CN102810112B - 一种实现fmea数据多维处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

一种实现FMEA数据多维处理系统及处理方法,方法用于在实时处理系统上子系统不断响应网络用户请求的同时，完成多维数据分析操作规程，包括：（1）设置分析维度存储单元，用于设置包括多维数据分析在内的方法、方程式；（2）FMEA应用系统响应用户请求，用于获取计算数据时候需要提取的失效数据和产品数据信息，并将结果传递到FMEA数据多维处理子系统；（3）FMEA数据多维处理系统上的多维数据处理子系统对用户传递来的数据进行归总，所述归总的结果包括进行多维数据分析需要的失效数据信息和产品信息,（4）从数据仓库中提取（1）所需信息,（5）按照步骤（1）中设定的方程式，再计算出分析的数据结果,（6）将结果在客户端显示成三维图和报表的形式，对于高级别的风险优先系数失效模式，系统提供给用户参考解决方案。

Description

一种实现FMEA数据多维处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种线上处理过程中实现FMEA数据多维处理系统及其分析方法。

背景技术

从每次的失效/故障之中习得经验和教训，是一件代价高昂而又耗费时间的事情，而FMEA则是一种用来研究失效/故障的，更为系统的方法。同样，最好首先进行一些思维实验。

二十世纪40年代后期，美国空军正式采用了FMEA。后来，航天技术/火箭制造领域将FMEA用于在小样本情况下避免代价高昂的火箭技术发生差错。其中的一个例子就是阿波罗太空计划。二十世纪60年代，在开发出将宇航员送上月球并安全返回地球的手段的同时，FMEA得到了初步的推动和发展。

尽管最初是由军事领域所建立的方法，但FMEA方法学现在已广泛应用于各种各样的行业，包括半导体加工、饮食服务、塑料制造、软件以及医疗保健行业。在设计和加工处理格式方面，FMEA已经结合到了产品质量先期策划(英文：Advanced Product QualityPlanning，APQP)，以便提供基本的风险化减手段以及实现对于预防策略的时机选择。

FMEA核心思想就是通过S(Severity)、O(Occurrence)和D(Detection)三个值乘积确定风险优先序数RPN(Risk Priority Number)的值。由于FMEA计算方法简单易用性，使FMEA在各行各业中得到广泛的应用，它成为企业提高产品质量和降低运营风险的不可或缺的手段之一。同时它导致现有方法和技术存在以下的缺陷：

首先，SOD值是由工程师确定的，这个过程具有非常大的主观性，虽然过程中用AHP等方法尽量减少和降低了人为因素，但是还是无法客观的了解到真是的情况，这对后面的改善活动起到至关重要的影响。

其次，由SOD乘积得到的RPN值只能反映出一个高度概括的风险状况，无法分析最近一段时间内的，如两年或者两个月的产品失效情况，也无法了解到单独一个或者某几个因素风险情况、如SO乘积的排名情况。FMEA工作涉及到的数据量很大，但是分析方法不够全面，现有方法无法给人们提供一个全面的分析结果。

也就是说，现有的FMEA方法处理的精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现多维FMEA数据分析的实时处理系统，以解决现有FMEA方法的不够客观和不够全面的技术问题。

本发明的目的在于提供一种在FMEA数据多维处理系统上实现多维FMEA数据分析方法，以解决现有FMEA方法的不够客观和不够全面的技术问题。

一种实现FMEA数据多维处理系统及分析方法，其特征在于，所述的处理系统包括FMEA平台系统和数据库，上述FMEA平台系统进一步包括系统数据管理子系统、失效数据管理子系统、FMEA工作表管理子系统和FMEA数据多维处理子系统，所述数据库包括系统数据存储单元、失效数据存储单元、RPN值存储单元和分析模式存储单元，其中：

