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推動智慧製造 有助降低人員作業風險
2016/09/19-DIGITIMES企劃  


幾年前,一場在八仙水上樂園舉行的彩色派對,意外發生粉塵爆炸,因而釀成多人死傷的悲劇,令人備感震驚與不捨;事實上,工廠發生粉塵爆炸事故之例,比起派對活動更加屢見不鮮,如何有效防治,實屬相當重要的課題。

在兩年前,位於大陸江蘇省昆山經濟開發區的中榮金屬,發生極為嚴重的爆炸事故,主要是該廠員工在四號廠房執行輪圈拋光作業時,不慎引發鋁粉塵爆炸,導致多達146人死亡、114人受傷,直接經濟損失超過3.5億人民幣,連帶使得包括董事長、總經理、安全生產主管在內數名台藉幹部遭中國法院判處重刑。

為降低營運風險,製造企業不妨針對製程區、桶槽區或排放區,安裝可偵測各種氣體濃度的設備,善盡VOCs與TICs氣體監測;圖為Extrel的MAX300-IG製程氣體線上質譜儀。來源:Extrel
針對前述事件,根據大陸國務院調查報告,認定該事故為「特別重大生產安全責任事故」,主因中榮金屬違法違規組織專案生產,違法違規進行廠房及除塵系統等設計、製造、安裝與改造,車間鋁粉塵集聚嚴重,安全生產管理混亂,再加上安全防護措施不落實所致。

工廠粉塵爆炸 國內外案例不數枚舉

有關工廠發生粉塵爆炸意外,其實中榮金屬並非頭一遭。2008年2月,設置於美國喬治亞州溫特沃斯港的Imperial Sugar糖廠,因為靜電而引發糖粉爆炸,導致14死亡、38人受傷,當時媒體以「麵粉糖粉也會爆炸?!」為角度闡釋此事件的可怕之處,直言粉塵爆炸的可怕,在於它除了會造成傷亡之外,亦由於一般人未曾聽聞、更不瞭解,所以也不知道如何防範。

對於Imperial Sugar糖廠爆炸事件,專家分析,此類從事粉末處理的工廠,由於平時清掃並不徹底,使得廠內四處皆已累積粉末,其中尤以堆積於高處的粉末最危險,一旦遭遇震動,這些高處粉末即會掉落,導致塵煙彌漫,接著就等火花引爆;持平而論,一般粉塵爆炸時,首次爆炸多半是「小爆」,其實並未造成巨大損失,也沒有人因此而受傷,但可怕的是,經由小爆引起震動,遂將高處粉末震下來,從而引發第二次、第三次、第四次爆炸,此時即是足以奪人性命的「大爆」,而第四爆炸處距離初爆處有一百公尺,從初爆到四爆前後歷時5秒以內,舉凡快速連爆、火勢蔓延,在在讓人無從反應,危險程度可見一斑。

而在2003年的1月,位於美國北卡羅萊納州金斯頓的西氏醫藥服務公司(The West Pharmaceutical Service)旗下工廠,發生橡膠粉塵爆炸事故,也奪走6人的寶貴生命。

此外,在距今較近的2011年期間,隸屬於台灣某知名電子代工業者旗下的成都工廠,其拋光車間發生爆炸,造成3人死亡、15人受傷,事發原因為拋光車間收塵風管可燃粉塵意外爆炸;對此專家分析,以往拋光工藝規模較小,故比較容易單獨設置除塵系統,因而分散風險因子,反觀當今則將除塵系統集中化,藉以連接多個拋光工藝單元,以致形成牽一髮動全身效應,使得危害程度不可同日而語。

至於如何避免粉塵爆炸?首先,凡是具有可燃性粉塵爆炸危害疑慮的產業,包括食品業、石化塑膠業、製藥業、紡織業、合成橡膠業、木材業、金屬加工業、傢俱業等等,皆應進行設備粉塵危害評估,只因為任何工業製程當中,如果把可燃性物質、及部份正常狀態下不可燃的物質,縮小到細微的分割狀況,都將存在著火災爆增的潛在可能性。

