Общее описание Автомобильная и транспортная промышленность производит:
· Легковые автомобили и легкие грузовики · Средние и тяжелые грузовые автомобили · Автобусы · Сельскохозяйственное и строительное оборудование · Промышленные грузовые автомобили · Мотоциклы
Типичная линия сборки готовых автомобилей состоит из производственных подразделений по изготовлению различных частей и компонентов. Компоненты автомобиля могут изготавливаться на главном предприятии или закупаться у отдельных корпоративных организаций. Промышленность насчитывает сто лет. В Северной Америке, Европе и после Второй мировой войны в Японии автомобильная и транспортная промышленность сконцентрирована в нескольких корпорациях, имеющих свои филиалы, которые выполняют сборочные операции в Южной Африке, Африке и Азии для сбыта продукции на этих рынках. Международная торговля готовыми автомобилями возросла, начиная с 1970-х годов, а торговля через филиалы исходным оборудованием и запасными частями к автомобилям имеет еще большее значение.
Производство тяжелых грузовиков, автобусов, а также сельскохозяйственного и строительного оборудования, является типичным видом деятельности при автомобильном производстве. Производство некоторых изготовителей автомобилей направлено на оба рынка: и сельскохозяйственное и строительное оборудование производится одними и теми же корпорациями. Такая производственная линия использует дизельные двигатели, а не бензиновые. В этом случае производительность обычно ниже, объемы меньше, а процессы - менее механизированы.
Типы технических средств, производственных процессов и типовых компонентов представлены в таблице 91.1.
Таблица 91.1 Технологические процессы автомобильного производства
Тип производства
Продукт и процесс
Металлическое литье
Отливки для механической обработки и сборки блока цилиндров двигателя, головок цилиндров
Алюминиевое литье и литье под давлением
Блоки цилиндров двигателей, головки цилиндров, корпус коробки передач, другие литые компоненты
Ковка и термообработка
Предварительная машинная обработка деталей для двигателей, подвесок и коробки передач
Штамповка
Панели кузова и предварительная сборка
Двигатель
Механическая обработка отливок и ковка, сборка изделия
Коробка передач
Механическая обработка отливок и ковка, сборка изделия
Стекло
Ветровые стекла, боковые окна и задняя подсветка
Автомобильные детали
Машинная обработка, штамповка и сборка, включая тормоза, детали подвески, обогрев и кондиционирование, оборудование контроля загрязнения, освещение автомобиля
Электрическая и электронная часть
Системы зажигания, радио, электродвигатели, блок управления
Технические средства и внутренняя твердая отделка
Формовочный полимер для внутренних панелей корпуса, компоненты отделки
Мягкая отделка
Подушки сидений, монтаж сидений, сборка приборной доски, внутренние панели кузова
Сборка автомобиля
Цех сборки корпуса, покраска, сборка шасси, окончательная сборка
Склад деталей
Складирование, покраска и сборка деталей, упаковка и отгрузка
Рисунок 91.1 представляет технологическую карту по этапам автомобильного производства. В стандартные промышленные классификации автомобильного производства включаются:
· сборка автотранспортных средств и корпусов для легковых автомобилей · сборка грузовых автомобилей и корпусов автобусов · запасные части для автотранспортных средств и принадлежности · сталелитейный и чугунолитейный цех · цех по обработке цветных металлов · автомобильная штамповка · чугунная и стальная ковка · электрооборудование для двигателей · внешняя и внутренняя отделка и т.д.
Количество работников, привлекаемых для производства деталей, превышает количество работающих на сборке. Помощь в выполнении этих процессов обеспечивается отделами по конструкции транспортных средств, строительству и техническому обслуживанию завода и оборудования, конторских и управленческих функций, дилерами по выполнению ремонта. В Соединенных Штатах дилеры по сбыту легковых автомобилей, станции обслуживания и предприятия по оптовой продаже автомобильных запасных частей привлекают вдвое больше работников, чем производство автомобилей.
В качестве рабочей силы занято преимущественно мужское население. В Соединенных Штатах, например, это составляет порядка 80%. Работа с привлечением женского труда имеет более высокий процент при выполнении отделочных работ и других более легких процессов производства. Возможность перехода с рабочей должности на конторскую, техническую или профессиональную работу невелика. Однако мастера сборочного цеха часто переходят из производственных цехов и цехов технического обслуживания на другие работы. Приблизительно 20% постоянных работников заняты на квалифицированном (основном) производстве. Часть работников любого отдельно взятого производственного участка, работающих на квалифицированном (основном) производстве, значительно варьируется - от менее чем 10% на операциях сборки и почти до 50% на операциях по штамповке. Так как контракты с работниками заключались в течение 1980-х годов, средний возраст рабочей силы в конце 1990-х годов превышает 45 лет, хотя прием новых работников начал осуществляться с 1994 года.
Основные области и технологические процессы автомобильной промышленности
Металлическое литье Плавка или металлическое литье включает в себя отливку расплавленного металла в выемку внутри теплостойкой отливочной формы, которая является внешней или негативной формой образца желаемого металлического предмета. Форма может иметь литейный стержень для определения размеров любой внутренние полости готового металлического предмета. Литье включает в себя следующие этапы:
· изготовление образца желаемого изделия из дерева, металла, пластика или другого материала · выполнение формы, путем заливки песка и связующего материала вокруг образца, а также ее уплотнение и трамбовка · снятие образца, вставка литейного стержня и сборка формы · расплавка и переработка металла в печи · заливка расплавленного металла в форму · охлаждение металлического литья · удаление формы и литейного стержня путем “выбивания” (для малых отливок) и путем вибрационных сит (встряхивание) или путем водоструйной промывки · удаление лишнего металла (например, металл в литнике - литниковом канале для заливки расплавленного металла в форму) и обожженного песка с конечной отливки (очистка) путем продувки металлическим порошком, ручного скалывания и шлифовки.