(1)系统数据管理子系统：用于处理项目和产品的基本信息，并将处理结果存储在系统数据存储单元里面；

(2)失效数据管理子系统：用于处理产品及其零部件的失效数据信息，并将处理结果存储在失效数据存储单元里面；

(3)FMEA工作表管理子系统：用于按照传统FMEA工作原理处理系统数据和失效数据，并将处理结果存储在RPN值存储单元；

(4)分析模式存储单元：用于存储包括多维联机分析处理的维度、分析处理方程式和参数计算方式存储；

(5)FMEA数据多维处理子系统包括：

●数据提取单元：分别连接分析模式存储单元和数据仓库，用于提取多维联机分析处理所需要的FMEA数据归纳结果；

●参数拟合单元：连接数据提取单元和分析模式存储单元，用于进行参数拟合。

●多维计算单元：分别连接数据提取单元、分析维度单元、系统数据存储单元、失效数据存储子单元和RPN值存储单元，用于按照预设的公式计算数据。

一种在FMEA平台系统上实现多维数据分析方法，用于在实时处理系统上子系统不断响应网络用户请求的同时，完成多维数据分析操作规程，其特征在于，包括：

(1)设置分析维度存储单元，用于设置包括多维数据分析在内的方法、方程式；

(2)FMEA应用系统响应用户请求，用于获取计算数据时候需要提取的失效数据和产品数据信息，并将结果传递到FMEA数据多维处理子系统；

(3)FMEA数据多维处理系统上的多维数据处理子系统对用户传递来的数据进行归总，所述归总的结果包括进行多维数据分析需要的失效数据信息和产品信息。

(4)从数据仓库中提取(1)所需信息

(5)按照步骤(1)中设定的方程式，再计算出分析的数据结果

(6)将结果在客户端显示成三维图和报表的形式，对于高级别的风险优先系数失效模式，系统提供给用户参考解决方案。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明将多维FMEA数据分析分为几个部分，首先将多维分析方法进行量化，比如量化成方程式；并将方程式部署到线上，通过用户实时操作选择和传递参数，从而在给定的条件下分析数据，最终将结果件事给用户。这种分析方法具有多维度性，能使得分析结果更全面。

其次，本发明的这种多维分析方法具有交互操作实时性。

再次，这种多维数据可以通过软件的方式预先编好程序，并将编号的程序集成在当前的FMEA平台系统里面，在不替换原有的系统的条件下，增加了系统的功能，减少了企业在技术改进方面的资金投入，并实现自动分析，减少了人工的投入，同时提高了分析的效果。

附图说明

图1为FMEA平台系统的体系结构示意图；

图2为FMEA平台系统的功能结构示意图；

图3为多维数据处理的流程示意图；

图4为多维处理子单元原理结构图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

本发明的核心在于：基于企业目前广泛实施和应用的FMEA平台系统，把FMEA数据多维处理子系统集成到FMEA平台系统里面，这种优势是减少了企业的开发成本和降低了实施的难度。

实现FMEA数据多维处理系统，请参阅图1，其作为系统的体系结构。系统划分为表现层1、应用层2和数据层3，用户通过用户接口访问该应用系统，产品数据管理用于构建产品信息库所需的信息，包含产品信息的录入、修改、查询机编辑功能；失效数据管理主要包括失效模式的管理、失效原因管理、失效影响管理、改进措施管理和FMEA工作表的管理，其中FMEA工作表的管理主要针对系统中已经存储的产品所能生成的FMEA表的管理；另外，可以根据不同的产品生成相应的FMEA工作表。

实现FMEA数据多维处理系统是基于平台WindowsNT/2000/XP/Win7/Linux，其中应用层2可以选择在Apache Tomcat作为应用服务器，数据层3可以选择MySql作为数据库，用户可通过IE浏览器在操作使用系统，即表现层1使用IE浏览器。

系统按照功能划分为系统设置、产品数据管理和失效数据管理等4个子系统，每个子系统分为不同的应用操作，具体的功能介绍如下(请参阅图2)：

FMEA失效数据管理系统21是系统的基础功能部分。失效数据管理是对与部件失效直接相关的数据进行管理，主要针对FMEA过程中“失效模式提取”、“失效原因分析”、“失效影响分析”、“危害性分析”、“提出改进措施”、等步骤所产生和使用的数据进行存储管理。它是系统数据管理的重要部分。

