用于优化受调查系统的价值链内的措施的方法和系统与流程

受调查系统的价值链典型地包括不同的价值链级或阶段，包括设计级、生产级和操作级。在这些不同的阶段或级期间，故障模式影响分析（fmea）可以演绎地调查不同阶段的不同项目。价值链的不同阶段或级的项目广泛地不同。

图1示出用于分析复杂系统的常规fmeca分析（故障模式影响和严重性分析）的示例。如图1中所图示的，所图示的表格包括若干列c（c1至c13）。第一列c1包括要求，并且指示要分析的项目的要求。例如，要求可以是门内蜡的应用。蜡的手动应用可以用于覆盖内门、延缓组件的腐蚀的最小蜡厚度处的下表面。

下一列c2指示潜在故障模式pfm。潜在故障模式例如是指定表面之上的不足蜡覆盖。潜在故障模式一般指定对要分析的项目可以发生什么。

下一列c3指示故障的潜在影响pef。列故障的潜在影响用于描述影响。在具体示例中，故障的潜在影响可以指示门的恶化的寿命，其由于涂料随时间生锈和内部门硬件的受损功能而导致令人不满意的外观。

下一列c4包括指示影响的严重性的严重度号码。列c4sev用于分配数值，该数值涉及故障影响的严重度。例如，影响越严重，严重度号码越高。例如，人们可以协定其中1表明几乎没有影响并且10表明人员的严重伤害的标度。列c5可以包括类。

下一列cc指示故障的潜在原因/机制pcmf。列故障的潜在原因/机制pcmf用于记录故障的原因。在具体示例中，故障的原因可以包括手动插入的喷头并未被插入足够远或者喷头由于过高的粘度或过低的温度或过低的压力而变得堵塞。

在下一列c7中，occ是用于记录故障的发生的数值。例如，人们可以使用其中1意味着故障几乎不可能并且10用于典型地在受调查系统的24操作小时内发生的故障的标度。在所图示的示例中，列c6中的第一原因可以得到8的发生值，而列c6中的第二原因得到5的相关联的发生值。

下一列c8指示当前过程控制cpc。列当前过程控制用于记录当前安装的措施。在具体示例中，所安装的第一措施是每小时针对膜厚度（深度计）和覆盖的视觉检查。关联到故障的第二潜在原因的第二措施是测试启动处和空闲时段之后的喷射图案并且执行预防性维护程序以清洗这些喷头。

在下一列c9中，值det被指示用于记录故障影响的可检测性。

下一列c10指示风险优先级号码rpn。风险优先级号码rpn可以被计算为参数occ（列c7）、严重度sev（列c4）和可检测性det（列c9）之积。

下一列c11指示推荐动作ract。列推荐动作用于记录可以缓解或防止故障模式影响的动作。在具体示例中，推荐动作可以包括向喷射器添加正面深度停止件，提供自动化喷射和/或在粘度与温度与压力关系上使用实验设计（doe）。

在下一列c12中，指示列责任和目标完成日期rtcd。列责任和目标完成日期用于设定针对相应动作的绝限。在所图示的示例中，第一推荐动作具有绝限或完成日期15.10.1998，第二推荐动作ra2具有完成日期15.12.1998，并且第三推荐ra3具有完成日期1.10.1998。所有动作负责工程部门。

在下一列c13中，指示动作结果actr。动作结果actr包括所采取的动作，并且它们包括严重度发生和可检测性以及所计算的风险优先级号码rpn。列动作结果、所采取的动作可以用于记录实际采取的动作，并且列动作结果、sev、动作结果occ、动作结果det和动作结果rpn可以用于为关于就位的新动作的参数发生、可检测性和可控制性分配新值以计算降低的风险优先级号码rpn'。在所图示的具体示例中，所采取的动作可以包括添加停止件和线上检查喷射器，以及由于相同线上的不同门的复杂度所致的废弃（rejection），和温度和压力限制的确定以及关于对应的严重度发生和可检测性值的限制控制的安装。在如图1中图示的表格的具体示例中，第一风险优先级号码rpn1可以通过所采取的动作从280降低至70。另外，第二风险优先级号码rpn2从105降低至21。

