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算機系統(tǒng)的支持下使用手動維護(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算機系統(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(隨時間的故障（failurein time)，1*10 9每小時)。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）到各個故障模式。例如， 針對電容器的兩個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"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)地計算其它列。列C16用于描述能夠檢測或減輕危險故障效應(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用于計算危險故障 效應(yīng)處于未被檢測的剩余故障率（Adu)。列C19用于計算針對通過診斷措施檢測到危險故 障效應(yīng)的情況的故障率（Add)。
[0006] 當(dāng)實現(xiàn)在電子表格應(yīng)用中時，如圖1中圖不的手動維護(hù)的表格可以包含時刻 (instant)的自動化。自動化可以計算針對不同故障率的值。
[0007]因為現(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)團隊時。
[0008]另外，這樣的常規(guī)表格中的每一個故障模式對應(yīng)于技術(shù)系統(tǒng)中的單個效應(yīng)及其診 斷措施。出于文檔記錄（documentary)的原因，該事實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，表格并非由單個人員填入，而是由工程師和設(shè)計師的團隊來填入。高度可能的是兩個不 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 表格中將會是理論上可能的，但是利用手動維護(hù)的群集是錯誤和不一致性的來源。因此，手 動的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單個效應(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 析故障模式的哪個分?jǐn)?shù)貢獻(xiàn)于全局效應(yīng)的信息，因為不清楚如何可以在局部維護(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： 提供被存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)中的元模型，所述元模型包括技術(shù)系統(tǒng)的至少一個 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施例中，每一個局部效應(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)的運行時期間發(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施例中，存儲在元模型內(nèi)的每一 個所生成的全局效應(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施例中，元模型的每一個局部 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 每一個一般部件，與一般部件相關(guān)聯(lián)的一個或多個一般故障模式，其中每一個一般故障模 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施例中，方法還包括： 利用處理器實例化一般部件和一般故障模式以分別生成部件實例和故障模式實例，部 件實例和故障模式實例指定技術(shù)系統(tǒng)，以及 存儲部件實例和故障模式實例。
[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施例中，一般部件和一般故障