俄罗斯在FMEA应用上的一些特色（下）

三、BPMN在FMEA的应用

上面已在IDEF0符号法中考察了FMEA模型，详细描述了程序参加者的必要功能、执行程序的顺序以及执行程序的指导文件和资源。不幸的是，IDEF0讲解的能力不允许明显地显示FMEA程序的参与者在每个功能阶段的作用。此外，在使用FMEA程序的IT支持以及在示意图上标明的关键事件和条件分支时，很难显示服务功能。所有这些在BPMN符号法的工具中，都允许在任何过程的模型中足够灵活和可视化地实现。

本文的重点是在BPMN（Business Process Modeling Notation）模型中描述信息系统支持的FMEA程序的位置，程序的每个成员的角色，以及BPMN符号法所属的新元素（在IDEF0模型中没有的）。作者们只是试图揭开FMEA“厨房”的秘密，并不是完整的BPMN模型。

该程序由五个主要参与者组成：项目主管、开发部代表、消费者代表和两组人员-FMEA团队的主管们和直接成员（团队由领导者和参加者组成）。

为了方便比较，BPMN模型被分解成与IDEF0模型相同的基本块，并保留了单个功能的字母数字符号。BPMN模型在几乎所有主要阶段都给予了实际支持。

BPMN模型的上层A0包括所有反映FMEA程序基本阶段的基本操作，以及每个成员的角色和一组用于支持相关基本程序的信息系统模块（图1）。

图1：A0层的BPMN图

从这个BPMN模型出发，信息系统支持下的FMEA应当包括下面基本模块：

•FMEA测试和培训模块-用于A1阶段“准备和规划FMEA”；

•结构、功能和需求分析模块–用于A2阶段“结构和功能分析”；

•故障分析模块（FMEA协议的形成）–用于A3阶段“风险评估“和A4阶段“开发和实施纠正措施“；

•纠正措施控制模块–用于A4阶段“开发和实施纠正措施”；

•FMEA报告管理模块-用于A5阶段“报告（完成FMEA程序）”。

该模型还提供了外部信息系统，从那里必须调出设计在CAD/CAM/CAE/PLM系统中的生产结构和过程的数据。它们是A2阶段的必需品。

BPMN模型中的FMEA程序开始于接到FMEA程序开始的命令，结束于签署FMEA协议，并根据程序完成结果确认报告。在这个符号法里，数据的流动和文档的运行被明显地描绘出来。

A4阶段显示了流程的划分：纠正措施实施后，效率是否低下？默认情况为不低下，所以我们进入了A5阶段；如果存在低下情况的话，我们就返回A3阶段。我们重新分析故障，分析产生效率低下的原因。要做到这一点，就必须检查故障的理由是否正确，如果存在开发纠正措施有错误的话。如果最初的原因是正确的，那么应该提供新的纠正措施。在描述A4阶段时，我们将更详细地考虑这一点。数据模型中程序参加者的一系列功能和行为在其中扮演的角色，显示在表1中。

表1：FMEA程序参与者的行动（A0层）

四、本体论在FMEA的应用

为了全面了解FMEA中分析风险的方法，必须清楚地定义了它的理解和功能的结构。这个问题可以基于FMEA过程的本体论模型来解决。本体论与一组特定的概念一起构成了一个特定领域的知识基础。它是知识基础的“骨架”和“肌肉”，而用特定的术语填满它会使它“复活”，使它成为所有参与者都需要的有用信息来源。

本体论（ontology）是哲学概念 ，它是研究存在的本质的哲学问题。近几十年里，这个词被应用到计算机界，并在人工智能、计算机语言以及数据库理论中起到越来越重要的作用。然而，到目前为止，对于本体论，还没有统一的定义和固定的应用领域。斯坦福大学的Gruber给出的定义得到了许多同行的认可，即本体论是对概念化的精确描述，本体论用于描述事物的本质。在实现上，本体论是概念化的详细说明，它往往就是一个正式的词汇表，其核心作用就在于定义某一领域或领域内的专业词汇以及他们之间的关系。这一系列的基本概念如同知识工程这座大厦的基石，为交流各方提供了一个统一的认识。在这一系列概念的支持下，知识的搜索、积累和共享的效率将大大提高，真正意义上的知识重用和共享也成为可能。