Металлическое литье производственного типа является типичным процессом автомобилестроения. Металлическое литье применяется в автомобильной промышленности для производства блоков цилиндров двигателей, головок цилиндров и других деталей. Существует два основных типа металлического литья: серо-чугунное литье и эластично-чугунное литье. Цеха по производству серо-чугунного литья используют чугунный лом или передельный чугун (новые слитки) для выполнения стандартных чугунных отливок. Цеха по производству эластично-чугунного литья добавляют магний, церий или другие присадки (обычно называемые литейными присадками) в процессе литья расплавленного металла перед заливкой, с целью придания прочности или ковкости чугунным отливкам. Применение различных присадок оказывает незначительное воздействие на рабочее место.
Типовые литейные цеха автомобильной промышленности используют вагранку или индукционные печи для расплавки чугуна. Вагранка является высокой вертикальной печью с отверстием в верхней части и шарнирными дверями в нижней части. Вагранка заполняется через верхнюю часть с чередованием слоев кокса, известняка и металла, расплавленный металл удаляется через нижнюю часть. Индукционная печь расплавляет металл за счет прохождения высокого электрического тока через медные спирали, расположенные снаружи. Посредством этого происходит индукция электрического тока на внешнем крае металлической завалки, который нагревает металл благодаря высокому электрическому сопротивлению металлической завалки. Процесс расплава развивается от наружной части завалки к внутренней.
Металлические отливки, формы обычно изготавливаются из влажного песка (кремнистый песок, угольная пыль, глинистые и органические связующие вещества), которые заливаются вокруг образца, состоящего обычно из двух частей, а затем, уплотняются. Этот процесс может выполняться вручную или механическим способом на ремне конвейера в производственных литейных цехах. Затем образец вынимается и производится сборка формы вручную или механическим способом. Форма должна быть оснащена литником.
Если необходимо иметь внутреннюю выемку на металлической отливке, то в форму должен вставляться сердечник. Сердечники могут изготавливаться из фенолформальдегидной смолы смешанной с песком на основе термической усадки. Затем происходит нагревание смолы (по методу термокамеры). Кроме того, сердечники могут изготавливаться из смеси песка с уретаном на основе затвердевших аминов с отвердением при комнатной температуре (метод теплоизолированного кожуха). Смесь смолы с песком заливается в стержневой ящик, который имеет полость для сердечника желаемой формы.
Продукция, изготавливаемая в серо-чугунных отливках, обычно имеет большой размер, например, блоки цилиндров двигателя. Физический размер увеличивает физические опасности при выполнении работы и так же создает дополнительные проблемы, связанные с контролем содержания пыли.
Атмосферные загрязняющие вещества при выполнении процесса литья Пыль, содержащая диоксид кремния. Пыль, содержащая диоксид кремния, обнаруживается при доводке плавки, при выбивке (выталкивании) литейной формы, при формовке, при изготовлении сердечника и шлифовании песком, а также при техобслуживании литейного цеха. При исследовании отбора воздуха в период 1970-х годов, было выявлено несколько примеров чрезмерного воздействия диоксида кремния, особенно при доводке плавки. Степень воздействия была выше в механизированных литейных цехах, чем в цехах одиночного производства. Улучшение мер контроля, включая ограждения и вытяжные устройства систем шлифования песком и выбивки литейной формы, механизацию и меры выполнения периодической промышленной гигиены, привели к сокращению уровня воздействия. Для выполнения операций в большинстве литейных цехов предусматривается обычная вентиляция. Повышенная степень воздействия продолжает сохраняться при доводке плавки из-за неадекватного удаления песка после выбивки литейной формы и отжига диоксида кремния на поверхности отливки.
Моноксид углерода. Чрезвычайно опасные воздействия моноксида углерода возникают во время технического обслуживания вагранки и вентиляции в литейном цехе. Чрезмерные уровни так же встречаются в охлаждающих туннелях. Воздействие моноксида углерода связано с расплавом вагранки и горением углеродистого материала в формах из влажного песка. Может так же происходить воздействие диоксида серы неизвестного происхождения. Это происходит, по-видимому, из-за наличия примесей серы в литейной форме.
Металлический дым. Металлический дым встречается при расплаве или заливке. Необходимо использовать компенсирующие вытяжные шкафы над участками заливки для откачки и металлического дыма и горючих газов. Изредка чрезмерное воздействие свинцового дыма встречается в чугунолитейных цехах и распространено в латунно-литейных цехах. Свинцовый дым в сером чугуне возникает от свинцового заражения чугунного лома сырьевого материала.
Прочие химические и физические опасности. Продукты паров формальдегидов, аминов и пиролиза изоцианата могут встречаться при изготовлении литейного стержня и в продуктах обжига сердечника. Крупносерийное производство литейных стержней является типичным для автомобильной промышленности. Изготовление литейных стержней на основе фенол формальдегида в горячем стержневом ящике вытеснило изготовление песчано-масляных литейных стержней в середине 1960-х годов, и принесло существенные воздействия формальдегида, которые, в свою очередь, увеличили риск респираторного раздражения, нарушения функции легких и рака легких. С целью защиты требуется наличие местной вытяжной вентиляции на оборудовании изготовления литейных стержней, станциях проверки литейных стержней, а так же конвейерах и участках, использующих смолы со слабой степенью выделения.
Когда изготовление литейных стержней на основе фенол формальдегида было заменено композициями с применением полиуретана и отвержденных аминов, изготовленных в теплоизолированном кожухе, возникла необходимость наличия местной вытяжной вентиляции и проведения эффективного технического обслуживания уплотнений в теплоизолированном кожухе где хранятся литейные стержни до их установки в формы. Все это требуется для защиты работников от воздействия аминовых паров на глаза.
Рабочие, осуществляющие операции в таких зонах, должны проходить предварительный отбор и периодические медицинские обследования, включая рентгенографию грудной клетки, которую затем читает специалист, проверку функции работы легких и заполнение вопросника симптомов. Все эти меры являются существенными для определения ранних признаков пневмокониоза, хронического бронхита и эмфиземы. Необходимо периодически проводить аудиограмму, так как защита слуха при выполнении работ часто бывает неэффективной.
