过在法令逐步落实下，相关的IT系统已逐渐成熟，工厂环境可援引其他场所的类似作法，复制微调出适合本身的系统。

侦测空气品质系统是典型的物联网架构，将设置于各处的空气传感器，以通讯技术连结至后端图控系统，图控系统以图像显示各地的实时信息，并将各传感节点所撷取的数据储存至后端，藉以累积为Big Data，管理人员可由此制定出适合策略。

此外图控系统也与其他前端设备连结，当该处的气体浓度达到设定标准，即启动相关措施，例如某处的二氧化碳浓度过高，系统即自行启动抽风设备，让该处的空气品质趋于正常，避免人员中毒。

小标：内嵌各类传感器  产线作业更安全

上述的工安事件多着重于环境监测，在产线安全方面，目前也有厂商着手进行。

过去机器误伤作业人员的事件频传，不过近年来发生频率已逐渐下降，原因在于各大型机具的防夹、防撞设计已然普及，机器夹到异物时，会马上松开并停止运作，这类设计多是在机具内加装压力传感器，当系统侦测到当初所设定的压力时，即会启动一连串的防夹动作。至于防撞，一般大型机具在运作时，厂方多会划定范围，禁止人员进入，不过近年来出现可与人员共同工作的轻量型机械手臂，这类手臂在臂体上也都设有传感器，一旦碰触到人体，手臂会实时缩回，不至于因此产生意外。

人本意识的抬头，让工安已成为制造系统的必要设计之一，不过从目前发展来看，工安设计仍多以单点为主，所有的设计并未全面串连，这显示系统整合业者与企业主仍未从全面性审视，在物联网逐渐成为制造系统的主流趋势下，系统设计者可以此为出发，建立起更全面、更周全的工安系统。