制图技术制图技术设备和系统的安全要求第4部分转换设备和系统标准立项发展报告

制图技术制图技术设备和系统的安全要求第4部分：转换设备和系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Graphictechnology—Safetyrequirementsforgraphictechnologyequipmentandsystems—Part4:Convertingequipmentandsystems摘要本报告围绕国际标准ISO12643-4:2023《制图技术制图技术设备和系统的安全要求第4部分：转换设备和系统》的立项与发展展开论述。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，是制图技术安全系列标准的重要组成部分，旨在为转换设备和系统（如模切机、折叠机、层压机等）的设计、制造、使用和维护提供统一的安全技术要求。报告首先分析了该标准立项的背景，指出随着印刷包装行业自动化、智能化水平的提升，转换设备的结构复杂性和运行速度显著增加，传统安全规范已难以全面覆盖新型风险，存在人身伤害与财产损失的潜在隐患。为应对这一挑战，ISO/TC130（印刷技术委员会）启动了本标准的修订工作。报告详细阐述了标准的核心技术内容，包括对设备危险源的识别（如机械危险、电气危险、热危险和噪声危险等）、安全防护措施的要求（如联锁装置、安全距离、急停系统）、控制系统安全相关部分的性能等级（PLr）要求，以及与欧盟机械指令2006/42/EC等国际法规的协调性。报告还特别介绍了负责本标准修订的国际化团队构成，并以中国印刷科学技术研究院有限公司为例，详细说明了其主要参与单位在标准制修订过程中的技术贡献与协调作用。结论部分指出，ISO12643-4:2023的发布，为全球转换设备制造商、用户和监管机构建立了一套统一、科学的安全评估框架，对于降低行业事故率、促进国际贸易、推动技术装备的智能化与安全化发展具有深远意义。未来，该标准将可能向“工业4.0”背景下的网络安全与功能安全融合方向发展。关键词：制图技术；安全要求；转换设备；ISO12643；机械安全；性能等级；国际标准化；风险分析Keywords:GraphicTechnology;SafetyRequirements;ConvertingEquipment;ISO12643;MachinerySafety;PerformanceLevel;InternationalStandardization;RiskAnalysis正文一、引言在全球制造业向智能化、绿色化、高端化转型的大背景下，印刷包装行业作为国民经济的重要组成部分，其装备的安全性与可靠性已成为衡量行业技术水平的关键指标。转换设备和系统，作为从印刷成品到最终商品（如包装盒、标签、书本）的关键加工环节，集成了送料、模切、折叠、粘合、堆垛等多种复杂工艺，其自动化程度和运行速度不断提高。然而，伴随而来的机械卷入、部件飞散、电气火灾、噪声伤害等安全风险也日益凸显。国际标准ISO12643系列《制图技术制图技术设备和系统的安全要求》正是为应对这些挑战而制定的核心规范性文件。该系列标准将制图技术设备按功能分为多个部分，其中第4部分专门针对“转换设备和系统”。ISO12643-4:2023作为该系列的最新版本，替代了旧版标准，其发布不仅响应了国际社会对人员安全保护日益增长的需求，也体现了技术标准与法规（如欧盟机械指令2006/42/EC）的深度协调。本报告旨在全面梳理该标准的立项背景、核心技术内容、国际协调情况及其对未来行业发展的指导价值。二、标准立项背景与发展历程1.立项动因ISO12643-4的修订立项主要基于以下三个核心动因：*技术演进带来的新风险：随着伺服控制、机器视觉、机器人协同等先进技术在转换设备中的广泛应用，设备的结构复杂性、空间联动性和运行速率均达到前所未有的高度。旧版标准中对传统机械危险的防护要求，已无法完全覆盖由控制系统失效（如程序跑飞、传感器误报）、信息通信网络中断、高速往复运动的动能累积等引发的新型风险。*国际法规的更新与协调需求：欧盟新版机械法规（EU）2023/1230（已取代旧版指令2006/42/EC）对风险评估、控制系统安全完整性以及数字技术应用提出了更严格的要求。