第一篇：《机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法》GB
机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法
GB/T15706.1-2007
机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法
Safety of machinery-Basic concepts，general principles for design-Part1:Basic terminology，methodology
目次
前言
引言
范围 规范性引用文件
术语和定义 设计机械时需要考虑的危险
减小风险的策略
附录A(资料性附录)机器的图解表示
用于GB/T 15706的专用术语和表述的英中文对照索引
参考文献
前言
GB/T 15706《机械安全 基本概念与设计通则》由两部分组成：
——第1部分：基本术语和方法；
——第2部分：技术原则。
本部分为GB/T 15706的第l部分。
本部分等同采用国际标准ISO12100-1：2003《机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法》(英文版)，并按照我国标准的编写规则GB/T 1.1-2000做了编辑性修改。
本部分与ISO12100-1：2003的不同为：将标准正文后面的英法德三种文字对照的索引改为英中两种文字对照的索引。
本部分代替GB/T 15706.1-1995《机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语、方法学》。
本部分由全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC 208)提出并归口。
本部分负责起草单位：机械科学研究总院中机生产力促进中心。
本部分参加起草单位：长春试验机研究所、南京食品包装机械研究所、吉林安全科学技术研究院、中国食品和包装机械总公司、中联认证中心、广东金方圆安全技术检测有限公司。
本部分主要起草人：聂北刚、李勤、王学智、居荣华、肖建民、宁燕、王国扣、隰永才、张晓飞、富锐、程红兵、孟宪卫、赵茂程。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
——GB/T 15706.1-1995。
引言
GB/T 15706的首要目的是为设计者提供总体框架和指南，使其能够设计出在预定使用范围内具备安全性的机器。同时亦为标准制定者提供标准制定的策略。
机械安全的概念是指在风险已经被充分减小的机器的寿命周期内，机器执行其预定功能的能力。
本部分是机械安全系列标准的基础标准。该系列标准的结构为：
——A类标准(基础安全标准)，给出适用于所有机械的基本概念、设计原则和一般特征。
——B类标准(通用安全标准)，涉及机械的一种安全特征或使用范围较宽的一类安全防护装置：
a)B1类，特定的安全特征(如安全距离、表面温度、噪声)标准；
b)B2类，安全装置(如双手操纵装置、联锁装置、压敏装置、防护装置)标准。
——C类标准(机器安全标准)，对一种特定的机器或一组机器规定出详细的安全要求的标准。
本部分属于A类标准。
若C类标准的内容偏离本标准第2部分或B类标准的规定，则以C类标准为准。
建议将本部分纳入培训课程和手册，以便设计者掌握基本术语和通用设计方法。
本部分起草时已参照了ISO/IEC指南51《安全特征 关于标准中该类条款的指南》的内容。
机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法
范围
本部分规定了用于实现机械安全的基本术语和方法。
本部分陈述的条款供设计者使用。
本部分不涉及家畜、财产或环境的损害或损坏。
规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T 15706的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T 15706.2-2007 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则(ISO12100-2：2003，IDT)术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。
3.1
机械 machinery
机器 machine
由若干个零部件组合而成，其中至少有一个零件是可运动的，并且有适当的机器致动机构、控制和动力系统等。它们的组合具有一定应用目的，如物料的加工、处理、搬运或包装等。
术语“机械”和“机器”也包括为了同一个应用目的，将其安排、控制得像一台完整机器那样发挥它们功能的若干台机器的组合。
注：附录A给出了机器的一般图示。
3.2
可靠性(机器的)reliability(of a machine)
机器、机器的零部件或装置在规定的条件下和规定的期限内执行规定功能且不出现故障的能力。
3.3
可维护性(机器的)maintainability(of a machine)
根据实际情况，采用特定的方法对机器执行所需的各种维护活动，使其实现或恢复预定使用条件下功能状态的能力。
3.4
易用性(机器的)usability(of a machine)
机器所具有的，由于其特点或特征，使得机器的功能很容易理解，容易使用的能力。
3.5
伤害 harm
对健康产生的生理上的损伤或危害。
3.6
危险 hazard
潜在的伤害源。
注1：“危险”一词可由其起源(例如：机械危险和电气危险)。或其潜在伤害的性质(例如：电击危险、切割危险、中毒危险和火灾危险)进行限定。
注2：本定义中的危险包括：
——在机器的预定使用期间，始终存在的危险(例如：危险运动部件的运动、焊接过程中产生的电弧、不健康的姿势、噪声排放、高温)；
——意外出现的危险(例如：爆炸、意外启动引起的挤压危险、泄漏引起的喷射、加速/减速引起的坠落)。
3.7
相关危险 relevant hazard
已识别出的机器本身存在的或由机器引起的危险。
注：相关危险是GB/T 16856所述的过程中某一步骤的结果。
3.8
重大危险 significant hazard
属于相关危险，需要设计者根据风险评价采用特殊方法去消除或减小的风险。
3.9
危险状态 hazardous situation
指人员暴露于具有至少一种危险的环境。这类暴露可能会立即或在一定时间之后对人员产生伤害。
3.10
危险区 hazard zone/danger zone
使人员暴露于危险的机械内部和(或)其周围的任何空间。
3.11
风险 risk
伤害发生概率和伤害发生的严重程度的综合。
3.12
遗留风险 residual risk
采取保护措施之后仍然存在的风险(见图1)。
注：本部分中，遗留风险是：
——在设计者采取保护措施之后的遗留风险；
——采用了所有的保护措施之后的遗留风险。
3.13
风险评价 risk assessment
包括风险分析和风险评定在内的全过程。
3.14
风险分析 risk analysis
机器限制的确定、危险的识别和风险的评估的组合。
3.15
风险评估 risk estimation
确定伤害可能达到的严重程度和伤害发生的概率。
3.16
风险评定 risk evaluation
以风险分析为基础，判断是否已达到减小风险的目标。
3.17
充分减小风险 adequate risk reduction
至少在现有的技术水平下，根据合理的要求进行的风险减小。
注：确定风险是否充分减小的判据在5.5中给出。
3.18
保护措施 protective measure
用于达到风险减小的措施。这些措施是由下列人员实施的：
——设计者(本质安全设计、安全防护和附加防护措施、使用信息)；
——使用者(组织方面：安全工作程序、监督、工作许可制度；附加安全防护装置的提供和使用；个人防护装置的使用；培训)。
见图1。
3.19
本质安全设计措施 inherently safe design measure
通过改变机器设计或机器工作特性，而非使用防护装置或保护装置，来消除危险或减小与危险相关的风险的保护措施。
注：标准GB/T 15706.2-2007的第4章，探讨了通过本质安全设计方法减小机器风险。
3.20
安全防护 safeguarding
使用安全防护装置保护人员的措施。这些保护措施使人员远离那些不能合理消除的危险或者通过本质安全设计方法无法充分减小的风险。
注：标准GB/T 15706.2-2007的第5章对安全保护措施进行了详细描述。
3.21
使用信息 information for use
由信息载体(如文本、文字、标记、信号、符号、图表)组成的保护措施。这些载体可以单独或组合使用，向使用者传递信息。
注：GB/T 15706.2-2007中第6章对使用信息进行了详述。
3.22
机器的预定使用 intended use of a machine
按照使用说明书提供的信息使用机器。
3.23
可预见的误用 reasonably foreseeable misuse
不是按设计者预定的方法而是按照容易预见的人的习惯来使用机器。
3.24
安全防护装置safeguard
防护装置或保护装置。
3.25
防护装置 guard
机器的组成部分，用于提供保护的物理屏障。
注1：防护装置可以：
——单独使用，对于活动式防护装置，只有当其“闭合”时才有效，对于固定式防护装置，只有当其处于“锁定位置”才有效；
——与带或不带防护锁的联锁装置结合使用，在这种情况下，无论防护装置处于什么位置都能起到防护作用。
注2：根据设计，防护装置可以称作外壳、护罩、盖、屏、门和封闭式装置。
注3：防护装置的类型及其要求。见GB/T 15706.2-2007中5.3.2和GB/T 8196。
3.25.1
固定式防护装置 fixed guard
以一定方式(如采用螺钉、螺帽、焊接)固定的，只能使用工具或破坏其固定方式才能打开或拆除的防护装置。
3.25.2
活动式防护装置 movable guard
不使用工具就能打开的防护装置。
3.25.3
可调式防护装置 adjustable guard
整体或者部分可调的固定式或活动式防护装置。在特定的操作期间，调整件保持固定。
3.25.4
联锁防护装置 interlocking guard
与联锁装置联用的防护装置，同机器控制系统一起实现以下功能：
——在防护装置关闭前，其“抑制”的危险的机器功能不能执行；
——在危险机器功能运行时，若打开防护装置，则发出停机指令；
——在防护装置关闭后，防护装置“抑制”的危险的机器功能可以运行，防护装置本身的关闭不会启动危险机器功能。
注：GB/T 18831给出了详细规定。
3.25.5
带防护锁的联锁防护装置 interlocking guard with guard locking
与联锁装置、防护锁定装置联用的防护装置，同机器控制系统一起实现以下功能：
——在防护装置关闭和锁定前，其“抑制”的危险机器功能不能够执行；
——在防护装置“抑制”的危险机器功能所产生的风险消失之前，防护装置保持关闭和锁定状态；
——在防护装置关闭和锁定后，被防护装置“抑制”的危险机器功能可以运行，防护装置本身的关闭和锁定不会启动危险机器功能。
注：GB/T 18831给出了详细的规定。
3.25.6
具有启动功能的联锁防护装置 interlocking guard with a start function
可控防护装置 control guard
特殊联锁防护装置，一旦其到达关闭位置，便发出触发机器危险功能的命令，无须使用离合启动控制。
注：GB/T 15706.2-2007中5.3.2.5给出了关于使用条件的详细规定。
3.26
保护装置 protective device
防护装置以外的安全装置。
注：3.26.1～3.26.9给出了保护装置的实例。
3.26.1
联锁装置 interlocking device
联锁 interlock
用于防止危险机器功能在特定条件下(通常是指只要防护装置未关闭)运行的机械、电气或者其他类型的装置。
3.26.2
使动装置 enabling device
与启动控制一起使用并且只有连续操动时才能使机器运行的附加手动操作装置。
注：GB 5226.1—2002中9.2.5.8给出了使动装置的规定。
3.26.3
止-动控制装置hold-to-run control device
只有当手动控制装置(致动机构)动作时才能触发并保持具有危险性的机器功能运行的控制装置。
3.26.4
双手操纵装置 two-hand control device
至少需要双手同时操作才能启动和保持危险机器功能的控制装置，并以此为该装置的操作人员提供一种保护措施。
注：GB/T 19671给出了详细的规定。
3.26.5
敏感保护设备 sensitive protective equipment(SPE)
用于探测人体或人体局部，并向控制系统发出正确信号以降低被探测人员风险的设备。当人体或人体局部超出预定范围，如进入危险区(触发)，或在预定区域内检测到有人存在(现场感应)，或在以上两种情况均发生时，敏感保护设备将发出信号。
3.26.6
有源光-电保护装置(AOPD)active opto-electronic protective device(AOPD)
通过光-电发射和接收元件完成感应功能的装置，可探测特定区域内由于不透光物体出现引起的该装置内光线的中断。
注：GB/T 19436．2给出了详细的规定。
3.26.7
机械抑制装置 mechanical restraint device
在机构中引入了能靠其自身强度防止危险运动的机械障碍(如楔、轴、撑杆、止转棒)的装置。
3.26.8
限制装置 limiting device
防止机器或危险机器状态超过设计限度(如空间限度、压力限度、载荷力矩限度等)的装置。
