欧洲电动环链葫芦和控制器的测试及评估
2014-09-03弗兰·冯·霍芬
弗兰·冯·霍芬
2010年，国际电工委员会制定的IEC 61508标准《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》（2010版）正式生效。此后，欧洲强制规定：电视台及所有演出场所，在观众席上方使用的舞台机械与自动控制系统，必须符合IEC 61508规定的SIL 3（安全完整性等级）标准。此外，吊挂系统及使用还须符合《产品安全法》、《机械指令》、BGV C1（《德国娱乐产业舞台和制作设施事故预防标准》）等多项法规和实务守则。对欧洲演艺设备制造商、使用方等产生了重要影响。
演艺行业中，临时演出行业和一些固定场馆大量使用电动环链葫芦，其承载的设备种类繁多，配置各异。欧洲业界对环链葫芦的使用方法，应该提交（给业主）的文件，需要测试的内容（以及如何测试）等事项，也一直有各种不同的声音。
本文为笔者两年前发表的专访，通过采访专家约翰纳斯·赫恩（任德国雇主责任保险协会（VBG）舞台与电影电视制作产业总监），解释欧洲实行的几大法规和守则的使用范围、联系与区别。近几年在中国的工作访问中，笔者感受到很多中国演艺设备制造商希望了解欧洲标准，进入这个市场，同时，中国剧场、电视台、演出公司等演艺场馆管理者，也希望借鉴先进的管理经验，保护人员的人身安全。因此，笔者再次整理该稿件，希望为广大中国读者提供参考。
问：什么时候、什么情况下，吊挂系统必须使用符合BGV C1的规定？
赫恩：在舞台上的、运动着的吊挂系统，都应符合BGV C1的吊挂系统规定。此外，演出地点和剧场的固定安装，也应符合BGV C1法规的吊挂系统规定（参见UVV BGV C1法规，第I部分）。
问：根据BGV C1法规，利用吊挂系统在人员上方换景，都有哪些基本要求？
赫恩：吊挂系统必须符合现存的机械法规和电气法规，即：《产品安全法》（仅限于设备与产品安全）、《机械指令》、BGV C1，以及大量的实务守则。这些法规在DIN56950中都有概述。
重要的机械和电气特征包括：需要承载的结构元素、需要承载的绳索、两个制动器、吊挂系统配备的过载保护，以及普通限位开关和紧急限位开关。这也是C1环链葫芦和D8环链葫芦的明显区别。此外，配备控制器的系统还必须保证其功能的安全性。这就意味着系统不能仅仅具有功能上的安全性，还须在任何情况下，都能永久地实现功能上的安全性。
控制器在研发时必须严格遵循相关法规，且经过权威机构的认证，证实其与相关法规保持一致。本文讨论的法规主要是指DIN EN 61508（其中引用了SIL术语），和DIN EN ISO13849（其中介绍了PL（“性能级别”）术语）。此外，业界还有一定相关的法规，例如DIN EN 62061，其中参考了DIN EN 61508的大量内容，且只考虑完整的子系统。
问：《BGV C1事故预防法规》与DIN 56950、DIN EN 60204和 DIN EN 61508之间的关系是什么？后者与《产品安全法》和《机械指令》有什么关系？
赫恩：涉及机械设备的GBV C1法规主要只针对机械的操作人员和使用人员。由于后者仅允许使用机械设备，对安全的要求仅限于基本的机械法规，这就意味着机械设备本身必须符合所涉及的法规。BGV C1的附件中列出了这些标准。
问题中的标准通常被称之为监管产品的“实务守则”，主要针对产品制造商。《产品安全法》和《机械指令》共同组成了法律框架。
问：像SQ P2（参见《演艺科技》2011年第4、5、7期《德国
赫恩：行业标准为实务守则，同样的，DIN标准和雇主责任保险协会（BGI，BGI即为Information of VBG）的信息陈述也是实务守则。如果操作者能通过其他方式达到同样的安全级别，是可以放弃实务守则的。但放弃时，提出其他解决方案的人，必须提交一份风险评估的文件，作为证明。
D8 + 环链葫芦是BGV C1范畴内的“机械设备”，且在人的上方承重，因此，必须经过C1吊挂系统测试。
问：这些规范也适用于外国制造商和使用外国设备的德国境内的巡演吗？
赫恩：如果外国制造商想让自己的产品应用于德国巡演，就必须遵循《机械指令》、《产品安全法》和实务守则的规定。
关于“巡演产品”，德国行业安全法律（即：BGV A1）要求即便是外国公司，也需要遵循德国的法律法规。
问：很多人认为，只要是BGV C1环链葫芦，就什么都可以做，这种假设正确吗？
赫恩：如果一套BGV C1吊挂系统完全满足要求，且使用时遵循正确的方法，可以进行相应的环境移动操作。“完全符合要求”是指从设计阶段就符合各种要求，且完成了所有相关的检测。