ISO12643-4作为一项国际标准，需要及时修订以与这些地区性或国际性法规保持一致性，从而减少贸易壁垒，增强全球制造商合规的确定性。*行业安全意识的提升：近年来，全球范围内印刷包装领域的安全事故频发，引发了行业对标准化安全设计的强烈呼声。统一、清晰且具有可操作性的安全标准，能够为设备制造商提供明确的设计指南，帮助用户建立有效的安全管理制度，显著降低工伤事故和职业病发生率。在此背景下，ISO/TC130（印刷技术委员会）于2020年正式启动了ISO12643-4的修订工作（项目编号：ISO/NP12643-4）。2.发展历程该标准的修订工作历时约三年，经历了多个关键阶段：*提案与立项阶段（2020年）：ISO/TC130基于行业需求和技术发展趋势，正式提出修订提案并获得成员国投票通过，标准项目正式立项。*工作组起草阶段（2021年）：成立了由来自德国、中国、美国、日本、英国等多个国家的技术专家组成的国际工作组（WG）。各国专家围绕风险识别、性能等级量化、防护装置可靠性、测试验证方法等核心议题进行了多轮深入讨论和技术调研。中国作为重要参与方，积极贡献了在高速模切机、智能糊盒机等典型设备上积累的安全设计经验。*委员会草案（CD）与征求意见阶段（2022年）：工作组在达成初步共识后，形成了委员会草案（CD）。草案在全球范围内征求了各国家委员会、行业协会（如印刷行业协会、包装技术协会）以及主要制造商（如海德堡、博斯特、小森等）的意见。共收到超过300条修改意见，工作组对草案进行了系统性修订。*国际标准草案（DIS）与最终草案（FDIS）阶段（2023年初-2023年10月）：经过对CD稿的完善，形成了DIS稿。DIS稿通过后，工作组主要进行文字润色和编辑性修订，形成了最终的FDIS稿。*发布阶段（2023年11月30日）：经过最终投票，ISO12643-4:2023正式由国际标准化组织发布，成为现行有效的国际标准。三、标准核心技术内容解读ISO12643-4:2023共包含10章正文和若干规范性附录及资料性附录，其技术内容构建了一个系统化的安全评估与管理框架。核心要点如下：1.范围与引用文件标准明确了其适用范围：涵盖所有用于对纸张、纸板、塑料薄膜、金属箔等承印物进行模切、压痕、折叠、粘贴、裁切、分条、堆垛等转换操作的设备。同时，标准引用了大量基础安全标准，如ISO12100（机械安全—设计通则—风险评估与风险降低）、ISO13849-1（机械安全—控制系统安全相关部件—第1部分：设计通则）、ISO13857（机械安全—防止上肢和下肢触及危险区域的安全距离）等，确保了标准的系统性和完整性。2.危险源识别与风险分析标准采用ISO12100规定的方法，系统性地识别了转换设备在全生命周期（包括运输、安装、调试、运行、清废、维护、拆卸）中可能存在的各类危险源，主要包括：*机械危险：如运动部件（辊筒、刀模、链条、皮带）的挤压、剪切、卷入、切割；高速部件的飞散（如刀片断裂）；储能装置（弹簧、气压缸）的意外释放；部件及物料堆垛的坍塌。*电气危险：如直接或间接接触带电部件导致的电击；由于绝缘故障引发的短路、火灾；静电放电造成的伤害或设备损坏。*热危险：如加热辊、热熔胶系统的烫伤；由摩擦或冷却失效引起的局部高温。*噪声危险：高速运转部件、气动系统、物料撞击产生的噪声，对操作人员的听力造成永久性损伤。*材料与物质危险：如因印刷品残留溶剂、清洗剂、油墨粉尘等引发的火灾或爆炸风险，以及有害物质接触导致的健康风险。标准要求制造商基于这些危险源进行定量的风险评估，并根据风险等级确定所需的安全措施。3.安全防护措施要求该部分是本标准的核心，对各类防护措施提出了具体的设计和验证要求：*安全防护装置：对固定式防护罩、活动式联锁防护罩、可调式防护装置（如前挡板）的设计、材料强度、安装位置、联锁装置的类型（如磁控式、机械式、光电式）及可靠性等级做了明确规定。例如，对于维护频率高的区域，要求采用带防护锁定的联锁装置，防止在危险运动完全停止前打开防护罩。*安全距离：详细规定了基于ISO13857的人体部位（手臂、手指等）伸入危险区域的限制距离，并根据设备的速度和惯性给出了防止意外连接的计算公式。