从图1中所示的示例，可以看到常规的fmea分析具有若干缺陷。导致相同影响的故障模式不能被适当地解决以优化被采取以防止故障的措施。另外，目标在于价值链的不同阶段或级的不同措施可以具有不同的成本和有效性值。例如，在操作中，措施m可以是人类交互，而在设计阶段中措施可以包括自动化测试。根据对不同故障模式的影响优化措施（防止多于一个故障模式的措施的重用）是不可能的，因为它们不能在如图1中所示的手动维护的表格中被适当地解决。另外，价值链的自动化重配置不能导致故障模式分析的自动化采用。

相应地，本发明的目的是允许优化包括若干价值链级的受调查系统的价值链内的措施。

根据本发明的第一方面，所述目的通过一种包括权利要求1的特征的用于优化受调查系统的价值链内的措施的方法来实现。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于优化受调查系统的价值链内的措施的方法，

其中在所述价值链的每一级中，涉及受调查系统的项目包括具有对应措施的故障模式的相关联的集合，其中每一个故障模式是指受调查系统的全局系统影响，

其中价值链的每一级使用存储在全局数据库中的fmea元模型来单独报告用于针对受调查系统的整个价值链执行受调查系统的全局故障模式影响分析的其措施、有效性值和努力值。

在根据本发明的第一方面的方法的可能实施例中，在受调查系统的运行时处自动优化受调查系统的价值链。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，受调查系统的价值链包括设计级和/或生产级和/或操作级。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，在设计级中预测全局系统影响，在生产级期间预测和/或测量全局系统影响，并且在受调查系统的操作级期间测量全局系统影响。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，受调查系统包括在设计级中设计、在生产级中制造并且在价值链的操作级期间操作的最终制造产品。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，在受调查系统的每一个所检测的全局系统影响的基础上，存储在全局数据库中的fmea元模型用于向后追踪通过故障模式和措施的相关性的网络以优化措施和/或故障模式的所应用的集合。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，涉及受调查系统的项目包括

在价值链的设计级中，表示受调查系统的硬件组件和/或软件组件的数据元素，

在价值链的生产级中，制造受调查系统的生产步骤和/或生产机构，以及

在价值链的操作级中，受调查系统的物理硬件组件和/或所实现的软件组件。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，不同价值链级的措施包括相关联的措施参数。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，受调查系统的价值链的设计级的措施包括设计测试措施、错误去除措施、重设计措施和/或冗余实现措施。

在根据本发明的第一方面的方法的另外的可能实施例中，受调查系统的价值链的生产级的措施包括生产质量措施、测量措施和/或生产测试措施。

在根据本发明的第一方面的方法的再另外的可能实施例中，受调查系统的价值链的操作级的措施包括交互措施、维护和/或修理措施、重设计措施和/或软件更新措施。

根据另外的方面，本发明还提供了一种包括权利要求10的特征的优化系统。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种配置成执行受调查制造系统的价值链的连续优化的优化系统，

其中，在价值链的每一级中，涉及受调查系统的项目包括具有对应措施的故障模式的相关联的集合，其中每一个故障模式是指受调查系统的全局系统影响，

其中受调查系统的价值链的每一级适配成使用元模型单独报告其措施、有效性值和努力值以更新全局fmea数据模型，

其中优化系统包括

计算单元，计算单元配置成使用经更新的全局fmea数据模型针对其整个价值链执行受调查系统的全局故障模式影响fmea分析以生成经优化的措施集合。

在根据本发明的第二方面的优化系统的可能实施例中，受调查系统的价值链包括不同的价值链级，包括设计级和/或生产级和/或操作级。

在根据本发明的第二方面的优化系统的另外的可能实施例中，受调查系统包括在设计级中设计、在生产级中制造和在价值链的操作级期间操作的最终制造产品。

在根据本发明的第二方面的优化系统的另外的可能实施例中，在受调查系统的每一个所检测的全局系统影响的基础上使用存储在全局数据库中的fmea元模型，以向后追踪通过故障模式和措施的相关性的网络以优化措施和/或故障模式的所应用的集合。

