對應分析方法在碼垛機器人故障分析中的應用

李武鎮

摘要：為快速尋找碼垛機器人的故障原因，采用龍巖煙草工業有限責任公司碼垛機器人為例，介紹了對應分析方法在碼垛機器人故障分析中的應用。結果顯示，機器人故障現象主要為掉煙，而造成掉煙的主要原因是煙箱質量問題和煙箱膠帶沒粘好。

關鍵詞：對應分析;碼垛機器人;故障分析

在卷煙生產自動物流系統中，成品庫自動化物流系統是基于對成品件煙的自動分揀、堆垛、入庫和出庫進行一體化自動控制和信息智能化管控的系統。成品入庫的基本流程包括：卷接包生產線——封箱機——物流分揀系統——高架庫。隨著碼垛機器人應用于龍巖煙草工業有限責任公司物流分揀系統的末端環節，這伴隨著產生了大量的碼垛機器人故障，機器人運行的穩定性直接影響到物流系統的分揀入庫能力[1]。出現故障后，如何快速判定碼垛機器人的故障原因已成為生產管理領域急需解決的問題。

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

1? ?數據收集

采集了5-6月記錄在龍巖煙草工業有限責任公司的EAM（設備管理體系）中的機器人故障現象及原因，如下表1。

為了能使分析結果輸出的散點圖更清晰地解釋機器人故障現象和產生原因的對應關系，對表1中的原始數據進行預處理，一是刪去原因中發出次數和少于6次的類別，主要是刪去“吸盤損壞、系統故障、煙箱規格設置錯誤、煙箱條碼沒粘好、電纜磨損、電纜脫落”6項;二是刪去現象中發生次數和少于3次的類別，包括“5軸超限、真空建立不起”二項，從而形成了如下表2。

2? 結果與討論

將預處理后的數據（如表2），運用SPSS軟件中的對應分析方法進行分析。處理時將故障原因和故障現象分別作為列聯表的行列變量，運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，即根據故障現象推斷故障原因（見表3）。

通過上表可以看出故障現象由原因發生的可能性。例如，針對機器人掉煙現象，其38.1%的可能性是由煙箱質量問題引起的，35.7%的可能性是由煙箱膠帶沒粘好引起的，16.7%的可能性是由負壓不穩導致的;放煙時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，即根據故障原因預測故障現象（見表4）。

通過上表可以看出：

1）煙箱質量問題和煙箱膠帶沒粘好必然導致機器人掉煙;

2）負壓不穩定有87.5%的可能性會造成掉煙;

3）機器人負壓發生器故障有22.2%的可能性會造成掉煙，44.4%的可能性造成機器人。

2.3? 散點圖分析

對預處理后的機器人故障現象和原因數據如表2，在SPSS軟件中進行卡方檢驗（卡方值=179.550和P=0.000，見表5），可以看出機器人故障現象和原因存在關聯，適合用對應分析法來進一步研究故障現象和原因的相關關系[6]。其中，置信奇異值，也叫置信特征值，鑒于選擇的是二維解，所以只給出兩個因子的結果，標準差越小，說明點估計值越準確，因子的相關系數越小，則說明因子分解越穩定。同時，在慣量比例列中，前兩個維度共攜帶了99.2%的原始信息，因此可以在二維空間（散點圖）里，通過標識出機器人故障和原因之間的相對位置來表示機器人故障現象和原因的緊密程度。

從散點圖1可以看出，

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

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

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

3? ?結論

通過以上的對應分析，可以得出造成機器人故障的主要原因有煙箱質量問題、煙箱膠帶沒粘好、負壓不穩定、信號線接觸不良、負壓發生器故障和軸加速度過快等。其中前三種故障原因跟機器人本身質量無關系，屬于外界因素所致，可以通過將采取尋求一種新的技術方法來避免或減少這些因素造成機器人的故障，例如通過研究和構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入機器人碼垛環節;通過對機器人吸盤進行改造，提高機器人吸盤對不同質量煙箱的適應能力。而后面三種原因屬于機器人本身系統問題，通過針對性維保來減少和避免這些因素造成的機器人故障，例如維修人員通過加強對信號線進行點檢，發現有破損的電纜及時進行更換，加強對負壓發生器進行檢查并定期進行清洗，對有故障的及時進行更換等，對軸加速度參數進行修改，降低軸加速度等，均較大程度的降低機器人故障;而前面三種原因是否符合生產應用，仍有待進一步驗證，同時對應分析方法是否適用于其他行業也是有待于驗證。

參考文獻

[1] 張鶴松.煙草生產物流中機器人作業的應用[J].物流技術與應用，2009，（5）.

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[6] 何曉群.多元統計分析（第三版）[M].北京：中國人民大學出版社，2012：173-183.