用于支持全局效應(yīng)分析的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于支持技術(shù)系統(tǒng)的全局效應(yīng)分析的方法和系統(tǒng)。故障模式和效應(yīng)分 析，也稱為FMEA分析或僅僅FMEA，檢查技術(shù)系統(tǒng)的功能性上潛在故障的后果。FMEA可以針 對不同應(yīng)用（例如針對軟件或過程）而變化，并且可以是定性或定量的。所有變型具有的共 同之處在于它們分析元件的故障模式及其在所分析的技術(shù)系統(tǒng)上的效應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 日期為 2014 年 3 月 30 日的在http://www. 2.emersonprocess.com/siteadmin-c enter/PM%20Rosemount%20Documents/8732E_Vll_FMEDA.pdf處可得到的"FailureModes, EffectsandDiagnosticsAnalysis"中針對電氣或電子可編程電子系統(tǒng)的領(lǐng)域無關(guān)的應(yīng) 用而描述一般量化的FMEA。在沒有量化的情況下，其中所描述的FMEA還通用于分析的定性 變型。其中所描述的FMEA的變型被稱為故障模式效應(yīng)和診斷分析，或者故障模式效應(yīng)和診 斷覆蓋分析FMEDA。
[0003] 典型地在電子表格處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下使用手動(dòng)維護(hù)的表格來開發(fā)如在以 上引用的公開物中描述的FMEA或FMEDA。圖1示出來自這樣的處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的表格的示 例。
[0004] 在所圖示的表格的列Cl中，列舉所分析的部件。技術(shù)系統(tǒng)S的部件可以例如由組 件或電子設(shè)備形成。在列C2中，指示所分析的部件的類型，例如電容器或電阻器。在如圖 1中圖示的表格的列C3中，指示部件的電子類型，例如電容器是10nF/120V電容器。在列 C4中，標(biāo)識符用于標(biāo)識如所指示的特定技術(shù)系統(tǒng)的部件，諸如電路平面圖的指示號碼，例如 用于電容器的C101。在所圖不的表格的列C5中，文本地描述部件的功能。在表格的列C6 中，指示故障率lambdaA，例如針對示例性電容器的10FIT(隨時(shí)間的故障（failurein time)，1*10 9每小時(shí))。所圖示的表格的列C7表示相應(yīng)部件的故障模式，諸如電容器的兩 個(gè)金屬連接器可能短路或者損壞并且處于開路狀態(tài)。表格的列C8用于描述對應(yīng)于故障模 式的故障效應(yīng)。例如，如果電容器處于開路狀態(tài)，則故障沒有后果。所圖示的表格的列C9 用于將故障率lambdaA(如列C6中所指示的）分配(例如拆分）到各個(gè)故障模式。例如， 針對電容器的兩個(gè)故障模式相等地拆分電容器的10FIT的故障率。所圖示的表格的列ClO 至C12用于將故障效應(yīng)分類到不同的類別中，S卩"安全"、"危險(xiǎn)"和"不予處理"（或者"不關(guān) 心")。所圖示的表格的列C13至C15用于計(jì)算針對特定故障效應(yīng)和類別的剩余故障率(安 全入s，危險(xiǎn)Ad以及不予處理A,)。例如，針對故障模式"短路"的故障率A#5FIT，因 為 10FIT(列C6)*50% (列C9)*l(列C11)=5FIT。
[0005] 相應(yīng)地計(jì)算其它列。列C16用于描述能夠檢測或減輕危險(xiǎn)故障效應(yīng)的可能的診斷 措施。例如，對應(yīng)于電容器的故障模式"短路"的故障效應(yīng)通過脈沖測試信號來檢測。列C17 指示該措施的有效性。例如，檢測電容器的開路故障模式的危險(xiǎn)故障效應(yīng)的脈沖信號可以 僅檢測或減輕該故障效應(yīng)的發(fā)生的90%的分?jǐn)?shù)。所圖示的表格的列C18用于計(jì)算危險(xiǎn)故障 效應(yīng)處于未被檢測的剩余故障率（Adu)。列C19用于計(jì)算針對通過診斷措施檢測到危險(xiǎn)故 障效應(yīng)的情況的故障率（Add)。
