質(zhì)量可靠性在聚烯烴裝置中的應(yīng)用

李曉軍 朱曉玫 吳顯西

中國(guó)石油蘭州石化分公司 乙烯廠 （甘肅 蘭州 730060）

質(zhì)量定義在ISO 8402-94(GB/T 6583-94)敘述為 “反映實(shí)體滿足明確和隱含需要的能力的特性總和”，因而包含著產(chǎn)品的后續(xù)應(yīng)用中的可靠性特性。而且根據(jù)質(zhì)量反映的產(chǎn)品硬件和軟件及其服務(wù)特性，對(duì)質(zhì)量特性主要從其性能、可信性、安全性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和時(shí)間性進(jìn)行解釋分類(lèi)[1-3]。對(duì)軟件類(lèi)的產(chǎn)品需要考慮其性能、安全性、可靠性、保密性專用性和經(jīng)濟(jì)性。產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生過(guò)程主要由規(guī)劃和設(shè)計(jì)確定產(chǎn)品的用途，而制造過(guò)程中的原材料、操作、機(jī)器設(shè)備、工藝方法及檢測(cè)儀器綜合因素影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)良的產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量除了最終用戶社會(huì)、投資者和分供方受益外，還包括生產(chǎn)本企業(yè)的員工[4]。安全性、可信性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性是質(zhì)量管理中主要的考量因素。

在產(chǎn)品制造中確定相應(yīng)的質(zhì)量變量并分析其分布，對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響[5]可以做相應(yīng)評(píng)估。認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量及其可靠性主要與生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)，而常忽視的是后續(xù)應(yīng)用及處理。但使用過(guò)程質(zhì)量和報(bào)廢處理過(guò)程質(zhì)量在很大程度上影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量，因此在產(chǎn)品使用或應(yīng)用性能的無(wú)損檢測(cè)方法也直接影響產(chǎn)品性能質(zhì)量和可靠性的分析[6]，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。而產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的反饋在實(shí)際實(shí)施中除了關(guān)注產(chǎn)品本身以外，還需要關(guān)注其在產(chǎn)品制造及其流通中相關(guān)的信息流中的功能化因素，以更好地理解產(chǎn)品性能的可靠性[7]。在評(píng)價(jià)產(chǎn)品時(shí)引入質(zhì)量指數(shù)，以更好地評(píng)估產(chǎn)品在一定時(shí)間內(nèi)可靠性變化[8]，而在20世紀(jì)80年代就提出產(chǎn)品的可靠性與產(chǎn)品的價(jià)格和質(zhì)量控制上的問(wèn)題權(quán)衡，并提出基本的生產(chǎn)商的管理指導(dǎo)原則[9]，因?yàn)楫a(chǎn)品的質(zhì)量可靠性越高，質(zhì)量控制越嚴(yán)格，則產(chǎn)品的成本及價(jià)格就相應(yīng)越高，進(jìn)而影響產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用[10]。

在產(chǎn)品質(zhì)量分析中，基于貝葉斯理論統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)的方法，對(duì)產(chǎn)品特性及其工藝間的關(guān)系進(jìn)行可靠性研究，確定了在相應(yīng)的工藝產(chǎn)品制造過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量特性之間的影響關(guān)系[11]?；趯＜蚁到y(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表的質(zhì)量及可靠性的EASYDFQR軟件也應(yīng)允而生，通過(guò)相應(yīng)模型和圖形分析，助力產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中關(guān)鍵性因素分析[12]。在復(fù)雜系統(tǒng)中,軟件的角色愈顯突出,其性能及可靠性是軟件產(chǎn)品質(zhì)量特性的主要衡量指標(biāo)，因而需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)程序的全面快速的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，以提高軟件產(chǎn)品的應(yīng)用效能[13]。

在聚烯烴生產(chǎn)中的產(chǎn)品可靠性應(yīng)用分析，借助于統(tǒng)計(jì)分析工具和方法，對(duì)產(chǎn)品分析進(jìn)行抽樣。因分析中密度變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比熔指穩(wěn)定，此處主要分析產(chǎn)品密度控制的可靠性。

