对应分析方法在码垛机器人故障分析中的应用

李武镇

摘要：为快速寻找码垛机器人的故障原因，采用龙岩烟草工业有限责任公司码垛机器人为例，介绍了对应分析方法在码垛机器人故障分析中的应用。结果显示，机器人故障现象主要为掉烟，而造成掉烟的主要原因是烟箱质量问题和烟箱胶带没粘好。

关键词：对应分析;码垛机器人;故障分析

在卷烟生产自动物流系统中，成品库自动化物流系统是基于对成品件烟的自动分拣、堆垛、入库和出库进行一体化自动控制和信息智能化管控的系统。成品入库的基本流程包括：卷接包生产线——封箱机——物流分拣系统——高架库。随着码垛机器人应用于龙岩烟草工业有限责任公司物流分拣系统的末端环节，这伴随着产生了大量的码垛机器人故障，机器人运行的稳定性直接影响到物流系统的分拣入库能力[1]。出现故障后，如何快速判定码垛机器人的故障原因已成为生产管理领域急需解决的问题。

目前国内外对故障分析的方法较多，对应分析方法在市场营销、产品定位等领域具有广泛的应用，然而该方法目前在生产管理领域的应用却不多，尤其是在烟草行业生产故障处理上的应用就更是寥寥无几。为此，以龙岩烟草工业有限责任公司成品库自动化物流系统码垛机器人为例，旨在为对应分析方法在码垛机器人故障分析中的应用提供参考。

1   数据收集

采集了5-6月记录在龙岩烟草工业有限责任公司的EAM（设备管理体系）中的机器人故障现象及原因，如下表1。

为了能使分析结果输出的散点图更清晰地解释机器人故障现象和产生原因的对应关系，对表1中的原始数据进行预处理，一是删去原因中发出次数和少于6次的类别，主要是删去“吸盘损坏、系统故障、烟箱规格设置错误、烟箱条码没粘好、电缆磨损、电缆脱落”6项;二是删去现象中发生次数和少于3次的类别，包括“5轴超限、真空建立不起”二项，从而形成了如下表2。

2  结果与讨论

将预处理后的数据（如表2），运用SPSS软件中的对应分析方法进行分析。处理时将故障原因和故障现象分别作为列联表的行列变量，运行分析后可得到如下表3和表4的行简要表和列简要表。

2.1 由果断因

由果断因，即根据故障现象推断故障原因（见表3）。

通过上表可以看出故障现象由原因发生的可能性。例如，针对机器人掉烟现象，其38.1%的可能性是由烟箱质量问题引起的，35.7%的可能性是由烟箱胶带没粘好引起的，16.7%的可能性是由负压不稳导致的;放烟时不动作主要是由信号线接触不良引起的（100%）。

2.2  由因测果

由因测果，即根据故障原因预测故障现象（见表4）。

通过上表可以看出：

1）烟箱质量问题和烟箱胶带没粘好必然导致机器人掉烟;

2）负压不稳定有87.5%的可能性会造成掉烟;

3）机器人负压发生器故障有22.2%的可能性会造成掉烟，44.4%的可能性造成机器人。

2.3  散点图分析

对预处理后的机器人故障现象和原因数据如表2，在SPSS软件中进行卡方检验（卡方值=179.550和P=0.000，见表5），可以看出机器人故障现象和原因存在关联，适合用对应分析法来进一步研究故障现象和原因的相关关系[6]。其中，置信奇异值，也叫置信特征值，鉴于选择的是二维解，所以只给出两个因子的结果，标准差越小，说明点估计值越准确，因子的相关系数越小，则说明因子分解越稳定。同时，在惯量比例列中，前两个维度共携带了99.2%的原始信息，因此可以在二维空间（散点图）里，通过标识出机器人故障和原因之间的相对位置来表示机器人故障现象和原因的紧密程度。

从散点图1可以看出，

1）信号接触不良与机器人放烟时不动作、码烟中途停止靠得非常近，显然信号接触不良是机器人放烟时不动作和码烟中途停止这两种现象的主要原因。

2）发生器故障是造成机器人吸住烟箱不动和抓烟后不动作的主要原因，但由于与机器人掉烟相去甚远，故不是掉烟的主要原因。

3）掉烟的主要原因有4个，分别是烟箱质量问题、烟箱胶带没粘好、负压不稳和轴加速度过快，这和行、列简要表给出的信息基本相符。

3   结论

通过以上的对应分析，可以得出造成机器人故障的主要原因有烟箱质量问题、烟箱胶带没粘好、负压不稳定、信号线接触不良、负压发生器故障和轴加速度过快等。其中前三种故障原因跟机器人本身质量无关系，属于外界因素所致，可以通过将采取寻求一种新的技术方法来避免或减少这些因素造成机器人的故障，例如通过研究和构造成品烟箱胶带纸检测装置，将胶带纸没粘好的烟箱杜绝进入机器人码垛环节;通过对机器人吸盘进行改造，提高机器人吸盘对不同质量烟箱的适应能力。而后面三种原因属于机器人本身系统问题，通過针对性维保来减少和避免这些因素造成的机器人故障，例如维修人员通过加强对信号线进行点检，发现有破损的电缆及时进行更换，加强对负压发生器进行检查并定期进行清洗，对有故障的及时进行更换等，对轴加速度参数进行修改，降低轴加速度等，均较大程度的降低机器人故障;而前面三种原因是否符合生产应用，仍有待进一步验证，同时对应分析方法是否适用于其他行业也是有待于验证。

参考文献

[1] 张鹤松.烟草生产物流中机器人作业的应用[J].物流技术与应用，2009，（5）.

[2] 陈殿生.数控车床故障的因果图分析[J].机床与液压，2006， （10）：203-205

[3] 周海京，遇今.故障模式、影响及危害性分析与故障树分析[M].北京：航空工业出版社，2003.

[4] 罗积玉，邢瑛.多元统计分析及预测[M].北京：清华大学出版社，1987：270-276.

[5] 张尧庭，方开泰.多元统计分析引论[M].北京：科学出版社，1982：323-329.

[6] 何晓群.多元统计分析（第三版）[M].北京：中国人民大学出版社，2012：173-183.