3.26.9
有限运动控制装置 limited movement control device
与机器控制系统一起作用的，使得单次致动只允许机器元件做有限运动的控制装置。
3.27
阻挡装置 impeding device
物理障碍物，如低位栅栏、栏杆。其设置不能阻碍人员进入危险区，但能通过在自由进入处设置障碍物减小进入危险区的概率。
3.28
安全功能 safety function
其失效后会立即造成风险增加的机器功能。
3.29
意外启动 unexpected start-up／unintended start-up
由如下原因引起的任何由于其不可预测性而产生危险的启动：
——由于控制系统的内部失效或外部因素对控制系统的影响导致的启动指令；
——由于对机器的启动控制器或其他零部件(如传感器或动力控制元件)的不适宜的动作所产生的启动指令；
——动力源中断后又恢复产生的启动；
——机器的零部件受到内部或外部的影响(重力、风力、内燃机的自动点火等)产生的启动。
注：在正常操作期间，自动机器的启动不是意外启动，但就操作者而言可视为不期望的启动。在这种情况下，为了防止意外事故的发生应使用安全防护措施(见GB/T 15706.2-2007第5章)。
[选自GB/T 19670-2005《机械安全 防止意外启动》中3.2]
3.30
危险失效 failure to danger
由机械或其动力供应中产生的并且会增加风险的所有故障。
3.31
故障 fault
产品不能完成要求的功能的状态。预防性维护或其他计划的行动或因缺乏外部资源的情况除外。
注1：故障通常是产品自身失效引起的，但即使失效未发生．故障也可能存在。
[IEV 191-05-01]
注2：在机械领域，英语术语“fault(故障)”通常是按照IEV 191-05-01给出的定义等同使用。
注3：实际中，术语“故障(fault)”和“失效(failure)”通常作为同义词使用。
3.32
失效 failure
产品完成要求的功能的能力的中断。
注1：失效后。产品处于故障状态。
注2：“failure(失效)”与“fault(故障)”的区别在于，失效是一次事件，故障是一种状态。
注3：这里定义的“失效”，不适用于仅由软件构成的产品。
[IEV 191-04-01]
3.33
共因失效 common cause failure
由单一事件引发的不同产品的失效，这些失效不互为因果。
注：共因失效不应与共模失效相混淆。
[IEV 191-04-23]
3.34
共模失效 common mode failure
以相同故障模式为特征的产品失效。
注：由于共模失效可能由不同原因引起，因此不应将共模失效与共因失效混淆。
[IEV191-04-24]
3.35
紧急状态 emergency situation
必须立即终止或阻止的危险状态。
注：紧急状态可发生在：
——机器正常运行期间(例如由于人员的交互作用或受外界影响)；
——由于机器任何部件发生故障或失效。
3.36
紧急操作 emergency operation
用于终止或阻止紧急状态的所有操作和功能。
3.37
急停 emergency stop
该功能：
——阻止正在发生的或降低所存在的对人员的危险、对机械或正在进行中的工作的损害；
——由单人动作触发。
注：GB 16754给出了详细规定。
3.38
排放值 emission value
将机器产生的排放物(例如噪声、振动、危险物质、辐射)进行量化后的数字值。
注1：排放值属于机器性能信息的一部分，是进行风险评价的基础数据。
注2：术语“排放值(emission value)”不应与“暴露值(exposure value)”相混淆。暴露值是指在机器使用中，对人员在排放物中暴露程度的量化。暴露值能用排放值进行估算。
注3：建议利用标准方法(如比较相同的机器)测定排放物量值和其伴随的不确定性。
3.39
可比较的排放数据 comparative emission data
从同类机器上收集到的用作比较的一组排放值数据。
注：关于噪声的比较，见ISO 11689。
设计机械时需要考虑的危险
4.1 概述
本章提供对基本危险的描述，以帮助设计者去识别所考虑的机器可能产生的相关危险和重大危险，以及与机器的预定使用环境有关的危险(见5.3)。
注：关于与机械相关的可能存在的危险及危险状态的更详细列表，见GB/T 16856-1997的附录A。
4.2 机械危险
4.2.1 与机器、机器零部件或其表面、工具、工件、载荷、飞射的固体或流体物料有关的机械危险可能会导致：
——挤压；
——剪切；
——切割或切断；
——缠绕；
——吸入或卷入；
——冲击；
——刺伤或刺穿；
——摩擦或磨损；
——高压流体喷射(喷出危险)。
4.2.2 由机器、机器零部件(包括加工材料夹紧机构)、工件或载荷产生的机械危险是有条件的。主要由以下因素产生：
——形状：切削元件、锐边、角形部件，即使其是静止的；
——相对位置：机器零件运动时可能产生挤压、剪切、缠绕区域的相对位置；
——抗翻转性(考虑动能)；
——质量和稳定性：在重力的影响下可能运动的零部件的势能；
——质量和速度：可控或不可控运动中的零部件的动能；
——加速度/减速度；
——机械强度不够：可能产生危险的断裂或破裂；
——弹性元件(弹簧)的位能或在压力或真空下的液体或气体的势能；
——工作环境。
4.3 电气危险
这类危险是由造成伤害或死亡的电击或灼伤引起的，产生原因包括：
——人体与以下要素的接触：
a)带电部件，例如在正常操作状态下用于传导的导线或导电零件(直接接触)；
b)在故障条件下变为带电的零件，尤其是绝缘失效而导致的带电部件(间接接触)；
——人体接近带电部件，尤其在高压范围内；
——绝缘不适用于可合理预见的使用条件；
——静电现象，例如人体与带电荷的零件接触；
——热辐射；
——由于短路或过载而产生的诸如熔化颗粒喷射或化学作用等引起的现象。
电击的惊吓可以造成人员的跌倒(或由人员造成的物品掉落)。
4.4 热危险
热危险可以导致：
——由于与超高温的物体或材料、火焰或爆炸物及热源辐射接触造成的烧伤或烫伤；
——炎热或寒冷的工作环境对健康的损害。
4.5 噪声危险
噪声可以导致：
——永久性听力丧失；
——耳鸣；
——疲劳、压力；
——其他影响，如失去平衡、失去知觉；
——干扰语言通讯或对听觉信号的接受。
4.6 振动危险
振动可能传至全身(使用移动设备)，尤其是手和臂(使用手持式和手导式机器)。
最剧烈的振动(或长时间不太剧烈的振动)可能产生严重的人体机能紊乱(腰背疾病和脊柱损伤)。全身振动和血脉失调会引起严重不适，如因手臂振动引起的白指病、神经和骨关节失调。
4.7 辐射危险
此类危险具有即刻影响(如灼伤)或者长期影响(如基因突变)，由各种辐射源产生，可由非离子辐射或离子辐射产生：
——电磁场(例如低频、无线电频率、微波范围等)；
——红外线、可见光和紫外线；
——激光；
——X射线和γ射线；
——α、β射线，电子束或离子束，中子。
4.8 材料和物质产生的危险
由机械所加工、使用、产生或排出的各种材料和物质及用于构成机械的各种材料可能产生不同危险：
——由摄入、皮肤接触、经眼睛和黏膜吸入的，有害、有毒、有腐蚀性、致畸、致癌、诱变、刺激或过敏的液体、气体、雾气、烟雾、纤维、粉尘或悬浮物所导致的危险；
——火灾与爆炸危险；
——生物(如霉菌)和微生物(病毒或细菌)危险。
4.9 机械设计时忽略人类工效学原则产生的危险
机械与人的特征和能力不协调，表现为：
——生理影响(如肌肉-骨骼的紊乱)，由于不健康的姿势、过度或重复用力等所致；
——心理-生理影响，由于在机器的预定使用限制内对其进行操作、监视或维护而造成的心理负担过重或准备不足、压力等所致；
——人的各种差错。
4.10 滑倒、绊倒和跌落危险
忽视地板的表面情况和进入方法可以导致因滑倒、绊倒或跌落而造成的人身伤害。
4.11 综合危险
看似微不足道的危险，其组合相当于重大危险。
4.12 与机器使用环境有关的危险
若所设计的机器用于会导致各种危险的环境(如温度、风、雪、闪电)，则应考虑这些危险。减小风险的策略
5.1 总则
5.1.1 不采取保护措施，机器上出现的危险迟早会导致伤害。
5.1.2 保护措施是设计者和使用者所采取措施的组合(见图1)。在设计阶段采取的措施优于在使用阶段由使用者采取的补救措施，而且通常更有效。
5.1.3 考虑类似机器使用者的经验，及潜在用户的需求信息，设计者应遵循下列工作顺序(见图2)：
——规定机器的各种限制和预定使用(见5.2)；
——鉴别危险和伴随的危险状态(见第4章和5.3)；
——对每一种识别出的危险和危险状态进行风险评估(见5.3)；
——评定风险并决定减小风险的要求(见5.3)；
——用采取的保防措施来消除危险或减小危险伴随的风险(见5.4和5.5)。
上述的前四条内容与风险评价相关联，详细信息可见GB／T 16856。
5.1.4 为了最大程度地减小风险，应考虑下述四种因素。图2中给出了减小风险策略的流程，其过程是迭代的，并可能需要连续数次应用才能达到风险的减小。减小风险过程应充分利用现有技术。
实施该过程时，有必要按下列优先次序进行考虑：
——在寿命周期所有阶段内的机器的安全；
——机器完成其功能的能力；
——机器的易用能力；
——机器制造、使用和拆卸的成本。
注1：对这些原则理想化的应用需要机器的使用知识、事故史和健康记录、有效的风险减小技术以及对在机器使用上有关法律体制的了解。
注2：当在技术发展后出现了具有低风险的等效机器设计后，在特定时间内可接受的机器设计就无需再评价了。
5.1.5 针对机器的连续安全运行，保护措施的易于使用和不妨碍其预定使用是很重要的。否则会出现为获取机器的最高效用而摒弃使用保护措施。
5.1.6 如有用于测量排放的标准(或其他合适的)方法，宜将其与现存机械或样机一起使用，以测定排放值和可比较的排放数据。使得设计者能做到：
——估计与排放有关的风险；
——评定设计阶段采取的保护措施的有效性；
——在技术文件中向潜在客户提供排放的定量信息；
——在使用信息中向用户提供排放的定量信息。
除可用测量参数描述的排放外的其他危险可以用类似方法予以处理。
5.2 机器的限制规范
机器的设计从其各种限制的规范开始(也可见GB/T 16856-1997第5章)：
——使用限制：
a)机器的预定使用，包括不同的机器运行模式、使用阶段和操作者的不同干预过程；
b)机器可预见的误用。
——空间限制(例如机器的运动范围、机器安装和维护所需的空间、“操作者-机器”的接口、“机器-动力源”的接口)。
——时间限制：针对预定用途的，机器和(或)其部件(例如工具、磨损件、电气零件等)的可预见的“寿命极限”。
5.3 危险的识别、风险的评估和风险的评定
识别了机器产生的各种危险后(持久危险和意外出现的危险，见3.6和第4章)，设计者应尽可能地根据定量的因素对每一种危险进行风险评定，并最终依据风险评定的结果决定是否需要减小风险。为此设计者应考虑不同的运行模式和干预过程，尤其是：
a)在机器的整个寿命周期中人与机器的相互作用，描述如下：
1)构造。
2)运输、组装和安装。
3)试运转。
4)使用：
——设定、示教/编程或过程转换；
——操作；
——清洗；
——故障排查；
——维护。
5)停用、拆除及从安全角度进行的处置。
b)机器的可能状态：
1)机器执行预定功能(机器正常运转)。
2)由于各种原因，机器不能执行预定功能(即失效)，这些原因包括：
——被加工材料或工件的性能或尺寸的变化；
——机器的一个(或多个)零部件或辅助装置的失效；
——外部干扰(如冲击、振动、电磁干扰)；
——设计错误或缺陷(如软件错误)；
——动力源干扰；
——环境条件(如损坏的工作地面)。
c)操作者下意识的行为或机器可预见的误用，例如：
——操作者对机器失去控制(特别是手持式或移动式机器)的行为；
——人对使用中机器发生的失效、事故或故障的条件反射行为；
——精神不集中或粗心大意导致的行为；
——工作中“走捷径”导致的行为；
——为保持机器在所有情况下运转所承受的压力导致的行为；
——特定人员的行为(如儿童、伤残人等)。
在5.4中规定的和图2所示的减小风险的三步法中，完成其每步后均须进行风险评估和风险评定。
进行风险评价时，应考虑在已识别的危险中，其伤害可能是最严重的风险。对可预见的严重程度最高的风险，即使其发生的频率很低，也应加以考虑。
5.4 借助保护措施消除危险或减小风险
通过消除危险，或单独或同时减小下述两个决定风险的因素，可以达到借助保护措施消除危险或减小风险的目标：
a)所考虑危险产生伤害的严重程度；
b)伤害发生的概率。
所有预定用于达到此目标的保护措施应根据下列顺序进行，即“三步法”(也可见图1和图2)。
——本质安全设计措施（见GB/T15706.2-2007第4章）。
注：这是不采用诸如安全防护或补充保护措施，而消除危险的唯一阶段。
——安全防护和可能的补充保护措施（见GB/T15706.2—2007第5章）。
——关于遗留风险的使用信息（见GB/T15706.2—2007第6章）。
使用信息不应取代本质安全设计措施，或安全防护或补充保护措施的正确使用。
与机器的各种运行模式和干预过程（见5.3）相适宜的保护措施，能防止操作者在遇到技术难题时，使用危险的干预技术。
5.5 风险减小目标的实现
依照5.4和图2，实现充分减小风险和得到一个满意的风险降低的比较结果（若有）后便可终止风险减小的迭代过程（GB/T16856—1997中的8.3）。
能够对下列每个问题给出肯定的回答时，可认为实现了充分的风险减小：
——是否考虑了所有的运行状况和干预程序；
——是否应用了5.4规定的方法；
——危险是否已消除，或由危险产生的风险是否降低到可行的最低水平；
——是否确定所采取的措施不会产生新的危险；
——是否向用户充分告知和警告了遗留风险；
——是否确定所采取的保护措施不会危及操作者的工作状态；
——所采取的保护措施是否彼此协调；
——是否已充分考虑到为专业/工业用设计的机器用于非专业/非工业范围时产生的后果；
