專利名稱：一種基于模板模型和文本匹配的fmea過程輔助和信息管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于模板模型和文本匹配的FMEA (Failure mode and effectsanalysis，故障模式與影響分析)過程輔助和信息管理方法。針對目前安全關(guān)鍵系統(tǒng)的FMEA工作存在著耗費人力、時間成本過多、分析過程信息和分析結(jié)果管理困難的問題，本發(fā)明通過模板模型和文本匹配技術(shù)進行FMEA過程信息管理和輔助生成，該方法將有效的提高FMEA工作的效率，使得FMEA分析過程信息得到系統(tǒng)化的重復(fù)使用，另外，F(xiàn)MEA分析結(jié)果也更容易生成和更新。屬于FMEA安全可靠性技術(shù)領(lǐng)域。
(ニ)
背景技術(shù)：
FMEA (Failure mode and effects analysis,故障模式與影響分析)主要應(yīng)用于 安全關(guān)鍵系統(tǒng)，所謂安全關(guān)鍵系統(tǒng)指的是其失效會威脅到人類的生命財產(chǎn)，或者對自然環(huán)境造成較大的破壞，典型的安全關(guān)鍵系統(tǒng)有核電站核反應(yīng)堆控制系統(tǒng)、飛機機載系統(tǒng)、高速列車信號控制系統(tǒng)、汽車傳動控制系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備等。隨著人類社會的發(fā)展，在追求性能的驅(qū)動下，安全關(guān)鍵系統(tǒng)的復(fù)雜性逐漸提高，由此帶來的安全事故和安全隱患也越來越多，比如2011年的溫甬動車事故，2012年3. 15期間發(fā)生的大眾汽車七速雙離合變速器故障隱患等事件都是社會關(guān)注的熱點。FMEA最早是在1949年發(fā)布的“美軍軍事程序文件MIL-P-1629”中系統(tǒng)闡述的，1979 年 Reifer 在國際權(quán)威雜志“IEEE Transactions on Reliability”發(fā)表論文，將 FMEA技術(shù)引入軟件領(lǐng)域。目前FMEA是分析軟、硬件系統(tǒng)的安全性和可靠性的主流的分析技術(shù)之一。FMEA是ー種從底向上的分析技木，目的是通過確定底層模塊的失效模式，追蹤其對上面各層次的影響從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障原因、潛在故障以及薄弱環(huán)節(jié)，達到提高系統(tǒng)的安全性和可靠性的目的。目前的FMEA輔助工具主要有兩類，商用軟件和開源軟件，其中商用軟件的代表是 Relex 軟件包含的 RelexFMEA ；Isograph 軟件中的 FMEA 模塊；“The AerospaceCorporation”公司開發(fā)的FMEAGEN ;國產(chǎn)的軟件有北航可維ARMS中的MetaFMEA。開源軟件的代表是OpenFMECA。這些軟件都可以實現(xiàn)FMEA的流程管理和報告自動生，也都采用了數(shù)據(jù)庫技木。然而現(xiàn)有的FMEA生成工具都沒有能夠有效的管理和利用分析過程中的信息，本發(fā)明專利將利用模板模型和文本匹配技術(shù)實現(xiàn)對FMEA更高效的信息錄入，以及工作過程信息的更全面的系統(tǒng)化的管理。

發(fā)明內(nèi)容
(I)目的本發(fā)明的目的是提供ー種基于模板模型和文本匹配的FMEA過程輔助和信息管理方法。目的是提高FMEA工作的效率，使得FMEA工作過程具有更高效的信息錄入，工作過程信息可以得到更全面的系統(tǒng)化的管理。(2)技術(shù)方案本發(fā)明專利申請解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明專利所闡述的方法是通過應(yīng)用軟件的形式實現(xiàn)的，本說明書描述的技術(shù)方案說明的是達到本發(fā)明專利所述目的的方法途徑，具體的軟件著作權(quán)另案申請。進行FMEA分析，無論是對軟件、硬件或者機械物理系統(tǒng)，首先都需要將系統(tǒng)劃分為層次，并以合理的顆粒度將每個層次劃分為模塊。如圖I所示為ー種最普遍的劃分方式，系統(tǒng)被劃分為3層，即最底層、中間層和最上層，實際的FMEA，可能會劃分為更多的層次，或者只分為2層。圖I中圓形或者橢圓形表示模塊，模塊可以包含更細(xì)分的模塊(圖形表示為嵌套的圓形或橢圓形)。其中不同層之間的模塊的連線表示低層的模塊的故障會傳導(dǎo)到對應(yīng)的高層的模塊。FMEA分析的結(jié)果是以表格的形式給出的。FMEA的分析結(jié)果表格的一般形式在圖
2中示例給出。FMEA的工作過程可以看成是填寫這個表格的過程。
