摘要：在高端制造业迅猛发展的当下，玻纤作为关键基础材料，其质量直接影响下游产业的产品性能与竞争力。然而，玻纤生产流程复杂，从原料预处理到成品产出，任一环节的细微偏差都可能引发质量风险。失效模式与影响分析（FMEA）凭借系统性风险评估优势，能精准定位潜在问题。将其引入玻纤生产质量风险预控体系，是提升产品质量、增强企业核心竞争力的创新路径，对推动行业高质量发展具有重要意义。

关键词：FMEA；玻纤生产；质量风险预控体系

1 FMEA 的基本原理与实施流程

1.1 FMEA 的基本原理

FMEA 基于对系统、产品或过程的深入分析，从潜在失效模式出发，追溯其产生原因，并评估失效可能带来的影响。其核心思想是通过系统化的方法，识别可能导致失效的因素，量化风险程度，从而有针对性地采取预防和改进措施。FMEA 主要通过风险优先数（RPN）对风险进行量化评估，RPN 由失效发生的可能性（O）、失效后果的严重性（S）和失效检测的难易程度（D）三个因素相乘得出，即 RPN=O×S×D 。RPN 值越高，表明该失效模式的风险等级越高，越需要优先采取措施进行改进。

1.2 FMEA 的实施流程

FMEA 的实施流程主要包括以下几个步骤：

组建FMEA 团队：团队成员应涵盖生产、技术、质量、设备等相关部门人员，确保从不同专业角度对生产过程进行全面分析。

确定分析对象：明确需要进行FMEA 分析的系统、产品或过程，对于玻纤生产而言，可以按生产工序划分为原料预处理、熔融成型、拉丝卷绕等环节。

识别潜在失效模式：通过查阅历史数据、现场观察、专家经验等方式，识别各分析对象中可能出现的失效模式。

分析失效原因与影响：针对每种潜在失效模式，深入分析其产生的原因，并评估失效可能对产品质量、生产效率、安全等方面造成的影响。

评估风险等级：根据失效发生的可能性（O）、失效后果的严重性（S）和失效检测的难易程度（D），计算风险优先数（RPN），确定风险等级。

制定改进措施：对于高风险等级的失效模式，制定具体的预防和改进措施，明确责任人和完成时间。

跟踪与验证：对改进措施的实施效果进行跟踪和验证，评估风险降低情况，必要时调整改进措施[1]。

2 玻纤生产质量风险预控体系中FMEA 的应用实践

2.1 原料预处理环节

在玻纤生产中，原料预处理环节是保证产品质量的基础。该环节潜在的失效模式、原因及影响分析如下：

潜在失效模式：原料成分不均匀、杂质含量超标。

失效原因：原料采购质量控制不严，未严格执行供应商评估标准；原料储存条件不当，导致原料受潮、氧化等；混合搅拌过程中，搅拌时间不足、搅拌速度不均匀。

失效影响：原料成分不均匀会导致玻璃液成分波动，影响玻纤的化学稳定性和物理性能；杂质含量超标可能在熔融过程中形成气泡、结石等缺陷，降低玻纤的强度和外观质量。

针对上述失效模式，评估其风险等级。假设失效发生的可能性（O）为4（中等可能），失效后果的严重性（S）为8（严重影响产品性能和使用），失效检测的难易程度（D）为3（较难检测），则风险优先数 RPN=4×8×3=96, 。为降低风险，制定以下改进措施：加强原料采购管理，建立严格的供应商审核和原料检验制度；优化原料储存环境，控制温湿度等条件；改进混合搅拌设备，确保搅拌时间和速度符合工艺要求，并增加在线检测设备，实时监测原料混合均匀度[2]。

2.2 熔融成型环节

熔融成型是将原料转化为玻璃液并形成特定形状的关键过程。该环节存在的潜在失效模式、原因及影响如下：

潜在失效模式：玻璃液温度不稳定、窑炉压力波动。

失效原因：窑炉温度控制系统故障，加热元件损坏或控制参数设置不当；燃料供应不稳定，燃气压力波动；窑炉密封性能下降，导致外界空气进入，影响窑炉压力。

失效影响：玻璃液温度不稳定会使玻璃液粘度发生变化，影响玻纤的成型质量，导致纤维直径不均匀、断头率增加；窑炉压力波动可能引起玻璃液表面波动，产生气泡、条纹等缺陷，降低玻纤的外观和内在质量。