——是否确定所采取的措施不会过分地降低机器的功能。
附录A
（资料性附录）
机器的图解表示
图A.1给出了机器的图解表示。
用于GB/T15706的专用术语和表述的英中文对照索引
参考文献
[1] ISO/IEC指南51：1999 安全特征 关于标准中该类条款的导则
[2] ISO l 1689 声学 机械设备的噪声发射数据比较程序
[3] GB 16754 机械安全 急停 设计原则(GB 16754-1997，eqv ISO/IEC 13850：1995)
[4] GB/T 19671-2005 机械安全 双手操纵装置 功能状况及设计原则(ISO 1385l：2002，MOD)
[5] GB/T 19670-2005 机械安全 防止意外启动(ISO 14118：2000，MOD)
[6] GB/T 18831 机械安全 带防护装置的联锁装置 设计和选择原则(GB/T 18831--2002，ISO 14119：1998，MOD)
[7] GB/T 8196-2003 机械安全 防护装置 固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求(ISO 14120：2002，MOD)
[8] GB/T 16856-1997 机械安全 风险评价的原则(eqv prEN 1050：1994)
[9] GB 5226.1-2002 机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件(IEC 60204-1：
2000，IDT)
[10] GB/T 19436.2 机械电气安全 电敏防护装置 第2部分：使用有源光电防护器件(AOP-Ds)设备的特殊要求(GB/T 19436.2-2004，IEC 61496-2：1997，IDT)
[11] IEC 60050-191(IEV 191)国际电工词汇第191章：可信性与服务质量
【发布日期】20070302
【实施日期】20070901
第二篇：《机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则》GB
机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则
GB/T15706.2-2007/ISO12100-2：2003代替GB/T15706.2-1995
机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则
Safety of machinery-Basic concepts, general principles for design-Part2：Technical principles
目次
前言
引言
范围 规范性引用文件
术语和定义
本质安全设计措施
安全装置与补充保护措施
使用信息
参考文献
前言
GB/T 157066机械安全基本概念与设计通则》由两部分组成：
——第1部分：基本术语和方法；
——第2部分：技术原则。
本部分为GB/T 15706的第2部分。
本部分等同采用国际标准ISO 12100-2：2003《机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则》(英文版)，并按照我国标准的编写规则GB/T 1.1-2000做了编辑性修改。
本部分代替GB/T 15706.2-1995《机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则与规范》。
本部分由全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC 208)提出并归口。
本部分负责起草单位：机械科学研究总院中机生产力促进中心。
本部分参加起草单位：南京食品包装机械研究所、长春试验机研究所、吉林安全科学技术研究院、中国食品和包装机械总公司、中联认证中心、广东金方圆安全技术检测有限公司。
本部分主要起草人：聂北刚、李勤、居荣华、王学智、宁燕、肖建民、王国扣、隰永才、张晓飞、富锐、程红兵、孟宪卫、张一宁。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
——GB/T 15706.2-1995。
引言
GB/T 15706的首要目的是为设计者提供总体框架和指南，使其能够设计出在预定使用范围内具备安全性的机器。同时亦为标准制定者提供标准制定的策略。
机械安全的概念是指在风险已经被充分减小的机器的寿命周期内，机器执行其预定功能的能力。
本部分是机械安全系列标准的基础标准。该系列标准的结构为：
——A类标准(基础安全标准)，给出适用于所有机械的基本概念、设计原则和一般特征。
——B类标准(通用安全标准)，涉及机械的一种安全特征或使用范围较宽的一类安全防护装置：
a)B1类，特定的安全特征(如安全距离、表面温度、噪声)标准；
b)B2类，安全装置(如双手操纵装置、联锁装置、压敏装置、防护装置)标准。
——C类标准(机器安全标准)，对一种特定的机器或一组机器规定出详细的安全要求的标准。
本部分属于A类标准。
若C类标准的内容偏离本标准第2部分或B类标准的规定，则以C类标准为准。建议将本部分纳入培训课程和手册，以便设计者掌握基本术语和通用设计方法。
本部分起草时已参照了ISO/IEC指南51《安全特征关于标准中该类条款的指南》的内容。
机械安全基本概念与设计通则 第2部分：技术原则
范围
本部分规定了帮助设计者在机械设计中实现安全的技术原则。
在解决具体问题时，GB/T 15706.2应与GB/T 15706.1共同使用。GB/T 15706的两个部分可以独立于其他文件单独使用，或作为制定其他A类标准、B类或C类标准的基础。
本部分不涉及对家畜、财产或环境造成的损害。
规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T 15706的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB 5226.1-2002 机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件(IEC 60204-1：2000，IDT)
GB/T 15706.1-2007 机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语和方法
(ISO 12100-1：2003，IDT)术语和定义
GB/T 15706.1-2007中确立的术语和定义适用于本部分。
本质安全设计措施
4.1 概述
本质安全设计措施是风险减小流程中的第一步也是最重要的步骤。这是因为尽管所采取的保护措施作为机器固有部分可能是有效的，然而经验表明即使设计得再好的安全防护也可能失去作用或被违反，甚至使用信息不被遵循。
本质安全设计措施是通过适当选择机器的设计特性和(或)暴露人员与机器的交互作用，消除危险或减小风险而达到的。
注：当仅通过本质安全设计措施不足以达到减小风险时，第5章给出了为达到减小风险的目的要采用的安全防护和附加措施(见GB/T 15706.1-2007第5章中的设计三步法)。
4.2 几何因素和物理特性的考虑
4.2.1 几何因素
几何因素可以是，如：
——所设计的机械的形状，使得从操纵位置上对工作区和危险区的直接观察范围最大，如减少盲点、考虑人类视觉的特点，在必要处选择和安置间接观察装置(例如镜子)。尤其是当安全操作需要操作者长期进行直接控制时，例如：
a)移动式机器的行走和工作区域；
b)提升载荷或人员的提升机械的运行区；
c)物料处理时，手持式或手导式机器的工具的接触区域。
机器的设计应使在主控制位置上的操作者能确保危险区中没有暴露人员：
——机械零部件的形状和相对位置。例如：通过加大运动部件之间的最小间距来避免挤压和剪切危险，使得人体的相应部分可以安全地进入，或通过减小间距使人体的任何部分不能进入其中(见GB 12265.1、GB 12265.2、GB 12265.3)。
——要避免锐边、尖角和凸出部分。目的是不允许人员可靠近的机械部分存在有锐边、尖角、粗糙面、可能造成伤害的凸出部分以及可能“钩刮”人体部位或衣服的开口。特别对金属薄板，其边缘应除去毛刺、折边或倒角。对可能造成“钩刮”的管口端，应进行包覆。
——所设计的机器的形状，要保证合理的操作位置及手动控制装置(致动机构)的可接近性。
4.2.2 物理特性
物理特性可以是，如：
——对致动力的限制，使其足够低，保证所致动的部件不会产生机械危险。
——对运动部件的质量和(或)速度及其动能的限制。
——根据排放源特性，对其排放的限制：
a)从声源减小噪声的措施(见ISO/TR 11688-1)；
b)从振动源减少振动的措施，包括诸如重新分配或附加质量以及改变过程参数，例如：运动的频率和(或)振幅等(手持式和手导式机械，见CR 1030-1)；
c)减少危险物质排放的措施，例如：使用更安全的物质或使用降低粉尘的工艺；
d)减少放射源辐射的措施，例如：避免使用危险放射源，在满足机器正常功能的情况下将辐射功率限制在最低水平，通过设计使放射源射线束集中于目标之上，加大放射源和操作者之间的距离或提供远程操作装置；
e)5.4.5中给出的减小非电离辐射的措施(见：EN 12198-1和：EN 12198-3)。
4.3 机械设计的通用技术知识
通用技术知识可以从设计技术规范中取得(例如标准、设计规范、计算规则)。这些知识涵盖：
a)机械应力，例如：
——对诸如螺栓的连接、焊接等，通过采用正确计算、构造和紧固方法进行的应力限制；
——借助过载保护装置(如采用：“易熔”塞、限压阀、断路器、力矩限制装置等)进行的应力限制；
——避免在可变应力(主要是周期应力)下零件产生的疲劳；
——回转件的静平衡和动平衡。
b)材料及其性质，例如：
——抗腐蚀、抗老化、抗磨蚀和抗磨损；
——硬度、延展性、脆性；
——均匀性；
——毒性；
——易燃性。
c)下列项目的排放值：
——噪声；
——振动；
——危险物质；
——辐射。
如果特殊零部件或者装配件的可靠性对安全起关键作用(例如：绳、链条、用于吊装重物或人员的吊装附件)，则其应力值应乘以适当的工作系数。
4.4 适用技术的选择
在某些应用场合，通过技术的选用，可以消除一种或多种危险，或者减小风险，例如：
a)预定用于爆炸氛围中的机器，采用：
——全气动或液压控制系统及机器致动机构；
——“本质安全”的电气设备(见EN 50020)。
b)对特定的待加工产品，如溶剂：保证加工设备的温度远远低于溶剂的燃点。
c)避免高噪声的替代设备，例如：
——以电气设备代替气动设备；
——在某些条件下，用水切割代替机械设备。
4.5 应用零件间的强制机械作用原则
如果一个机械零件运动不可避免的使另一个零件通过直接接触或通过刚性连接件随其一起运动，则这些零件是以强制模式连接的。这种强制模式的一个例子就是电路开关设备的强制打开操作(见GB 14048.5-2001和GB/T 1883l-2002中5.7)。
注：若一个机械部件的运动造成允许另一个部件自由运动(例如因为重力、弹力)，则前者对后者不存在强制机械作用。
4.6 稳定性规定
机器应设计成具有足够的稳定性，使得在规定的使用条件下可以安全地使用。为此，需考虑的因素包括：
——底座的几何形状；
——包括载荷在内的重量分布；
——由于机器部件、机器本身或机器所夹持部分的运动而产生的可能使机器倾覆的力矩的动力；
——振动；
——重心的摆动；
——设备行走或安装于不同地点(例如地面条件，斜坡)处的支承面的特性；
——外力(例如风力、人力)。
对包括搬运、运输、安装、使用、停用和拆除在内的机器寿命周期的各个阶段，都应该考虑机器的稳定性问题。
与安全防护有关的其他稳定性的保护措施在5.2.6中给出。
4.7 可维护性规定
设计机器时，应考虑以下可维护性因素：
——可接近性，考虑环境和人体尺寸，包括工作服和所使用工具的尺寸；
——易于处理，考虑人的能力；
——专用工具和设备数目的限制。
4.8 遵循人类工效学的原则
4.8.1 机械设计中应注意人类工效学原则，以减轻操作者心理、生理压力和紧张程度。在基础设计阶段，对操作者和机器进行功能分配(自动化程度)时，应考虑这些原则。
注：这样亦能改善操作的性能和可靠性，从而降低在机器使用的所有阶段内的出错概率。
应考虑预定使用机器人群的人体尺寸、力量和姿势、运动幅度、动作重复频率(见GB/T 1524l和GB/T 15241.2)。
“人—机”相互作用的所有要素，如操纵器、信号装置以及日期显示装置，都应设计得易于理解，使操作者和机器间的相互作用尽可能清楚、明确。
(见EN 614-
1、GB/T 16251、EN 13861和GB 18209.1)。
设计者在设计机器时，尤其要注意4.8.2~4.8.8中的人类工效学要求。
4.8.2 避免操作者在机器使用过程中的紧张姿势和动作(如提供适合于不同操作者的机器调整工具)。
4.8.3 机器，尤其是手持和移动式机器的设计，应考虑到人力的可及范围、控制机构的操动，以及人的手、臂、腿等解剖学结构。
4.8.4 尽可能避免噪声、振动、热效应(如极端温度)。
4.8.5 避免将操作者的工作节奏与自动的连续循环连在一起。
4.8.6 当机器和(或)其防护装置的结构特征使得环境照明不足时，应在机器上或其内部提供对工作区、调整设置区及日常维护区的局部照明。应避免会引起风险的光线的闪动、耀眼、阴影和频闪效应。若光源的位置在使用中需进行调整，则其位置不应对调整者构成任何危险。
4.8.7 手动控制装置(致动机构)的选用、配置和标记应满足以下需求：
——必须清晰可见、可识别，必要处适当加标志(见5.4)；
——必须能安全的即时操作，而且作用明确(例如：操纵器的标准布置，可以使操作者由一台机器转到另一台具有同样操作模式的同类型的机器上工作时，减少差错概率)；
——它们的位置(对按钮)和运动(对手柄和手轮)与它们的作用应是恒定的(见GB 18209.3)；
