基于FMEA分析方法的聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制

鄭玉平 (福建恒杰塑業(yè)新材料有限公司，福建 福清 350307 )

0 引言

聚烯烴類塑料以其耐腐蝕性強(qiáng)，低溫韌性高等特點(diǎn)成為市場(chǎng)中主流的管道制造材料。在聚烯烴類塑料管道生產(chǎn)過(guò)程中，為保證聚烯烴類塑料管道質(zhì)量，有必要針對(duì)其質(zhì)量加以控制。以往，針對(duì)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制方面的相關(guān)研究中，主要通過(guò)檢驗(yàn)原材料、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造的方式實(shí)現(xiàn)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制。但傳統(tǒng)質(zhì)量控制方法由于過(guò)多地依靠以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，未結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析方法，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中存在控制波特率低的問(wèn)題。因此，有必要針對(duì)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量展開(kāi)優(yōu)化控制。FMEA分析方法作為一種分析方法，主要是通過(guò)識(shí)別的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效分析[1]。因此，本文利用FMEA分析方法，控制聚烯烴類塑料管道質(zhì)量，致力于提高聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制波特率。

1 FMEA分析方法

FMEA分析方法主要通過(guò)六步實(shí)現(xiàn)，分別為：項(xiàng)目識(shí)別、結(jié)構(gòu)分析、功能分析、失效分析、風(fēng)險(xiǎn)分析以及優(yōu)化改進(jìn)。項(xiàng)目識(shí)別的實(shí)現(xiàn)步驟為，制定項(xiàng)目計(jì)劃，分析邊界，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為結(jié)構(gòu)分析奠定良好的基礎(chǔ)[2]。結(jié)構(gòu)分析主要針對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，通過(guò)分析范圍的可觀性，識(shí)別界面。功能分析與結(jié)構(gòu)分析流程相似，其主要是針對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程的系統(tǒng)功能進(jìn)行。失效分析是針對(duì)產(chǎn)品建立失效鏈，通過(guò)分析其相關(guān)影響、故障模式以及原因，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品失效關(guān)系的可視化，創(chuàng)建失效結(jié)構(gòu)，識(shí)別變化來(lái)源，并在FMEA表格匯總記錄失效的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，分析其風(fēng)險(xiǎn)水平分配失效原因，根據(jù)其嚴(yán)重度、頻度和探測(cè)度進(jìn)行評(píng)級(jí)，通過(guò)客戶與供應(yīng)商之間的相互協(xié)作，執(zhí)行對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)化改進(jìn)[3]。為此，本文有理由將基于FMEA分析方法應(yīng)用在聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制中，基于FMEA分析方法設(shè)計(jì)的聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制方法具體內(nèi)容，如下文所述。

2 基于FMEA分析方法的聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制方法

文章基于FMEA分析方法，設(shè)計(jì)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制的具體流程，如圖1所示。

對(duì)圖中1的主要過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析，具體的分析內(nèi)容如下。

2.1 明確聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制內(nèi)容

在聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制過(guò)程中，必須預(yù)先明確聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制內(nèi)容。本文選取較為重要的的管材熱膨脹系數(shù)及膨脹節(jié)設(shè)置兩個(gè)因素，作為質(zhì)量控制內(nèi)容。塑料管材的熱膨脹系數(shù)較大，管材的質(zhì)量問(wèn)題有80%以上均是由熱脹冷縮造成的。因此在生產(chǎn)管材的過(guò)程中應(yīng)該明確管材的導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、工作壓力及應(yīng)用范圍。當(dāng)管道使用環(huán)境溫度變化較大時(shí)，管道應(yīng)該嚴(yán)格按照《建筑產(chǎn)品推薦性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)置管道膨脹節(jié)[4]。

2.2 基于FMEA分析聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制數(shù)據(jù)