*急停与保护停止：要求设备必须配备符合ISO13850的急停按钮，并能实现快速、可靠的安全停止。同时，标准区分了“急停”与“保护停止”（如安全门开启、光幕触发）的功能要求。*控制系统安全相关部件：这是标准中最具技术深度的部分。它要求对每个安全功能（如联锁门锁定、安全速度监控、双手控制）的控制部件（如控制器、传感器、执行元件）进行性能等级（PLr）评估。PLr分为a、b、c、d、e五个级别，其中e为最高。标准根据风险分析结果，为不同类型的安全功能指定了最低要求的PLr等级（例如，对于高速模切机的危险运动停止，通常要求达到PLrd或e，这意味着控制系统必须具有冗余结构、故障诊断和高可靠性）。*防止误操作：要求通过合理的控制逻辑设计（如物理锁定、状态识别、软件互锁），防止操作人员因操作顺序错误或工作模式误判而进入危险空间。4.使用信息与维护要求标准强调制造商必须向用户提供全面、清晰、易懂的使用信息，包括：*安全手册：详细说明设备的安全特性、风险评估结果、操作程序、紧急情况处置流程。*警示标识：在设备显著位置张贴符合ISO7010标准的安全警示标识。*残留风险说明：明确告知制造商无法通过设计消除的残留风险，并指导用户采取适当的管理措施（如个人防护装备、安全培训）。*维护要求：规定设备的安全部件（如安全开关、光幕、制动器）必须按照制造商规定的周期进行检查、测试和保养，并记录在案。四、主要参与单位介绍在本标准的修订过程中，国际标准化组织印刷技术委员会（ISO/TC130）发挥了主导作用。该委员会成立于1969年，秘书处由德国标准化学会（DIN）承担。TC130下设多个工作组，负责不同领域的标准化工作。其中，负责安全标准的工作组是WG2（安全工作小组）。中国参与单位：中国印刷科学技术研究院有限公司作为ISO/TC130的国内技术对口单位，中国印刷科学技术研究院有限公司（简称“中印科院”）在本标准的修订中扮演了至关重要的角色。中印科院是中国印刷包装行业唯一的国家级综合科研机构，长期致力于印刷工艺、材料、装备及标准的研发与推广。1.技术贡献中印科院的技术团队，由多名长期从事机械安全、工业自动化及标准化研究的资深专家组成，在WG2工作组中承担了核心任务。他们针对中国的行业特点，提出了多项建设性意见和修改建议。例如：*针对中国市场上广泛应用的高速平压平模切机，其安全风险主要集中于送纸部、模切部和清废部分。中印科院专家通过大量的现场测试和数据分析，提出了针对此类设备“多工位联动锁定”和“清废区安全门联锁算法”的优化模型，这些成果被采纳并写入了标准的技术附录。*在控制系统性能等级（PLr）的判定环节，中印科院提出了一套结合中国设备实际情况的简化评估工具，帮助中小型企业更直观地理解和应用ISO13849-1的原则，提高了标准在全球范围内的可操作性。2.协调作用中印科院不仅是技术专家，更是沟通的桥梁。在标准CD稿和DIS稿的全球征求意见阶段，中印科院组织了中国印刷及设备器材工业协会、主要设备制造商（如长荣股份、北人智能）、大型印刷企业（如裕同科技、劲嘉股份）以及部分检验检测机构，召开了多轮国内研讨会议。他们将来自中国产业界超过50条的修改建议进行汇总、翻译和技术论证，最终以中国国家委员会的名义提交至ISO/TC130。这些建议涵盖了对特定工序（如烫金、击凸）安全要求的精细化表述、对安全装置电气部件防护等级（IP等级）的补充要求等。中印科院的积极协调，确保了该标准不仅反映了欧美先进设备的技术水平，也充分考虑了中国作为全球最大的印刷包装装备制造与消费市场之一的特殊需求。3.后续影响通过参与ISO12643-4:2023的修订，中印科院不仅提升了自身在机械安全领域的技术话语权，更重要的是，该标准的转化成果（即将该国际标准转化为我国的国家标准GB/T256XX系列）将为国内转换设备制造业提供清晰的技术红线，推动“中国制造”向“安全智造”转型升级。五、结论与展望ISO12643-4:2023《制图技术制图技术设备和系统的安全要求第4部分：转换设备和系统》的正式发布，是国际印刷包装行业安全标准化进程中的一个里程碑。该标准的突出特点在于：1.体系化：它不是一个孤立的设备安全要求，而是深度融合了ISO121