Высокие уровни шума и вибрации встречаются в таких процессах, как загрузка печи, механическая выбивка стержней, очистка и выбивка отливок, обрубка при помощи механических инструментов.
Литейные цеха являются источником интенсивного тепловыделения. Тепловая нагрузка излучателя при расплаве, заливке, встряхивании, выбивке литейных стержней и снятии литников требуют применения специальных мер защиты. Некоторые из этих мер включают в себя увеличение количества свободного времени (нерабочее время), что является общепринятой практикой. Кроме того, свободное дополнительное время так же предусматривается во время жарких летних месяцев. Рабочие должны носить теплозащитную рабочую одежду, иметь защиту для лица и глаз во избежание образования катаракты. Климатические зоны отдыха вблизи рабочей зоны увеличивают защитную величину тепловой разгрузки.
Алюминиевое литье Алюминиевое литье (плавка или литье под давлением) используется для производства головок цилиндров, картера коробки передач, блока цилиндров двигателя и других автомобильных деталей. Литейные цехи обычно отливают детали в постоянных формах с песчаным литейным стержнем или без него, несмотря на то, что был внедрен бездымный процесс. При использовании бездымного процесса, пенополистирольный образец не удаляется из формы, выпаривается расплавленным металлом. Литье под давлением предусматривает принудительную подачу расплавленного металла под давлением в металлические формы или матрицы. Это применяется для производства большого количества небольших точных деталей. После выполнения литья под давлением, производится удаление заусенцев на ковочном прессе и некоторые операции по окончательной доводке. Алюминий может расплавляться на месте или доставляться в расплавленной форме.
Могут возникать опасности вследствие значительного пиролиза литейного стержня. Воздействие диоксида кремния может выявляться в литейных цехах, использующих постоянные формы, где имеется большое количество литейных стержней. Необходима местная вытяжная вентиляция на участках выбивки стержней для предотвращения опасных уровней воздействия.
Литье других цветных металлов Другие процессы литья цветных металлов под давлением и гальваностегии применяются для производства продукции внутренней отделки автомобиля, металлических крепежных изделий и бамперов. Гальваностегией является процесс, в котором металл наносится на другой металл посредством электрохимического процесса.
Ярким примером металла для внутренней отделки является цинк, отлитый под давлением с последующим покрытием из меди, никеля и хрома, а затем отполированный. Детали карбюратора и топливного инжектора тоже изготавливаются при помощи литья под давлением. Ручная выемка деталей из литейных машин все больше и больше заменяется механической выемкой, а яркие металлические детали заменяются окрашенными металлическими деталями и пластиком.
Бамперы изготавливаются посредством стального прессования с последующим гальваническим покрытием. Но эти методы в значительной степени заменяются полимерными деталями в пассажирских автомобилях.
На отдельных производственных участках обычно применяется гальваностегия при помощи хрома, никеля, кадмия, меди и так далее, что приводит к неблагоприятному воздействию на легкие (ингаляционно) или к соприкосновению с парами от кислотосодержащих ванн. Повышенный риск раковых заболеваний связан как с хромовыми кислотами, так и с серо-кислотными парами. Эти пары могут так же оказывать разрушительное воздействие на кожу и дыхательные пути. Гальванические ванны должны иметь ярлыки с указанием содержимого, а так же должны оборудоваться специальными системами местной вытяжной вентиляции. В жидкости необходимо добавлять реагенты, стягивающие поверхность, для сведения к минимуму образование паров. Рабочие должны иметь защитные приспособления для глаз, лица и рук, а так же фартуки. Кроме того, рабочим необходимо проходить периодические медицинские проверки. Вставка и удаление компонентов из резервуаров с открытой поверхностью являются очень опасными операциями, которые в значительной степени механизируются. Шлифовка и полировка компонентов, обшитых металлическими листами при помощи войлочных ремней или дисков, является напряженной и влечет за собой воздействие хлопковой, конопляной и льняной пыли. Такая опасность может сводиться к минимуму путем обеспечения зажимного приспособления или путем механизации при помощи полировочных машин.
Ковка и термическая обработка Горячая и холодная ковка с последующей термической обработкой используется для изготовления двигателя, деталей трансмиссии и подвесок, а так же других компонентов.
Исторически сложилось так, что при использовании ковки в автомобильной промышленности применялись чугунные заготовки (прутки), которые нагревались в отдельных печах, работающих на жидком топливе, установленных вблизи самостоятельно работающих паровых кузнечных молотов. При использовании таких подвесных кузнечных молотов, нагретый чугун устанавливается в нижней половине металлической формы, верхняя половина прикрепляется к подвесному молоту. Чугун формуется до желаемого размера и формы посредством множественных ударов падающего молота. В настоящее время такие процессы заменяются индуктивным нагревом заготовок, которые подвергаются обработке в ковочных прессах с использованием давления вместо ударной силы для формирования металлической детали, а подвесные кузнечные молоты (плющильные машины) заменяются холодной ковкой, после которой следует термическая обработка.
Процесс ковки является чрезмерно шумным процессом. Воздействие шума может ослабевать посредством замены печей, работающих на жидком топливе, на печи с индуктивными нагревательными устройствами и паровых молотов с ковочными прессами на плющильные машины. Кроме того, процесс является дымным. Количество дыма от жидкого топлива может сокращаться путем модернизации печи.
Ковка и термическая обработка являются операциями интенсивного тепловыделения. Для снятия температурного напряжения, необходимо использовать местное охлаждение при использовании кондиционированного воздуха, который циркулирует вокруг рабочих в технологической зоне.
Механическая обработка Высококачественная механическая обработка блоков цилиндров двигателей, коленчатых валов, коробок передач и других компонентов является характерной для автомобильной промышленности. Процесс механической обработки встречается в производственных цехах по производству различных деталей и является основным процессом изготовления двигателей, коробок передач и подшипников. Такие компоненты как распределительные валы, редукторы, сателлиты дифференциала и тормозные барабаны, изготавливаются при помощи механической обработки. Одиночные производственные установки все больше заменяются составными производственными установками, гибкими производственными модулями и конвейерными линиями, которые могут достигать длины до 200 метров. Эмульгирующиеся масла, а так же синтетические и полусинтетические хладагенты все больше используются по сравнению с масляными дистиллятами.
