編者按

2019年6月至2020年4月間，俄羅斯《質(zhì)量管理方法》雜志發(fā)表系列文章介紹對傳統(tǒng)FMEA技術(shù)進行了改進。改進后的FMEA技術(shù)頗具特色，結(jié)合了IDEF0（功能建模）、BPMN（業(yè)務(wù)流程建模與標注）和本體論等與FMEA軟件應(yīng)用關(guān)系密切的新技術(shù)。文章的主要作者Д.И.帕努科夫是科學(xué)技術(shù)副博士、伏爾加大學(xué)副教授；B.Н.科斯洛夫斯基是科學(xué)技術(shù)博士，薩馬拉技術(shù)大學(xué)教授、系主任；Д.B.阿伊達羅夫是科學(xué)技術(shù)副博士、薩馬拉技術(shù)大學(xué)副教授。對13種FMEA軟件的分析

任何風(fēng)險分析方法在使用中都涉及大量的手工操作，尤其是文書工作，因為在分析的每個階段都需要記錄缺陷、后果、原因、報警和檢測方法等。此外，還要以足夠復(fù)雜的表格形成協(xié)議來呈現(xiàn)。對于直接分析（即形成思想）階段的許多專家來說，把這些內(nèi)容記錄在紙上似乎更快、更容易，但這樣做，隨后的事情就會變得復(fù)雜了。首先，需要辨識和重新創(chuàng)建電子形式的記錄，這導(dǎo)致額外的時間成本。其次，在將結(jié)果轉(zhuǎn)化為電子形式時可能存在不可避免的錯誤和不準確。

在傳統(tǒng)的人、機、料、法、環(huán)、測的作業(yè)要素上，越來越要加上“數(shù)（據(jù)）”或“信（息）”這個新要素來規(guī)避手工操作，于是各色各樣的FMEA軟件應(yīng)運而生?？紤]到在生產(chǎn)設(shè)計和準備過程中質(zhì)量管理的普遍需求，下面列出了支持FMEA的軟件產(chǎn)品的可能性清單。

?從CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)；

?從其它程序輸入FMEA協(xié)議的數(shù)據(jù)；

?功能和需求管理（含它們的結(jié)構(gòu)化）；

?產(chǎn)品和過程的結(jié)構(gòu)化（含視覺化的塊圖或網(wǎng)絡(luò)圖、過程流圖）；

?依據(jù)汽車制造商的標準和指南(包括不同類型的FMEA)，使用FMEA協(xié)議（包括其它文件）模板或能夠?qū)ζ溥M行編輯；

?存在組件、故障、原因、后果的標準化庫；

?使用分析后果和原因的輔助方法（FTA、ETA等）；

?FMEA協(xié)議中高風(fēng)險區(qū)域的可視化；

?計算和分析一般風(fēng)險，確定降低風(fēng)險的優(yōu)先事項；

?能夠管理降低風(fēng)險的措施（包括計劃和跟蹤行動系統(tǒng)）；

?在FMEA基礎(chǔ)上制定管理計劃或試驗程序；

?在分析和形成FMEA協(xié)議時存在交互式線索、信息；

?將分析數(shù)據(jù)輸出到其它常用展示模式；

?實時遠程合作的可能性/網(wǎng)絡(luò)接口的存在；

?可能用多種語言工作的程序，包括改變模板；

?關(guān)于故障、后果、原因與其它相關(guān)參數(shù)的帶有網(wǎng)絡(luò)訪問功能的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫；

?與PLM系統(tǒng)的集成；

?接口以及所有數(shù)據(jù)（參考系統(tǒng)）的完全俄羅斯化。

通過對俄羅斯市場上13種支持FMEA軟件的能力分析，可以發(fā)現(xiàn)4個基本形式的程序。

（1）僅為在EXCEL或WORD中的模板創(chuàng)建FMEA協(xié)議，如IQASystem-TreeTABLE和其它類似軟件；

（2）除了基本功能-創(chuàng)建FMEA協(xié)議外，還有集成各種額外功能的單獨FMEA軟件產(chǎn)品，如APIS IQFMEA、XFMEA；

（3）以質(zhì)量、風(fēng)險和可靠性控制的更廣泛程序方法為框架來創(chuàng)建FMEA的單獨模塊，如RAM Commander、Companion om Minitab、Medini analyze、Reliability Workbench、ITEM ToolKit、Relyence FMEA；

