對應(yīng)分析方法在碼垛機(jī)器人故障分析中的應(yīng)用

李武鎮(zhèn)

摘要：為快速尋找碼垛機(jī)器人的故障原因，采用龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司碼垛機(jī)器人為例，介紹了對應(yīng)分析方法在碼垛機(jī)器人故障分析中的應(yīng)用。結(jié)果顯示，機(jī)器人故障現(xiàn)象主要為掉煙，而造成掉煙的主要原因是煙箱質(zhì)量問題和煙箱膠帶沒粘好。

關(guān)鍵詞：對應(yīng)分析;碼垛機(jī)器人;故障分析

在卷煙生產(chǎn)自動物流系統(tǒng)中，成品庫自動化物流系統(tǒng)是基于對成品件煙的自動分揀、堆垛、入庫和出庫進(jìn)行一體化自動控制和信息智能化管控的系統(tǒng)。成品入庫的基本流程包括：卷接包生產(chǎn)線——封箱機(jī)——物流分揀系統(tǒng)——高架庫。隨著碼垛機(jī)器人應(yīng)用于龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司物流分揀系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，這伴隨著產(chǎn)生了大量的碼垛機(jī)器人故障，機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到物流系統(tǒng)的分揀入庫能力[1]。出現(xiàn)故障后，如何快速判定碼垛機(jī)器人的故障原因已成為生產(chǎn)管理領(lǐng)域急需解決的問題。

目前國內(nèi)外對故障分析的方法較多，對應(yīng)分析方法在市場營銷、產(chǎn)品定位等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，然而該方法目前在生產(chǎn)管理領(lǐng)域的應(yīng)用卻不多，尤其是在煙草行業(yè)生產(chǎn)故障處理上的應(yīng)用就更是寥寥無幾。為此，以龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司成品庫自動化物流系統(tǒng)碼垛機(jī)器人為例，旨在為對應(yīng)分析方法在碼垛機(jī)器人故障分析中的應(yīng)用提供參考。

1? ?數(shù)據(jù)收集

采集了5-6月記錄在龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司的EAM（設(shè)備管理體系）中的機(jī)器人故障現(xiàn)象及原因，如下表1。

為了能使分析結(jié)果輸出的散點(diǎn)圖更清晰地解釋機(jī)器人故障現(xiàn)象和產(chǎn)生原因的對應(yīng)關(guān)系，對表1中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，一是刪去原因中發(fā)出次數(shù)和少于6次的類別，主要是刪去“吸盤損壞、系統(tǒng)故障、煙箱規(guī)格設(shè)置錯(cuò)誤、煙箱條碼沒粘好、電纜磨損、電纜脫落”6項(xiàng);二是刪去現(xiàn)象中發(fā)生次數(shù)和少于3次的類別，包括“5軸超限、真空建立不起”二項(xiàng)，從而形成了如下表2。

2? 結(jié)果與討論

將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)（如表2），運(yùn)用SPSS軟件中的對應(yīng)分析方法進(jìn)行分析。處理時(shí)將故障原因和故障現(xiàn)象分別作為列聯(lián)表的行列變量，運(yùn)行分析后可得到如下表3和表4的行簡要表和列簡要表。

2.1 由果斷因

由果斷因，即根據(jù)故障現(xiàn)象推斷故障原因（見表3）。

通過上表可以看出故障現(xiàn)象由原因發(fā)生的可能性。例如，針對機(jī)器人掉煙現(xiàn)象，其38.1%的可能性是由煙箱質(zhì)量問題引起的，35.7%的可能性是由煙箱膠帶沒粘好引起的，16.7%的可能性是由負(fù)壓不穩(wěn)導(dǎo)致的;放煙時(shí)不動作主要是由信號線接觸不良引起的（100%）。

2.2? 由因測果

由因測果，即根據(jù)故障原因預(yù)測故障現(xiàn)象（見表4）。

通過上表可以看出：

1）煙箱質(zhì)量問題和煙箱膠帶沒粘好必然導(dǎo)致機(jī)器人掉煙;