Травмы, вызываемые воздействием инородных тел, являются обычной практикой при выполнении операций по механической обработке. Ключевыми мерами безопасности являются повышение степени механической обработки материалов и индивидуальные средства защиты. Повышенная автоматизация технологического процесса, особенно удлинение конвейерных линий, увеличивает риск получения серьезных травм. Программами безопасности являются усовершенствование ограждения машинного оборудования и блокировка подачи питания.
Наивысший уровень защиты от аэрозолей хладагентов включает полное ограждение производственной установки и систему циркуляции жидкости, наружную местную вытяжную вентиляцию или систему рециркуляции воздуха только через фильтр с высоким коэффициентом очистки, регуляторы системы хладагента для сокращения образования аэрозолей, а так же техническое обслуживание системы хладагента для контроля образования микроорганизмов. Недопустимо добавление нитрита в жидкости, содержащие амины из-за риска образования нитрозаминов. Не должны использоваться масла со значительным содержанием полинуклеарных ароматических углеводородов.
При применении процессов упрочнения, закалки, ванн с нитратными солями и других процессов термической обработки металлов с использованием печей и регулируемого состава воздуха производственная среда должна быть жаркой и содержать различные токсичные вещества (например, моноксид углерода, диоксид углерода, цианиды).
Операторы производственных установок и рабочие, выполняющие погрузочно-разгрузочные работы с отходами обработки и смазочно-охлаждающей жидкостью для обработки резанием до момента фильтрации и регенерации, подвергаются риску возникновения дерматита. Рабочие, подвергаемые такому воздействию, должны обеспечиваться маслозащитными фартуками и осуществлять водную обработку тела после каждой рабочей смены.
Процесс шлифования и заточка инструментов могут представлять опасность поражения частицами твердого сплава (заболевание интерстициальных тканей легкого), если не осуществляется контроль и замер содержания кобальта. Шлифовальные круги должны обеспечиваться экранами, а рабочие, осуществляющие операции шлифования, должны носить защитные приспособления для глаз и лица, а так же защитные респираторы.
Механически обработанные детали, обычно собираются в конечные компоненты, что влечет за собой эргономические риски. В цехах по производству двигателей должно проводиться испытание двигателей и их обкатка на испытательных стендах, оборудованных приспособлениями для удаления выхлопных газов (моноксид углерода, диоксид углерода, несгоревшие углеводороды, альдегиды, оксиды азота) и устройствами контроля шума (кабины со звуконепроницаемыми стенками, изолированными опорными плитами). Уровни шума должны быть фактически в пределах от 100 до 105 дБ с максимальными амплитудами частоты от 600 до 800 Гц.
Штамповка Прессование металлических листов (стальных) для формирования панели кузова и других компонентов, часто сочетаясь с предварительной сборкой с использованием сварочных работ, выполняется в больших цехах при использовании малогабаритных и крупногабаритных прессов. Индивидуальные типы прессов с загрузкой и разгрузкой были успешно заменены устройствами механического извлечения, а теперь и разгрузочно-погрузочными механизмами, обеспечивающими полную автоматизацию прессовой линии. Изготовление сборочных узлов, таких как капот и двери, выполняется при помощи сварочных прессов, и все чаще, в гибких производственных модулях с использованием робототехнических устройств, осуществляющих подачу деталей.
Основным процессом остается прессование стальных листов, полос и мелкосортных профилей при помощи механических прессов с производственной мощностью от 20 до 2,000 тонн.
Техника безопасности использования современных прессов требует эффективного ограждения механизма, недопустимость касания руками пресс-формы, проведение профилактических мер безопасности, включая меры предотвращения затягивания, устройства контроля частично прокручивающегося сцепления и тормоза, системы автоматической подачи и выброса, сбор лома и использование персональной защиты, такой как фартуки, защиту для ног и рук. Должны устраняться устаревшие и опасные механизмы с полновращающимся сцеплением и приспособлениями для оттягивания. Погрузка-разгрузка катанной стали с помощью крана и загрузка разматывателя перед заготовительной операцией на верхней подушке прессовой линии, влечет за собой крайне опасные ситуации.
Операторы прессов подвергаются существенному уровню воздействия аэрозолей химических соединений, применяемых при раскатке. Такие соединения по своему составу имеют сходство с машинной жидкостью, такой как эмульгирующееся масло. При выполнении штамповки наблюдается наличие сварочного дыма. Кроме того, имеется сильное шумовое воздействие. Меры защиты от шума включают в себя звукопоглощающие устройства, устанавливаемые на воздушном клапане, желоба для подачи облицовочного металла с оборудованием гашения вибрации, электрокары с шумопоглощением для перевозки деталей и изолирование прессов. Рабочая площадка пресса не является основным участком образования шума.
По мере процесса прессования, производится сборка деталей в подгруппы, такие как капоты и двери, с использованием контактных сварочных прессов. Химические опасности включают в себя наличие сварочного дыма, прежде всего, от контактной сварки и пиролиза продуктов покрытия поверхности, включая химические соединения, применяемые при раскатке и герметизирующие составы.
Пластиковые панели кузова и компоненты внутренней отделки Металлические части для внутренней отделки, такие как хромовые планки, в основном, заменяются полимерными материалами. Твердые части кузова могут выполняться из волокнистого полиэфирного стеклопластика на основе полистирола, сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, систем термической усадки или полиэтилена. Системы на основе полиуретана высокой плотности могут применяться для деталей кузова, таких как горловина конвертера. Системы на основе полиуретана низкой плотности применяются для изготовления сидений и внутренней обивки.