FMEA失效数据管理系统21主要包括以下几种数据管理子系统：

失效模式管理子系统211主要是对失效模式类型的管理，包括失效模式查询和失效模式录入。由于失效模式类型已有稳定的标准，失效模式类型数据只可由管理员进行录入。其他的设计人员能读取、查询和修改失效模式类型数据。

失效原因管理子系统212主要是对失效原因进行管理，包括失效原因查询和失效原因录入。失效原因数据主要来源于已有失效原因的积累分析和未来高级用户添加的原因。用户可以录入已有的失效原因数据，添加特定的失效原因，通过失效原因数据管理来进行关于失效的查询和修改等操作。

失效影响管理子系统213主要针对失效影响进行管理，包括失效影响查询和失效影响录入。失效影响数据包括分层次对失效影响描述和对失效影响级别的评定。用户可以录入失效影响数据，评定影响级别，通过失效影响管理来进行关于失效的查询、录入和修改等操作。

失效危害性管理子系统214针对失效的危害性进行管理，包括严酷度等级、发生概率等级、检测难度等级等。用户根据这些数据判断某个部件失效的危害程度，排定优先处理次序。用户可以录入修改部件危害性数据信息，浏览、查询和修改相关数据。

失效改进措施管理子系统215主要针对失效改进措施进行管理，包括改进措施查询和改进措施录入，以及失效改进措施，改进后的回归分析情况等。用户可以对改进措施的数据进行录入、查看和删除。

系统数据管理系统22包括产品查询、项目查询、零部件查询、产品录入和零部件录入等。系统数据管理系统22页面可分为录入页面和查询页面两类：录入页面供用户录入相应的数据，如：产品数据、零部件数据；查询页面供用户查找其感兴趣的信息，如：产品查询、项目查询和零部件查询等，并可在此基础上进行修改、删除和导出等操作。

FMEA工作表生成系统23，包括：生成FMEA工作表子系统231，将系统数据子系统和失效数据子系统已经输入的信息用FMEA工作表的形式显示出来。RPN分析子系统232，用直方图的形式直观的显示RPN值的大小排序。

FMEA数据多维处理系统24是FMEA数据多维分析处理平台系统的核心部分。失效数据多维分析处理是对与部件失效直接相关的数据进行分析处理，主要针对FMEA过程中“失效模式”、“失效原因”、“失效影响”、“危害性”、“改进措施”等步骤所产生和使用的数据进行多维分析处理。FMEA数据多维处理子系统主要包括“上卷”、“下钻”、“切片”、“切块”和“转轴”等分析处理操作。它是系统数据管理的重要部分。

请参阅图3，其为一种在FMEA平台系统上实现FMEA数据多维处理方法的流程图。它用于在FMEA平台系统上实时处理子系统不断响应网络用户的请求的同时，完成多维数据分析处理的操作流程，包括：

S110：设置分析维度存储单元，用于设置包括多维数据分析在内的方法、方程式。

S120：FMEA应用系统响应用户请求，用于获取计算数据时候需要提取的失效数据和产品数据信息，并将结果传递到FMEA数据多维处理子系统。

S130：FMEA数据多维处理系统上的多维数据处理子系统对用户传递来的数据进行归总，所述归总的结果包括进行多维数据分析需要的失效数据信息和产品信息。

S140：从数据仓库中提取步骤S110所需信息。

S150：按照步骤S110中设定的方程式，再计算出分析的数据结果。

从步骤S140得到的要分析处理的数据Q、Q_T、Q_S、Q_D，和步骤S110设置的要分析数据维度的界限范围T_T、S_S、D_D，按照分析模式子单元中设置的计算方程式，带入数据计算：

其中Q表示要分析处理的数据；Q_T、Q_S、Q_D分别表示Q在T、S、D维度上的分量；表示维度等分级别，可取值为0、2、3…,当就表示不考虑这个维度；T_T、S_S、D_D表示维度的取值范围，即要分析的数据维度的界限范围。

