過去,產品研發人員在開發新產品時,大部分的著眼點只在功能及外觀上的設計,而鮮少將「產品安全」作謹慎且通盤的考量並注入其中。最常看到的情形是,研發人員僅花極少的時間請安規人員給予一些為了通過產品量產前的安全驗證所應注意的事項,此項做法的後遺症往往是產品設計完成後卻無法順利通過安全認證,造成了財務上的損失且延遲了上市的黃金時間。這種產品設計的運作模式,儼然已不敷現今不斷湧現的各式複雜新型的產品所衍生的符合安規以及產品責任等問題。
IEC 之 TC 1081 技術委員會正根據「產品危害防制」的新思維制定一套安全標準,以取代資訊科技設備以及視聽產品目前使用的 IEC60950 以及 IEC60065 標準。由於 TC108 的標準發展已成為產業界日前最為關切的議題,故繼《UL 台灣通訊》第 13 期所刊載的「以防制危害為本位的安規工程 (HBSE)」之基礎概念與防制工具應用於家電產品前端設計的文章,本期根據惠普公司獨家授權 UL 所提供的 HBSE 培訓課程的授課模式,概略介紹產品不同的危險特性及防制分析;需要更進一步了解 HBSE 的廠商,可以聯絡 UL 知識學苑,訂製客製化的課程服務。
HBSE 的核心概念
HBSE 的終極目的是為產品設計工程師提供一套系統化的工具,預先假設特定的危險狀況,並且在產品設計的前端即結合防護措施,而非採用過去被動式的「修補」方法,致使產品安全標準的符合性計劃延宕至生產周期的後端,因而導致公司無法預期的人力及成本損失。
具體而言,此套工具可協助產品工程設計人員在設計研發階段,即可將產品的安全要求與其他如可用性、成本以及客戶滿意度等可變參數取得平衡效益,協助公司提高產品通過評估的成功率,並且以最具時效及成本優勢取得產品認證,進而擁有最有利的商機。
HBSE 於不同危險特性之防制應用
- 熱能危險 (Thermal Hazards)
與高溫表面接觸所造成的燒燙意外是產品安全考量的主要議題之一。讓人員不被燒傷的保護設計需要了解且控制熱能的產生、儲存以及傳導的機制。為了讓設計人員理解熱能的儲存,HBSE 的課程涵蓋討論熱源的產生、熱容、熱阻以及熱傳導等議題,並就人類的最低疼痛與燒燙值導引出曝露時程及能量吸收速度的基礎作用。
一瓦的溫度是多少為HBSE 課程以數種的熱量實驗模擬,包括在相同溫度下,採用不同熱傳導性的各式材料,引導學員計算出接觸高溫區域的手指會發生什麼情況。
HBSE 已將「熱源傳遞」以及「燒燙傷」等資訊整合納入「燒燙傷故障樹」分析工具中,其可明確地展示及分析各種條件、原因、影響以及防護機制間的關係。
- 電擊 (Electric Shock)
探索電擊的危險之前,首先應先了解電流如何影響身體的神經、肌肉以及體內的電化學 (Electric-chemical)生理系統。HBSE 的課程中,將以人體感受度的進程,包括從感覺的最低承受度,歷經「強制反應」,再到「無法擺脫」,至最終可能產生的心室纖維顫動、呼吸性纖維顫動、停搏及呼吸停止等反應,詳細解說電擊的等級,並引導出以上的生理反應與電壓、頻率以及曝露時間等刺激因素之關聯性。
在通電的狀態下,所產生的電流與其載荷電阻以及注入的電壓電流息息相關。當觸電時,不幸地,人體即成了電阻抗。人體的阻抗是個複雜的函數,但是已有一實證有效的數據資料可說明人體阻抗的變化會隨電壓頻率的改變而不同,且其亦隨著個人體質的上下限承受力而不一。
根據上述基礎理論,「電擊傷害的模式及故障樹」將可隨之建立。這些工具可用於決定合適的防護措施。在電擊源/人體載荷的模式中,變數參數可包括電壓以及電流限值、絕緣以及保護性接地等。因此,HBSE 的課程中,亦將以固體及空氣絕緣裝置的標準實施方法,與絕緣裝置失效模式進行詳細的討論。絕緣裝置另將按照基本型、輔助型以及加強型分別討論。
- 火災危險 (Fire Hazards)
HBSE 應用的重點在於論述可能導致燃燒的故障前之引燃過程。燃燒需要火源、燃料以及氧氣。故引燃機制,包括火焰及燃燒形態等,本課程將一一詳細說明。
一旦理解了火災產生以及延燒的機制,接下來的防護措施即為本課程的討論重點。引燃的可能因素將可透過熱源的管理、熱量與潛在燃料的結合,並經由不易燃料的選擇等方式而降低。
HBSE 在符合性安規的安全測試
HSBE 應用門徑可採用以下兩個步驟與安全進程結合:

事實上,決定應進行的測試類型且作全面性的考慮是必要的,這就是所謂特定產品安全標準之途徑。
身兼 UL 美國西岸總工程師辦公室經理與 HBSE 創始講師的 Michael Shulman 先生強調,「『安全』與產品其他參數同等重要,其應被專門設計在產品中。HBSE 讓安全設計成為幾乎可應用於所有產品以及適用於各種狀況的簡單且直接的過程。」
將安全理念儘早融入產品設計周期,將可明顯獲得時間及成本的效益。製造商面對巨大的競爭壓力,最需要的就是縮短上市時程並壓縮生產成本。在 HBSE 的引導下,製造商即可避免因安全符合性問題所造成的產品上市腳步延遲及成本的增加。
「對於資訊科技設備以及視聽產品製造商而言,採用 HBSE 特別重要。製造商能夠越早理解 HBSE 的概念,就能更快的適應該產業的 TC 108 未來標準。」Shulman 補充道。
UL 已取得惠普公司的授權,可提供全套完整的 HBSE 培訓課程,以協助工程師在產品設計前端即融入符合性安全標準的理念。目前,財星 50 大公司已有若干公司完成培訓,且越來越相信 HBSE 的方法。
關於 HBSE 於亞太區公開性巡迴研討會時程,或欲量身訂製相關研討會,歡迎聯絡 UL 知識學苑:
ULUniversity.tw@tw.ul.com
1. IEC TC 108 – IEC 的「影音/視訊、資訊技術和通訊技術電子設備安全」技術委員會 |