Формовка из пенополиуретана может вызывать серьезные проблемы, связанные с респираторной сенсибилизацией при вдыхании мономера ди-изоцианата и катализаторов. Продолжают поступать жалобы работников, выполняющих операции в условиях предельно допустимых концентраций толуола ди-изоцианата. Воздействие метилен хлорида от промывочного пистолета может быть вредным, на станциях заливки необходимо иметь ограждение и местную вытяжную вентиляцию, проливы изоцианата должны сводиться к минимуму при помощи устройств безопасности и немедленно счищаться квалифицированными бригадами. Наличие огня в вулканизационной печи тоже может быть опасным в таких цехах. Выполнение производственного процесса в положении сидя вызывает серьезный эргономический стресс, который может сводиться к минимуму путем использования подставки, особенно для удлинения обивки подушки сидения.
Воздействие стирола от покрытия из волокнистого стекла должно снижаться посредством ограждения места хранения и местной вытяжной вентиляцией. Пыль в результате шлифовки упрочненных деталей содержит волокнистое стекло и так же должно контролироваться при помощи вентиляции.
Сборка автотранспортных средств Сборка компонентов для получения готового транспортного средства обычно происходит на механизированном конвейере с привлечением более тысячи человек в смену и вспомогательного персонала. Наибольшая часть работников промышленности занята на выполнении процесса сборки.
Автомобильный завод подразделяется на отдельные секции: цех сборки кузовов, который может включать в себя предварительную сборку, подобную сборке в штамповочном цехе; цех сборки шасси и помещение сборки амортизаторов (которое может располагаться вне цеха); цех окончательной сборки. В последние годы, процессы покраски направлены на применение слабых растворителей с более реагирующим составом при увеличении применения робототехники и механизации. Цеха сборки кузовов становятся более автоматизированными. Сокращается применение дуговой сварки и производится ее замена ручными пистолетами точечной сварки при использовании робототехнических устройств.
Сборка легких грузовых автомобилей (автофургоны, пикапы, транспортные средства для спортивного применения) имеет сходство с процессом сборки легковых автомобилей. Производство тяжелых грузовых автомобилей, сельскохозяйственного и строительного оборудования использует меньшую степень механизации и автоматизации, более длительные процессы работы, большую степень физического труда. При этом чаще применяется дуговая сварка и используются различные системы покраски.
В цехе по изготовлению кузовов производится сборка корпуса автомобиля. Контактная сварочная машина может быть автоматической станочной линией, роботизированным станком или станком с ручным циклом работы. Подвесные машины точечной сварки являются очень тяжелыми и громоздкими в управлении, даже если они оборудованы системами противовеса. Станочные линии и роботизированные станки сокращают множество ручных операций и устраняют эффекты тесного и непосредственного воздействия на рабочих горячего металла, искр и горючих продуктов минеральных масел, которыми загрязнены металлические листы. Однако повышенная автоматизация увеличивает риск получения серьезных травм для рабочих, выполняющих техническое обслуживание. В автоматизированных цехах по сборке кузовов необходимо наличие систем блокировки двигателей, усовершенствованных и автоматизированных системы защиты механизмов, содержащих датчики. Дуговая сварка применяется в ограниченной степени. Во время выполнения такой работы, работники подвергаются интенсивному воздействию светового и ультрафиолетового излучения, а так же риску воздействия горючих газов при вдыхании. Для рабочих, выполняющих дуговую сварку, необходимо иметь в наличии местную вытяжную вентиляцию, защитные экраны и перегородки, сварочные защитные маски или очки, перчатки и фартуки.
В цехе по изготовлению кузовов наблюдается повышенная опасность получения рваных ран от попадания инородных тел.
В последние годы в технологии сборки и процессах ретуширования дефектов панели кузова применялась пайка мягким припоем со сплавами из свинца и олова (так же с незначительным количеством сурьмы). Пайка мягким припоем и особенно шлифовка избыточного количества припоя, вызывали серьезную опасность отравления свинцом, включая случаи с смертельным исходом после внедрения в 1930-е годы данного процесса. Меры защиты включали в себя отдельную кабину для шлифовки припоя, респираторы, гигиенические помещения и контроль наличия свинца в крови. Тем не менее, наличие повышенного содержания свинца в организме и случаи отравления свинцом среди рабочих и их семей продолжались до 1970-х годов. Применение свинцового припоя в кузовах пассажирских автомобилей США было прекращено. Кроме того, уровни шума при выполнении процессов сборки могли варьировать в диапазоне от 95 до 98 дБ с максимальными пиковыми частотными амплитудами от 600 до 800 Гц.
Кузова автомобилей из сборочного цеха при помощи конвейеров направляются в цех покраски, где они проходят обработку обезжириванием, чаще всего вручную при помощи растворителей, очищаются в закрытом туннеле (покрываются фосфатным покрытием) и покрываются грунтовкой.
Затем грунтовое покрытие вручную шлифуется вибрирующим инструментом при использовании влажной наждачной шкурки, а затем наносится окончательный слой покраски и производится сушка в специальной печи. В покрасочных цехах рабочие могут вдыхать пары толуола, ксилола, метилен хлорида, уайт-спирта, нафта, бутила и амил ацетата и метилового спирта от кузова, кабины и при очистке пистолета-краскораспылителя. Операции по распылению краски выполняются в кабинах с обратной тягой при постоянной подаче фильтрованного воздуха. Пары растворителей обычно контролируются в достаточной степени на покрасочных станциях при помощи вентиляции с продуванием воздуха вниз, что необходимо для достижения качества покрытия. Вдыхание краски ранее меньше контролировалось, и некоторые краски в прошлом содержали соли хрома и свинца. В кабинах, где применяется надлежащий контроль, рабочим не обязательно носить защитное респираторное оборудование для достижения соответствия пределам воздействия. Многие рабочие сознательно надевают респираторы на случай перелива краски при распылении. Недавно внедренные двухкомпонентные краски на основе полиуретана должны распыляться только при использовании шлемов с подачей воздуха и в течение соответствующего количества времени нахождения в кабине. Нормы охраны окружающей среды побудили разработку красок с высоким содержанием твердых частиц и низким содержанием растворителя. Новые композиции на основе смолы могут выделять значительное количество формальдегидов, а порошковые краски, внедряемые в настоящее время, имеют эпоксидные составы, которые являются сенсибилизаторами. Рециркуляция воздуха в покрасочной кабине и откачка отработанного воздуха печи через потолочные вентиляционные устройства в рабочую зону, расположенную вне кабины, вызывает общее ухудшение параметров воздуха рабочей зоны; эта проблема может предотвращаться путем установки вытяжных труб достаточной высоты.