在根据本发明的第二方面的优化系统的再另外的可能实施例中，计算单元包括接收由受调查系统的价值链的价值链级报告的措施、有效性值、努力值和/或措施参数的通信接口，以自动且迭代地计算针对受调查系统的不同价值链级的经优化的措施集合。

在根据本发明的第二方面的优化系统的另外的可能实施例中，计算单元配置成响应于针对受调查系统的输入全局优化准则而使用经更新的全局fmea数据模型来执行针对其整个价值链的受调查系统的全局故障模式影响fmea分析。

在下文中，参照附图更加详细地描述本发明的不同方面的可能实施例。

图1示意性地示出使用在常规分析中的fmea表格以用于说明本发明底层的问题；

图2示出框图以用于图示根据本发明的一方面的优化系统的可能示例性实施例；

图3示意性地图示了根据本发明的方法和系统所使用的元模型以用于优化受调查系统的价值链内的措施；

图4示意性地示出用于不同价值链级的价值链fmea的实现，以说明根据本发明的用于优化受调查系统的价值链内的措施的方法和系统的操作；

图5示意性地示出可以通过根据本发明的一方面的优化系统优化的受调查系统的示例性实现。

如可以在图2中看到的，在所图示的示例性实施例中，优化系统1包括具有对全局数据库3的访问权的计算单元2。优化系统1配置成执行受调查制造系统6的价值链vc的连续优化。受调查系统6的示例是在工厂生产并且在操作期间监视的车辆或汽车，如图5中所示。受调查制造系统6可以包括最终的制造产品，诸如形成具有不同子系统和多个组件的复杂技术系统的汽车或风轮机。这些组件可以包括软件组件以及硬件组件。例如，作为要由优化系统1调查的复杂系统的风轮机可以包括作为子系统的齿轮箱和发电机。诸如风轮机或汽车之类的受调查系统6可以包括价值链vc的不同价值链级vcs或阶段。受调查系统6可以包括作为价值链vc的例如价值链，包括设计级、生产级和操作级。一般而言，受调查系统6的价值链vc可以包括n个价值链级vcs，如图2中所图示的。优化系统1配置成执行受调查制造系统6的价值链vc的连续优化。在价值链vc的每一个价值链vcs中，涉及受调查系统6的项目包括具有对应措施m的故障模式fm的相关联的集合，其中每一个故障模式fm是指受调查系统6的全局系统影响e。

如图2中所图示的，受调查系统6的价值链vc的每一个价值链级vcs适配成单独报告其措施m、有效值和努力值，以使用元模型mm更新存储在全局数据库3中的全局fmea数据模型。