（4）在PLM系統(tǒng)框架下，完全集成到產(chǎn)品生命周期中或具有整合可能性的創(chuàng)建FMEA單獨模塊，如SCIO-FMEA、Windchill FMEA、QMS FMEA、CASQ-it FMEA。

IDEF0在FMEA的應(yīng)用

圖1 FMEA程序的IDEF0模型

IDEF是ICAM DEFinition method 的縮寫，是美國空軍在70年代末80年代初ICAM（Integrated Computer Aided Manufacturing）工程在結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計方法基礎(chǔ)上發(fā)展的一套系統(tǒng)分析和設(shè)計方法，IDEF0是其中的一個內(nèi)容。它清楚嚴謹?shù)貙⒁粋€系統(tǒng)當中的功能，以及功能之間的限制、關(guān)系、相關(guān)信息與對象表達出來，讓使用者得以籍由圖形便可清楚知道系統(tǒng)的運作方式以及功能所需要的各項資源，并且提供建構(gòu)者與使用者在相互溝通與討論時的一種標準化和一致性的語言。

IDEF0在FMEA中的應(yīng)用，最基本的“細胞”如圖1所示。

圖1 的左邊有輸入，右邊有輸出，上面有標準，下面有人員和方法、材料，有點類似于IATF(International Automotive Task Force)國際汽車工作組推薦的“烏龜圖”，只是烏龜四肢代表的內(nèi)容安放在上下兩側(cè)了。但兩者是有質(zhì)的差別的：烏龜圖是一種單一過程分析圖，而IDEF0的這些細胞可以互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的FMEA程序雖有不同程度的細節(jié)描寫，但描述的充其量是簡單的流程圖，列出了基本行動的順序，但沒有說明文件、責(zé)任人、流程，或者程序模型的結(jié)構(gòu)非常有限。但在IDEF0模型里，F(xiàn)MEA程序的阡陌縱橫、來龍去脈卻有著更為詳細和清晰的刻畫，很像交通圖。

表1 FMEA程序A2子階段的輸入和輸出

表2 FMEA程序A2子階段的資源保障

圖2 階段A2《結(jié)構(gòu)化和功能化分析》

首先，它有一個表示最高層次的A0層，分為A1籌備和計劃、A2結(jié)構(gòu)和功能分析、A3風(fēng)險評估、用以降低風(fēng)險的A4開發(fā)和采取措施、A5FMEA結(jié)果報告五個階段。與美、德合作的FMEA新一版對比，A1和A4、A5對應(yīng)于新一版的第1步和最后兩步；A2對應(yīng)于第2、3步；A3對應(yīng)于第4、5步。其次，對A0～A5層分別進行介紹，每層都配有輸入輸出表、資源表、IDEF0圖和管理文檔四個部分。每層里面又可能區(qū)分各個分階段。其中，特別介紹了A12分階段“FMEA團隊的形成”和A32分階段“故障模式分析”，也都配以上述四個部分。本文僅給出了A2層的輸入輸出表（表1）、資源表（表2）、IDEF0圖（圖2）和管理文檔。

管理文檔包括。

? FMEA AIAG指南；

?ГОСТ P 51814.2-2001或ГОСТ P 51901.12-2007；

?設(shè)計或應(yīng)用FMEA的企業(yè)標準；

?FMEA團隊工作方法；

?團隊工作計劃表。

BPMN在FMEA中的應(yīng)用

BPMN（Business Process Model and Notation，業(yè)務(wù)流程模型和符號）1.0規(guī)范發(fā)布于2004年5月。它的主要目標是要提供一套被所有業(yè)務(wù)用戶理解的標記語言，這些用戶包括業(yè)務(wù)分析者、軟件開發(fā)者、業(yè)務(wù)管理者以及監(jiān)察者。所以，BPMN在業(yè)務(wù)流程設(shè)計與流程實現(xiàn)之間搭建了一條標準化的橋梁。

圖3 A2階段《結(jié)構(gòu)和功能分析》的BPMN

圖4 “程序參加者”類的結(jié)構(gòu)

