圖四 本計畫發展重點圖
|
安全工程研究中心具體內容
|
| 本計畫分四項發展重點進行，如圖四。 |
|
圖四 本計畫發展重點圖 |
|
以下就各項發展重點做說明： |
| 本質較安全的設計概念與傳統設計方法有著最基本的差異，其目的是設法移除或降低製程的危害，而不是想要加以控制，製程裏若是沒有或很少危害因素，也就無需額外的設備來防護，經濟又安全。 |
| 工廠裏因設備的失誤或因操作員及維修人員所造成的錯誤是導致意外事件發生的主因，人為因素可經由不斷的安全教育來降低，但卻是無法完全避免。同樣地，雖然研究人員花了大量的時間與心力研發、改善儀器設備的可靠度，然而在有限成本的考量下，百分之百可靠的儀器設備是不可得的，只能在可靠度與成本之間設法取得平衡。因此，在無法避免的人為錯誤及儀器設備失效情況下，為了回應上述國際間對安全衛生與環境保護的需求，工廠裏裝置了更多的安全設備，成本也不斷提升，人們心裏不禁產生疑問，到底需要在工廠裏裝置多少的安全設備才能達到真正的安全？傳統的工廠安全設計，只是試著加裝具保護性的設備及遵從安全的操作方法來確保安全性，這只能說是一種消極的作法，具危害性物質或能量依然存在，像是顆不定時的炸彈，等待著引爆時機。比較積極的作法是試著盡可能地避免或消除製程中可能的危害。因此，工廠應當盡可能地朝著即使有儀器設備發生失誤或操作失當時也不會嚴重地影響安全、產質及效率的方向設計。 |
|
本質安全衛生環保(Inherent Safety, Health and Environment, ISHE)製程設計與清潔生產正是基於這樣的理念，此二者將是21世紀製程工業所需面臨之重要挑戰。然而，就其目的而言，ISHE與清潔生產之關係，則其實是一體兩面，其趨近之原則基本上是相同的，兩者皆是由過去管末端(後果)的處理(消減/應變)，進一步往上游的製程或本質上進行源頭之改善與預防。有一點需要澄清的是，在往後的文章裏，將不再用“本質安全”的字眼，因為任何物質或製程都存在有本質上的危害(inherent hazard)，想要完全移除這種危害有時並不切實際。然而，我們可以說某一製程比另一製程在本質上“較”安全，因為它的危害性比另一個製程明顯地降低了。 |
|
將SHE觀點細分成11種指標(如表二所示)，其中有關安全方面的有五種指標，以下將分別對這5種指標分類作量化評估。其評估方法可分成幾個步驟，首先將物質j的危害量(  )轉換成0到1之間的危害指數( )，下標i為表1中的各種效應， 可以是單位質量所能放出的能量、單位質量的體積或其它濃度單位等等，視狀況而定。轉換之後， 的值即代表某一物質在某物理量下的危害性：0為無害，1則表示嚴重危害。 |
|
表二 SHE觀點之危害性質指標
|
將上一步驟所得到的危險性質, ,經由災難指數(Fate
Index, )的修正而得出有效危害特性(Effective dangerous property, )： 。災難指數其值因不同效應而有不同，值域範圍在-0.8到＋0.5。再將 轉換到指數尺度，並乘上物質的質量即可得出某一效應的危害潛能(potential of danger), ： 。 |
計算危害潛能即是風險量化的一個步驟，因此，當計算出各種指標的危害潛能之後，即可知道製程裏所存在的風險，若是這樣的風險是可以接受的，即表示這樣的製程具有相當程度安全性(至少滿足法規上的要求)。反之，若是不能接受，則表示必須有所改善。不同改善的安全措施均為應用於降低危害潛能的技術，可依照其改善效果設定一個效率值，稱為技術因子(technology factor), 。在應用了這些技術降低危害潛能之後，剩餘的風險稱為剩餘危害潛能 (remaining potential of