[0006] 當(dāng)實(shí)現(xiàn)在電子表格應(yīng)用中時(shí)，如圖1中圖不的手動(dòng)維護(hù)的表格可以包含時(shí)刻 (instant)的自動(dòng)化。自動(dòng)化可以計(jì)算針對不同故障率的值。
[0007]因?yàn)楝F(xiàn)代安全性關(guān)鍵的技術(shù)系統(tǒng)傾向于包括增加的復(fù)雜性，所以自動(dòng)化和工具支 持在研究和工業(yè)中具有長久的歷史。盡管可以使用諸如圖1中所圖示的手動(dòng)維護(hù)的表格中 的FMEA來分析緊湊的嵌入式系統(tǒng)，但是更加復(fù)雜的系統(tǒng)可能導(dǎo)致不可管理的長表格，特別 是在涉及更大或不同的開發(fā)團(tuán)隊(duì)時(shí)。
[0008]另外，這樣的常規(guī)表格中的每一個(gè)故障模式對應(yīng)于技術(shù)系統(tǒng)中的單個(gè)效應(yīng)及其診 斷措施。出于文檔記錄（documentary)的原因，該事實(shí)典型地被文本地描述并且具有指代 對所分析的子系統(tǒng)的效應(yīng)的局部字符（character)。
[0009]在使用文本地描述的局部效應(yīng)的常規(guī)FMEA分析的情況下，出現(xiàn)以下基本問題。
[0010] 局部效應(yīng)妨礙全局效應(yīng)分析。由于以局部方式或者利用對技術(shù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)的故 障模式的局部參考來描述效應(yīng)，因此不能分析手動(dòng)表格以用于表格內(nèi)的全局效應(yīng)的全部影 響。特別是對于較大的技術(shù)系統(tǒng)，效應(yīng)針對FMEA表格的每一列被不同地描述，但是可以指 代一個(gè)全局效應(yīng)。典型地，F(xiàn)MEA表格是長的并且可以包含數(shù)千行以用于復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)。而 且，表格并非由單個(gè)人員填入，而是由工程師和設(shè)計(jì)師的團(tuán)隊(duì)來填入。高度可能的是兩個(gè)不 同的故障效應(yīng)具有不同的局部后果，然而，在全局尺度上的效應(yīng)可以是相同的。例如，效應(yīng) "放大系數(shù)超過限制"和"不能調(diào)整輸出"可能導(dǎo)致如圖1中圖示的相同全局效應(yīng)，例如"系 統(tǒng)引起環(huán)境損害"。利用手動(dòng)維護(hù)的文本全局效應(yīng)來群集（cluster)所有局部效應(yīng)在手動(dòng) 表格中將會(huì)是理論上可能的，但是利用手動(dòng)維護(hù)的群集是錯(cuò)誤和不一致性的來源。因此，手 動(dòng)的FMEA表格不能解決將局部效應(yīng)用于全局分析的問題。
[0011] 另外，在常規(guī)FMEA分析中，局部措施不能用于全局效應(yīng)。措施用文檔記錄 (document)能夠典型地管理一小部分故障模式并且因而可以略去或防止效應(yīng)的預(yù)防性功 能。手動(dòng)FMEA僅針對所有效應(yīng)和措施的總和，然而，在全局水平上對每一個(gè)單個(gè)效應(yīng)的定 量或定性分析需要利用所有措施。很可能的是，兩種措施被不同地描述，但是防止相同的全 局效應(yīng)。作為結(jié)果，它們不能被用于系統(tǒng)的全局分析。例如，前述效應(yīng)"放大系數(shù)超過限制" (A)和"不能調(diào)整輸出"（B)描述相同的全局效應(yīng)C，例如："系統(tǒng)引起環(huán)境損害"。第一效應(yīng) A基于針對部件號1的"短路"和針對部件號2的"開路"的故障模式。那些效應(yīng)通過措施 "脈沖測試將檢測該故障"來防止。第二效應(yīng)B"不能調(diào)整輸出"具有相同的全局效應(yīng)C"系 統(tǒng)引起環(huán)境損害"，但是不具有防止(局部和全局）效應(yīng)的措施。不能在常規(guī)FMEA分析中分 析故障模式的哪個(gè)分?jǐn)?shù)貢獻(xiàn)于全局效應(yīng)的信息，因?yàn)椴磺宄绾慰梢栽诰植烤S護(hù)的表格內(nèi) 標(biāo)識局部措施，但是對應(yīng)于相同的全局效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的范圍僅僅由隨附權(quán)利要求限定并且不受本概述內(nèi)的陳述在任何程度上 的影響。