При производстве промышленных транспортных средств (грузовых автомобилей, трамваев, троллейбусов), а также сельскохозяйственного и строительного оборудования, из-за объемных поверхностей и необходимости частого ретуширования широко применяется окраска распылением. Краски на основе свинца и хрома могут до сих пор применяться при выполнении таких операций.
Покрашенный корпус высушивается под струей горячего воздуха и при помощи ультракрасных лучей в печах, оборудованных вытяжной вентиляцией, а затем отправляются на участок сборки механических компонентов в цех окончательной сборки. В цехе окончательной сборки производится совместная сборка корпуса, двигателя и коробки передач, а так же выполняется обивка и внутренняя отделка. Ленточный конвейер должен располагаться так, чтобы можно было увидеть работу, выполняемую на конвейере. Каждый рабочий выполняет серию операций на каждом автомобиле с периодичностью времени примерно 1 минуты. Конвейерная система постепенно транспортирует корпуса автомобилей вдоль линии сборки. Эти процессы требуют постоянного внимания и могут являться в высокой степени монотонными, а так же могут оказывать воздействие на определенных работников в виде стресс-факторов. Несмотря на то, что метаболические последствия обычно не вызываются, фактически все эти процессы имеют среднюю степень риска мускульно-скелетных расстройств.
Положение тела и окружающая обстановка, к которым рабочий обязан приспосабливаться как, например, при монтаже компонентов внутри двигателя или при работе под кузовом автомобиля (когда кисти рук и предплечья находятся выше уровня головы), являются наиболее умеренными опасностями, хотя усилия и монотонность тоже должны сокращаться для снижения факторов риска. После окончательной сборки, проводится испытание автомобиля, чистовая отделка и отправка. Контроль может ограничиваться роликовыми испытаниями на роликовом настиле (где очень важно иметь вентиляцию для вытяжки дыма) или может включать в себя испытательные пробеги по различным типам поверхности, испытание на водо- и пыленепроницаемость, а так же дорожные испытания вне завода.
Склады запасных частей Склады автомобильных деталей являются неотъемлемой частью автомобильной промышленности для распределения готовой продукции и поставки запасных частей.
Рабочие, которые участвуют в работе таких высокопроизводительных складов, используют комплектовочные краны-штабелеры для выборки деталей с возвышенных участков при помощи автоматических систем доставки деталей, и работают в три рабочие смены. Ручная работа по погрузке-разгрузке упакованных деталей является общепринятой. На некоторых складах может производиться покраска и проходить другие производственные процессы.
Испытание опытного образца Проведение испытаний опытных образцов является особым моментом для автомобильной промышленности. Водители подвергаются различным физиологическим стрессам, таким как интенсивное ускорение и торможение, тряска и вибрация, выделение окиси углерода и выхлопных газов, шум, короткие перерывы во время длительной работы и различные воздействия экологического и климатического характера. Шофёры-испытатели подвергаются особым стрессам. В этой профессии нередки несчастные случаи с смертельным исходом.
Сборка тяжелых грузовых автомобилей, сельскохозяйственного и строительного оборудования Процессы в этих трех производствах, по существу, являются такими же, как при сборке легковых автомобилей и легких грузовиков. Разница заключается в следующем: медленный темп производства, включая операции, выполняемые не на линии сборки; большее использование дуговой сварки; заклепочные соединения кабины; передвижение компонентов при помощи кранов; использование пигментов, содержащих хромат; отдельная установка дизельного двигателя в конце линии сборки. Эти производства включают большее количество изготовителей, согласно объему производства, и в меньшей степени являются интегрированными.
Производство локомотивов и вагонов Отдельные производства железнодорожного оборудования выпускают локомотивы, пассажирские вагоны, товарные вагоны и пассажирские электропоезда. По сравнению с производством легковых и грузовых автомобилей, процесс сборки содержит более длительные циклы; основная нагрузка возлагается на краны для переноски материалов; более часто применяется дуговая сварка. Большие размеры продукции создают трудности для технологического контроля операций по распылению краски и ситуаций, когда рабочие полностью находятся внутри изготавливаемого механизма в момент проведения сварочных работ и работ по распылению краски.
Нарушения здоровья и симптомы заболеваний Производственные процессы автомобильной промышленности не являются единственными в своем роде, хотя зачастую масштаб производства и высокая степень сочетания интеграции и автоматизации, представляет особые опасности для работников. Опасности для работников в этой области промышленности рассматриваются в трех измерениях: тип технологического процесса, классификация выполняемой работы и неблагоприятные последствия.
Неблагоприятные последствия с индивидуальными причинами и методами предотвращения могут различаться следующим образом: смертельные и серьезные травмы; обычные травмы; расстройства здоровья на основе получения многократных травм; кратковременные первичные химические воздействия; профессиональные заболевания на основании долговременного химического воздействия; опасности в сфере обслуживания (включая инфекционные заболевания и насильственные действия со стороны заказчика или клиента); а так же опасности, связанные с рабочей окружающей средой, такие как психосоциальный стресс.
Классификацию выполняемой работы в автомобильной промышленности можно для удобства провести исходя из различных типов опасности:
· квалифицированные профессии (техническое обслуживание, социальное обслуживание, изготовление и монтаж производственного оборудования); · механическая транспортировка материалов (операторы мощных промышленных грузовых автомобилей и кранов); · производственное обслуживание (включая персонал по неквалифицированному техническому обслуживанию и уборщиков); · стационарное производство (наибольшая группа, включая сборщиков и операторов станков); · конторские служащие и технический состав; административные и руководящие работники.