模板和模板模型用來輔助填寫這個表格。模板指的是一段文字，模板通過模型的形式組織和顯示，這里所謂的模型指的是樹狀、層次、環(huán)狀等常用的數(shù)據(jù)組織模型。模板的模型負(fù)責(zé)分類管理ー組模板。可以通過模板管理模塊來顯示和修改模板模型，并進一歩添加、刪除和修改其管理的模板。模板分為三類，即底層模塊失效模式模板、中間層失效影響模板和最終影響模板。相應(yīng)的模板模型也分為三類，分別管理上述三類模板。圖I中的每ー個模塊對應(yīng)ー個模板模型。圖2中的FMEA分析的結(jié)果表格的每ー個格的文字都和某一個模板具有對應(yīng)關(guān)系。在開始FMEA分析之前，根據(jù)以往經(jīng)驗，對每ー個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容。進行FMEA分析的時候，毎次需要填寫ー個數(shù)據(jù)項時，用戶首先選中該數(shù)據(jù)項，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊。軟件自動顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，用戶可以在模板模型中選擇合適的模板，然后該模板內(nèi)容將會自動填充到選定的數(shù)據(jù)項上。用戶可以在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷模沟脙?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該ー致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項。如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，并在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模板間建立對應(yīng)關(guān)系，并要求用戶確認(rèn)上述對應(yīng)關(guān)系。最后，F(xiàn)MEA分析的結(jié)果表格可以以各種設(shè)定的格式輸出為RTF (Rich TextFormat,富文字格式)文件或微軟的Word軟件可以編輯的D0C、D0CX格式的文件，輸出格式的說明存儲在輸出配置文件中。綜上所述，本發(fā)明ー種基于模板模型和文本匹配的FMEA過程輔助和信息管理方法，該方法具體步驟如下步驟ー將系統(tǒng)劃分為層次，并以合理的顆粒度將每個層次劃分為模塊。步驟ニ根據(jù)以往經(jīng)驗，對每ー個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容。步驟三進行FMEA分析的時候，毎次需要填寫ー個數(shù)據(jù)項時，用戶首先選中該數(shù)據(jù)項，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊。軟件自動顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，用戶可以在模板模型中選擇合適的模板，然后該模板內(nèi)容將會自動填充到選定的數(shù)據(jù)項上。步驟四用戶可以在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷?，使得?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該一致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項。如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，并在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模板間建立對應(yīng)關(guān)系，并要求用戶確認(rèn)上述對應(yīng)關(guān)系。步驟五FMEA分析的結(jié)果表格根據(jù)設(shè)定的格式輸出為RTF(Rich Text Format,富文字格式)文件或微軟的Word軟件可以編輯的DOC、DOCX格式的文件。


圖I為被分析系統(tǒng)層次及模塊劃分2FMEA結(jié)果輸出表格示例3為本發(fā)明所述方法的工作流程圖 具體實施例方式本發(fā)明專利申請解決其技術(shù)問題所采取的具體實施方式
是本發(fā)明專利所闡述的方法是通過應(yīng)用軟件的形式實現(xiàn)的，本說明書的具體實施方式
講述的是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明專利所述方法的ー種軟件實現(xiàn)方式，軟件本身具體實現(xiàn)代碼將作為軟件著作權(quán)另案申請。首先需要將系統(tǒng)劃分為層次，并以合理的顆粒度將每個層次劃分為模塊。如圖I所示為ー種最普遍的劃分方式。系統(tǒng)的層次和模型劃分圖通過OpenGL (Open GraphicsLibrary)實現(xiàn)。OpenGL是個專業(yè)的圖形程序接ロ，是ー個功能強大，調(diào)用方便的底層圖形庫，可用于實現(xiàn)三維或ニ維模型圖。FMEA分析的結(jié)果是以表格的形式給出的，F(xiàn)MEA的分析結(jié)果表格的一般形式在圖2中示例給出，該表格中的各個數(shù)據(jù)項均存儲在嵌入式數(shù)據(jù)庫中。