1 對(duì)低密度聚烯烴產(chǎn)品和高密度密度控制分析可靠性影響

因生產(chǎn)低密度和高密度聚乙烯工藝的不同，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的控制可靠性有一定的差異，同時(shí)添加劑對(duì)產(chǎn)品的影響也存在著影響，從抽樣產(chǎn)品中添加劑和密度不同的線型低密度聚乙烯分析數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)控制可靠性分析。圖1數(shù)據(jù)均為工藝控制穩(wěn)定時(shí)采樣數(shù)據(jù)，減少了工藝控制波動(dòng)引起的產(chǎn)品性能的波動(dòng)，更易于分析產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制及其可靠性。

圖1 添加劑對(duì)密度控制可靠性影響

圖1數(shù)據(jù)按產(chǎn)品的密度控制對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)上添加添加劑和未加添加劑的樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。加添加劑后產(chǎn)品的密度數(shù)據(jù)比未加添加劑更加集中，因此加添加劑的數(shù)據(jù)更趨于預(yù)定控制值，因而加添加劑有助于產(chǎn)品密度的控制。

低密度聚合中調(diào)整密度時(shí)有共聚單體存在，從而在一定程度上共聚單體與乙烯有競(jìng)聚率存在，由圖2可知，高密度乙烯聚合中反應(yīng)條件波動(dòng)對(duì)密度的影響較大，數(shù)據(jù)點(diǎn)比較離散。

圖2 線型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯密度趨勢(shì)圖

對(duì)樣本空間高密度(HDPE)和線型低密度聚乙烯(LLDPE)產(chǎn)品密度的變化控制標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行計(jì)算，線型低密度聚乙烯產(chǎn)品的為0.0049，高密度聚乙烯產(chǎn)品的為0.0011，可以看出偏差總體低密度聚乙烯較小，因此產(chǎn)品密度控制可靠性更高。

2 低密度聚乙烯控制分析

在對(duì)高壓聚乙烯(LDPE)生產(chǎn)的不同密度的產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析中，密度較高時(shí)比密度較低的數(shù)據(jù)離散，更加說(shuō)明了控制密度較低時(shí)可靠性較密度較高時(shí)更好，即更易于工藝控制（圖3）。

圖3 高壓聚乙烯（LDPE）密度控制變化圖

進(jìn)而在低壓聚乙烯和高壓聚乙烯中，密度較低時(shí)，產(chǎn)品密度均易于控制，控制更可靠。

3 聚乙烯產(chǎn)品部分力學(xué)性能分析

LLDPE的拉伸強(qiáng)度范圍為9.5～11.6MPa，LDPE的拉伸強(qiáng)度范圍為 11.6～14.6MPa（圖 4），可以看出波動(dòng)范圍LDPE的要高于LLDPE產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度控制，因此從可靠性分析，LLDPE工藝的拉伸強(qiáng)度控制范圍更可靠。

在對(duì)拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差分析中，LDPE產(chǎn)品的樣本空間分析為0.78，而LLDPE的為0.56，可以看出LLDPE的控制變化更接近于預(yù)定目標(biāo)。

圖4 LDPE和LLDPE的拉伸強(qiáng)度控制變化

4 分析標(biāo)準(zhǔn)變化對(duì)控制偏差的分析

工藝條件一致在采用不同的標(biāo)準(zhǔn)分析時(shí)相同產(chǎn)品，圖5采用不同標(biāo)準(zhǔn)方法分析，用新標(biāo)準(zhǔn)分析產(chǎn)品密度范圍稍有提高，但在力學(xué)性能斷裂分析中因樣品制定和測(cè)試條件的改變，對(duì)產(chǎn)品性能分析有很大的影響，也即影響產(chǎn)品控制的可靠性（圖6）。

從圖6中也可以明顯看到采用斷裂伸長(zhǎng)率時(shí)分析數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。