分析模式子单元中存储的分析方法包括以下几种：

上卷：使中某个维度的减小，可以得到更概括的数据。

下钻：使中某个维度的增大，可以得到更细致的数据。

切片：当且仅当中某一个维度的时候，所得值域即为所求。

切块：使T_T、S_S、D_D中某两个或者以上的维度取值范围缩小，并且使 中相关维度的减小，所得到一个值域。

转轴：即交换T、S、D的维度方向，只是改变了显示方式。

以核电产品的再热阀门为例(所选为一小部分)，传统FMEA方法计算出来的RPN如下表所示：

得到的RPN排序是对以前的失效分析的高度概括，传统的FMEA方法不能精确的分析出来是哪段时间、哪个参数(S/O/D)对RPN指影响最大、以及基于S、O和D的多维度分析等。

使用本发明提出的方法，进一步，可以分析发生度和难检度的影响最大的，以针对性的提出检查和解决方法，并生成列表(以SD示例)：

通过步骤S110设置的参数和步骤S120-140得到的数据，带入步骤S110设置的公式计算结果，便可以得到要分析处理维度的数据结果，

S160：将结果在客户端显示成三维图和报表的形式，对于高级别的风险优先系数失效模式，系统提供给用户参考解决方案或者改进措施。

请参阅图4，多维数据计算子单元进一步包括，

数据提取子单元241：连接产品失效数据仓库11，用于从产品失效数据仓库11中提取预先设定的数据。数据提取子单元241进一步包括产品失效数据计算相关数据提取子模板2411和参数计算相关数据子模板2412。参数计算相关数据提取子模板2412连接参数拟合子单元242，用于提取计算参数所需的数据。产品失效数据计算相关数据子模板2411，连接多维数据处理子单元243，用于提取计算多维数据结果所需的数据。数据提取子单元241还需要与触发子单元244连接，获知何时和条件下来提取数据。触发子单元244还包括产品失效数据计算相关数据触发子模板2441和参数计算相关数据计算触发子模板2442。产品失效数据计算相关数据触发子模板2441，连接产品失效数据计算相关数据提取子模板2411，用于按照预先设定的条件触发产品失效数据计算相关数据提取子模板2411来提取该数据。参数计算相关数据触发子模板2442，连接参数计算相关数据提取子模板2412，用于按照预先设定的条件触发参数计算相关数据提取子模板2412来提取该数据。

参数拟合子单元242，连接数据提取子单元241，主要是连接参数计算相关数据提取子模板2412，用于根据数据提取子单元241提出的数据，按照预先设定的方式(如公式)计算出参数值。

多维数据处理子单元243，分别连接参数拟合子单元242、分析模式存储子单元14和数据提取子单元241，用于根据估计出来的参数值和方程式获得本次计算失效数据的公式，利用该公式计算出数据值。系统还包括一个与多维处理子单元相连接的FMEA数据多维分析处理触发子单元245，用于按照预先设定的触发条件触发产品失效数据的分析处理操作。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种实现FMEA数据多维处理系统，其特征在于，包括FMEA平台系统和数据库，上述FMEA平台系统进一步包括系统数据管理子系统、失效数据管理子系统、FMEA工作表管理子系统和FMEA数据多维处理子系统，所述数据库包括系统数据存储单元、失效数据存储单元、RPN值存储单元和分析模式存储单元，其中：

系统数据管理子系统：用于处理项目和产品的基本信息，并将处理结果存储在系统数据存储单元里面；

失效数据管理子系统：用于处理产品及其零部件的失效数据信息，并将处理结果存储在失效数据存储单元里面；

FMEA工作表管理子系统：用于按照传统FMEA工作原理处理系统数据和失效数据，并将处理结果存储在RPN值存储单元；

分析模式存储单元：用于存储包括多维联机分析处理的维度、分析处理方程式和参数计算方式存储；

FMEA数据多维处理子系统包括：

●数据提取单元：分别连接分析模式存储单元和数据仓库，用于提取多维联机分析处理所需要的FMEA数据归纳结果；

●参数拟合单元：连接数据提取单元和分析模式存储单元，用于进行参数拟合；

●多维计算单元：分别连接数据提取单元、分析维度单元、系统数据存储单元、失效数据存储子单元和RPN值存储单元，用于按照预设的公式计算数据；

分析模式存储单元进一步包括：分析维度子单元、分析方法子单元和参数计算方程式子单元，分析维度子单元进一步存储：失效发生时间T、失效模式的严重度S和失效模式难检度D；