Последствия для безопасности и здоровья, которые являются общими для всех технологических процессов Согласно данным Агентства Статистики Труда США, автомобильная промышленность имеет один из самых высоких общих показателей травматизма. Один из 3 работников получает травму в течение года, а 1 из 10 работников травму достаточно тяжелой степени с потерей рабочего времени. Степень риска смерти от несчастного случая на производстве в результате серьезной травмы составляет 1 к 2000. Некоторые опасности характерны для всей промышленности. Другие опасности, особенно те, которые связаны с химикатами, характерны для специальных процессов производства.
Квалифицированные рабочие и рабочие, связанные с обработкой материалов, имеют наибольшую степень риска получения смертельных и серьезных травм. Квалифицированные рабочие составляют менее 20% от всей рабочей силы, тем не менее, 46% получают смертельные производственные травмы. 18% от общего числа представителей профессий, связанных с обработкой материалов, погибают от несчастного случая на производстве. Несчастные случаи с летальным исходом среди представителей квалифицированных рабочих происходят, главным образом, во время проведения технического обслуживания и оказания услуг при неконтролируемом включении электрической энергии, что приводит к возникновению таких случаев. Меры безопасности включают в себя программы по блокировке включения электроэнергии, ограждение механизмов, меры предотвращения от падения, а так же технику безопасности при использовании кранов и грузового автотранспорта. Все эти меры основаны на непосредственном анализе охраны труда.
В противоположность этому, представители профессий стационарного производства страдают от повышенного уровня травм и расстройств на основе повторяющихся травм, но имеют более низкую степень риска смертельного исхода. Мускульно-скелетные расстройства, включая заболевания на основе повторяющихся травм, тесно связанные с ними чрезмерные нагрузки и растяжения, вызываемые перенапряжением или монотонными действиями, составляют 63% травм с потерей трудоспособности в цехах сборки и приблизительно половину травм, полученных при выполнении других процессов. Основными профилактическими мерами являются эргономические программы, составленные на основе анализа фактора риска и структурного снижения силовых, частотных и позиционных стрессов при выполнении работ с повышенной степенью риска.
Рабочие, связанные с оказанием производственных услуг и квалифицированные рабочие сталкиваются с большинством химических опасностей повышенного уровня воздействия. Обычно такие воздействия происходят во время текущих работ по очистке и являются ответной реакцией на проливы жидкости и при технологическом сбое, а так же в замкнутых пространствах во время проведения технического обслуживания и оказания услуг. Воздействие растворителей занимает значительное место среди таких опасных ситуаций. Примеры долговременного влияния этих прерывистых повышенных воздействий на здоровье неизвестны. Повышенные воздействия канцерогенных летучих веществ на основе каменноугольной смолы испытывают работники, которые гудронируют деревянные полы во многих помещениях или обрезают газовым резаком болты для крепления пола в штамповочных цехах. В этой группе наблюдалась высокая смертность от рака легких. Профилактические меры сфокусированы на помещениях с ограниченным пространством и опасных отходах, а также на программах ответной реакции на аварийные ситуации, хотя долговременная профилактика зависит не только от изменения процесса, но и от устранения источника воздействия.
Последствия хронической заболеваемости от химикатов и некоторых физических факторов являются наиболее очевидными среди рабочих, занятых на стационарном производстве, преимущественно из-за того, что по этим группам легче провести исследование. Фактически все неблагоприятные последствия специализированных процессов, описанные выше, возникают в результате воздействий, которые соответствуют существующим профессиональным предельно допустимым концентрациям, поэтому, меры защиты будут зависеть от сокращения выделения и воздействия вредных веществ. Таким образом, наилучшие методики, включая хорошо спроектированные и исправные вытяжные системы, способны сократить степени воздействия и риска.
Потеря слуха в результате воздействия шума распространяется на все участки промышленности.
Рабочие всех секторов подвергаются психосоциальному стрессу. Однако, это скорее относится к конторским, техническим, административным, управленческим и квалифицированным профессиям, в силу их меньшей интенсивности подверженности другим опасностям. Тем не менее, рабочий стресс, является более вероятным среди работников производства и технического обслуживания, и последствия воздействия, по-видимому, сильнее. Не существует эффективных средств, которые могут снизить стресс при выполнении ночной и посменной работы, хотя договоры о предпочтительном режиме труда дает работникам возможность выбора, а премии за посменную работу компенсируют затраты труда работников. Приемлемость ротации смен рабочими является исторически и культурно сложившимся фактом. Квалифицированные рабочие и работники технического обслуживания, в основном, имеют больше переработки и работы в период отпусков, праздников и во время простоя предприятия по сравнению с производственными работниками. Типовые рабочие графики включают две производственные смены и более короткую смену техобслуживания; это обеспечивает гибкость для переработки в периоды повышенного производства.
Далее описываются химические и некоторые специфические физические опасности по производственным типам и классифицируются опасности получения травмы и эргономические риски по специальностям.
Литейное производство Литейное производство наряду с автомобильной промышленностью занимает особое место по степени несчастных случаев с смертельным исходом, возникающих в результате проливов расплавленного металла и взрывов, технического обслуживания вагранки, включая падение днища и опасности воздействия окиси углерода во время ремонта футеровки. Литейным производствам принадлежит значительная доля наличия инородных тел, травм на основе контузии и ожогов, но меньшая доля мускульно-скелетных расстройств, чем на других производствах. Кроме того, литейные производства имеют наивысшие уровни воздействия шума (Andjelkovich et al. 1990; Andjelkovich et al. 1995; koskela 1994; Koskela et al. 1976; Silverstein et al. 1986; Virtamo and Tossavainen 1976).