借重VOCs/TICs氣體監測 降低營運風險

其次,為了評估設備發生粉塵爆炸的潛在機率,業主應詳加辨識幾個重要項目,包括了涉及可燃性粉塵使用、消耗或生產之製程,可燃性粉塵可能擴散的開放區域,可燃性粉塵可能累積的隱蔽區域,粉塵可能被散佈在空氣之中的方法與途徑,以及潛在的點火源。最終則擬定粉塵控制策略,例如設法降低粉塵從製程設備或通風系統逸散出來的機率,採用集塵系統或濾網,使用不會產生粉塵氣雲的清潔方式(倘若有點火源存在的前提下),定期檢查開放及隱蔽區域是否有殘留粉塵,抑或將釋壓閥的位置,設置於遠離粉塵危害區域之處。

歸納這幾起讓人遺憾的工傷意外事件,主要原因不外有兩大項,其一是工廠累積粉塵濃度量過高,另一則現場人員出現操作失誤所致;著眼於此,當各國政府致力推動智慧製造計畫時,不僅意在提振生產效能,也期盼借重自動化安全管理設備,有效提升整體工廠營運品質,降低從業人員的工作風險。

最明顯的例子,即發生在不久前的台南大地震,當時有不少半導體廠房礙於劇烈搖晃,致使生產設備隨之停機,然而在此同時,幸而機台設備本身配置了專屬偵測與感測系統,能夠在工業用氣體或工業用水等外洩之際,發揮十足保護功效,故而並未發生化學物質外洩,此即為藉助資通訊科技強化職災防護的理想實例之一。

更有甚者,假使業主亟欲將營運風險降到最低,除了借重生產設備內建的保護機制外,另可選擇在適當的位置或區域,比方說製程區、桶槽區或排放區,安裝可偵測各種氣體濃度的設備,據以監測廠內的有機性氣體(VOCs)、總碳氫化合物(TICs)。

以前述VOCs空氣汙染監測為例,基於偵測標的不同,通常大致可分為酸/鹹性物質、凝縮性物質與重金屬等不同型態,如果從比較值得關注的技術角度出發,則在酸/鹹氣體方面,目前已有國人憑藉創意巧思開發出PPWD與PM2.5 Semi-Dry EC採樣分析系統,以及結合FAIMS與DMS技術的全新第三代離子電泳分析儀(IMS)。

至於製程或特殊VOCs/TICs氣體分析部份,現今市場上已有可以在40ms內一次分析逾8種氣體的四極柱式質譜儀,及強調能有效監測離子、並提高解析度的離子阱質譜監測儀,而在此之中,兼具離心力+電暈放電、間歇式注水、智能化化學成分監測等技術原理的PM 2.5 半乾式靜電旋風集塵器,由於能夠同步分析氣體、懸浮微粒,可謂極具突破性。

而在VOCs氣體偵測的過程,不管透過何種技術角度,一旦發現有害氣體外洩,相關系統都會在第一時間發出告警,俾使管理階層得以從容疏散人員,並即時展開對應的處理措施,如此一來,便可望將營運風險降至最低。

導入FA Safety設備 確保安全機制恆常運轉

另一方面,專家提出建議,企業主若能在設置廠房與生產線的同時,導入工廠自動化安全機制(FA Safety),並且引進符合各國安規標準的自動化製造設備,亦有助於消弭營運風險。

綜觀目前與FA設備相關的安規標準,大致可區分為ISO、EN兩大類型,以後者而論,即含括了EN 954、EN 62061、ISO 61508、ISO 13849等認證項目,並且逐漸調合衍生出EN954-1、EN ISO 13849-1等新規格標準,這些標準已在2012年起全面適用,旨在確保安全信號從輸入端感測器到輸出端的致動器,皆能全面符合安規需求,避免因感測器異常而影響正常運作;除此之外,當出現危險時,FA設備便可與其他元件聯動,或者立即中止系統運轉,以免釀成更大危機。

值得一提的,過往的工安防護概念,相當強調「零災害」,較著重於災害事件的即時處理,而疏於從流程源頭進行預防性管控,如今進入智慧製造時代,工安防護重點逐漸轉向「零風險」,藉由有效的風險管控手段,打造層層節制的生產流程,以避免出現人為疏失,與此同時,也在機台設備設置感測網路,發揮自我診斷功能,雙管齊下提升工安水平。

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