感測器、物聯網技術全面導入 工安設計更周全

一般大型機具在運作時，廠方多會劃定範圍，禁止人員進入。西門子

人本意識抬頭，工安成為製造業者必須嚴肅面對的問題，而在IT技術的快速導入下，製造系統的工安設計將會更周全。

這幾年「智慧工廠」、「工業4.0」等議題蔚為製造業主流，這類概念多以工廠生產線的效能作為主要訴求，不過近年來工安事件頻傳，工廠環境的安全確保也逐漸成為新世代廠房的設計重點之一，廠房安全系統主要是透過各類感測器，確保產線的運作不會危及一旁的工作人員，讓勞工安全更有保障。

就時間點來看，歐洲早在1989年就已針對勞動環境有相關法案，日、韓等國家也在不久後相繼跟上，台灣的工安意識起步則更早，早在1974年就制定了「勞工安全衛生法」，不過此法令一直未與時俱進，一直到2011年9月，行政院才通過修正草案，擴大規範勞動安全的保障範圍，將保障對象從過去的受雇勞工(約670萬人)延伸到自營工作者、志工、職訓學員(約1,000萬人)。

除了擴大勞工的納入範圍外，這次的「勞工安全衛生法」還特別針對石化業和從事製造、使用危害性化學品的高風險產業，訂出「六輕條款」，規定高風險產業必須定期實施風險評估，若生火災、爆炸、中毒、崩塌等意外，將施以最高3,000萬元的罰款，而之所以會針對上述四種意外，原因在於這四種是目前工安的四大殺手。

小標：紅外線熱像儀消弭火災於未然

在火災方面，根據內政部消防署的資料，其主要形成原因包括電器設備過熱、人為、爐火烹調、施工不慎等原因，其中電器設備過熱向來是火災的主因，其發生機率每年約在1/3左右。目前製造環境的防火設備主要是由溫度與煙霧偵測器所組成，當感測器偵測到過高的溫度或過濃的煙霧時，即啟動警報與撒水系統，不過這都屬於事後的救災，當這些系統開始啟動，就代表工廠的人、物將受到一定程度的損耗，因此現在的作法傾向於事先防範。

要事先防範工廠的火災意外，有幾種方式，一是在容易產生高溫的設備如馬達、鍋爐等處建入溫度感測器，並將之與後端管理系統連線，隨時掌握各處的溫度，不過這類設備的高溫對感測器來說，持續穩定運作的挑戰極大，故障率容易偏高，因此較理想的方式，是利用非接觸性感測技術。

目前這類技術的性價比以紅外線熱像儀最佳，過去紅外線熱像儀的機台多為實驗室所用，體積龐大且售價高昂，不過近年來技術快速提升，體積與成本都快速縮小，一部攜帶式的紅外線熱像儀價格已可在萬元左右，這類設備可由外部感測特定場所的特定範圍所有溫度，製造業者可以此替代傳統的溫度與煙霧感測器，在事先預防火災的發生。

小標：防爆設計  打造更安全環境

另一個工安殺手則是爆炸，爆炸常會帶來巨大火災，對工廠的損害通常最大。以2013年9月位於大陸無錫的SK海力士工廠爆炸案為例，這次爆炸案導致SK海力士的晶圓製造設備、在製品等受到嚴重損壞，2014年SK海力士對此的報損10億美元，保險估損則為9億美元。

而根據驗證機構UL的調查顯示，有可燃性高壓氣體(瓦斯分裝、販賣)、爆竹煙火(爆竹之批發、零售)、軍方軍火庫、加油站、發電廠等場所，是最容易發生爆炸的場所，而爆炸的主因則包括火焰、熱氣、正負電中和、高頻電磁波、高頻聲波、游離輻射、超音波、絕熱膨脹產生的震波、放熱化學反應等。上述的SK海力士無錫廠房爆炸案，事後調查則是人為因素，施工人員誤將氫氣管接入氮氣管道，引起爆炸與燃燒。