参数计算方程式子单元进一步存储：

其中Q表示要分析处理的数据；Q_T、Q_S、Q_D分别表示Q在T、S、D维度上的分量；表示维度等分级别，取值为0、2、3…,当就表示不考虑这个维度；T_T、S_S、D_D表示维度的取值范围，即要分析的数据维度的界限范围。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于,还包括一个与多维数据计算单元相连接的多维数据分析触发子单元，用于按照预先设定的触发条件触发失效数据计算操作。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个与失效数据存储单元相连接的分析维度触发子单元，用于按照预先设定触发条件从失效数据中获取失效发生时间、失效模式的严重度和失效模式难检度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

分析方法子单元进一步存储：上卷与下钻、切片与切块和转轴，

●上卷是在数据立方体中执行聚集操作，通过在维级别中上升或通过消除某个或某些维来观察更概括的数据；

●下钻是通过在维级别中下降或通过引入某个或某些维来更细致的观察数据；

●切片是在给定的数据立方体的一个维上进行的选择操作，切片的结果是得到了一个二维的平面数据；

●切块在给定的数据立方体的两个或多个维上进行的选择操作，切块的结果是得到了一个子立方体；

●转轴就是改变维的方向。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与计算方程式子单元和失效数据存储单元相连接的分析方法触发子单元，用于按照预先设定触发条件触发分析操作。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，分析方法与参数计算方程式对应关系如下：

上卷：使中某个维度的减小，得到更概括的数据；

下钻：使中某个维度的增大，得到更细致的数据；

切片：当且仅当中某一个维度的时候，所得值域即为所求；

切块：使T_T、S_S、D_D中某两个或者两个以上的维度取值范围缩小，并且使中相关维度的减小，所得到一个值域；

转轴：即交换T、S、D的维度方向，只是改变了显示方式。

7.一种在FMEA平台系统上实现多维数据分析方法，用于在实时处理系统上子系统不断响应网络用户请求的同时，完成多维数据分析操作规程，其特征在于，包括：

(1)设置分析维度存储单元，用于保存包括多维数据分析在内的方法、方程式；

(2)FMEA应用系统响应用户请求，用于获取计算数据时候需要提取的失效数据和产品数据信息，并将结果传递到FMEA数据多维处理子系统；

(3)FMEA数据多维处理系统上的多维数据处理子系统对用户传递来的数据进行归总，所述归总的结果包括进行多维数据分析需要的失效数据信息和产品信息；

(4)从数据仓库中提取(1)所需信息；

(5)按照步骤(1)中设定的方程式，再计算出分析的数据结果；

(6)将结果在客户端显示成三维图和报表的形式，对于高级别的风险优先系数失效模式，系统提供给用户参考解决方案；

要分析处理的数据维度的界限范围T_T、S_S、D_D，和从步骤(4)得到的要分析处理的数据Q、Q_T、Q_S、Q_D，按照预设的计算方程式，带入数据计算：

其中Q表示要分析处理的数据；Q_T、Q_S、Q_D分别表示Q在T、S、D维度上的分量；表示维度等分级别，取值为0、2、3…,当就表示不考虑这个维度；T_T、S_S、D_D表示维度的取值范围，即要分析的数据维度的界限范围。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，分析方法包括以下几种：

上卷：使中某个维度的减小，得到更概括的数据；

下钻：使中某个维度的增大，得到更细致的数据；

切片：当且仅当中某一个维度的时候，所得值域即为所求；

切块：使T_T、S_S、D_D中某两个或者两个以上的维度取值范围缩小，并且使中相关维度的减小，所得到一个值域；

转轴：即交换T、S、D的维度方向，只是改变了显示方式。