danger), ，將製程裏所有物質的依照各指標分類分別總合起來，即可算出整個製程對於某一效應的剩餘危害潛能： 。 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 傳統製程安全設計大都是以外加的設備或透過對製程的改善來控制可能的危害或降低其衝擊，這種方式的缺點是危險依然存在，只是受到抑制。本質較安全的製程設計採用與傳統方法不同的概念，其目的在於移除或減少危害而不在於控制危害。 |
| 風險管理的目的乃是利用各種風險控制手段來降低製程的風險 (降低災害的頻率及減輕傷害)。在製程裏危害的來源有兩個：一是製程裏所使用的物質本身 (如具毒性或腐蝕性等等)或經由化學反應可以放出大量能量，二是製程運作的方式 (如圖五所示)。對於風險管理而言，風險降低手段按可靠度遞減的順序，依次為降低或移除本質危害(inherent)、被動式(passive)、主動式(active)及程序式(procedural)。 |
 圖五 製程運作方式圖 |
| (二)、消防工程技術 |
| 近十幾年來我國由於經濟的發展，不但各行各業活絡，更帶動一些新興產業，其工業製程設計相對複雜化，使用的機械、儀器及原物料也多樣化，且在國內產業的轉型、技術的提昇、工作效率及成本的要求下，災害的形態也愈趨複雜，嚴重性及所造成的損失也常超乎人們的想像；例如民國86年聯電的火災，就造成了約120億元的損失。另外，我國國民居住的環境亦越來越集中，高層建築數量持續成長，若不幸發生火災，人生命及財產的損失常大的驚人。在多次重大火災後，「消防工程」的重要性已被社會大眾所注意，「消防工程」也由被過度「簡化」為「用水滅火」到被發現其中所牽涉的問題十分複雜而成為一門專門的學科，而處理的範疇不僅包含材料、火焰行為、結構物火害反應、防火測試、法規、人在火場行為、火災調查、滅火、警報系統、避難逃生系統、風險管理、住宅火災、森林火災、工業火災、社區營造等，所需要的基礎訓練亦包含物理、化學、材料科學、熱傳學、熱力學、心理學、管理學、法律、社會學、電腦程式設計等。因此，欲提昇我國防火安全，尤其在大學中培養一群具「安全觀念」及適當訓練的安全從業人員，本系在課堂上教授及研究的消防工程實應由一般的僅討論火災四要素、滅火等基本性質及偏向技術性的課題，擴充到下列幾項更深入且更實用的項目。另外，研究及教學時應多使學生實際「體驗」火災，如此才能提升憂患意識，不至於紙上談兵。 |
| 發展項目如下： |
|
1.火焰動力學： |
| 2. 火災模擬 要評估任何一建築物或空間是否符合防火安全要求，需要能預測萬一起火後火焰的延燒狀況，目前國際上最先進、最實用且最合理的方法是將材料在相關小型儀器中進行小尺寸實驗分析(small scale tests)，然後將這些實驗資料輸入針對火場形式而寫的「火災電腦模擬程式(fire model) 」中，用電腦數值分析的方式「模式化」，因此，只要將可燃物的性質輸入「火災電腦模擬程式」中，我們就可以預測火焰的延燒狀況（如速度、溫度等 ），(如下圖)並因此可以判斷決定哪些材料可以而安全地用運用在建築物當中而不會造成火災。這樣的研究成果並可藉由訂定法規的方式落實到日常生活中，盼望藉此使得全人類能有更安全的居住環境！然而，能準確預測的「火災電腦模擬程式」仍需要更多的研究投入！ |
| 3.