——它们的操作不会引起附加风险。
也可见EN 894-3。
当所构造和设计的控制部分执行几个不同动作时，即它们不是一一对应的(如键盘等)，所执行的动作应清晰的显示出来，并且必要时应经过确认。
应根据人类功效学原则，使控制部分的布局、行程和操作阻力与所要执行的操作相匹配。应考虑由于采用必要的或可预见使用的个人防护装备(如防护鞋、手套等)所带来的约束。
4.8.8 指示器、刻度盘和视觉显示装置的设计与配置应符合以下要求：
——它们在人员能察觉的参数和特征范围之内；
——就操作者的要求和预定使用而言，信息的显示应便于察看、识别和理解，即应耐久、清晰、含义确切；
——操作者在操作位置可以察觉到。
4.9 防止电气危险
GB 5226.1-2002给出了关于机械的电气设备设计的通用技术规定，特别是第6章给出对防电击防护的措施。对特定机器的有关要求见相应的国家标准(例如：GB 13690、GB 3883、GB 4706系列标准)。
4.10 防止来自气动设备和液压设备的危险
机器的气动和液压设备应按以下要求设计：
——不能超出回路的最大额定压力(通过限压装置)；
——不能因压力激增或升高、压力损失或降低、真空度损失导致危险；
——不会因为泄漏或部件失效而导致危险的流体喷射，或软管突发危险运动(如：甩动)；
——储气罐、蓄气罐或类似容器(如充气蓄能器)应符合这些设备的设计规则；
——设备的所有部件，尤其是管子和软管，应针对外来有害影响采取保护措施；
——当机器与动力源断开后(见5.5.4)，储气罐等类似容器(如充气蓄能器)应尽可能自动卸压，如果无法实现，应提供隔离、局部卸压及压力显示的措施(见GB/T 19670-2005第5章)；
——应对所有在机器与动力源断开后仍保持压力的部件，提供清晰标识的排空装置，以及对机器进行任何调整设定或维护前必须对这些部件进行卸压的警示牌。
也可见GB/T 3766和GB/T 7932。
4.11 本质安全设计方法在控制系统上的应用
4.11.1 概述
控制系统设计措施的选用应使得其有关安全的性能能够提供足够的风险减小(见GB/T 16855.1)。
机器控制系统的正确设计可以避免未能预见的或潜在的危险机器行为。
危险机器工况的典型起因是：
——不合适的设计或控制系统逻辑的修改(意外的或有意的)；
——控制系统的一个或几个零件暂时或永久的缺陷或失效；．
——控制系统动力源的变化或失效；
——控制装置的选用、设计和配置不当。
危险机器工况的典型例子：
——无意的/意外的启动(见GB/T 19670)；
——速度变化失控；
——运动中的零部件不能停止；
——机器的可动部件或机器夹紧的工件掉落或飞出；
——保护装置被抑制(失效或失败)造成的机器动作。
为了防止机器的危险工况实现功能上的安全，控制系统的设计应符合子条款4.11和4.12中提出的原则和方法。根据具体情况，这些原则和方法可以单独使用，也可以联合使用(见GB/T 16855.1和GB 5226.1-2002的第9章~第12章)。
控制系统的设计应使操作者能与机器进行安全简单的互动，这要求采取下面的一种或多种方法：
——进行启动和停止状态的系统分析；
——提供各种规定的操作模式(例如：正常停机后启动，运行过程中断后或急停后再启动，取下装在机器上的工件，在机器零件失效的情况下部分机器的运转)；
——清晰地显示故障；
——提供防止意外启动指令产生的措施(例如封闭启动装置)(见GB/T 19670-2005中图1)；
——保持停止指令(例如联锁)以防止可能产生危险机器工况的重新启动(见GB/T 19670-2005中图1)。
多台机器的组合可分为紧急停机区、保护装置作用的停止区、动力断开的能量耗散区。应清楚地界定不同的区域，及应属于不同区域的机器的部件。同样，应清楚表明属于各个区域的控制装置(例如：急停装置、动力源断开装置)和(或)保护装置。各区域之间接口的设计应使得，一个区域内的功能不会导致因干预已停止的另外区域内产生危险。
控制系统的设计应将机械部件、机器本身、机械夹持的工件和/或载荷的运动限定在安全设计参数(例如：范围、速度、加速、减速、负荷能力)以内。应留有动态效应(例如：负荷摆动)裕量。
例如：
——非遥控的步进控制机械，其移动速度应与步行速度保持一致；
——载人车辆和人员升降用运载工具的运动范围、速度、加速和减速应限定在非危险的数值范围内，并考虑操作者和机器的总反应时间；
——提升载荷的机械部件的移动范围应限制在规定限度以内。
若机械的设计中包括同步使用可单独使用的元件，则其控制系统的设计应能预防因不同步造成的危险。
4.11.2 启动内部动力源/接通外部能源供应
启动内部动力源或接通外部能源供应不应导致工作部件的启动(例如：内燃机启动不应导致可移动机器的运动，接通主电源不应导致电机工作部件的启动，见GB 5226.1-2002的7.5。
4.11.3 机构的启动/停止
机构的启动或加速运动的基本动作宜通过施加或增大电压或流体压力来实现；或者，如果考虑采用二进制逻辑元件，通过由0状态变到1状态去实现(若1代表最高能态)。
机构的停止或减速运动的基本动作宜通过去除或降低电压或流体压力来实现；或者，如果考虑采用二进制逻辑元件，通过由1状态变到0状态去实现(若1代表最高能态)。
注：在某些应用中(例如高压开关装置)这些原则不能使用。则宜采取其他措施来实现同等置信级别的停止或减速。
若为使操作者能保持对减速的持久性控制，未使用这些原则(例如自动推进的可移动的机器的液压制动装置)，那么就应在机器上设置供主制动系统失效时减速或停止用的装置。
4.11.4 动力中断后的重新启动
动力中断后重新接通时，如果机器自发的重新启动会产生危险，就应当防止(如采用自保持继电器、接触器或阀门)。
4.11.5 动力源的中断
机器的设计应能防止因动力供应中断或波动过大导致的危险状态。至少应满足以下要求：
——应保持机械的停止功能；
——对因安全需要必须保持操作的所有装置，应以有效的方式操作以保持安全(如锁紧、夹紧装置，冷却或加热装置，自行走机器的动力辅助导向)；
——对因势能而产生运动的机械部件或机械所夹持的工件和/或负荷，应能保持允许其安全降下所需的必要时间。
4.11.6 自动监控的使用
自动监控用于确保由保护措施执行的安全功能，即使在执行该功能的某零部件或元件的能力被削弱，或因过程条件变化产生危险时，其功能不会失效。
在下一次安全功能启动之前，自动监控既可以瞬时监测故障又可以周期性检测故障。在这两种情况下，保护措施均可立即启动或延迟到特定事件发生时再启动(例如机器循环开始的时候)。
这些保护措施可以是，例如：
——危险过程的停止；
——对失效引发首次停机，防止其重新启动；
——报警的触发。
4.11.7 采用可编程电子控制系统实施的安全功能
4.11.7.1 概述
具有可编程电子设备(如可编程控制器)的控制系统可用于执行机器的安全功能。使用可编程的电子控制系统时，有必要考虑其与安全功能要求有关的性能要求。
可编程电子控制系统的设计，应充分降低那些不利于安全相关功能执行的随机硬件失效的概率和系统失效的可能性。若采用可编程电子控制系统执行监控功能，应考虑其检测故障的特点(进一步指导，见IEC 61508)。
注：针对机械安全的IEC 62061和GB/T 16855.1两个标准中提供了适用于可编程电子控制系统的指南。
宜设置可编程电子控制系统并进行确认，以保证各安全功能达到规定的性能[例如IEC 61508的安全完整性水平(SIL)]。确认包括试验和分析(如静态、动态或失效分析)，以证明所有部件能够相互正确作用，执行安全功能，且不会发生非预期的功能。
4.11.7.2 硬件方面
硬件(包括传感器、致动机构、逻辑运算器等)的选型(和/或设计)和设置应同时满足安全功能和待执行该功能的要求，特别是通过以下方式：
——结构约束(例如系统结构、故障容许能力、故障的检测能力)；
——选择(和/或设计)具有适当的硬件随机危险失效概率的设备和装置。
将避免系统性失效和控制系统的故障的措施和技术纳入到硬件中。
4.11.7.3 软件方面
软件[包括内部操作软件(或系统软件)和应用软件]的设计应符合安全功能的性能规范(见IEC 61508-3)。
4.11.7.4 应用软件
应用软件不宜由用户进行重新编程。这些可以通过在非可重编程存储器固化软件[如微控制器、专用集成电路(ASIC)]的方法实现。
在需要用户重编程的情况，宜采取如下方法限制对涉及安全功能软件的进入：
——锁定；
——授权密码。
4.11.8 有关手动控制的原则
a)手动控制装置的设计和定位配置应符合4.8.7给出的有关人类工效学原则。
b)每个启动控制装置附近均应配置停止控制装置。若启动/停止功能通过止一动控制方式实现，应另设单独的停止控制装置，以防止止一动控制装置释放后不能发出停止指令而造成的风险。
c)除某些必须位于危险区的如急停装置或示教盒等控制装置之外，手动控制装置应配置于危险区所能达及的区域之外(见GB 18209.3-2002第4章)。
d)控制装置及控制位置的设置应尽可能使操作者能够观察到工作区域或危险区。
除在其他位置可以更安全的实现控制功能之外，移动式机器的随车驾驶人员应能够从驾驶位置操动机器操作所要求的所有控制装置。
载人升降机械上的升降操纵装置，及用于移动运载机的操纵装置，通常应位于运载机内。如果安全操作要求将控制装置置于运载机外，则应为机内操作者提供防止运载机危险运动的手段。
e)若几个控制装置可能启动同一危险元素，则控制线路的布局应使得在给定时间内，只能有一个控制装置有效。此点尤为适用于由操作者携带便携控制装置(如示教盒)进入危险区内手动控制的机械。
f)为了规避风险，控制致动机构的设计或防护应只能在主动操作下才会动作(见ISO 9355-1和GB/T 17161)。
g)对于依赖操作者持久的直接控制才能安全运行的机器功能，应借助控制装置的设计和定位等措施，确保操作人员处于控制位置上。
h)对于无线控制，在接收不到正确的控制信号情况下，包括失去联络时，应执行自动停机功能(见GB 5226.1-2002的9.2.7)。
4.11.9 设定、示教、过程转换、故障查找、清洗或维护的控制模式
机器在设定、示教、过程转换、故障查找、清洗或维护时，需要移开或拆除防护装置和(或)禁止使用保护装置，且为此有必要使机器或机器的某些部件运转时，则应采用同时满足下列要求的特殊控制模式以保证操作者的安全：
——禁止使用所有其他控制方式；
——只有通过连续触发使动装置，止一动控制装置或双手操纵装置，才能允许危险元件运转；
——只有在风险被减小的条件下(例如降速、降低功率/动力、利用如有限运动控制装置进行的步进操作)，才能允许危险元件运转。
注：对于某些专用机器，也可能有更合适的其他保护方式。
控制模式应与下列一条或多条措施相结合：
——尽可能限制进入危险区；
——急停控制装置应位于操作者立即可达的范围内；
——便携式控制装置(示教盒)和(或)局部控制装置不应遮挡被控部分。
(见GB 5226.1-2002中的9.2.4)。
4.11.10 控制和操作模式的选择
若所设计和制造的机械允许用于几种有着不同保护措施和(或)工作程序要求的控制和操作模式(如允许调整、设定、维护、检查)，则应备有能锁定在各位置的模式选择器。选择器的每个位置都应清晰无疑并对应单一操作或控制模式。
选择器可以用限制某些人员使用某些机器功能的方法来代替(例如：使用某种数控功能的口令)。
4.11.11 获得电磁兼容性(EMC)的措施
关于电磁兼容性的指南，见GB 5226.1-2002的4.4.2和GB 17799系列标准。
4.11.12 辅助故障排查诊断系统的规定
控制系统中应包括辅助故障排查的诊断系统，以便无须禁止使用任何保护措施。
注：这类系统不仅能提高机械的有效性和可维护性。还可以减少维护人员暴露于危险。
4.12 使安全功能的失效概率降至最低
机器的安全不仅取决于控制系统的可靠性，而且还取决于机器所有部件的可靠性。
安全功能的持续运行对机器的安全使用至关重要。可以通过4.12.1~4.12.3所示方式实现。
4.12.1 可靠零部件的使用
“可靠零部件”是指在预定使用条件下(包括环境条件)，能够经受住与设备使用有关的全部干扰和应力(包括环境状态)的零部件，在预定的使用时段或操作次数中，它们具有低的机器危险故障发生概率。零部件的选择应综合考虑上述全部因素(见4.13)。
注1：“可靠零部件”不等同于“经验证的零部件”(见GB/T 16855.1-2005中6.22)。
注2：应考虑的环境条件包括，例如：冲击、振动、冷、热、湿度、粉尘、腐蚀和(或)蚀磨物质、静电、电磁场。由此产生的干扰包括，例如：绝缘失效、控制系统部件功能暂时或永久失效。
4.12.2 “定向失效模式”部件的使用
“定向失效模式”部件或系统是指其主要失效模式已事先知道的部件或系统，其使用时发生的失效只会引起机器功能的非危险性变化。
注：在有些情况下，有必要采取附加措施限制此类失效的负面影响。
宜始终考虑使用这类部件，特别是在未采用冗余的地方。
4.12.3 部件或子系统的加倍(或冗余)
在机器相关安全部件的设计中，可以使用部件的加倍(或冗余)，以便当一个部件失效时，另一个部件(或其他部件)能继续执行其功能，从而保证安全功能继续有效。
为了保证启动正确的动作，更应通过自动监控(见4.11.6)或某些情形下的周期检查监控部件的失效。周期检查的间隔要小于部件的预期寿命。
可通过采用多样化设计和(或)工艺技术避免共因失效(如由于电磁干扰)或共模失效。
4.13 通过设备可靠性限制操作者面临危险
提高机械各组成部分的可靠性，降低需要纠正的事故发生的频率，从而可以减少面临危险。
机器的动力系统(操作部分)、控制系统、安全功能和其他功能系统都适用这一可靠原则。
应采用可靠性已知的关键安全部件(如某些传感器)。
防护装置和保护装置的元件尤其要可靠，因其失效会使人员面临危险，且可靠性差还会加速其报废。
4.14 通过装料(或)卸料操作机械化或自动化限制操作者面临危险
装、卸料操作和更为普遍的一般搬运(工件、材料、物资等)操作的机械化和自动化可以减少人员在作业点面临危险，从而限制由这些操作产生的风险。