本文基于FMEA分析方法，制定聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制計(jì)劃，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析聚烯烴類塑料管道結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析范圍的可觀性，識(shí)別界面。建立聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制失效鏈，通過(guò)分析其相關(guān)影響、故障模式以及原因，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品失效關(guān)系的可視化，創(chuàng)建失效結(jié)構(gòu)，識(shí)別變化來(lái)源，并在FMEA表格匯總記錄失效的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，分析其風(fēng)險(xiǎn)水平分配失效原因，根據(jù)其頻度進(jìn)行評(píng)級(jí)。本文通過(guò)采集聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制信號(hào)的方式，并將采集到的信號(hào)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到控制主站，由控制主站將分析上報(bào)的控制信號(hào)，確定控制頻度以及控制區(qū)段?？紤]到管道質(zhì)量控制信號(hào)類型繁多，其中管道熱膨脹計(jì)算公式為：

圖1 基于FMEA分析聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制流程

式中：ΔP為管道熱膨脹長(zhǎng)度(m)；l為熱膨脹系數(shù)；Dmax為生產(chǎn)管道是的最高溫度；Dmin為管道生產(chǎn)時(shí)的最低溫度( ℃)；L為管道長(zhǎng)度(m)。為了明確是否需要安裝管道膨脹節(jié)，需要根據(jù)公式(2)判斷：

式中：ΔQ為管道伸縮長(zhǎng)度(mm)；ΔT為計(jì)算溫差( ℃)；Z為膨脹力(N)；ε為熱應(yīng)力(N/mm2)，單位為；Y為管道截面積(mm2)。

基于上述計(jì)算，本文通過(guò)將管道質(zhì)量控制輻射功率最小化，從而起到除雜、降噪的目的，進(jìn)一步保障信號(hào)的精度。此過(guò)程可通過(guò)計(jì)算方程式加以表示，設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為R，可得公式 (3)。

式中：n為管道質(zhì)量控制信號(hào)集；i為控制點(diǎn)位個(gè)數(shù)；P為信號(hào)的初級(jí)聲源聲壓；PH為信號(hào)的次級(jí)聲源聲壓。通過(guò)公式(3)，得出聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制頻度，在保證管道質(zhì)量控制平衡的前提下，可以將其作為同步信號(hào)，為下文實(shí)現(xiàn)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制提供依據(jù)。

2.3 實(shí)現(xiàn)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制

得到聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制頻度后，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口映射每一個(gè)控制點(diǎn)的兩個(gè)4位數(shù)的8進(jìn)制數(shù)，以獲得控制數(shù)據(jù)，并形成區(qū)域映射。將獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體參數(shù)，再利用系統(tǒng)檢測(cè)是否需要改變參數(shù)量。根據(jù)端口狀態(tài)及存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)，通過(guò)區(qū)域映射的控制分析獲得準(zhǔn)確的控制結(jié)果。至此，實(shí)現(xiàn)聚烯烴類塑料管道質(zhì)量控制功能。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇某聚烯烴類塑料管道，生產(chǎn)相關(guān)參數(shù)，如表1所示。

表1 聚烯烴類塑料管道生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置

結(jié)合表1的參數(shù)設(shè)置，設(shè)本文方法為實(shí)驗(yàn)組，設(shè)傳統(tǒng)塑料管道質(zhì)量控制方法為對(duì)照組。分別利用兩種在MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中測(cè)試控制波特率。其中，控制波特率的數(shù)值越高，說(shuō)明該方法的控制效率越高。

3.2 實(shí)驗(yàn)與分析

依據(jù)上述設(shè)置的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置，通過(guò)10次控制波特率對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可知本文設(shè)計(jì)的控制方法控制波特率明顯高于對(duì)照組，在控制管道生產(chǎn)質(zhì)量上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

文章利用FMEA分析方法控制聚烯烴類塑料管道質(zhì)量，在明確管道質(zhì)量控制內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)FMEA方法進(jìn)行項(xiàng)目識(shí)別、結(jié)構(gòu)分析以及失效分析。最終通過(guò)管道質(zhì)量控制函數(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，所設(shè)計(jì)的方法的控制波特率明顯高于對(duì)照組，說(shuō)明該方法在塑料管道質(zhì)量控制上具有優(yōu)越性，為提高聚烯烴類塑料管道質(zhì)量提供一定的科學(xué)依據(jù)。