消防「性能式設計」 全世界的防火設計都在轉型，要從傳統的「規格式設計」轉成「性能式設計」，「規格式設計」將防火設計中的材料、警報系統、滅火系統等分別考慮，因此，防火設計要符合每一個要求才合格，但有更重要的一個問題就是，就算符合每一個要求，防火工程師仍無法確認其滿足防火安全要求。但「性能式設計法」就藉著「火災模擬程式」的協助，將材料、警報器、滅火系統等列入考量，再評估其整合後的防火性能。 |
| 「性能式設計法」雖然是防火設計的趨勢，但由於採行不久（世界上英、美、日、紐、澳等國已進行，但不滿五年），仍有許多需深加探討的地方，例如「火災模擬程式」的準確度仍須確認、材料、警報器、滅火系統的性能替換等，我國也正在面臨進行轉換為「性能式設計法」的關鍵時期，尤其在加入WTO後，與其他各國法規的相互承認也是重要的課題，我國實應及早進行「性能式設計法」的相關研究，以因應未來趨勢！ |
 |
| 4. 示範實驗室的設置 教育是預防災害的基礎，如果學生在學校都無法建立正確的防災態度與獲得充分的防災知識，那麼當他們離開學校以後不但無法期待他們在職場為災害的防治做出貢獻，更可能成為災害之源或受到傷害。但目前的訓練方式仍較偏重知識的傳授，對災害仍較少直接的體驗。 |
| (三)、廠務系統安全技術 設備故障，姑且不論其原因為老化、磨耗、或腐蝕，都是造成工安事故的最主要因素。相關的技術為： |
 失效模式與影響－工廠必須掌握各主要設備的可能故障機制，從而安排定期保養，建立預防性的防護體系。 設備與系統風險計算－最嚴重的工安事故當屬石化廠內高危害化學物質的外漏，美國石油協會(American Petroleum Institute, API)於1996年發表了以設備洩漏風險做為定期檢查計畫依據的 相關技術。這項技術在國內尚在啟蒙階段，未來石化廠將會有很大需求，在設備剩餘壽命計算、 延長停爐評估等方面尤為重要。 維修管理技術－工廠每年處理大量設備異常狀況與故障事件，以往這些資料完全以紙張表格傳遞、記載執行結果。但工廠如欲將維修管理作業電腦化或進行資料後續管理，則涉及資料架構規 劃、維修管理流程最佳化、工作排程等工作。同時，維修成效及成本的改善也與維修管理密切相 關。 定期檢查－製程設備在定期檢查部份需應用各類非破壞檢測技術(Non-Destructive
Technique,NDT)來進行設備健康狀況評估。定期檢查工作相關的技術項目除了NDT技術本身，還包括檢查部 份的選取、檢查方法有效性評估、檢查週期制定、判定基準制定等項目。NDT技術日新月益，需結 合設備歷史資料，才能發揮最大作用。 備品管理－製程工廠積壓在庫房的備品金額，可能達資產總值10~15%，工廠如何在經濟效益、實際需求、安全等因素上做最佳規劃，都需仰賴可靠度相關技術，更需要長期累積同類型零組件的 耗用資料來結合分析。 |
| 國內大多數石化廠與半導體廠均為「危險性工作場所審查暨檢查辦法」所規範。雖然很多工廠均已進行「操作危害分析」(Hazard and Operability Analysis, HAZOP)，但製程危害屬動態危害，工廠需長時間注意、監控、並進行危害資料更新，因此需要： |
| 危害評估技術－目前工廠員工在進行危害評估時流於型式，偏重經驗，因此，需要在危害評估技 術上改善，除了技巧外，還須有相關案例的配合。 危害資訊資料庫建立－國內在各產業別均有不少工廠，因此，本校將扮演整合者角色，建立製程危害案例資料庫，供業界使用，並用於教學。 電氣防爆－許多危險性工作場所處理大量可燃性化學物質，所使用的卻是一般電氣設施。國內目前缺乏電氣設備相關的防爆技術與產品的認證能力，更遑論工程改善或防爆產品的設計。本校計 畫在未來建立電氣防爆技術的認證、評估、與設計技術，支援產業的需求。 靜電防制－靜電的危害不僅只於會產生火花導致火災，其對產品良率的影響是最不易發掘、診斷的因素。本校已著手建立靜電現象形成與基本偵測的教學，但更需要教導學生如何在龐大工作場 所進行靜電防制，並實地了解粉塵工作場所的靜電危害。 |