防爆的設計主要是在機構、場所等處，前者以防爆箱為主。一般人多認為防爆箱必須設計為全密閉，以阻絕火花與震波，但其實防爆箱必須設有數個洩壓閥，讓箱內的震波與氣壓可以洩出，若為全密閉，將使箱內的壓力過大，一旦箱內壓力大於箱體材質能承受的範圍，防爆箱反而將成為爆炸體之一。

機構的設計則是在建築體，同樣以非密閉設計為主，像是粉狀原料的倉儲堆疊，其空間必須半密閉式，以防放置處的粉塵密度過高，容易產生爆炸，另外這類場所也可設置感測器，偵測該處懸浮微粒的濃度，並將偵測資料即時回傳至後端，由後端系統全程掌握。

除了上述防爆箱與建築設計外，近年來LED防爆燈也是此一領域的利基產品之一。根據研究機構Bharat Book Bureau的報告指出，2014年LED防爆燈的年產值已接近2億美元，到2018年的每年預估年複合成長率將達到5.9%，由於燈具在危險地區幾乎是24小時使用，因此高安全等級的防爆燈，將是未來工廠防爆系統不可或缺的一環。

小標：物聯網架構  杜絕中毒再發生

除了火災與爆炸外，中毒也是近年來常見的工安意外。工廠內的中毒事件，主要來自氣體外洩，有毒液體的誤飲或潑濺等事件的發生比例則較低，容易產生有毒氣體的製造業相當多，像是食品(醃漬物產生氣體)、造紙、電子製造、石化等，都容易產生意外，近年來較大的事件則是位於竹科內，以晶圓再生起家的「昇陽國際半導體」。

昇陽國際在2013年委外進行年度維修，廠方監測污泥槽內有毒氣體殘留量時，疑因量測深度不足，導致儀器判讀錯誤，且6名清潔員未配戴防毒面具，作業時疑吸入過量有毒氣體硫化氫昏厥送醫。

有毒氣體的偵測，目前技術都可達到，不過過去的作法都是在進行特殊工作如年度維修時，才以手持式設備進行偵測，在物聯網概念成型後，感測網路技術將可全面掌握各空間場所的氣體資訊。

事實上在2011年，台灣已通過「室內空氣品質管理法」，強制規定特定場所必須定時定點量測空氣品質，其中CO2與懸浮微粒是基本要件，另外特定場所也有不同規定，像是醫院必須檢驗甲醛、細菌等，該法對於工廠環境並未有強制規定，不過在法令逐步落實下，相關的IT系統已逐漸成熟，工廠環境可援引其他場所的類似作法，複製微調出適合本身的系統。

偵測空氣品質系統是典型的物聯網架構，將設置於各處的空氣感測器，以通訊技術連結至後端圖控系統，圖控系統以圖像顯示各地的即時資訊，並將各感測節點所擷取的數據儲存至後端，藉以累積為Big Data，管理人員可由此制定出適合策略。

此外圖控系統也與其他前端設備連結，當該處的氣體濃度達到設定標準，即啟動相關措施，例如某處的二氧化碳濃度過高，系統即自行啟動抽風設備，讓該處的空氣品質趨於正常，避免人員中毒。

小標：內嵌各類感測器  產線作業更安全

上述的工安事件多著重於環境監測，在產線安全方面，目前也有廠商著手進行。

過去機器誤傷作業人員的事件頻傳，不過近年來發生頻率已逐漸下降，原因在於各大型機具的防夾、防撞設計已然普及，機器夾到異物時，會馬上鬆開並停止運作，這類設計多是在機具內加裝壓力感測器，當系統偵測到當初所設定的壓力時，即會啟動一連串的防夾動作。至於防撞，一般大型機具在運作時，廠方多會劃定範圍，禁止人員進入，不過近年來出現可與人員共同工作的輕量型機械手臂，這類手臂在臂體上也都設有感測器，一旦碰觸到人體，手臂會即時縮回，不至於因此產生意外。

人本意識的抬頭，讓工安已成為製造系統的必要設計之一，不過從目前發展來看，工安設計仍多以單點為主，所有的設計並未全面串連，這顯示系統整合業者與企業主仍未從全面性審視，在物聯網逐漸成為製造系統的主流趨勢下，系統設計者可以此為出發，建立起更全面、更周全的工安系統。