所謂嵌入式數(shù)據(jù)庫指的是嵌入到應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)庫，隨應(yīng)用程序一起發(fā)布，用戶感受不到它的存在，可以采用SQLite實現(xiàn)嵌入式數(shù)據(jù)庫的管理和維護，SQLite是開源的嵌入式數(shù)據(jù)庫管理軟件，可以以動態(tài)鏈接庫的形式嵌入到應(yīng)用軟件中。模板指的是一段文字，模板通過模型的形式組織和顯示，這里所謂的模型指的是樹狀、層次、環(huán)狀等常用的數(shù)據(jù)組織模型。模板分為三類，即底層模塊失效模式模板、中間層失效影響模板和最終影響模板，模板也是存儲在嵌入式數(shù)據(jù)庫中，三類模板分別對應(yīng)嵌入式數(shù)據(jù)庫中的三個表格。模板的組織模型負(fù)責(zé)分類管理ー組模板，模板模型以XML (Extensible MarkupLanguage)的形式存儲?？梢酝ㄟ^模板管理模塊來顯示模板組織模型，并進ー步顯示、添加、刪除和修改其管理的模板。模板模型中通過記錄模板在嵌入式數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的ID號來保證模板模型和嵌入式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)一致性。這里所述的ID號指的是嵌入式數(shù)據(jù)庫中存儲模板數(shù)據(jù)的表的數(shù)據(jù)項的標(biāo)示符。在開始FMEA分析之前，根據(jù)以往經(jīng)驗，對每ー個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容。建立模板模型和填充模板內(nèi)容通過模板管理模塊實現(xiàn)。進行FMEA分析的時候，毎次需要填寫ー個數(shù)據(jù)項時，用戶首先選中該數(shù)據(jù)項，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊。軟件自動顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，用戶可以在模板模型中選擇合適的模板，然后該模板內(nèi)容將會自動填充到選定的數(shù)據(jù)項上。此時嵌入式數(shù)據(jù)庫記錄該數(shù)據(jù)項和選定的模板的對應(yīng)關(guān)系。也就是說，F(xiàn)MEA分析的結(jié)果表格的每ー個格的文字都和某一個模板具有對應(yīng)關(guān)系，該對應(yīng)關(guān)系也存儲在嵌入式數(shù)據(jù)中。用戶可以在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷?，使得?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該ー致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項。如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，并在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模板間建立對應(yīng)關(guān)系，并要求用戶確認(rèn)上述對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)確認(rèn)后該模板模型對應(yīng)的XML文件記錄下該對應(yīng)關(guān)系從而實現(xiàn)了對模板模型的更新。用戶可以在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷模沟脙?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該ー致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項。如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，添加的模板加入到相應(yīng)的嵌入式數(shù)據(jù)庫和模板模型XML文件中。在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模 板間建立對應(yīng)關(guān)系，該對應(yīng)關(guān)系存儲在嵌入式數(shù)據(jù)中。上一段落所述的文本內(nèi)容比較模塊指的是進行文本內(nèi)容比對的子程序，首先設(shè)定初始文本，如果對初始文本的部分內(nèi)容進行了修改，則該模塊可以自動計算修改后的文本和初始文本的差別度。最后，F(xiàn)MEA分析的結(jié)果表格可以以各種設(shè)定的格式輸出為RTF (Rich TextFormat,富文字格式)文件或微軟的Word軟件可以編輯的D0C、D0CX格式的文件，輸出格式的說明存儲在輸出配置文件中。RTF、DOC或DOCX格式文件的輸出例程可參考開發(fā)技術(shù)網(wǎng)的相關(guān)論文，不在此詳述。