前文已在IDEF0模型中考察了FMEA模型，詳細描述了程序參加者的必要功能、執(zhí)行程序的順序以及執(zhí)行程序的指導(dǎo)文件和資源。不幸的是，IDEF0無法明顯地顯示FMEA程序的參與者在每個功能階段的作用。此外，在使用FMEA程序的IT支持以及在示意圖上標明的關(guān)鍵事件和條件分支時，很難顯示服務(wù)功能。所有這些在BPMN符號法的工具中，都允許在任何過程的模型中充分靈活和可視化地實現(xiàn)。

本文的重點是在BPMN模型中描述信息系統(tǒng)支持的FMEA程序的位置、程序的每個成員的角色，以及在IDEF0模型中沒有的、BPMN的新元素。

該程序由五個主要參與者組成：項目主管、開發(fā)部代表、消費者代表和兩組人員——FMEA團隊主管和直接成員（團隊由領(lǐng)導(dǎo)者和參與者組成）。

為了方便比較，BPMN模型被分解成與IDEF0模型相同的基本塊，并保留了單個功能的字母與數(shù)字符號。BPMN模型在幾乎所有主要階段都給予了實際支持。

與前文相對應(yīng)，本文只給出A2層的BPMN圖（見圖3）。

本體論在FMEA的應(yīng)用

本體論始于17世紀德國的哲學(xué)概念。近幾十年里，這個詞被應(yīng)用到計算機領(lǐng)域，并在人工智能、計算機語言、數(shù)據(jù)庫理論、情報學(xué)和知識管理中發(fā)揮越來越重要的作用。斯坦福大學(xué)的Gruber給出的本體論定義得到了許多同行的認可，即本體論是對概念化的精確描述：本體論用于描述事物的本質(zhì)（1995）。

為了全面了解FMEA中分析風(fēng)險的方法，必須清楚地定義它的理解和功能的結(jié)構(gòu)。這個問題可以基于FMEA過程的本體論模擬來解決。本體論與一組特定的概念一起構(gòu)成了一個特定領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)。它是知識基礎(chǔ)的“骨架”和“肌肉”，用特定的術(shù)語去填滿它會使它“復(fù)活”，使其成為所有參與者都需要的有用信息的來源。

武漢理工大學(xué)的趙秀栩等在《Intelligent Systems and Application》（2012.03）上發(fā)表英語文章，題目翻譯成中文是《本體論功能過程FMEA知識管理方法的應(yīng)用研究》。他們認為：“沒有一個統(tǒng)一的FMEA知識結(jié)構(gòu)的標準，分散的FMEA知識不能在生產(chǎn)過程中被收集，用于共享、重復(fù)使用和保存FMEA知識于生產(chǎn)過程中?！彼裕麄兲岢龌诒倔w論的FMEA知識表達方法，能夠及時和高效地提取和轉(zhuǎn)化現(xiàn)存的FMEA知識，以滿足質(zhì)量管理的需求。

應(yīng)當說，目前俄羅斯的專家同行把本體論應(yīng)用在FMEA上已取得更加豐碩的成果。他們先把FMEA程序分成八大類作為基礎(chǔ)，即：組織、消費者、項目、研究對象、參加者、文檔、風(fēng)險和資源。接著，對每一類的次級類別加以區(qū)分，可能有幾個等級。結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的是“風(fēng)險”類別，信息形式最豐富的是“文檔”和“研究對象”類別。圖4是“參加者”這一類別的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，類別與類別之間由各種顏色、虛實的箭頭聯(lián)系，它們代表功能詞。此圖中有7種功能詞，在俄羅斯相關(guān)文獻上共查到27種。

譯者小結(jié)

FMEA在中國的應(yīng)用已比較廣泛，俄羅斯專家對FMEA技術(shù)在現(xiàn)代應(yīng)用中的改進工作，可能為中國同行們所生疏，但能為我們提供借鑒以改進我們的工作。上述文獻中有大量圖表：IDEF0有19表9圖；BPMN有1表3圖；本體論有8圖。如果編印成冊的話，對FMEA的學(xué)習(xí)、應(yīng)用者，F(xiàn)MEA軟件的設(shè)計、開發(fā)者等，能帶來不少啟示，也便于深入學(xué)習(xí)。相關(guān)圖可能要用Visio、Protege等專用軟件來繪制，但用手來畫也相對可行。我們應(yīng)當在理解俄羅斯專家方法的基礎(chǔ)上，把它們與新一版的FMEA結(jié)合起來。限于水平，本文僅提供有關(guān)情況的初步解讀。