可以通过机器人、搬运装置、传动机构、鼓风设备实现自动化。可以通过例如进料滑道、推杆、手动分度工作台实现机械化。
自动送进和移出装置对预防机器操作者事故是很有益的，但在检修其故障时会产生一定危险。应注意保证使用这些装置后，不会在这些装置和机器部件或被加工的工件/材料之间引发进一步的危险(如钩挂、挤压)。若不能保证，应提供适当的安全防护装置(见第5章)。
详尽研究整个设备的所有控制与操作模式中全部安全功能的执行情况，带有控制系统的自动送进和移出装置与相关机器的控制系统应该是相互关联的。
4.15 通过置调整设定和维护点于危险区外限制操作者面临危险
应通过将维护、润滑和调整设定点设置在危险区外面，最大程度地减少进入危险区的需要。
安全装置与补充保护措施
5.1 概述
如果无法通过本质安全设计合理消除危险或充分减小风险，则应使用防护罩和保护装置来保护人员。可能必须采用包括附加设备在内的补充保护措施(例如急停设备)，见GB/T 15706.1-2007中5.4。
各类防护装置和保护装置的定义见GB/T 15706.1-2007中3.25和3.26。
某些安全防护装置可用于避免面临多种危险(例如：用于防止进入机械危险区域的固定式防护装置，也同时用于降低噪声等级和收集有毒排放物)。
5.2 防护装置和保护装置的选择和实施
5.2.1 概述
根据运动件的性质(见图1)和进入危险区的需要，本章给出选择和使用防护装置和保护装置的指南。采用这些装置的主要目的是防止运动部件对人员产生危险(见图1)。
对特定机器安全防护装置的正确选用，应根据对该机器的风险评价结果进行。
在为特定机械或危险区选用合适的安全防护装置时，固定式防护装置很简单，应该将其使用在机械正常运转(无故障运行)期间不需要操作者进入危险区的场合。
当需要进入危险区的频次增加，导致固定防护装置不能回放，则需要使用其他保护措施(如活动式联锁防护装置、敏感保护设备)。
有时需要联合使用几个安全防护装置。例如，将固定防护装置与将工件送至机器的机械送料装置联合使用，可以排除进入危险区的主要危险。再采用一个触发装置，就可以防止进一步的由机械送料装置与固定防护装置间可能产生的卷入或剪切危险。
应考虑围绕控制位置或干涉区域的范围，提供针对多种危险的组合保护，这些危险包括：
——由坠落或弹射物体导致的危险(例如坠落物体防护结构)；
——排放物危险(例如对噪声、振动、辐射、有害物质的防护措施)；
——因环境造成的危险(例如对热、冷、恶劣天气的防护措施)；
——机械翻倒或翻转的危险(例如翻转或翻倒的防护结构)。
对封闭式工作位置(例如室和舱)的设计，应考虑与可见性、照明、气候条件、进入途径、姿势等相关的人类工效学原则。
5.2.2 正常运行期间不需要进入危险区的场合
在机械正常运行过程中不需要进入危险区的场合，应选用下列安全防护装置：
a)固定式防护装置(见GB/T 8196)；
b)有或没有防护锁的联锁防护装置(见GB/T 18831、GB/T 8196和本部分的5.3.2.3)；
c)自动关闭防护装置(见GB/T 8196-2003的3.3.2)；
d)敏感保护设备，如电敏保护设备(见GB/T 19436.1、GB/T 19436.2)或压敏垫(见GB/T 17454.1)。
5.2.3 正常运行期间需要进入危险区的场合
在机械正常运行期间需要进入危险区的场合，应选用下列安全防护装置：
a)有或没有防护锁的联锁防护装置(见GB/T 1883l、GB/T 8196和本部分的5.3.2.3)；
b)敏感保护设备，如电敏保护设备(见GB/T 19436.1、GB/T 19436.2)；
c)可调式防护装置；
d)自关闭式防护装置(见GB/T 8196-2003的3.3.2)；
e)双手操纵装置(见GB 19671)；
f)具有启动功能的联锁防护装置(可控防护装置)(见本部分的5.3.2.5)。
5.2.4 对机器设定、示教、过程转换、故障排查、清洗或维护时需要进入危险区的场合
机器的设计应尽可能保证，提供给生产操作人员的安全防护装置既可保护执行设定、演示、过程转换、故障排查、清洗或维护的人员的安全，又不妨碍其任务的执行。此类任务应在风险评价中作为机器使用的组成部分进行确认和考虑(见GB/T 15706.1-2007中5.3)。
注：在进行一些无须机器与其动力源保持联系的工作任务(特别是维护和修理任务)时，动力源断开和停机后的能量释放(见5.5.4，也可见GB/T 19670-2005的4.1和第5章)可确保提供最高等级的保护。
5.2.5 敏感防护设备的选择和应用”
5.2.5.1 选择
由于敏感保护设备检测功能所基于的技术的多样性，所以各类灵敏保护设备用于安全应用时的适合程度也大相径庭。下面为设计者提供针对各种应用选择最合适的装置的准则。
敏感保护设备的类型包括，例如：
——光幕；
——扫描装置，例如激光扫描器；
——压敏垫；
——触发杆、触发线。
1)详细资料，见IEC/TS 62046草案。
敏感防护设备可以用来：
——用于触发；
——用于现场感应；
——用于触发和现场感应；
——满足严格条件的机器重新启动的操作。
注：有些类型的敏感保护设备既不适用于现场感应，也不适用于触发的目的。
对具有下列特性的机械，不能单独使用敏感防护设备：
——机械具有抛射材料或零部件的可能；
——有防止排放(噪声、辐射、粉尘等等)的需要；
——无规律的或过度的停机时间；
——机器不具有在单个工作循环中停机的能力。
5.2.5.2 实施
a)宜考虑以下因素：
——检测区域的大小、特点和配置布局(见GB/T 19876，该标准涉及某些类型的敏感保护设备的配置布局问题)；
——设备对故障状态的反应(电敏保护装置见GB/T 19436.1、GB/T 19436.2)；
——被规避的可能性；
——检测能力及其随时间的变化(例如：由于对诸如反射表面、其他人工光源、日光或空气杂质的这类不同环境条件的敏感性而造成的结果)。
注：GB/T 19436.1规定了电敏保护设备的检测能力。
b)敏感保护设备应集成在操作部分并与机器的控制系统相联结，使得：
——一旦探测到人员或人体的部分就立即给出指令。
——所探测到的人体或人体的部分的撤回，不会自动重新启动危险机器功能；因此，控制系统应维持敏感保护设备发出的指令直至新的指令发出。
——危险机器功能的重新启动，是操作人员主动作用位于危险区之外的控制装置的结果。且从该位置上，操作人员可以观察危险区。
——除抑制阶段外，敏感保护设备的探测功能被中断时，机器无法运转。
注：抑制是指安全功能被控制系统有关安全部件临时自动暂停(见GB/T 16855.1)。
——探测场地的位置和形状，可能和固定式防护装置一起，防止在未被探测到的情况下，人或人体的部分进入或处于危险区。
注：对于细节，例如对于有源光电防护装置的故障特征，宜考虑使用GB/T 19436.1、GB/T 19436.2。
5.2.5.3 对用于循环启动的敏感保护设备的附加要求
在此类特殊应用中，机器工作循环的启动由被检测到的人体或人体部分从敏感保护设备探测区撤出引起，且不需要任何额外启动指令，因此有别于5.2.5.2 b)中的第二点。在接通电源后，或当被敏感保护设备的触发功能引起停机后，机器的工作循环应该只有通过主动驱动启动控制器方能启动。对于由敏感保护设备引发的循环启动，只能采用符合GB/T 19436系列标准的有源光一电保护装置(AOPD)，且：
a)满足将有源光一电保护装置用做触发和现场感应装置(见GB/T 19436.2)的要求[特别是位置、最小距离(见GB 19876)、探测能力、可靠性和对控制和制动系统的监控]；
b)机器的循环时间短，且在清空后的感测区机器的重新启动装置秽限制在与单个正常循环相匹配的周期内；
c)进入AOPD的感测区或开启联锁防护装置是进入危险区的唯一途径；
注：上述危险区是指，由感测区的清空而启动的危险元件(包括辅助设备和传输元件)的操作区域。
d)若有多个AOPD用于机器的安全防护，则其中只能有一个具有循环再启动的能力；
e)对于自动循环启动产生的较高的风险，AOPD和控制系统相关部分应较之正常工作条件具有较高的有关安全的性能。
5.2.6 稳定性的保护措施
若无法通过本质安全设计措施，如重量分配(见4.6)，达到稳定性，就有必要采用下述措施来保持机器的稳定性：
——地脚螺栓；
——锁定装置；
——运动限制器或机械止挡；
——加速或减速限制器；
——载荷限制器；
——接近稳定性或倾覆极限时发出警示的警报器。
5.2.7 其他的保护装置
对于要求操作者连续控制的机器(如移动式机器、起重机)，若操作人员的任何错误都可能引发危险状态，则应为该机器装备必要的装置使其运行保持在规定的限度内，特别是：
——操作者对危险区缺乏充分的能见度时；
——操作者对有关安全参数(例如距离、速度、负载的质量、斜坡的角度)的实际数值缺乏了解时；
——危险来自由操纵者控制之外的运行所引发时。
必要的装置包括，例如：
——限制运动参数(距离、角度、速度、加速度)的装置；
——过载和力矩限装置；
——防止与其他机器互相碰撞或妨碍的装置；
——防止对移动式机械的步行操作者或其他行人产生危险的装置；
——防止零部件或组件应力过度的扭矩限制装置或断开点；
——限制压力、温度的装置；
——监控排放的装置；
——防止操作人员不在控制位置进行操作的装置；
——防止现场无稳定平衡器时进行提升操作的装置；
——限制机器在斜面上倾斜的装置；
——保证部件在移动之前处于安全位置的装置。
在操作者控制范围之外的机器运行装置触发的自动保护停机措施(如危险运动的自动停止)宜预先发出或伴随发出警示信号，使得操作者能采取适当的措施(见6.3)。
5.3 防护装置和保护装置的设计要求
5.3.1 一般要求
防护装置和保护装置的设计应适合预定使用的用途，并考虑相关的机械危险和其他危险。防护装置和保护装置应与机器的工作环境相适应，且设计得不易被损坏。为减少使其损坏的诱因，应保证其对机器运转期间的各种动作和机器寿命期各阶段的干扰降至最低程度。
注：更多信息见GB/T 8196、GB/T 16855.1、GB 19671、GB/T 18831、GB/T 17454.1、GB/T 19436.1、GB/T 19436.2。
防护装置和保护装置应当：
——结构坚固耐用；
——不增加任何附加危险；
——不容易出现旁路或变得无法操作；
——其位置距危险区有足够的距离；
——对观察生产过程的视野障碍最小；
——如有可能，通过只进入必须工作的区域，使防护装置和安全装置不必移开，便能够进行工具的安装和/或更换及维护等基本工作。
防护装置的开口见GB 12265.1和GB 12265.2。
5.3.2 防护装置的要求
5.3.2.1 防护装置的功能
防护装置必须具有下列功能：
——防止进入被防护装置封闭的空间；
——容纳或接收可能由机器抛出或掉下的材料、工件、切屑、液体，减少由机器产生的排放(噪声、辐射、诸如粉尘、烟雾、气体等危险物质)。
此外，它们还要能对电、温度、火、爆炸物、振动等具有特别防护作用，并考虑能见度(见GB／T 8196)和操作者位置人类工效学(例如易用性、操作者的运动、姿势、重复运动)等的要求。
5.3.2.2 对固定式防护装置的要求
固定防护装置应用以下方式固定在所需的地方：
——永久固定(如通过焊接)；
——或借助于紧固件(螺钉、螺栓、螺母等)固定，不使用工具就不能将其移动或打开，不用紧固件便无法将其关闭(见GB/T 8196)。
注：固定防护装置可以采用铰接，以便于打开。
5.3.2.3 对活动式防护装置的要求
a)防止由移动传动件产生危险的活动防护装置应符合以下要求：
——打开时尽可能与机械保持相对固定(一般是通过铰链或导轨连接)；
——是联锁的防护装置(必要时带防护锁)(见GB/T 18831)。
见图1。
b)防止非传动的运动件产生危险的活动式防护装置，应与机器的操纵系统一起设计，使得：
——在操作者可达范围内，运动件不能启动。一旦运动件启动，操作者不能触及运动件；这可通过采用联锁防护装置来实现，必要时，防护装置可带防护锁。
——只有通过有意识的动作，才能对防护装置进行调整，例如使用工具或钥匙。
——若防护装置的某部件缺失或失效，则要阻止运动件的启动或停止运动件。这可以通过自动监控来实现(见4.11.6)。
见图1和GB/T 18831。
5.3.2.4 对可调式防护装置的要求
只有对因操作原因危险区不能完全封闭的地方，可采用可调式防护装置。并应当符合以下要求：
——设计上应保证在一个给定的运转期间内，调整后状态保持恒定；
——不使用工具就能容易调整。
5.3.2.5 对具有启动功能的联锁防护装置(可控防护装置)的要求
当下列条件全部得到满足时，才能使用具有启动功能的联锁防护装置：
——满足对联锁防护装置的全部要求(见GB/T 18831)。
——机器的工作循环时间短。
——将防护装置打开的最长时间设为低值(等效于循环时间)。一旦超过该时间，通过关闭具有启动功能的联锁防护装置将不能触发危险功能，且重新启动前必须进行复位。
——当防护装置关闭后，机器的尺寸或形状不允许操作者或其身体某部分停留在危险区内或危险区和防护装置之间(见GB/T 8196)。
——所有其他防护装置，无论固定式(可拆卸式)还是活动式均为联锁防护装置。
——在对与具有启动功能的联锁防护装置相伴的联锁装置的设计上，借助诸如加倍设置位置检测器以及使用自动监控的方法(见4.11.6)，使得其失效不能导致无意/意外的启动。
——防护装置采用稳定的打开方式(如借助于弹簧或配重)，使得不会因其自身重量掉下时，触发启动。
5.3.2.6 由防护装置带来的危险
应注意可能由以下因素带来的危险：
——防护装置的结构(如锐边或尖角，材料)；
——防护装置的运动(由动力驱动防护装置产生的剪切或挤压区和由易于下落的重型防护装置产生的危险)。
5.3.3 保护装置的技术特征
保护装置的选择或设计及与控制系统的连接，应确保能够正确地执行其安全功能。
保护装置的选择既应符合相应的产品标准(例如：对于有源光一电保护装置，见GB/T 19436.2)，又应根据GB/T 16855.1所规定的一项或多项原则进行设计。