这种类型的系统包括实际使用的BGV C1环链葫芦和相应的控制系统。关于控制系统，其要求取决于要移动的载荷的类型，换景移动的性质，以及环链葫芦本身的自然特性。
遗憾的是，随着时间的推移，市场上总有一些产品，打着BGV C1的旗号却名不副实，满足不了所有的条件。更直率一点，他们声称拥有的那些特性实际上根本就没有。这样的营销会带给每个相关人员，尤其是因为相信营销内容而购买的使用者极大的困扰及风险。
问：哪些基本法规对适用于换景的控制器有规定？
赫恩：对用户来说，关于控制器的法规主要来自BGV C1，尽管没有对控制器的直接规定，但是确实提到了DIN 56950。前文中提到的规程都要求遵循DIN EN 61508或DIN EN ISO 13849。也可以另辟他径，考虑《产品安全法》、服从《机械指令》。这两项法规是针对供应商的，但是无论使用什么标准，最终达到的效果基本上相同。
问：用户如何确定所需系统的基本特性的特殊要求？
赫恩：通过对所有可预见的风险进行评估，可以得到与功能和安全相关的要求。评估主要源于对以下元素的分析：换景移动、即将移动的载荷类型及相关环境。根据相关标准（即DIN EN 61508或DIN EN ISO 13849）提供的风险图表，每个以安全为导向的功能都能确定其必要的安全级别。
问：SIL（安全完整性等级）是什么意思？是如何确定的？
赫恩：安全完整性等级（德语为Sicherheits –Integritats-Level）源于DIN EN 61508，它包括对控制器可靠性的测量（含硬件和软件）。如果复杂系统的安全功能需要由电子可编程控制器来实现，就必须使用SIL的分类方法。在确定安全完整性等级的时候，可以参考由DIN提供的合适的风险图表。第一步需要识别风险。对于每个单独的风险，需要借助风险图表进行风险评估。通过这种方式，可以确认在控制器实现的安全完整性等级，该功能可以识别出可能发生的危害的严重性以及其发生的可能性。
这就意味着不同的功能需要不同的安全完整性等级（如：过载保护或急停功能），这取决于当初设计的保护是针对什么样的风险。在实践中，一般不对单独的功能进行区分，而是执行SIL最大值。
在实现控制功能期间和之后，需要重复地测试，查看预期的安全完整性是否已经实现，并提供相应证明。SIL3的测试必须由独立的检测单位完成。
问：当在BGV C1环境下使用时，是否存在这样的可能，即根据DIN EN ISO 13849设计控制器？
赫恩：是的，对于不太复杂的控制系统，此前已经提到过，这种可能性确实存在。主要针对电视行业的说明性指示可以从免费的BGIA小册子《机械控制器的功能安全—DIN EN ISO13849的应用》里找到，可从DGUV/IFA处获取。
问：DIN EN 61508与DIN EN ISO 13849有什么区别？
赫恩：DIN EN 61508是一份没有统一的国际文件，旨在给标准制定者提供一套基本的思路，包括制造行业（制造工程）和机械控制系统。DIN EN ISO 13849则是源于“机械安全”系列的一份统一的标准，其设计旨在监督“机械控制器”的使用是否符合《机械指令》的要求，并预先设定好结构，通过这种形式成为（DIN EN 61508的）一份可实现的说明书。
DIN56950“演出设备——机械安装——安全要求和检测”与上述两个标准具有同等的权威性。该标准建议对复杂的控制系统参考DIN EN 61508，而对更简单的系统则参考DIN EN ISO13849。例如，环链葫芦以组为单位运动，但是不会将载荷连接起来同步运动。
DIN EN 61508给制造商（设计师/编程师）提供了更广范围的设计选项，但这也会使针对系统的测试变得非常复杂。DIN EN ISO13849则给出了硬件设计的一系列方法（“交换结构”），这令对系统可靠性进行的判断变得更加容易。
问：谁负责确定控制器的安全级别？
赫恩：就控制器本身来说，安全级别基本上由制造商负责确定。他负责定义自己所设计的控制器的应用范围，并描述合理的使用是由哪些要素构成的。操作人员或用户，必须从自己的角度郑重地考虑清楚其将采购的控制器能做些什么。
因此，如果使用者希望一款控制器能符合脑海中的应用范围，就需要对每个功能所要求的安全等级做出分析，并根据这些分析结果选择一款控制器。
同时，操作人员也有责任只使用设计合适、功能有安全性保障，并经过相应检测和认证的系统。如果一个操作人员想使用一套没有经过测试的系统，为此还采取了一些凑合和“变通”的办法（如目测和传统的急停功能达到相应的安全等级），那么这种行为不仅是错误的而且也是违法的。
问：供应商有必要对控制器进行认证吗？