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于支持技術(shù)系統(tǒng)的全局效應(yīng)分析的方法， 所述方法包括： 提供被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的元模型，所述元模型包括技術(shù)系統(tǒng)的至少一個(gè) 組件（assembly)，所述技術(shù)系統(tǒng)包括具有故障模式元件的相關(guān)聯(lián)的集合的部件， 其中每一個(gè)故障模式元件具有相關(guān)聯(lián)的局部效應(yīng)元件，以及 將局部效應(yīng)元件群集在全局效應(yīng)元件內(nèi)以生成存儲(chǔ)在元模型內(nèi)的全局效應(yīng)樹。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的可能實(shí)施例中，每一個(gè)局部效應(yīng)元件包括安全 性分類并且與被適配成防止在技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)期間發(fā)生相應(yīng)局部效應(yīng)的局部措施元件 相關(guān)聯(lián)。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的另外的可能實(shí)施例中，存儲(chǔ)在元模型內(nèi)的每一 個(gè)所生成的全局效應(yīng)元件包括指示技術(shù)系統(tǒng)上的全局效應(yīng)的全局描述。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的另外的可能實(shí)施例中，所生成的全局效應(yīng)樹包 括經(jīng)由邏輯門元件到局部效應(yīng)元件和相關(guān)聯(lián)的局部措施元件的全局效應(yīng)元件。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的仍另外的可能實(shí)施例中，所生成的全局效應(yīng)樹 的邏輯門元件包括各自表示一對局部效應(yīng)元件和相關(guān)聯(lián)的局部措施的局部措施效應(yīng)或門， 以及針對每一個(gè)全局效應(yīng)元件的全局效應(yīng)與門，其表示引起技術(shù)系統(tǒng)上的相應(yīng)全局效應(yīng)的 所有可能的局部效應(yīng)元件和局部措施組合的與（conjunction) 〇
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的另外的可能實(shí)施例中，局部措施元件被群集在 元模型的全局措施元件中。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的仍另外的可能實(shí)施例中，元模型的每一個(gè)局部 效應(yīng)元件包括指示與相應(yīng)局部效應(yīng)元件相關(guān)聯(lián)的故障模式元件的故障模式實(shí)例在技術(shù)系 統(tǒng)上的局部效應(yīng)的局部描述。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的仍另外的可能實(shí)施例中，元模型包括技術(shù)系統(tǒng) 的一般部件、一般故障模式、和在一般部件與一般故障模式之間的關(guān)聯(lián)，所述關(guān)聯(lián)指示針對 每一個(gè)一般部件，與一般部件相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)一般故障模式，其中每一個(gè)一般故障模 式標(biāo)識針對技術(shù)系統(tǒng)的相應(yīng)一般部件的故障類型。
[0021] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的仍另外的可能實(shí)施例中，方法還包括： 利用處理器實(shí)例化一般部件和一般故障模式以分別生成部件實(shí)例和故障模式實(shí)例，部 件實(shí)例和故障模式實(shí)例指定技術(shù)系統(tǒng)，以及 存儲(chǔ)部件實(shí)例和故障模式實(shí)例。
[0022] 在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的仍另外的可能實(shí)施例中，一般部件和一般故障