讲一个我自己认识理解本体论的小实例吧。我在“工业工程与管理”杂志的1999年第2期上发表一篇文章，题目是“同类过程控制图的一个实例”，这是我在上海某外资企业工作时的一段经验。我在国内更大的文献库“知网”里发现，此文被2017年第4期的“中国防痨杂志”杂志上的一篇文章引用，题目是“箱式图在结核病防控工作中的应用”，作者是北京中国疾病预防控制中心的。按理说，这两篇文章从作者、工作单位、杂志类别、时间间隔、内容体裁讲，似乎都毫不搭界的，怎么会联系起来呢？我在“知网”里输入关键词“箱子图”，只跳出来我的那篇文章。于是我明白了，原来我的文章有个关键词“箱子图”，而引用的文章就是介绍“箱子图”在他们工作领域的应用的。他们一定是通过文献数据库发现我的文章并加以参考，文献数据库有这种功能是因为按“本体论”建的。由此看，FMEA要搞得好，也要按“本体论”建数据库。这样众多员工、长年累月积累起来的经验、教训和知识，才容易被检索和利用，这就能极大地提高工作效率，而不是让人感到搞FMEA是应付审核、摆样子、累赘。

武汉理工大学的赵秀栩等在《IntelligentSystems and Application》2012(3)上发表英语文章，题目翻译成中文是“本体论功能过程FMEA知识管理方法的应用研究”。他们认为“没有一个统一的FMEA知识结构的标准，分散的FMEA知识不能在生产过程中被收集，用于共享、重复使用和保存FMEA知识于生产过程中。”所以他们提出基于本体论的FMEA知识表达方法，能够及时和高效地提取和转化现存的FMEA知识，以满足质量管理的需求。

生产系统里的FMEA知识，可以被视作零件失效模式、生产过程、测量过程和过程程序的组成。特殊的成分有一系列生产过程，每一过程有一些度量要求。因此，不同失效模式会在这个过程发生。图2显示特殊过程的等级关系。

                                          图2：FMEA的等级模型

为了得到生产系统中FMEA知识的有效管理，在FMEA本体论的领域里的相互关系，必须被清晰地表达。图3显示的是零件、过程、过程维度和失效模式之间的关系。

图3：FMEA本体论之间的关系

应当说，目前俄罗斯的同行专家们把本体论应用在FMEA上已取得更加丰硕的成果。他们先把FMEA程序分成八大类作为基础，即：组织、消费者、项目、调查对象、参加者、文档、风险和资源。见图4。

图4：FMEA本体论的基本分类

接着对每一类的次级类别加以区分，可能有几个等级。结构最复杂的是类别《风险》，信息形式最丰富的是类别《文档》和《调查对象》。这些类别的图一般来说都够复杂的，本文省略。每个类别都有结构，下面只给出《文档》这个类别的结构：

•监管文件：国家标准、安全规则，FMEA的企业标准；

•方法文件：FMEA团队工作方法，关于FMEA的演示、FMEA手册，FMEA参考资料，FMEA测试；

•命令文件：开始程序的命令和团队的组成

•原始文档：

1）模拟数据：流程图、过程流图、规范要求、描述、控制计划、DFMEA协议、PFMEA协议、测试结果、控制结果、操作数据、规格、技术过程、技术条件、图纸、3D模型；

2）监管要求；

3）操作手册；

4）专业化；

5）技术过程；

6）技术条件；

7）消费者需求；

8）图纸；

9）3D模型。

•总结文件：关于FMEA和纠正措施的报告，DFMEA和PFMEA协议；

•管理文件：项目计划，纠正措施计划。

本体论模型帮助专家识别所有本体论类别之间的关系，类别的所有功能，以及数据的性质。它使得能理解FMEA程序，它的结构、分析顺序、功能和相应的参加者的职责。数据知识被应用于建立FMEA程序的功能和过程模型，以及被应用于FMEA支持的信息系统的建模和开发。总的来说，FMEA过程本体论模型可能是一种方法甚为有趣、复杂的知识基础。

最后要介绍6篇俄语文献的作者，他们是：Д.И.帕努科夫：科学技术副博士，伏尔加大学副教授；B.Н.科斯洛夫斯基：科学技术博士，萨马拉技术大学教授、系主任；Д.B.阿伊达罗夫：科学技术副博士，萨马拉技术大学副教授；Д.И.布拉格万谢斯基：科学技术副博士，联邦调查局《图拉信息服务》主任。前3位参与所有6篇，第4位参与最后一篇。

俞钟行写于2021年2月9日

后记：俞老师擅长数理统计，精通俄文，长期研究各种质量工具的理论方法，并在将质量工具有效运用到实践中做了很多有益的尝试，笔耕不辍，每年发表质量管理相关论文数十篇。此文让我们了解到俄罗斯在FMEA方面的研究情况，开阔了我们的思维，衷心感谢俞老师的辛勤付出！同时我们也热诚欢迎有识之士踊跃投稿，共同探索FMEA的奥妙！