5 聚乙烯裝置運(yùn)行的可靠性分析

對(duì)直接影響產(chǎn)品外觀等性能進(jìn)行分析，影響產(chǎn)品性能可靠性的聚乙烯裝置造粒單元2011-2012年運(yùn)行停車(chē)原因分析（按主要專業(yè)分類(lèi)），裝置的單元設(shè)備停車(chē)數(shù)主要與設(shè)備和電氣儀表有關(guān)，對(duì)設(shè)備和電氣儀表進(jìn)行維護(hù)更換相關(guān)配件后，2012年度單元停車(chē)時(shí)數(shù)明顯要低于2011年度。而因工藝波動(dòng)原因造成的單元停車(chē)數(shù)年度分析基本一致，因此在裝置電氣儀表控制系統(tǒng)自動(dòng)化提高的同時(shí)，可以提高裝置的運(yùn)行平穩(wěn)性，但在很大程度上也直接影響裝置運(yùn)行的可靠性，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量控制的可靠性。

圖6 不同標(biāo)準(zhǔn)分析同一控制范圍產(chǎn)品斷裂變化

6 結(jié)論

根據(jù)對(duì)聚乙烯產(chǎn)品的不同質(zhì)量性能控制進(jìn)行分析，質(zhì)量的可靠性控制與下述相關(guān)因素有關(guān):

（1）產(chǎn)品密度性能的控制與添加劑的加入有明顯的關(guān)系，在加入添加劑后，相對(duì)于未加添加劑的產(chǎn)品密度更易于控制。

（2）在對(duì)高壓聚乙烯和低壓聚乙烯工藝生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品密度控制分析中，在密度較低時(shí)要比密度高時(shí)易于控制，即密度控制較低時(shí)，產(chǎn)品的密度控制更可靠。

（3）線型低密度聚乙烯的物理力學(xué)性能比低密度聚乙烯產(chǎn)品的更易于控制，這在工藝上也與產(chǎn)品性能的調(diào)整相一致。

（4）產(chǎn)品性能的控制與分析參考標(biāo)準(zhǔn)有很大的關(guān)系，在采用不同的分析標(biāo)準(zhǔn)和方法時(shí)，產(chǎn)品的性能控制的可靠性也受其影響。

（5）在聚乙烯裝置生產(chǎn)運(yùn)行中，工藝產(chǎn)品質(zhì)量的控制基于電氣儀表和設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，因而也直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的控制可靠性。

[1]宋保維.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與分析[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2]Jeanne D.Scintoa，Deron H.Galusha， Harlan M.Krumholz，etc..The case for comprehensive quality indicator reliability assessment[J].Journal of Clinical Epidemiology，2001，54(11):03-11.

[3]Nicholas P.Lucasa， Petra Macaskill， Les Irwig，etc..The development of a quality appraisal tool for studies of diagnostic reliability(QAREL)[J].Journal of Clinical Epidemiology，2010，63(8):22-25.

[4]張根保.質(zhì)量管理與可靠性[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[5]R.Jiang，D.N.P.Murthy.Impact of quality variations on product reliability[J].Reliability Engineering&System Safety，2009，94（2）:490-496.

[6]J.Boogaard，G.M.van Dijk.NDT reliability and product quality[J].NDT&E International，1993,26（3）:149-155.

[7]P.A Molenaara，A.J.M Huijbenb,D Bouwhuisc,etc..Why do quality and reliability feedback loops not always work in practice:a case study[J].ReliabilityEngineering&System Safety,2002,75(3):295-302.

[8]H.Seifoddini，M.Djassemi.The effect of reliability consideration on the application of quality index[J].Computers&Industrial Engineering，2001,40(1):65-77.

[9]Charles S.Tapiero.Reliability,pricing and quality control[J].European Journal of Operational Research,1987,31(1):37-45.

[10]Rahul Chougule,Vineet R.Khare,Kallappa Pattada.A fuzzy logic based approach for modeling quality and reliability related customer satisfaction in the automotive domain[J].Expert Systems with Applications，2013,40(2):10-13.

[11]Ping Jiang，Bo Guo，Jae-Hak Lim，etc..Group judgment of relationship between product reliability and quality characteristics based on Bayesian theory and expert’s experience[J].Expert Systems with Applications，2010,37(10):107-111.

[12]T.I Liu，X.M Yangb.Design for quality and reliability using expert system and computer spreadsheet[J].Journal of the Franklin Institute,1999,336(7):37-41.

[13]Marcantonio Catelani,Lorenzo Ciani.Software automated testing:A solution to maximize the test plan coverage and to increase software reliability and quality in use[J].Computer Standards&Interfaces,2011,33(2):152-158.