劉喜強

德國萊因TÜV大中華區電子電氣產品服務副總經理

雷射安全負責人

 

雷射是指受激輻射光放大的產物，它具有單色、準直、高度同調及高能量密度等特性。正是由於雷射這些優越的特性，人們才將雷射廣泛應用在人類生活中的許多方面，比如列印、焊接、切割、通訊、儲存等，可以說雷射為人類的生產與生活帶來了品質的提升。然而，與此同時，雷射也給人帶來許多安全的問題。

以工業加工製造中的焊接、切割應用為例，雷射器功率大，生產加工環境複雜，雷射生產的系統沒有經過嚴格的雷射安全評估，操作人員缺乏基本的雷射安全的培訓，這一系列的因素結合在一起可能會為企業或員工帶來嚴重的損失，比如人員受傷、雷射器的損壞、工廠設施的破壞等。

德國萊因TUV就此議題採訪了從事雷射產業10年的劉喜強，他對雷射在工業製造加工領域裡的風險瞭若指掌，將以七個角度與加工製造企業一同探討如何提升雷射安全。

首先，讓我們來瞭解，目前雷射應用存在哪些問題？經劉喜強觀察，目前的問題可以分為以下幾類：

 

一、雷射設備或產品沒有經過嚴格的安全評估和認證，存在光束危害以及電氣、機械、火災、有毒有害物質釋放等非光束危害。

隨著雷射應用技術的快速發展，許多傳統的製造行業引入相關技術，為產品與企業帶來技術革新和創新的動力，但是很多企業並沒有做好雷射產品安全認證的準備，對於雷射的危害、安全的等級、評估的標準以及各國市場對於雷射安全的要求規範比較陌生。

主要表現在以下幾個方面：

• 研發設計與生產加工人員沒有雷射工作的經驗；
• 企業規範中沒有建立健全的雷射安全要求；
• 人員和設施的雷射安全防護不足夠。

 

參考德國萊因TÜV 2015-2016年度所做的雷射產品認證資料分析，我們可以經由企業對於雷射安全知識的調查研究，和認證初期產品雷射安全設計缺陷兩個方面來了解這一問題的嚴重性。

圖一：德國萊因TÜV2015-2016年度雷射安全知識調查研究結果（參與企業214家）

 

如果我們不清楚雷射的危害和安全等級要求，不清楚產品目標市場的雷射安全規範，就很難在產品設計之初將所有雷射安全的要素考慮進來，生產出完全符合安全規範的產品。

 

在我們所有服務過的客戶當中，產品在認證初期的雷射安全設計缺陷統計如下：

圖二：德國萊因TÜV2015-2016年度認證初期產品雷射安全設計缺陷統計

 

除此之外，由於雷射安全是產品安全評估的一部分，而部分地區和國家還沒有專門針對雷射安全設立強制性的認證要求，這也讓部分企業放鬆了警惕，甚至忽略雷射安全的重要性。比如歐盟接受CE自我聲明，即客戶可以直接宣稱產品符合歐盟協調標準的要求。中國還沒有將雷射安全作為強制性的認證要求，有相當一部分客戶在產品出口到歐洲時，沒有嚴格地做產品的安全測試，只做了自我聲明，為企業埋下了很大的安全隱憂。

 

二、雷射器的最終應用系統缺乏系統性的雷射安全評估；

雷射器在用戶端的應用往往需要結合雷射防護屏、光纖、機器人、排風等附屬設備構成複雜的雷射加工生產系統。這些雷射加工生產系統的系統性安全評估往往被企業所忽視。

相較於單一雷射設備的安全要求，雷射加工生產系統的安全評估要複雜得多：不僅要求雷射光源的設計符合雷射安全規範要求，而且要求系統各部分整合工作時需防範所有可能產生的危害；不僅要考慮雷射光束相關的危害，而且也要考慮電氣危害、機械危害、化學危害、電離輻射危害、有毒有害物質的危害等等。

以下是根據ISO 11553-1 <<雷射加工設備—通用安全要求>>列舉的典型非光束危害：

表一： 雷射生產系統典型非光束危害舉例

 

以下是根據ISO 11553-1 <<雷射加工設備—通用安全要求>> 列舉的加工材料或加工方式引起的有毒害物質：

同時，系統級的危害評估往往需要進行現場綜合評估，不能簡單地被雷射光源的檢測和認證所代替。在我們所做的調查當中，以汽車白車身加工製造領域為例，目前仍有約45%的雷射生產系統沒有經過全面的安全評估。

 

三、雷射從業人員對雷射危害以及防範措施缺乏全面認識；

在我們所做的汽車工業雷射生產系統評估中，往往會聽到操作人員擔心的問：「雷射是核輻射嗎？」「雷射會不會影響我們的生育？」之類讓人啼笑皆非的問題。一方面反映了大家對雷射的恐懼心理，另一方面反映出企業對員工沒有做好最基本的雷射安全知識培訓。在雷射生產系統完成後，企業應該為員工安排一系列培訓，讓員工了解並熟悉以下內容：

• 雷射生產系統的各種危害及防範措施，如選擇合適的鐳射護目鏡；
• 雷射警示標誌的含義；
• 急停、遠端控制開關、互鎖開關等關鍵安全設備；
• 大功率雷射器的管理和操作授權；
• 正常作業流程，故障排除程式等。

只有當所有員工都正確認識了雷射，正確操作雷射生產系統，注意防範雷射生產系統所引起的各種危害，才能保證人員、設施和環境的安全。

 

四、雷射生產加工企業沒有建立雷射安全負責人制度，缺乏系統性的雷射安全管理。

雷射安全負責人是指由企業指定的，具有充足雷射安全知識，能夠為企業評估和管控雷射危害的人員。雷射安全負責人需要參與所有可能發生雷射危害的活動，統籌管理企業內部的雷射安全事項。企業需要將雷射安全負責人引入到管理系統和組織架構中，賦予雷射安全負責人充分的職權，形成企業內部重視雷射安全的制度。

這一制度在歐美等雷射生產企業很成熟，但可惜的是在中國，相當多的國內外企業都沒有建立雷射安全負責人制度。如果沒有專門知識的人統籌管理，就不能有效地管控雷射危害，並採取防範措施，也不能系統地組織人員培訓，更不能從本質上提升雷射產品的安全設計。

雷射安全問題不容小視，要系統性地重視雷射安全，不僅要正確認識雷射的各種危害，花大力氣設計符合安全規範的雷射產品或系統，還要儘快在企業內部建立雷射安全負責人制度，完善人員培訓和作業規範。只有當我們真正做到了這些，我們的企業和人員才能在保證安全的前提下持續健康的發展。

在後續的話題中，我們將針對雷射安全展開一系列討論：

1. 通用雷射產品安全等級及要求
2. 雷射產品如何走向世界市場？
3. 雷射危害的機制詳述
4. 雷射加工系統的安全設計要求
5. 如何安全的展示雷射產品
6. 建立和落實企業雷射安全負責人制度