綜上所述，見圖3，本發(fā)明ー種基于嵌入式數(shù)據(jù)庫和模板匹配的FMEA過程信息管理和分析結(jié)果輔助生成方法，該方法具體步驟如下步驟ー將系統(tǒng)劃分為層次，并以合理的顆粒度將每個層次劃分為模塊。步驟ニ 根據(jù)以往經(jīng)驗，對每ー個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容。步驟三進行FMEA分析的時候，毎次需要填寫ー個數(shù)據(jù)項時，用戶首先選中該數(shù)據(jù)項，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊。軟件自動顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，用戶可以在模板模型中選擇合適的模板，然后該模板內(nèi)容將會自動填充到選定的數(shù)據(jù)項上。步驟四用戶可以在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷模沟脙?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該一致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項。如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，并在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模板間建立對應(yīng)關(guān)系，并要求用戶確認(rèn)上述對應(yīng)關(guān)系。步驟五FMEA分析的結(jié)果表格根據(jù)設(shè)定的格式輸出為RTF(Rich Text Format,富文字格式)文件或微軟的Word軟件可以編輯的DOC、DOCX格式的文件。
權(quán)利要求
1.ー種基于模板模型和文本匹配的FMEA過程輔助和信息管理方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟ー將系統(tǒng)劃分為層次，并以合理的顆粒度將每個層次劃分為模塊； 步驟ニ 根據(jù)以往經(jīng)驗，對每ー個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容； 步驟三進行FMEA分析的時候，毎次需要填寫ー個數(shù)據(jù)項時，用戶首先選中該數(shù)據(jù)項，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊；軟件自動顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，用戶在模板模型中選擇合適的模板，然后該模板內(nèi)容將會自動填充到選定的數(shù)據(jù)項上； 步驟四用戶在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷?，使得?nèi)容更符合分析的需要，當(dāng)用戶確定修改后，文本內(nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該一致性低于某ー個設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項；如果用戶確定添加新的模板，則進入模板管理模塊，進行模板添加，并在退出模板添加以后在上次編輯的數(shù)據(jù)項和新添加的模板間建立對應(yīng)關(guān)系，并要求用戶確認(rèn)上述對應(yīng)關(guān)系； 步驟五FMEA分析的結(jié)果表格根據(jù)設(shè)定的格式輸出為RTF即富文字格式文件或微軟的Word軟件能編輯的DOC、DOCX格式的文件。
全文摘要
一種基于模板模型和文本匹配的FMEA過程輔助和信息管理方法，它有五大步驟一、將系統(tǒng)劃分為層次，并將每個層次劃分為模塊；二、對每一個模塊分別建立初步的模板模型，填充模板內(nèi)容；三、進行FMEA分析，填寫數(shù)據(jù)項時，先選中它，并指定該數(shù)據(jù)項所關(guān)聯(lián)的模塊；軟件顯示該模塊對應(yīng)的模板模型，該模板內(nèi)容將會自動填充到數(shù)據(jù)項上；四、用戶在模板內(nèi)容的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷模谋緝?nèi)容比較模塊將比較修改后的數(shù)據(jù)項和模板內(nèi)容的一致性，如果該一致性低于設(shè)定的閾值，將提示用戶是否需要添加新的模板以匹配該數(shù)據(jù)項；五、FMEA分析的結(jié)果表格根據(jù)設(shè)定的格式輸出為RTF格式文件或微軟的Word軟件能編輯的DOC、DOCX格式的文件。
文檔編號G06F17/30GK102831152SQ20121021868
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者李國旗, 張娟, 崔昌昌 申請人:北京航空航天大學(xué)