保护装置设置及与控制系统相连接，不应轻易失去作用。
5.3.4 固定不同类型安全防护装置的措施
由于机器作业内容的变化需要使用不同类型的安全防护装置，则宜提供容易固定每类安全防护的措施。
5.4 减少排放物的安全防护
5.4.1 概述
若从4.2.2中所述的排放源不足以减少排放物，则应为机器提供附加的保护措施。
5.4.2 噪声
附加保护措施包括，例如：
——封闭式外壳(见GB/T 19886)；
——机器上的隔板；
——消声器(见ISO14163)。
5.4.3 振动
附加保护措施包括，诸如减振固定件或悬挂座椅等用于振动源和暴露人员之间进行振动隔离的减震装置。
固定式工业机械的振动隔离措施，见EN 1299。
5.4.4 危险物质
附加保护措施包括，例如：
——机器的密封(带负压的封装)；
——带过滤的局部排气通风；
——用液体润湿；
——机器区域的特殊通风(气幕、操作舱)见GB/T 18569.1。
5.4.5 辐射
附加保护措施包括，例如：
——采用过滤和吸收；
——采用衰减挡板或防护装置。
5.5 补充保护措施
5.5.1 概述
根据机器预定使用的用途及可预见的误用，可能不得不采用一些既非本质安全设计措施，也非安全防护(使用防护装置和/或保护装置)，也非使用信息的保护措施。这类措施包括在5.5.2～5.5.6中，但并非局限于此。
5.5.2 实现急停功能的部件和元件
若根据风险评价，机器需要通过部件或元件来实现急停功能，以避免已发生或即将发生的紧急状态，则要遵守下列要求：
——致动机构应容易识别，清晰可见，且随手可及。
——应尽可能快地停止危险过程，且不会引发附加危险。若此点不能实现或风险不能降低，则应考虑执行急停功能是否为最佳解决方法。
——急停控制应触发或允许触发某些必要的安全防护装置的运动。
注：更详细的措施见GB 16754。
一旦执行紧急停机命令的急停装置的动作完成，则应维持该指令的作用直至其复位为止。应该只有在已经发出急停指令的位置，才能复位。该装置的复位不应重新启动机器，仅能允许重新启动。
实现急停功能的电气部件和元件的设计和选择的详细资料，见GB 5226系列标准。
5.5.3 被困人员逃生和救援的措施
被困人员逃生和救援的措施可包括如下：
——在可能使操作者陷入危险的设施中的逃生通道和躲避处；
——供急停后人工移动某些元部件的装置；
——供某些元部件反向运动的装置；
——下降装置的固定点；
——受困人员的呼救通讯工具。
5.5.4 动力源断开和能量耗散的措施
特别在考虑维护和修理时，针对下述活动，机器应具备动力源断开及释放储存能量的技术手段：
a)机器(或指定的机器部件)与所有动力断开(脱开、分离)；
b)在断开位置锁定断开装置(或其他的保护)；
c)释放能量，若此法不可行或不实际，可以遏制(容纳)任何可能引起危险的储存能量；
d)通过安全工作程序验证按照上述a)，b)和c)所采取的措施已达到预期效果。
见GB/T 19670-2005第5章和GB 5226.1-2002中5.5和5.6。
5.5.5 便捷安全搬运机器及其重型零部件的规定
应为无法移动或无法用手动搬运的机器及其零部件配备供吊运的适当的附属装置。
这些附属装置可以是：
——具有吊环、吊钩、吊环螺栓或起重用螺孔的标准吊装装置；
——当从地面不可能设置附属设备时，采用带起重吊钩的自动抓取装置；
——为叉车搬运机器用的导向槽；
——集成到机器上的起吊装置和器具。
对在工作中可通过手动拆除的机器部件，应提供安全拆除和更换的方法。
也可见6.4 c)第三款。
5.5.6 安全进入机器的措施
机器的设计应使得其操作及与调整和/或维护相关的所有常规作业尽量在地面完成。若无法实现，机器应具备为执行这些任务提供安全进入的机内平台、阶梯或其他设施，但要注意保证这种平台或阶梯不能导致操作者进入机器危险区。
在工作条件下使用的步行区应尽量用防滑材料制造以防止滑倒危险，并应根据其距地面的高度提供适当的护栏(见GB 17888.3)。
在大型自动化设备中，应特别注意给出如通道、跨越桥或交叉点等的安全进入的途径。
位于一定高度的机器部件的进入途径应具备防止跌落的综合措施(例如扶梯、折迭梯及平台的防护栏和/或梯子的安全笼)。必要时，还应提供防止人员从高处跌落的防护设施的停泊点(例如人员提升机械的运载工具或升降控制站)。
无论何时，通道口都应朝向安全的位置。其设计应能防止意外打开产生的危险。
应提供进入通道必需的辅助装置(例如台阶、把手)。控制装置的设计和布局定位应防止被用作进入通道的辅助装置。
若提升货物和/或人员的机械要停靠在固定高度，则应为其设置联锁防护装置，防止因未能正确停靠造成平台上人员的跌落。当防护装置打开时，要防止提升平台的运动。
详细规定见GB 17888.1~GB 17888.4。
使用信息
6.1 一般要求
起草使用信息是机器设计的组成部分(见GB/T 15706.1-2007的图1)。使用信息由文本、文字、标记、信号、符号或图表等组成，以单独或联合使用的形式向使用者传递信息。供专业和/或非专业人员使用。
注：使用信息的构成和表示方法也可见GB/T 19678。
6.1.1 应向使用者提供关于机器预定使用信息，特别应考虑机器的所有工作方式。
使用信息应包含保证安全和正确使用机器所需各项说明。
鉴于此，使用信息应向使用者告知或警示遗留风险。
该信息应指明：
——是否需要培训；
——是否需要个人保护装置；
——可能需要的附加防护装置或保护装置(见GB/T 15706.1-2007中图l的脚注d)。
不应排除从机器名称和描述来合理预期机器用途的事实，亦应对不按使用信息中描述的方式而使用其他方式使用机器，尤其要对可预见的误用造成的风险进行警示。
6.1.2 使用信息应以单独或组合的形式涵盖机器的运输、装配和安装、试运转、使用(设定、示教/编程或过程转换、操作、清洗、故障排查和维护)以及必要时的停用、拆除和处置。
6.2 使用信息的位置和属性
应根据风险、使用者需要使用信息的时间和机器的设计情况，决定在下述位置需否提供使用信息或部分信息：
——在机器内或机器上(见6.3和6.4)；
——在附带文件中(特别是操作手册，见6.5)；
——在包装上；
——通过其他手段，如机器外的信号和警示。
应采用标准化措辞传达警示等重要信息(也可见GB/T 19678)。
6.3 信号和警示装置
视觉信号(如闪光灯)和听觉信号(如警报器)可用于警示诸如机器启动或超速等即将发生的危险事件。
此类信号也可用于自动保护措施触发前对操作者的警示(见5.2.7最后一段)。
此类信号必须符合以下基本要求：
——在危险事件出现之前发出；
——含义确切；
——能被明显地察觉到，并能与所用的其他信号相区分；
——容易被使用者和其他人员明确识别。
警示装置的设计以及配置布局应便于查看。使用信息应对警示装置的定期查看做出规定。
设计者应注意，由于过多的视觉和(或)听觉信号引起“感觉饱和”造成的风险，它也会导致警示装置失去作用。
注：通常有必要就此主题和使用者进行磋商。
6.4 标志、符号(象形图)、文字警示
机械应具有必要的标志：
a)供其明确识别用的标志，至少包括：
——制造厂家的名称与地址；
——系列或型式的说明；
——序列号(如果有)。
b)表明其符合强制性要求的标志：
——印记；
——文字性叙述(如预定在潜在爆炸氛围中使用的机器)。
c)针对其安全使用的标志，例如：
——旋转部件的最高转速；
——工具的最大直径；
——机器本身和(或)可拆卸部件的质量(以千克表示)；
——最大工作载荷；
——穿着个人防护装备的必要性；
——防护装置的调整数据；
——检查频次。
直接印刷在机器上的信息宜牢固持久，并且在机器的整个预期寿命内保持清晰可见。
符号或文字警示不应只写“危险”二字。
标志、符号和文字警示应易于理解并含义明确，特别是与机器功能相关的部分。与使用文字警示相比宜优先使用易于理解的符号(形象图示)。
只宜采用机器使用时所处文化氛围内能够理解的标记和图形。
对首次使用某机械的国家，该机械的文字警示应采用该国家的语言，如有要求，可采用操作者容易理解的语言。
注：某些国家对使用特别语言的要求有专门的法律规定。
标志必须符合公认的标准(见GB/T 3168、ISO 7000，特别是象形图、符号、颜色)。
有关电气设备的标志见GB 5226系列。
6.5 随机文件(尤其是操作手册)
6.5.1 内容
操作手册或其他文字说明(如包装上的说明)应包括：
a)关于机器的运输、搬运和贮存的信息，例如：
——机器的贮存条件；
——尺寸、质量、重心位置；
——搬运说明(例如显示吊装设备施力点的图样)。
b)机器安装和试运转的有关信息，例如：
——固定或锚定和振动缓冲要求；
——装配和安装条件；
——使用和维护所需的空间；
——允许的环境条件(例如温度、湿度、振动、电磁辐射等)；
——机器与动力源的连接说明(尤其是防止电气过载)；
——关于废弃物的清除或处置建议；
——必要时，给出使用者必须采取的保护措施的建议，如附加安全防护装置(见GB/T 15706.1-2007中图1的脚注d)、安全距离、安全符号和信号。
c)关于机器自身的信息，例如：
——对机器、机器附件、防护装置和(或)保护装置的详细说明；
——机器预定的全部应用范围，包括禁用范围，如果可能，还应考虑原有机器的变型；
——图表(尤其是安全功能的图解表示)；
——由机器产生的噪声、振动数据，由机器发出的辐射、气体、蒸汽及粉尘等数据，以及所使用的测量方法；
——电气设备的技术文件(见GB 5226系列标准)；
——证明机器符合有关强制性要求的文件。
d)有关机器使用的信息，如：
——预定的用途；
——手动控制装置的使用说明(致动机构)；
——设定和调整；
——停机的模式和方法(尤其是急停)；
——设计上采取的保护措施无法消除的风险；
——由应用或使用某些附件后可能产生的特殊风险，以及关于此类应用所需的专用安全防护装置的信息；
——可预见的误用和禁用；
——故障的识别和定位、修复及调修后的再启动；
——需使用的个人保护设备，及要求进行的培训。
e)维护信息，例如：
——安全功能检查的性质和频次；
——关于需规定的技术知识或特殊技能的熟练人员(维护人员、专家)专门执行的维护说明；
——关于无需特定技能，便可以由使用者(如操作者)实施的维护活动(如更换部件)的说明；
——便于维护人员执行维护任务(尤其是查找故障)的图样和图表。
f)关于停用、拆卸和处置的信息。
g)关于紧急状态的信息，例如：
——所用消防设备的类型；
——关于有害物质可能的排放或泄漏的警示，若可能，指明消除其影响的措施。
h)宜明显区别为技术熟练人员提供的维护说明[e)中第二款]和为非熟练人员提供的维护说明[e)中第三款]。
6.5.2操作手册的编制
a)印刷字体的型式和大小应尽可能保证最好的清晰度。安全警示和(或)注意事项宜使用多种颜色、符号和(或)大号字体加以强调。
b)若机器首次在某国使用，则使用信息的版本应采用该国家的语言。若使用一种以上 的语言，每一种语言都要易于和其他语言区分，并应尽量使译文和相关插图放在一起。
注：某些国家对使用特别语言的要求有专门的法律规定。
c)如果插图有助于理解，文字宜配有插图。插图宜由详细的文字说明进行补充，例如手动控制装置(致动机构)的定位和识别；插图不宜与伴随的文字说明分开，并宜按操作顺序给出。
d)宜考虑以表格形式给出信息以助于理解。表格宜靠近相关的文字内容。
e)尤其是对于要求快速识别的部件，宜考虑颜色的使用。
f)若使用信息很长，宜给出内容列表和(或)索引。
g)涉及到要求立即采取措施的有关安全操作的说明，宜以便于操作者随时获取的形式给出。
6.5.3 对使用信息的起草及编辑的建议
a)与机器型号的关系：使用信息应明确地与机器的特定型号相关联。
b)信息的传递原则：为了获得最好效果，准备使用信息时宜遵循“察看一思考一使用”的信息的传递过程，及操作的时序。宜预先提问“如何做?”、“为什么?”，并给出答案。
c)使用信息应尽量简明，术语及单位前后的表述宜保持一致，对不常用的技术术语，给出明确的解释。
d)若能预计机器将用于非专业使用，则宜以便于非专业使用者理解的形式编写操作说明书。对于为安全使用机器而要求使用的个人防护设备，则宜在机器上及包装上给出明确建议，使这类信息在销售时得以显著的显现出来。
e)文件的耐久性和可用性：承载使用说明文件的介质宜持久耐用(即能经受住使用者频繁地拿取翻看)。在其上标出“留置备查”是有益的。若采用电子形式(如CD、DVD、磁带)保存使用信息，则关于需要立即采取措施的有关安全问题的信息应经常进行硬拷贝备份，供随时备查。
参 考 文 献
[1]CR 1030-1 手-臂振动 振动危险减小的指南 第1部分：通过机械设计的工程方法
[2]EN 614-1 机械安全人类工效学设计原则 第1部分：术语和一般原则
[3]EN 894-3 机械安全 显示器和控制致动器设计的人类工效学要求 第3部分：控制致动器
[4]EN 1299 机械振动与冲击 机器振动的隔离 振动源隔离的应用信息
[5]EN 12198-1 机械安全 机械排放辐射风险的评价与减小 第1部分：通用原则
[6]EN 12198-3 机械安全 机械排放辐射风险的评价与减小 第3部分：用衰减或屏蔽减小辐射
[7]EN 13861 机械安全 人类工效学标准在机械设计中应用的指南
[8]EN 50020 潜在爆炸环境中的电气设备 本质安全“i”
[9]EN 61029 便携式电动 电气工具的安全
[10]GB 5226 机械安全 机械电气设备(GB 5226.1-2002，IEC 60204-1：2000，IDT；GB 5226.2-2002，IEC 60204-32：1998，IDT；GB 5226.3-2005，IEC 60204-11：2000，IDT；GB 5226.4-2005，IEC 60204-31：2001，IDT)
[11]GB 4706.1 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求(GB 4706.1-2005，IEC 60335-1：2004(Ed4.1)，IDT)