Недавний обзор исследований смертности, включая американскую автомобильную промышленность, показал, что 14 и 15 подобных исследований указывают на повышенный процент смертельных случаев в результате рака легких у рабочих литейного производства. (Egan-Baum, Miller and Waxweiller; Mirer et al. 1985). Вследствие того, что повышенный процент раковых заболеваний легких, обнаружен среди рабочих по очистке помещений, где первоначальным источником воздействия является двуокись кремния, вероятней всего, что воздействие смешанной пыли, содержащей двуокись кремния, является основной причиной (IARC 1987, 1996), хотя так же встречаются воздействия полинуклеарного ароматического углеводорода. Повышенная смертность в результате незлокачественных респираторных заболеваний обнаружена в 8 из 11 исследований. Были так же зарегистрированы смертельные случаи в результате силикоза. Клинические исследования на основе рентгеновских лучей обнаружили изменения признаков пневмокониоза, признаков препятствия функции работы легких и повышенные респираторные симптомы в современных литейных цехах, где имеется наивысший уровень контроля и защиты. Такие последствия возникли в результате условий производства, которые были распространены с 1960-х годов. Они четко указывают на то, что риски сохраняются и сейчас.
Последствия воздействия асбеста были обнаружены при рентгеновском обследовании среди рабочих литейных цехов. К пострадавшим относятся как производственные рабочие, так и рабочие по техническому обслуживанию.
Операции, выполняемые при помощи машинной обработки Недавний обзор исследований смертности среди рабочих, выполняющих операции при помощи машинной обработки, выявил увеличение раковых заболеваний желудка, пищевода, поджелудочной железы и гортани (Silverstein et al. 1988; Eisen et al. 1992). Известные исторически сложившиеся канцерогенные факторы присутствуют в хладагентах таких, как полинуклеарные ароматические соединения, нитрозамины, хлорированные парафины и формальдегид. Составы в настоящее время содержат ограниченное количество этих веществ, а воздействие хладагентов вообще сокращено, но при текущем воздействии риск ракового заболевания все равно имеется. Клинические исследования документально подтверждают профессиональные заболевания астмой, повышенные респираторные симптомы, снижение функции легких и, в одном случае, болезнь “легионеров”, связанную с воздействием тумана от хладагента (DeCoufle 1978; Vena et al. 1985; Mallin, Berkeley and Young 1986; Park et al. 1988; Delzell et al. 1993). Респираторные заболевания чаще всего возникают под воздействием синтетических и эмульгирующихся масел, которые содержат химические раздражающие средства, такие как нефтяные сульфонаты, талловые масла, этаноламины, формальдегид и биоциды формальдегидного донора, так же как и бактериальные продукты, такие как эндотоксин. Кожные заболевания до сих пор остаются наиболее распространенными среди рабочих, выполняющих операции при помощи машинной обработки. Поступали жалобы на более серьезные заболевания, связанные с воздействием синтетических жидкостей.
Операции, связанные с прессовкой металла Характерными опасностями получения травмы при работе с механическими прессами являются травмы, связанные с раздавливанием и ампутацией конечностей, особенно рук вследствие попадания под пресс, а так же повреждения рук и ног, вызванные попаданием металлического лома из-под пресса.
В цехах по прессовке металла происходит вдвое больше травм с рваными ранами, чем во всех цехах автомобильной промышленности в целом. На таких операциях занята более значительная часть квалифицированных рабочих, чем в других областях автомобильной промышленности, особенно, если пресс-форма используется непосредственно на территории завода. Замена пресс-формы является особенно опасным видом деятельности.
Имеется довольно мало исследований смертности рабочих, занятых на металлоштамповочных производствах. Одно такое исследование выявило повышенную смертность в результате рака желудка; другой результат показал повышенную смертность в результате рака легких среди сварщиков, выполняющих техническое обслуживание, и слесарей-монтажников, подвергаемых воздействию летучих веществ каменноугольной смолы.
Технические средства и гальваностегия Исследование смертности работников, занятых на производстве автомобильных технических средств выявило высокий процент смертности в результате заболевания раком легких у работников отделов, в которых происходила интеграция отливки цинка под давлением и гальваностегии. Вероятными причинами являлись туман от хромовой и серной кислоты и дым от отливки под давлением.
Сборка автотранспортного средства Степень получения травм, включая совокупные расстройства на основе полученных травм, в настоящее время является наивысшей степенью при осуществлении сборочных работ во всех процессах автомобильного сектора из-за повышенного коэффициента мускульно-скелетных расстройств, вследствие монотонной работы и перенапряжения. Мускульно-скелетные расстройства насчитывают более 60% от всех травм с потерей трудоспособности в этом производстве.
Несколько исследований смертности по сборочным производствам определили очень высокий процент смертельных случаев в результате заболевания раком легких. Ни один из секторов сборки не был признан ответственным за это, таким образом, данный вопрос остается в стадии изучения.
Испытание опытных образцов На этой позиции происходят несчастные случаи с летальным исходом.
Проектирование Проектировщики, работающие на автомобильных компаниях, долгое время являются предметом обсуждения относительно безопасности и гигиены труда. Матрица для опытных образцов изготавливается, прежде всего, из деревянного образца при использовании чрезвычайно крепкого дерева, ламинированного покрытия и картона. Пластиковые модели изготавливаются из слоистого стеклопластика с применением полиэфирных полистирольных смол. Металлические модели в основном конструируются из форм при использовании точного машинного оборудования. Было обнаружено, что многие модельщики страдают раком толстой и прямой кишки. Особого фактора не было выявлено.
Вопросы здравоохранения и окружающей среды Нормы допустимого загрязнения окружающей среды для стационарных источников в автомобильной промышленности, главным образом, относится к летучим органическим соединениям при распылении краски и других покрытий для поверхности. Мероприятия для сокращения содержания растворителя красок, фактически изменили сущность используемых покрытий. Эти правила повлияли на поставщика и производителя деталей, так же как и на процесс сборки автотранспортных средств. Литейные цеха контролируются на предмет выбросов в атмосферу макрочастиц и диоксида серы, в то время как отработанный песок подвергается обработке как опасные отходы.
Атмосферные выбросы автомобиля и безопасное использование автомобиля являются критическими вопросами для безопасности и здравоохранения, которые регулируются за рамками автомобильной промышленности.