2）負(fù)壓不穩(wěn)定有87.5%的可能性會造成掉煙;

3）機(jī)器人負(fù)壓發(fā)生器故障有22.2%的可能性會造成掉煙，44.4%的可能性造成機(jī)器人。

2.3? 散點(diǎn)圖分析

對預(yù)處理后的機(jī)器人故障現(xiàn)象和原因數(shù)據(jù)如表2，在SPSS軟件中進(jìn)行卡方檢驗(yàn)（卡方值=179.550和P=0.000，見表5），可以看出機(jī)器人故障現(xiàn)象和原因存在關(guān)聯(lián)，適合用對應(yīng)分析法來進(jìn)一步研究故障現(xiàn)象和原因的相關(guān)關(guān)系[6]。其中，置信奇異值，也叫置信特征值，鑒于選擇的是二維解，所以只給出兩個(gè)因子的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)差越小，說明點(diǎn)估計(jì)值越準(zhǔn)確，因子的相關(guān)系數(shù)越小，則說明因子分解越穩(wěn)定。同時(shí)，在慣量比例列中，前兩個(gè)維度共攜帶了99.2%的原始信息，因此可以在二維空間（散點(diǎn)圖）里，通過標(biāo)識出機(jī)器人故障和原因之間的相對位置來表示機(jī)器人故障現(xiàn)象和原因的緊密程度。

從散點(diǎn)圖1可以看出，

1）信號接觸不良與機(jī)器人放煙時(shí)不動作、碼煙中途停止靠得非常近，顯然信號接觸不良是機(jī)器人放煙時(shí)不動作和碼煙中途停止這兩種現(xiàn)象的主要原因。

2）發(fā)生器故障是造成機(jī)器人吸住煙箱不動和抓煙后不動作的主要原因，但由于與機(jī)器人掉煙相去甚遠(yuǎn)，故不是掉煙的主要原因。

3）掉煙的主要原因有4個(gè)，分別是煙箱質(zhì)量問題、煙箱膠帶沒粘好、負(fù)壓不穩(wěn)和軸加速度過快，這和行、列簡要表給出的信息基本相符。

3? ?結(jié)論

通過以上的對應(yīng)分析，可以得出造成機(jī)器人故障的主要原因有煙箱質(zhì)量問題、煙箱膠帶沒粘好、負(fù)壓不穩(wěn)定、信號線接觸不良、負(fù)壓發(fā)生器故障和軸加速度過快等。其中前三種故障原因跟機(jī)器人本身質(zhì)量無關(guān)系，屬于外界因素所致，可以通過將采取尋求一種新的技術(shù)方法來避免或減少這些因素造成機(jī)器人的故障，例如通過研究和構(gòu)造成品煙箱膠帶紙檢測裝置，將膠帶紙沒粘好的煙箱杜絕進(jìn)入機(jī)器人碼垛環(huán)節(jié);通過對機(jī)器人吸盤進(jìn)行改造，提高機(jī)器人吸盤對不同質(zhì)量煙箱的適應(yīng)能力。而后面三種原因?qū)儆跈C(jī)器人本身系統(tǒng)問題，通過針對性維保來減少和避免這些因素造成的機(jī)器人故障，例如維修人員通過加強(qiáng)對信號線進(jìn)行點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)有破損的電纜及時(shí)進(jìn)行更換，加強(qiáng)對負(fù)壓發(fā)生器進(jìn)行檢查并定期進(jìn)行清洗，對有故障的及時(shí)進(jìn)行更換等，對軸加速度參數(shù)進(jìn)行修改，降低軸加速度等，均較大程度的降低機(jī)器人故障;而前面三種原因是否符合生產(chǎn)應(yīng)用，仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證，同時(shí)對應(yīng)分析方法是否適用于其他行業(yè)也是有待于驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

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