[12]GB 3883 手持式电动工具的安全(GB 3883--2005，IEC 60745-2：2003，IDT)
[13]GB 14048.5-2001 低压开关设备和控制设备 第5-1部分 控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器(eqv IEC 60947-5-1：1997)
[14]IEC 61000-6 电磁兼容(EMC)第6部分：通用标准(GB/T 17799.1-1999，idt IEC 61000-6-1：1997；GB/T 17799.2-2003，IEC 61000-6-2：1999，IDT；GB 17799.3-2001，idt IEC61000-6-3：1996；GB 17799.4-2001，idt IEC 61000-6-4：1997)
[15]GB 18209.1 机械安全 指示、标志和操作 第1部分：关于视觉、听觉和触觉信号的要求(GB 18209.1-2000，idt IEC 61310-1：1995)
[16]GB 18209.3 机械安全 指示、标志和操作 第3部分：操作件的位置和操作的要求(GB 18209.3-2002，IEC 61310-3：1999，IDT)
[17]GB/T 19436.1 机械电气安全 电敏防护装置 第1部分：一般要求和试验(GB/T 19436.1-2004，IEC 61496-1：1997，IDT)
[18]GB/T 19436.2 机械电气安全 电敏防护装置 第2部分：使用有源光电防护器件(AOP-Ds)设备的特殊要求(GB/T 19436.2-2004，IEC 61496-2：1997，IDT)
[19]IEC 61508 电气、电子、可编程电子的有关安全系统的功能性安全
[20]IEC/TS 62046 机械安全 人体感测用防护设备(PSPE)的应用
[21]IEC 62061 机械安全 机械的电气、电子和可编程控制系统的功能性安全
[22]GB/T 19678 说明书的编制-构成、内容和表示方法(GB/T 19678--2005，IEC 62079：2001，IDT)
[23]GB/T 17161 机床 控制装置的操作方向(GB/T 17161-1997，eqv ISO 447：1984)
[24]GB/T 3168 数字控制机床 操作指示形象化符号(GB/T 3168-1993，neq ISO 2972：1979)
[25]GB/T 3766 液压系统通用技术条件(GB/T 3766-2001，eqv ISO 4413：1998)
[26]GB/T 7932 气动系统通用技术条件(GB/T 7932-2003，ISO 4414：1998，IDT)
[27]GB/T 16251 工作系统设计的人类工效学原则(GB/T 16251-1996，eqv ISO 6385：1981)
[28]ISO 7000 设备用图像符号 索引与大纲(GB/T 16273.1-1996，GB/T 16273.3-1999，GB/T 16273.4-2001，GB/T 16273.5-2002，GB/T 16273.6-2003，ISO 7000：1989，NEQ；GB/T 16273.2-1996，idt ISO 7000：1989；GB/T 3167-1993，neq ISO 7000：1984)
[29]ISO 9355-1 显示器和控制致动器设计的人类工效学要求 第1部分：人与显示器和控制致动器的交互
[30]GB/T 15241 人类工效学 与心理负荷相关的术语(GB/T 15241-1994，eqv ISO 10075：1991)
[31]GB/T 15241.2 与心理负荷相关的工效学原则 第2部分：设计原则(GB/T 15241.2-1999，idt ISO 10075-2：1996)
[32]ISO/TR 11688-1 声学 推荐的低噪声机械和设备设计惯例 第1部分：计划编制(EN ISO 11688-1)
[33]GB/T 16855.1-2005 机械安全 控制系统有关安全部件 第1部分：设计通则(ISO 13849-1：1999，MOD)
[34]GB 16754 机械安全 急停 设计原则(GB 16754-1997，eqv ISO/IEC 13850：1995)
[35]GB/T 19671 机械安全 双手操纵装置 功能状况及设计原则(GB/T 19671-2005，ISO 13851：2002，MOD)
[36]GB 12265.1 机械安全 防止上肢触及危险区的安全距离[GB 12265.1-1997，eqv EN 294：1992(ISO 13852)]
[37]GB 12265.2 机械安全 防止下肢触及危险区的安全距离[GB 12265.2-2000，eqv EN 811：1994(IS0 13853)]
[38]GB 12265.3 机械安全 避免人体各部位挤压的最小间距[GB 12265.3-1997，eqv EN 349：1993(ISO 13854)]
[39]GB/T 19876 机械安全 与人体部位接近速度 相关防护设施的定位(GB/T 19876--2005，ISO 13855：2002，MOD)
[40]GB/T 17454.1 机械安全 压敏防护装置 第1部分：压敏垫和压敏地板设计和试验通则[-GB/T 17454.1-1998，neq PREN 1760-1：1994(ISO 13856-1)]
[41]GB/T 19670机械安全防止意外启动(GB/T 19670-2005，ISO 14118：2000，MOD)
[42]GB/T 18831机械安全 带防护装置的联锁装置设计和选择原则(GB/T 18831-2002，ISO 14119：1998，MOD)
[43]GB/T 8196 机械安全 防护装置 固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求(GB/T 8196-2003，ISO 14120：2002，MOD)
[44]GB 17888.1 机械安全 进入机器和工业设备的固定设施 第1部分：进入两级平面之间的固定设施的选择(GB 17888.1-1999，eqv IS0/DIS 14122-1：1996)
[45]GB 17888.2 机械安全 进入机器和工业设备的固定设施 第2部分：工作平台和通道(GB 17888.2-1999，eqv ISO/DIS 14122-2：1996)
[46]GB 17888.3 机械安全 进入机器和工业设备的固定设施 第3部分：楼梯、阶梯和护栏(GB 17888.3/1999，eqv ISO/DIS 14122-3：1996)
[47]GB 17888.4 机械安全 进入机器和工业设备的固定设施 第4部分：固定式直梯(GB 17888.4/1999，eqv ISO/DIS 14122-4：1996)
[48]GB/T 18569.1 机械安全 减小由机械排放的危害性物质对健康的风险 第1部分：
于机械制造商的原则和规范(GB/T 18569.1-2001，eqv ISO 14123-1：1998)
[49]ISO 14163 声学 用消声器控制噪声的指南
[50]GB/T 19886 声学 隔声罩和隔声间噪声控制指南(GB/T 19886-2005，ISO 15667：2000，IDT)
【发布日期】20070302
【实施日期】20070901
第三篇：机械创新设计方法与技术
机械创新设计方法与技术
摘要：创新的概念最早有美国的经济学家舒彼特提出，他把创新概括成：采用新技术；生产新产品；研制新材料；开辟新市场。[1]现代设计则是一种新型设计方法，其在机械设计过程中的优越性日渐突出，应用日益广泛。本文将简单介绍现代设计方法、设计过程、现代设计方法创新 及 现在设计的发展趋势展望。
前言：
发明创造是人类文明进步的原动力，在人类社会的发展与进步过程中发挥了极其重要的作用，设计是人类改造自然的一种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过程。
所谓的机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。
所谓的现代设计是以计算机为工具、以工程设计与分析软件为基础、运用现代设计理念的新型设计方法。[2]
一、现代设计方法
现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，所涉及的具体方法和具体内容十分广泛。包括优化设计、可靠性设计、价值工程、反求工程和绿色设计。
二、机械设计过程
机械设计的一般设计过程可分为四个阶段：产品规划（明确设计任务）、方案设计、技术设计和制造及试验。
三 现代设计方法创新
3.1 创新设计原则
(1)生态效益最好原则
要在设计过程中尽量选择污染较低的材料，避免使用有毒有害以及有辐射的材料。这是由于在产品制造和使用过程中，都要求产品对周围环境要满足“零污染”原则。
(2)安全可靠性原则
机械产品品质的保证要通过产品的安全可靠性来体现，产品在强度、刚度、稳定性、以及耐磨性均要满足设计要求，对于一些重型机械，要保证有一定的自锁和保险装置，确保操作人员的人身安全。
(3)经济效益最好原则
经济最佳性要从设计以及制造两方面考虑，设计上要选用正确的材料，保证合理的原理方案；制造上要保证零件的加工工艺和装配工艺。设计的产品不仅要满足客户的功能要求，还要保证成本低廉[3]。
3．2 机械创新设计技术
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造性思维，利用人类已有的科学技术
成果，设计出具有新颖性、实用性以及创造性的机械装置。机械创新设计技术和
机械系统设计、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元设计等构成现
代设计方法学库，吸收了邻近学科有利的设计思想与设计方法，是有待开发的一
门新的设计技术方法。
创新设计包括两方面的内容，一是要改善生产生活中现有机械产品的性能，包括技术性、可靠性、适用性以及经济型；二是要创造设计出新的产品，以满足
生产生活的新需要。创新设计的核心内容就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及方法，将机械产品创新设计过程程式化、定量化[4]。
3.3 创新设计方法
创新设计方法有很多种，下面简单介绍智力激励法、提问追溯法、联想类推
法、返向探求法、系统分析法、组合创新法六种。
（1）智力激励法
人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好地发挥。一批人
集合在一起，针对某个问题进行讨论时，由于各人知识、经验不同，观察问题的角度和分析问题的方法各异，提出的各种主意能互相启发，填补知识空隙，启发
诱导出更多创造性思想，通过激励、智慧交流和集智达到创新的目的。
（2）提问追溯法
提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题，在回答问题过程中，便可能产
生各种解决问题的设想，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。提问追溯法
有奥斯本体温法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。
（3）联想类推法
通过由此及彼的联想和异中求同，同中求异的类比，寻求各种创新解法。利
用联想进行发明创新是一种常用而且十分有效的办法。许多发明者都善于联想，许多发明创新也得益于联想的妙用。类比联想由一事物或现象联想到与其有类似
特点的其他事物或现象，从而找出创新解法。
（4）返向探求法
将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法，因
此返向探求法亦称逆向思维法。例如声音既是振动，那么振动为什么不能复现原
声呢？通过这样的反问，发明了留声机。
（5）系统分析法
对于技术系统，根据其组成所有影响其性能的全部参量，系统地依次分析搜
索，以探索更多和解决问题的途径。
（6）组合创新法
组合创新法是将现有技术和产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形
成新的技术思想和新产品。组合法应用的技术单元一般是已经成熟和比较成熟的技术，不需要从头开始，因而可以最大限度地节约人力、物力和财力。组合创新的类型很多，常用的有性能组合、原理组合、功能组合、结构重组、模块组合等
[5]
四、现代设计的发展趋势展望
所谓的现代设计是以计算机为工具、以工程设计与分析软件为基础、运用现
代设计理念的新型设计方法，、PRO-E、UG、Solid Edge，Solid Works，ADAMS
等都是常用的工程分析应用软件[6]。现代设计方法强调运用计算机、工程设计与分析软件和现代设计理念的同时，其基本的设计过程仍然是运用常规设计的基本内容。所以在强调现代设计方法时，不可忽略常规设计方法的重要性。对于机械工程来说，创新性思维要应用到生产中，但不是妄想，要有足够的专业知识积淀，机遇总是青睐有准备的人，拥有创造性的想法，要转变为机械创新设计成果，不断实践。创新性机械设计要积极地应用到社会生产中就会有很大的社会效益。参考文献：
[1]罗绍新，《机械创新设计》.北京：机械工业出版社，2003.[2]陈屹、谢华，《现代设计方法及其应用》.北京：国防工业出版社，2004.[3]潘兆庆，周济.《现代设计方法概论》.北京：机械工业出版社，1991.[4]邹慧君，《机械系统概念设计》.北京：机械工业出版社，2003.[5]苏航.机械产品的现代设计方法及创新.科学技术,2010:115
[6]童秉枢，《现代CAD技术》.北京：清华大学出版社，2000.
