自动化设备在汽车生产中的安全应用与风险评估

引言：

近年来，以工业机器人、自动化物流设备为代表的自动化设备在汽车制造业得到快速推广应用，极大提升了汽车产品的生产效率和质量一致性，成为汽车制造业实现转型升级、提质增效的重要支撑。据国际机器人联合会统计，2020 年全球汽车工业使用的多关节型工业机器人占全球机器人总量的 28% ，位居各行业之首。但随着人机交互日益频繁，自动化设备的安全问题日益凸显，机器人高速运动引发的碰撞挤压、自动导引小车的碰撞侧翻等安全事故时有发生，严重威胁作业人员的生命安全。

一、汽车生产中自动化设备的应用现状

当前，我国汽车制造业正处于转型升级的关键期，建设智能工厂、打造智能制造能力已成为汽车企业的共识。在智能制造的浪潮下，工业机器人、自动化物流系统、智能传感器等自动化设备在汽车车身焊装、总装、涂装等工艺环节得到广泛应用。以工业机器人为例，在汽车焊装车间，机器人手臂可灵活作业，自如完成柔性板件的定位、夹紧、输送，并配合激光焊接设备实现多工位柔性高效焊接，其焊接的精度、强度、外观质量远超过往人工焊接水平。在总装车间，机器人可完成汽车仪表盘、车灯、风挡玻璃等零部件的自动化装配，其装配的精准度和生产节拍大大优于人工作业。在发动机装配线，机器人可实现从曲轴、凸轮轴装配，到缸盖安装、螺栓拧紧等发动机组装全过程的自动化作业，提高了发动机装配精度、保证了发动机品质。一条机器人自动化生产线可节约 50%左右的人力，生产效率提高 30% 以上，自动导引小车、RGV 等物流输送装备广泛应用于汽车总装、焊装等环节，实现物料、半成品的自动配送与生产线间快速流转，极大提升生产物流效率[1]。

二、自动化设备在汽车生产中的安全问题

（一）机器人作业过程中的安全隐患

工业机器人虽然极大提升了汽车生产制造效率，但其灵活、高速的运动特性也带来了新的安全隐患。机器人高速运动引发的碰撞伤害风险，汽车车身焊接等工艺需要机器人频繁、高速移动，当人员误入机器人工作区域时极易发生碰撞，以某汽车焊装车间为例，一名电焊工私自进入焊接机器人安全围栏检修时，不慎被高速运行的机器人手臂撞击头部，当场死亡，另据国外统计，2015年至 2020 年，美国至少发生了 5 起机器人致人死亡的安全事故。机器人末端工具引发的挤压、切割伤害，汽车生产中，机器人手臂往往装有焊钳、夹爪、铆钉枪等工具，当人员进入机器人作业区域时，机器人的夹持动作很可能对人体造成挤压伤害 [2]。

（二）自动化物流设备的事故风险

近年来，AGV 小车、RGV 等自动化物流设备在汽车生产物流配送环节得到普及，在提升物流效率的同时，也引发了碰撞、侧翻、货物坠落等多发性伤害事故。AGV 小车的碰撞伤害，多数 AGV 小车采用磁条或二维码导引，定位导航能力有限，极易偏离预定轨迹，给车间人员及设备安全带来隐患，以某汽车制造商为例，一台 AGV 小车因磁条脱落偏离轨道，与一名维修人员发生碰撞，致其腿部骨折。AGV 小车的侧翻风险，AGV 小车对地面平整度要求较高，地面不平、存在障碍物时，极易引发侧翻，威胁货物和人员安全，在某汽车配件厂，一辆载有发动机零部件的 AGV 小车，因紧急制动侧翻，砸伤一名员工。高空货架的货物坠落风险，随着立体仓库、高架输送线在汽车制造业的应用，货物存储点动辄数米高，存在货物坠落风险。

三、提升汽车生产自动化设备安全性的对策

（一）加强设备的本质安全设计

对自动化设备的新风险，必须加强设备的本质安全设计，从源头消除事故隐患。强化机器人等自动化设备的故障安全设计，要严格按照工业机器人安全标准进行系统设计，如 EN ISO 10218、ANSI/RIA R15.06 等。对机器人控制柜、驱动装置等关键零部件进行冗余设计，确保单一部件失效时，系统仍可安全运行或安全停止，要设置紧急制动开关，在紧急情况下能快速切断机器人动力，实现安全制动。加强机器人工作区域的隔离防护，在机器人正常作业区域设置物理隔离护栏，并在护栏上设置互锁装置，人员擅自进入时立即切断机器人电源，在人机协作区，安装安全激光扫描仪，当检测到人员靠近时，控制机器人自动减速或停止运动。完善自动化物流设备的安全防护，AGV 小车应增设 360度激光防撞系统、倾覆保护装置，通过紧急制动避免碰撞、侧翻 [3]。

（二）完善安全管理制度与操作规程

除了硬件设施的改进，还须从管理制度、操作规范等方面强化自动化设备的安全防护。建立机器人等自动化设备的安全操作规程，从机器人启动、运行到切换人工操作，都要制定详细的安全操作规程，明确各工序的危险因素及其防护要求。强化自动化设备操作人员培训，操作人员必须经安全培训合格并取得上岗资格后，方可从事相关工作。培训内容包括标准操作程序、紧急情况处置、事故案例分析等，要加强日常巡检，及时发现设备的安全隐患并督促整改。建立自动化设备的应急处置机制，制定机器人碰撞、AGV 侧翻等典型场景的应急预案，明确应急组织体系、处置流程、应急保障等，并定期开展应急演练，提升应急处置能力，通过从人、机、料、法、环等方面加强管理，营造本质安全的人机协作环境。

结语

在智能制造时代，自动化设备在汽车生产中发挥着不可或缺的作用。但随着人机交互日益频繁，机器人碰撞、AGV 小车侧翻等安全事故暴露出智能设备的新风险。汽车制造企业必须与时俱进，树立安全发展理念，加强自动化设备的本质安全设计与风险防控，从源头消除设备安全隐患，要以制度为保障，规范安全操作流程，加强全员安全意识，推动形成全员参与、全过程控制的安全管理新格局。

参考文献：

[1] 王举. 风力发电机组加装自动消防装置方案探究[J]. 消防界, 2024,10(12):40-42.

[2] 刘振兴 , 程长 , 徐鹏 , 等 . 汽车制造企业自动化物料配送管理系统建设研究 [J]. 南方农机 , 2024,55(23):147-150.

[3] 丁丽娟. 电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用 [J]. 能源与环保 ,2024, 46(1):221-226.