| 人為疏失在製程工廠中往往是具致命性的。因此需要進行長期的員工習性研究並建立教育訓練能量： |
| 作業安全分析－本計畫將利用虛擬實境(Virtual
Reality)工具，進行作業場所與員工作業方式研究， 以供研究作業場所危害與員工災害預防機制。 工作許可－在製程工廠內每一項檢查、保養、維修、與工程都與工廠的潛在危害息息相關，而實質上，國內許多工安事故的發生也是因為這些安全工作許可作業的執行與監督做的不好所致。相 關的許可作業有動火(Hot Work)、高架作業、斷電作業(Lock Out Tag Out)、入槽作業(Confined Space Entry)等。本校將利用虛擬實境進行教學與許可作業研究。 |
| 製程系統安全技術領域主要有四，如上節所述。其中，製程安全技術中的製程危害分析能力已具備，因此本計畫發展的方向（如圖六）在： |
| 建立設備檢測能力－即設備安全建立作業人員在設備操作、維修、保養過程中的作業危害防制技術－作業安全 |
 圖六 廠務系統安全技術關聯圖 |
| (四)、知識管理技術 幾乎各派理論都會談起知識和資料（data）、資訊（information）的演進與相異處。綜合各派所言，心得是:資料是從相關情境（context）中獲得的事實和觀察，脫離了相關情境，兩者均無法直接傳達出意義。資料大都以訊息（message）的形式來呈現在某個有意義的情境中，結果就是資訊﹔以此資訊為依據而影響人們去相信或重視的事務就是知識。我們可把知識視為可供儲存和操控的「事物」(隱性知識須有方法來達成此目的)，也可以把知識當作一個知行合一的「過程」(行是指實際地應用專業技能)。組織必須實際地把知識當作事物、也當作過程來管理。要有效地捕捉和再使用智慧資產，核心網脈採用一個結構化的工作流程 。流程根基於研討最佳執行範例(best practices)、和與執行參與者的討論(discussion)，它是不斷地更新、維護、發展，它是不斷地被改進。智慧資產管理流程包含六個主要的活動：擷取、評價、建構、公告/發行、使用和拓展維修 。活動的每一個項包括不同的工作項目。下列的圖形描繪智慧資產管理在IAM(Intellectual Assets Management)流程中的六個主要活動。流程活動細節，將更進一步說明於圖七。 |
 圖七 智慧資產管理在IAM之流程圖 |
| 在工程上的應用，知識的取得往往與數據有關，由大量的數據蒐集與分析，得出個別設備的健康狀態、維護成本、企業資源的使用情形，進而在後續、較深入層次的檢討上，我們可以得到整個工廠的運轉狀況、主要問題、與改進方向，如果，再加上對組織與管理流程的分析對照，我們更可以得到對工廠操作、管理狀況的了解。 |
| 因此，在建立製程工廠廠務管理相關的知識管理系統上，我們將著重在： |
| 1.
規劃資料倉儲架構-為了能容納來自不同屬性工廠的數據，設備、作業流程、以及相關的人 事物資料，都需要進行屬性編碼，如此所蒐集的資料才有進一步、甚至交叉分析比對的可 能。 2.建立資料蒐集系統-將以網路為介面，使用MS-SQL或Oracle資料庫為儲存平台，供使用單位 上傳工廠資料。 3.資料分析與指標建立-國外研究機構有能力依產業別、企業規模，定出合理的績效指標與評 比標準，即在於他們長期蒐集、解讀工廠數據，所得的結論。我們希望藉由這個長期研究的 機制，建立本土的指標與標準。 |