赫恩：首先，从原则上讲不需要。因为根据《机械指令》制造的机械和系统，仅仅需要一份符合（法规的）声明就足够了。但也存在一种限制因素，因为对于某位检测人员来说，要对一个并没有积极参与过研发的控制器机型作出评估和认证，基本是不可能的。需要移景的系统必须满足BGV C1认证。而对一个没有经过认证的控制器而言，应由认证专家进行评估。因此，认证应为产品进入市场的必要条件。满足DIN EN 61508中SIL3的复杂的控制器，必须经过独立的第三方检测机构测试。
问：通过软件可以保证控制器与安全相关的功能，有没有可能根据做出的功能测试得出控制器可靠性的结论？例如，在验收测试时得出结论？
赫恩：不，功能测试只能检查在检测期间系统的功能性。系统因此是否就能在功能上达到安全或在任何情况下都能达到功能安全，不能以这种方式确认。从原理上讲，软件只能发挥其最初编程所能实现的功能。
问：《机械指令》、DIN EN 60204、DIN EN ISO 13849和DIN EN 61508，这些都是欧洲的法律标准。这些不仅仅适用于德国，也适用于整个欧洲吧？
赫恩：在制造商和产品的流通方面，您谈到的那些法规适用于任何一家在欧洲制造产品的厂商以及/或“让其产品在欧洲市场流通”的厂商。这是“带入流通”的新概念。在欧洲，针对用户或操作人员的法规，各国与各国不同。终端用户，通常都受制于所操作的系统所在国的法律。
问：对 BGV C1环链葫芦进行调试前，需要做哪些必要的测试或验收检测？
赫恩：如果机械设备不在《机械指令》范畴内，但却在舞台上使用，就需要进行初步测试、结构测试和验收测试。如果是一套复杂的系统，专家就必须验证：根据DIN56950的认证要求，是否所有的安全功能都符合SIL3的要求，且都经过独立的检验单位检验。对于不需要遵循《机械指令》的机械，这些测试没有正规的要求，可以通过一份符合（法规的）声明取代，并做目测和功能测试（见BBG 912第3.1.1段）。endprint
问：在哪种情况下，需要对系统进行检测？而在哪种情况下，持有每个环链葫芦的检测证书就够了？
赫恩：如果每个单独的环链葫芦在使用时互不干涉，且不会涉及到人员的移动。此时进行对每个单独的环链葫芦的机械和电气设备的目测和功能性测试，再加上一份符合（法规的）声明，就足够了。一旦环链葫芦以组合的方式在系统中使用，且整套系统的安全性取决于每个单独的零部件，就必须对整套系统进行评估。例如，在一套复杂系统中，有一套系统采用多个C1环链葫芦移动共同的载荷，此时要求保证环链葫芦的同步性，且需要判断是否存在碰撞的风险。在所有类似的案例中，全套系统都需由一位权威专家检测，同时专家还必须要求厂商出示控制器的合格证书。
问：舞台吊挂系统和控制器的制造商和供应商一般都需要提供哪些文件、证书或其他符合性声明呢？
赫恩：一方面，制造商必须提交给用户的文件包括：EC符合声明、操作和安装说明书、维护说明、测试说明、测试标准，及处置指导。制造商还应该有检测证书。此外，虽然有些资料供应商没有义务提交给用户，但制造商也需保留。因为这些资料需要提供给参与检测的人员（如检测机构或专家）。其中包括危险和风险分析、规划和工程数据、工厂证书等。DIN56950规定了具体的文件信息。
问：检测的准则是什么？都包括哪些内容？
赫恩：临时演出设备的检测准则在BGG912“演艺行业舞台系统和制作设施的安全测试和机械设备”中有所描述。这些准则基于BGV C1和 BetrSichV（军械工业安全和健康）的要求。其中描述了需要做的测试类型，并在附件中标明了适用标准。这些准则同时涵盖了经常性测试的规则，并有助于确定测试的时间间隔。基本的规则是D8+和C1电动环链葫芦必须每一年被专家测试一次，每四年被权威专家测试一次。组织此类测试的单位为操作人员或用户，而测试人员则需要保证所进行的测试符合相关法规。
问：哪些人有资格做哪些类型的检测？
赫恩：有资格对机械设备进行检测的人基本上被分为两类：“专家”和“权威专家”。专家一般是制造商的雇员或其他由制造商培训过的技术工人。权威专家是被事故保险提供商授权的工程师。根据授权范围的不同，这些人可以根据授权对各种不同类型的机械设备做检测。如果涉及特殊技术，可能有必要引入一位有相应资格的专家，例如控制器的评估（参见BG912，第4.2部分）。
问：在检测吊载演员的飞行系统的电动环链葫芦时，需要特别注意些什么？
赫恩：飞行系统通常要么使用手动配重系统，要么使用传统的换景用的单点葫芦（剧场设备用）。在临时演出行业，可以使用C1电动环链葫芦这样的换景用葫芦。C1电动环链葫芦如果要用在飞行系统，就必须符合《机械指令》的要求。换句话说，仅仅有一份符合声明是不够的。相反，需要由权威专家完成初步测试、结构测试和验收测试——这在BGG912中有所要求。
（编辑 张 翔）endprint
