基于FMEA分析方法的聚烯烃类塑料管道质量控制

郑玉平 (福建恒杰塑业新材料有限公司，福建 福清 350307 )

0 引言

聚烯烃类塑料以其耐腐蚀性强，低温韧性高等特点成为市场中主流的管道制造材料。在聚烯烃类塑料管道生产过程中，为保证聚烯烃类塑料管道质量，有必要针对其质量加以控制。以往，针对聚烯烃类塑料管道质量控制方面的相关研究中，主要通过检验原材料、现场监造的方式实现聚烯烃类塑料管道质量控制。但传统质量控制方法由于过多地依靠以往生产经验进行，未结合先进的数据分析方法，导致其在实际应用中存在控制波特率低的问题。因此，有必要针对聚烯烃类塑料管道质量展开优化控制。FMEA分析方法作为一种分析方法，主要是通过识别的功能，实现对数据的有效分析[1]。因此，本文利用FMEA分析方法，控制聚烯烃类塑料管道质量，致力于提高聚烯烃类塑料管道质量控制波特率。

1 FMEA分析方法

FMEA分析方法主要通过六步实现，分别为：项目识别、结构分析、功能分析、失效分析、风险分析以及优化改进。项目识别的实现步骤为，制定项目计划，分析边界，总结以往经验教训，为结构分析奠定良好的基础[2]。结构分析主要针对产品或过程的系统结构进行，通过分析范围的可观性，识别界面。功能分析与结构分析流程相似，其主要是针对产品或过程的系统功能进行。失效分析是针对产品建立失效链，通过分析其相关影响、故障模式以及原因，实现产品失效关系的可视化，创建失效结构，识别变化来源，并在FMEA表格汇总记录失效的数据。在此基础上，分析其风险水平分配失效原因，根据其严重度、频度和探测度进行评级，通过客户与供应商之间的相互协作，执行对产品的优化改进[3]。为此，本文有理由将基于FMEA分析方法应用在聚烯烃类塑料管道质量控制中，基于FMEA分析方法设计的聚烯烃类塑料管道质量控制方法具体内容，如下文所述。

2 基于FMEA分析方法的聚烯烃类塑料管道质量控制方法

文章基于FMEA分析方法，设计聚烯烃类塑料管道质量控制的具体流程，如图1所示。

对图中1的主要过程进行了详细分析，具体的分析内容如下。

2.1 明确聚烯烃类塑料管道质量控制内容

在聚烯烃类塑料管道质量控制过程中，必须预先明确聚烯烃类塑料管道质量控制内容。本文选取较为重要的的管材热膨胀系数及膨胀节设置两个因素，作为质量控制内容。塑料管材的热膨胀系数较大，管材的质量问题有80%以上均是由热胀冷缩造成的。因此在生产管材的过程中应该明确管材的导热系数、热膨胀系数、工作压力及应用范围。当管道使用环境温度变化较大时，管道应该严格按照《建筑产品推荐性应用标准》设置管道膨胀节[4]。

2.2 基于FMEA分析聚烯烃类塑料管道质量控制数据

本文基于FMEA分析方法，制定聚烯烃类塑料管道质量控制计划，总结以往经验教训，分析聚烯烃类塑料管道结构，通过分析范围的可观性，识别界面。建立聚烯烃类塑料管道质量控制失效链，通过分析其相关影响、故障模式以及原因，实现产品失效关系的可视化，创建失效结构，识别变化来源，并在FMEA表格汇总记录失效的数据。在此基础上，分析其风险水平分配失效原因，根据其频度进行评级。本文通过采集聚烯烃类塑料管道质量控制信号的方式，并将采集到的信号通过通讯网络传递到控制主站，由控制主站将分析上报的控制信号，确定控制频度以及控制区段。考虑到管道质量控制信号类型繁多，其中管道热膨胀计算公式为：

图1 基于FMEA分析聚烯烃类塑料管道质量控制流程

式中：ΔP为管道热膨胀长度(m)；l为热膨胀系数；Dmax为生产管道是的最高温度；Dmin为管道生产时的最低温度( ℃)；L为管道长度(m)。为了明确是否需要安装管道膨胀节，需要根据公式(2)判断：

式中：ΔQ为管道伸缩长度(mm)；ΔT为计算温差( ℃)；Z为膨胀力(N)；ε为热应力(N/mm2)，单位为；Y为管道截面积(mm2)。

基于上述计算，本文通过将管道质量控制辐射功率最小化，从而起到除杂、降噪的目的，进一步保障信号的精度。此过程可通过计算方程式加以表示，设其目标函数为R，可得公式 (3)。

式中：n为管道质量控制信号集；i为控制点位个数；P为信号的初级声源声压；PH为信号的次级声源声压。通过公式(3)，得出聚烯烃类塑料管道质量控制频度，在保证管道质量控制平衡的前提下，可以将其作为同步信号，为下文实现聚烯烃类塑料管道质量控制提供依据。

2.3 实现聚烯烃类塑料管道质量控制

得到聚烯烃类塑料管道质量控制频度后，通过计算机接口映射每一个控制点的两个4位数的8进制数，以获得控制数据，并形成区域映射。将获得的数据转化为具体参数，再利用系统检测是否需要改变参数量。根据端口状态及存储的控制数据，通过区域映射的控制分析获得准确的控制结果。至此，实现聚烯烃类塑料管道质量控制功能。

3 实验

3.1 实验准备

构建实验分析，实验对象选择某聚烯烃类塑料管道，生产相关参数，如表1所示。

表1 聚烯烃类塑料管道生产参数设置

结合表1的参数设置，设本文方法为实验组，设传统塑料管道质量控制方法为对照组。分别利用两种在MATLAB仿真实验平台中测试控制波特率。其中，控制波特率的数值越高，说明该方法的控制效率越高。

3.2 实验与分析

依据上述设置的实验环境与参数设置，通过10次控制波特率对比实验，可知本文设计的控制方法控制波特率明显高于对照组，在控制管道生产质量上具有一定的优势。

4 结语

文章利用FMEA分析方法控制聚烯烃类塑料管道质量，在明确管道质量控制内容的基础上，通过FMEA方法进行项目识别、结构分析以及失效分析。最终通过管道质量控制函数实现质量控制。仿真实验结果证明，所设计的方法的控制波特率明显高于对照组，说明该方法在塑料管道质量控制上具有优越性，为提高聚烯烃类塑料管道质量提供一定的科学依据。