基于故障树模型的焊接机器人事故风险的分析与预防★

杨云鹏

（广东南方职业学院智能制造学院， 广东 江门 529040）

引言

工业机器人已逐渐成为装备制造业，特别是智能制造业的支柱，发挥着越来越大的作用；焊接机器人是工业机器人应用最广、占比最高的品种，是智能制造生产系统，特别是汽车制造行业中的“生命线”。在焊接机器人工作过程中，首先需要确保人员和机器人的安全，其次，应积极应对多元化处理操作以及环境方面的适应性问题[1-2]。

同传统焊机相比，焊接机器人属科技精密仪器，应用环境状况截然不同。焊接机器人焊接速度快，并且焊接品质稳定，焊接精准度高，优势明显。经焊接机器人加工过的设备，抗冲击能力有很大的提升[3]。但焊接机器人使用过程中不仅本体会出现问题，附属设备也会出现问题，一旦出现故障，极大可能引发生产安全事故，不仅影响生产线的正常运转，还可能影响产业进度，造成销售、生产、物流、仓储等一连串效应。因此，需要对其进行故障风险研究分析，在故障萌芽前期即采用风险控制措施，从而有效预防故障发生。

由于焊接机器人是智能制造业较新的装备，针对焊接机器人的故障分析比较少。鉴于此，笔者拟建立焊接机器人运行过程的故障树模型，识别出焊接机器人可能存在的风险因素，构建焊接机器人故障防范体系，进而提出行之有效的预防措施。

1 焊接机器人故障因素的识别

故障树模型，主要以树形逻辑框图来分析事件故障，由很多事件和逻辑门元件组成[4]，对于焊接机器人，故障树元素的具体含义如表1所示。

表1 焊接机器人故障树元素表

对引起焊接机器人故障的因素进行分析，以焊接机器人故障为顶事件，选取焊接机器人最常见发生的三类故障现象作为次顶事件，例如漏电、虚焊、焊穿等，逐步深入最终找到基本事件，绘制故障树模型，如图1所示。

图1 焊接机器人故障树模型

2 焊接机器人事故风险的分析

由图1分析知，焊接机器人故障基本事件共13个，中间事件有5个，次顶事件有3个，分析焊接机器人工作过程中常见次顶故障发生后可能导致的事故风险，同时兼顾因不同故障导致相同事故的可能性，还要考虑一种故障导致多种事故的可能性，如表2所示。

表2 焊接机器人事故风险分析

3 预防措施

焊接机器人一旦发生故障，后果不堪设想，对设备、人身和生产造成不可逆伤害，因此，有必要就上述故障风险进行相应的预防。

3.1 加强人的教育和管理

焊接机器人作业要求从业人员技术水平高，目前从事焊接机器人作业的员工，往往是电焊工，属特种作业人员，因此，平时除了加强作业人员的操作技能培训外，还需加强安全防范意识的培养，主要在安全、电气、机械、特种作业方面进行强化培训。

3.2 强调隐患排查的重要性

隐患排查是将事中控制、事后处理转化为事前预防的强有力工具，也是安全生产必不可少的至关重要的一环。对焊接机器人来讲，由于设备造价高，零部件非标化、元器件依赖进口等原因，一旦出现故障，短期内恢复的可能性较低，因此，对焊接机器人的隐患排查尤为重要。对其隐患排查应注意分时巡检、交接班排查、停机排查和定期检修。

3.3 加强制度落实

焊接机器人造价高，属精密仪器，因此，落实安全管理和设备管理制度，有助于焊接机器人的长期稳定运行。一方面，强化设备管理制度，从设备运行到设备检修，形成闭环管理；其次，推广PDCA管理，使管理实现动态化、全程化；加强职业病危害防治制度，防止焊接作业造成职业伤害。

4 结论

本文利用故障树模型辨识出焊接机器人常见故障因素，而后分析故障对应事故风险，最后针对焊接机器人的故障预防措施，得出如下结论：

1）焊接机器人因故障导致安全事故发生由多种因素造成；

2）焊接机器人存在因素交叉作用引起故障；

3）焊接机器人发生故障危害大，有必要加强针对性防范。