经评估，若失效发生的可能性（O）为 5（较高可能），失效后果的严重性（S）为9（严重影响产品质量和生产效率），失效检测的难易程度（D）为3（较难检测），则 RPN=5×9×3=135 。改进措施包括：定期对窑炉温度控制系统进行维护和校准，及时更换损坏的加热元件；优化燃料供应系统，安装压力稳定装置；加强窑炉密封检查，及时修复密封缺陷，并增加窑炉温度和压力的在线监测与预警功能。

2.3 拉丝卷绕环节

拉丝卷绕环节直接关系到玻纤成品的质量和外观。该环节潜在的失效模式、原因及影响如下：

潜在失效模式：拉丝速度不稳定、卷绕张力不均匀。

失效原因：拉丝机传动系统故障，皮带松动、电机转速波动；卷绕设备张力控制系统失灵，传感器故障或控制算法不准确；操作人员未按操作规程调整参数。

失效影响：拉丝速度不稳定会导致玻纤纤维直径不一致，影响产品的力学性能；卷绕张力不均匀会使玻纤原丝出现松筒、塌边等现象，降低产品的外观质量和包装运输性能。

假设失效发生的可能性（O）为4（中等可能），失效后果的严重性（S）为7（影响产品外观和部分性能），失效检测的难易程度（D）为2（较易检测），则 RPN=4×7×2=56 。相应的改进措施为：定期对拉丝机和卷绕设备进行维护保养，检查传动系统和张力控制系统；优化控制算法，提高张力控制精度；加强操作人员培训，严格规范操作流程，并增加拉丝速度和卷绕张力的实时监测设备。

3 FMEA 应用效果评估

3.1 质量风险降低情况

通过实施FMEA 改进措施，对各环节潜在失效模式的风险进行跟踪评估。以原料预处理环节为例，改进后，原料成分不均匀和杂质含量超标的风险发生可能性（O）降低至2（较低可能），失效检测的难易程度（D）降低至 2（较易检测），在失效后果严重性（S）不变的情况下，RPN 值降至8×2×2=32 ，风险等级显著降低。其他环节也取得了类似的效果，整体上玻纤生产质量风险得到有效控制。

3.2 产品质量提升

实施FMEA 后，玻纤产品的质量稳定性得到明显提高。通过对产品关键质量指标的统计分析，如纤维直径偏差、拉伸强度、外观缺陷率等，发现产品质量波动范围缩小，合格率显著提升。例如，纤维直径偏差较实施前降低了 30% ，外观缺陷率下降了 40% ，产品质量达到了更高的标准，满足了客户日益严格的质量要求[3]。

3.3 生产效率提高

由于质量风险的降低，生产过程中的异常情况减少，设备停机维修时间缩短，生产连续性得到保障。同时，通过优化生产工艺和设备参数，生产效率也得到了提升。据统计，实施FMEA 后，玻纤生产线的平均生产效率提高了 15% ，有效降低了生产成本，提高了企业的经济效益。

4 结束语

实践表明，FMEA 在玻纤生产质量风险预控体系构建中成效显著，显著降低了质量风险，提升了产品质量与生产效率。但质量提升永无止境，未来应深化FMEA 与多元质量管理工具融合，借助数字化、智能化技术升级分析手段，强化专业团队建设。通过持续优化，让FMEA 在玻纤生产质量管控中发挥更大价值，助力行业迈向更高质量发展阶段。

参考文献：

[1]廖钱生,柳和生,匡唐清,等.玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助共注塑管件的影响[J].中国机械工程,2025,36(06):1329-1337.

[2]谢锋.基于工艺优化前提的长玻纤增强聚丙烯复合材料注塑成型分析[J].聚酯工业,2025,38(03):15-17.

[3]马晓勇,张娟.人工智能赋能玻纤行业质检创新研究和实践[J].江苏通信,2025,41(01):97-101.