第四篇：教学设计的基本方法与步骤
教学设计的基本方法与步骤
广州市教育局教研室 吴必尊
一、教学设计的基本概念
教学设计是指为了达到预期的教学目标，运用系统观点和方法，遵循教学过程的基本规律，对教学活动进行系统规划的过程。
（一）设计过程具体包括： 1． 分析学习需求； 2． 确定教学目标； 3． 设计解决方法；
4． 就解决方法进行实施、反馈、调整方案，再行实施直至达到预期教学目标。
（二）设计要素具体包含：
教学对象、教学内容、教学目标、教学策略、教学媒体、教学评价等基本要素。
（三）教学设计的理论基础是：
现代教学理论、学习理论、信息传播学、教育技术学和系统科学方法。
（四）教学设计与写教案的关系： 是继承与发展的关系。
（五）提倡教学设计的主要目的： 1． 提高课堂的教学效率和教学效果； 2． 提高教师的专业素质和教学技能； 3． 促进教学研究和教学改革的深化。
二、教学设计的基本理念
一个好的教学设计方案必须体现现代教学观；
教学观通常是指教育工作者对一些重大的教育现象、问题或事件的比较稳定的看法，它集中反映了教育工作者的教育价值取向。
当代的教育改革都是以教学观念的变革为先导的，故此，转变教学观念已成为每一个教育工作者必须面临的首要问题。
当前必须树立的教学观念有： 1．素质教育观
①面向全体、全面发展：从三个方面七项基本素质构建素质教育培养目标。三个方面是：身体、心理、文化科学；
七项基本素质是：身体素质、心理素质、道德素质、文化素质、审美素质、劳动素质交往素质；
七项基本素质分为四个层次： 第一层次：身体素质； 第二层次：心理素质；
第三层次：道德素质、文化素质、审美素质； 第四层次：劳动素质、交往素质。
②承认差异、因材施教、发展个性：
每个人的主观能动性是不同的，因此，人的差异性是绝对的。
要求通过有效的教学，使不同程度的学生都能在各自原有的基础上得到提高和发展。同时，潜能得到发挥，个性得到发展；
③重点培养学生的创新精神和实践能力。
在教学上要着力为学生营造一种生动活泼，思维活跃、平等和谐、积极参与和探索的教学氛围以及教学情景；
④培养学生：学会学习、学会生活、学会做人、学会生存。
学会学习：主要是要掌握学习方法和学习策略，为终身教育打好基础； 学会生活：主要培养学生独立生活的能力、动手操作能力、交往能力和健康生活的能力，为适应现代社会生活打好基础；
学生做人：重点培养学生的思想道德和爱国情操，做一个遵纪守法、文明有礼的现代公民；
学会生存：重点培养学生适应环境、改造环境的能力。2．系统方法观
所谓系统方法就是按照事物本身的系统性，把研究对象放在系统形式中加以考察的一种科学方法。即从系统的观点出发，着重从整体与部分（或要素）之间、部分与部分之间、整体与环境之间的相互联系和相互作用的关系中，考察和处理研究对象，实现整体优化，以求系统获得最大功能的一种科学方法。
教学过程就是一个系统，组成要素有：教师、学生、教学内容、教学手段、教学方法等。
系统方法应用于教学设计具有以下三个特征： ①整体性：
即教学的各个要素、各个环节是互相关联、互相作用，缺一不可的。因此，要求教学系统中的各个组成要素必须匹配、相容，且达到最优组合，使产生最大功能的“整体效应”，这样，才能使教学系统达到最佳的预期目标。
因此，教学设计的目的之一，就是通过分析系统各要素之间的交互作用，协调要素之间的联系和组合，使系统功能得到最佳发挥。故此，教学设计的过程就是将系统各要素按照它们的内在联系的规律，加以配置、组合的过程。
②有序性：
教学系统有序性是指教学要结合学科内容的逻辑结构和学生身心发展情况，有次序，有步骤进行，以利于教学目标的达成。教学系统的有序性，不仅包括知识教学要按照学科知识的逻辑顺序，而且包括能力、情意教学也要有一定的顺序和层次；这不仅表现在教师的教的活动上而且也表现在学生本身的学习中，不仅要贯穿课堂教学之中，也要贯穿于其它教学活动之中，即贯穿整个教学过程。
③最优化：
最优化系指系统整体功能最优，而不是系统的要素“样样都好”。最优化强调在正确的方向指引下，设计合理的投入，获得最大可能的产出的工作方案。
最优化的实现，还要依赖于不断完善的改进工作来达到。3．教育效能观
教育产出 教育效率 = ──────
教育投入 要求合理的投入，最大的产出。
三、教学设计必须遵循教学过程的基本规律
1．学生与教学内容（教材）之间的矛盾是教学过程的主要矛盾；
教学的基本任务首先是帮助学生掌握教材中的知识和技能，并把凝聚于知识中的智力因素转化为个体的能力和智力，把蕴含于知识中的思想、道德、观念转化为个体的观念和心理品质，逐步完成寓于各学科教学之中的教育、教养和发展的任务。
2．教学过程是教师与学生互为主客体过程的辩证统一。
一种是杜威的“学生中心论”，强调学习过程学生内因的作用，忽视外因的作用；
一种是赫尔巴特的“教师中心论”，强调教师在教学过程的绝对支配作用，忽视学生的主体地位。（这种教学观，在我国至今仍相当普遍）
教学过程中，学生是教学的对象，也是认知的主体；而教师则既是教学的主体，也是教学的设计者、组织者、引导者、咨询者和评价者。
当前，应当注意屏弃“注入式”、“满堂灌”的教学方法以及“唯师至上”、“重教轻学”、“重灌输轻启智”的教学理念。
正确的做法是：既注重教师教的设计，也注重学生学的设计。3．教学过程是学生全身心参与的认识活动和意向活动的统一；
心理学认为：人的全部心理活动由两大部分构成，一部分是意向活动，另一部分是认识活动。
人的认识活动的心理特点称为智力因素，主要包括：记忆力、注意力、观察力、想象力、思维力； 人的意向活动的心理特点称为非智力因素，主要包括：情感、动机、意志、兴趣、爱好；非智力因素构成教学过程中的心理条件。
有学者研究证明：①非智力因素与学生学业成绩呈正相关；②越是低年级，相关系数越大；③智力水平中，下等的学生，非智力因素的作用更大。
教学设计既要重视发展学生的智力因素，也要重视调动与培养学生的非智力因素。
4．教学过程是知识、技能、情意的内化和外显的统一。
内化即把外部客体的东西转化为内部主体的东西。内化的过程是信息的输入、加工和贮存的过程。
知识的内化即外部知识结构转化为学生头脑内的认知结构（方式：同化、顺应）；
技能的内化即外部的实际操作转化为学生头脑内的智力操作。情意的内化即非智力心理素质的形成和发展。
知识、技能的内化过程总是伴随着情意的内化。教学过程忽视情意的内化不符合素质教育的要求。
外显即把内部主体的东西转化为外部客体的东西。即信息的提取、运用和迁移。
教学过程的外显实质上就是学生运用所学知识、技能和情意解决实际问题的过程与结果。
忽视外显的教学，就无法获得反馈信息，不能进行有效的反馈与调控。内化与外显的关系是：内化是外显的基础，外显是内化的反映。
教学设计要改变传统教学中“重认识轻意向”、“重主导轻主体”、“重内化轻外显”的偏向。
注：教学设计必须坚持从实际出发，实事求是，讲求实效； 1．要从教学对象的实际出发； 2．要从教学环境的实际出发； 3．要从教师自身条件的实际出发。
四、教学设计的基本原理 1．目标导向原理
在教学设计中，教学目标起着导向的作用。教学目标的导向作用主要有三种：
①目标的指向作用：使学生把注意力集中到与目标有关的问题上； ②目标的激励作用：能启发、引导学生的学习动机、兴趣与意向； ③目标的标准作用：一是目标成为检查教学效果的尺度；一是反过来教学效果成为评价教学目标的合理性、适切性的依据，以便调整目标。
2．教学结构的整体优化原理 在教学设计中，要求教学过程结构具有整体优化的品质。要做到这一点，必须抓住教学过程的主要矛盾，分析各要素之间的相互关系、相互作用方式，使教学过程各要素达到有机的配合，才能使教学得到最佳的整体效果。
在实际的教学过程中，各要素处于不断变化之中，因此，必须从动态的、综合的角度加以考察。每一个要素都会产生一定的力，但导致最后教学效果的力并不是各要素的力的简单加和，而是各要素关系之间构成的“合力”。这是教学设计必须遵循的一条重要原理。
善于利用一切积极因素，克服不利因素，争取最大合力，这是教学设计的主要任务。
3．教学活动的系统有序原理
教学活动的系统有序是指教学要结合学科内容的逻辑结构和学生身心发展情况，有次序，有步骤地进行，以利于教学目标的达成。
教学有序不但包括知识教学要按照学科知识的逻辑顺序，而且包括能力、情意教学也要有一定的顺序和层次。
教学有序不仅表现在教师的教的活动上，而且也要体现在学生本身的学习上。不仅要贯穿于课堂教学中，而且也要贯穿于其它教学活动中，即贯穿于整个教学过程。
4．反馈控制原理
为使教学过程有序进行，达到预期目标，必须对教学过程进行有效控制，及时纠正出现的偏差，采取补救的措施。
教学设计中对教学过程的控制方法主要通过师生之间的信息反馈（前置反馈、即时反馈、延时反馈）进行。
五、教学设计的基本内容
教学设计的基本内容包括三大部分、八个基本要素，如下图所示：
1．教学对象分析 分析要点：
①分析学生的知识、技能基础水平，为确定教学重点、难点、选择教学方法提供依据；
②分析学生认知心理特点及认知发展水平，包括情感、动机、兴趣和意志等心理因素，以及学习能力和智力发展的水平，为制定教学目标提供依据；
③分析社会背景，包括学生的生活经历以及社会、家庭的影响对教学可能产生的正负面效应，以便在教学过程中采取补救措施。
2．教学内容分析 分析要点：
①分析教学内容的特点，以及该部分内容在整体内容中的地位和作用； ②分析本节教学内容的范围与深度、重点与难点，以适应多层次学生的需求； ③分析蕴含于知识中的智力因素和情意因素，以利于学生对知识、技能的掌握和智力的开发。
3．教学目标的制定
教学目标主要描述的是学生通过教学，预期产生的思想、情意和行为的变化。⑴教学目标的制定要依据教学大纲的要求，特别要注意目标的整体性、可操作性和适切性三大特征
①教学目标的整体性是指教学目标必须包含：①教育性目标；②教养性目标；③发展性目标。（三维目标）
布卢姆的目标分类学中把教学目标分为：
素质教育也把学生的培养目标定为三维目标：
②教学目标的可操作性是指教学目标中的认知行为动词必须是可操作的或是可计量的。
例如：常用的认知行为动词有：了解、理解、掌握、运用、分析、综合、评价等。
③教学目标的适切性是指教学目标的制定要接近学生的“最近发展区”。⑵教学目标的制定方法： ①对象和行为的表述； ②标准和约束条件的表述。
注意：①教学目标要逐级分解（如课程目标、单元目标、课时目标等）；
②要区别教学目标与教学要求、教学过程和学习结果的不同。4．教学策略选择
教学策略是指为实现教学目标而进行的思考、策划和谋略。教学策略因着眼点不同而有不同的分类。具体的教学策略有： ①传统的接受式教学策略； ②布鲁纳的发现式教学策略； ③斯金纳的程序法教学策略； ④布卢姆的掌握学习教学策略； ⑤巴班斯基的最优化教学策略； ⑥提问教学策略； ⑦创设情景教学策略； ⑧反馈和矫正教学策略，等等。教学策略的设计具体包括：
①划分教学单元、课时，组织教学内容，设计教学顺序； ②选择教学组织形式和方法； ③组合运用教学媒体。
5．划分教学单元、课时，组织教学内容，设计教学顺序 在教学设计中要注意解决好以下几个问题：
①要根据教学目标选择教学内容；（教学内容不等于教材内容）②教学内容的容量、深度和广度要恰当；
③教学内容的重点要明确，要把学生的注意力集中到主要内容上； ④教学内容的难点也要明确，并要设计好解决、检查难点的方法； ⑤教学内容的组织、排列、呈现方式，既要按知识的逻辑结构排列，又要按学生的认知次序来排列。
⑥精心设计练习的量和质，以及练习的方式方法。6．教学组织形式和方法的选择 一般的教学组织形式有： ①集体授课； ②小组学习； ③个别化教学。一般的教学方法有：
讲授法、讲练法、讲演法、练习法、实验法、图示法、比较法、启发法、提问法、类比法、程序法、掌握学习法、发现法、讨论法、探究法、自主法等等。
教学方式方法的选择，主要要依据不同的课型、不同的教学目标、不同的教学内容、教学的设备和条件、学生的实际情况、教师自身的素质和条件等而定。
7．教学媒体的组合运用
教学媒体指传播知识或技能过程中显示信息的手段或工具。传统教学媒体有：书本、语言、黑板和图片；
现代教学媒体有：录音、录象、投影、电脑、多媒体课件等。合理运用组合媒体，是实现教学最优化的重要措施。在教学设计中，对教学媒体的运用要求是：
①传统媒体与现代媒体必须有机组合，以达到最佳效果； ②媒体的运用必须做到适时、适量、适度、有效。8．形成性评价和总结性评价的设计
1．形成性评价：是一种过程性评价。目的是诊断教学过程中存在的问题，及时纠正教学中的不足，使能顺利完成教学目标。
形成性评价一般有：提问、讨论、练习、小测验、问卷、观察、个别谈话等。2．总结性评价：是一种阶段性评价，也是一种目标参照性评价。其目的在于检测教学目标的到达度。
总结性评价一般有：单元考试、学期考试、学年考试等（给出成绩或等级）。
第五篇：教学设计的理论基础与基本方法
教学设计的理论基础与基本方法
一、教学设计的理论基础
1、系统科学理论
系统思想
系统与要素、结构与功能、系统环境、封闭与开放、系统的状态
系统方法
结构方法、功能方法、历史方法
2、传播理论
传播过程的模式
传播过程的要素：传播过程研究的要素也构成了教学设计过程的基本要素
3、教学理论
深受教学理论研究中要素主义趋向影响
更多更直接地从当代教学理论中吸取营养，寻找科学依据
4、学习理论
行为主义学习理论与教学设计
认知信息加工学习理论与教学设计 建构主义与教学设计
学习理论的发展对教学系统设计的发展有特别显著的作用
二、教学设计过程模式
1、ID1的代表性模式----“肯普模式”
特点：
（1）四个基本要素（2）三个主要问题（3）十个教学环节
2、ID2的代表性模式
----“史密斯—雷根模式”
（1）把教学分析与确定学生初始行为及特征（2）开发教学策略
（3）对教学的修改未放到评价模块
三、教学设计的基本方法
1.分析教学内容，确定教学目标。
2.确定教学策略。
教学策略是指在具体条件下，为达到预期目标所采用的途径和方法。教学策略主要体现在媒体的选择和课堂教学结构的策划上。
3.进行学习评价
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