优化系统1的计算单元2配置成使用经更新的全局fmea数据模型来执行针对其整个价值链vc的受调查系统6的全局故障模式影响fmea分析，以生成措施m的经优化的集合m。在受调查系统6的每一个所检测的全局系统影响e的基础上，存储在优化系统1的全局数据库3中的fmea元模型用于向后追踪通过故障模式fm和措施m的相关性的网络，以优化措施m和/或故障模式fm的所应用的集合。在可能的实施例中，优化系统1的计算单元2包括接收由受调查系统6的价值链vc的不同价值链级vcs报告的措施m、有效性值ev1、努力值ev2和/或措施参数的通信接口，以自动且迭代地计算针对受调查系统6的不同价值链级vcs的措施m的经优化的集合mopt。措施m的经优化的集合mopt应用于受调查系统6的不同价值链级vcs，如图2中所图示的。在可能的实施例中，优化系统1的计算单元2配置成响应于针对受调查系统6的输入全局优化准则c，使用存储在全局数据库3中的经更新的全局fmea数据模型，执行针对其整个价值链vc的受调查系统6的全局故障模式影响fmea分析。相应地，计算单元2可以包括接收优化准则c的接口。计算单元2还可以适配成从受调查系统6接收参数集合。全局优化准则c可以例如涉及受调查系统6的设计时间、生产时间或操作时间，以及例如受调查系统6中实现的元件或组件的数目。例如，优化可以要求受调查系统6包括至少十年的操作寿命（针对受调查系统的操作级的优化准则），可以在四周的生产时间内生产所制造的系统6（针对受调查系统的生产级的优化准则），以及所实现的组件或元件的数目应当少于2000个组件（针对设计级的优化准则）。相应地，优化准则c可以是指受调查系统6的价值链vc的不同价值链级vcs或阶段。全局优化准则c可以由用户经由优化系统1的用户接口输入。另外，可以从数据库3下载所选优化准则c。

在可能的实施例中，在受调查系统6的运行时处自动使用经优化的措施m的集合mopt优化受调查系统的价值链vc。在可能的实施例中，受调查制造系统6的价值链vc可以包括设计级、生产级和操作级。在设计级中，可以预测全局系统影响e。在生产级中，可以测量或预测全局系统影响e。另外，在受调查系统6的操作级期间，可以测量全局系统影响e。在受调查系统的所检测的全局系统影响e的基础上，存储在全局数据库3中的fmea元模型可以用于向后追踪通过故障模式fm和措施m的相关性的网络，以优化措施和/或故障模式的所应用的集合。

在价值链vc的每一级vcs中，涉及诸如风轮机之类的受调查系统6的项目i包括具有对应措施的故障模式的相关联的集合，其中每一个故障模式是指受调查系统6的全局系统影响e。涉及受调查系统6的项目i在价值链vc的设计级中包括表示受调查系统6的硬件组件和/或软件组件的数据元素。数据元素可以包括例如文本文档、要求规范、证书或表示受调查系统6的硬件组件和/或软件组件的任何其它种类的电子文档。

涉及受调查系统6的项目i在价值链vc的生产级中包括制造受调查系统6的生产步骤和/或生产机构。

另外，涉及受调查系统6的项目i在价值链vc的操作级中包括所制造的受调查系统6的物理硬件组件和/或所实现的软件组件。

不同价值链级vcs的措施m可以包括相关联的措施参数。

受调查系统6的价值链vc的设计级的措施m可以例如包括设计测试措施、错误去除措施、重设计措施和/或冗余实现措施。

另外，受调查系统6的价值链vc的生产级的措施m可以例如包括生产质量措施、测量措施、生产测试措施。

另外，受调查系统6的价值链vc的操作级的措施可以包括例如交互措施、维护和/或修理措施、重设计措施和/或软件更新措施。

如图2中所图示的，价值链vc的每一个价值链级vcs可以经由相关联的接口单独报告措施m以及有效性值ev1和/或努力值ev2，并且将它们馈送至优化系统1的全局数据库3。另外，措施m的相关联的措施参数可以由价值链级vcs供给至全局数据库3。价值链级vcsi之间的接口可以包括无线和/或有线接口。相应地，利用来自受调查系统6的价值链vc的不同价值链级vcs的措施m、有效性值ev1和努力值ev2以及参数来连续地更新优化系统1的全局数据库3。优化系统1允许价值链vc的不同阶段的结构化分析，以通过措施m的最优集合mopt来增加受调查系统6的质量。

图3示意性地示出根据本发明的方法和系统所使用的元模型mm。如图3中所图示的，可以在优化系统1的全局数据库3中存储元模型mm。

图4示出如图3中所描绘的元模型mm的示例性实现。如可以在图4中看到的，可以寻址受调查系统6的价值链vc的不同阶段。在所图示的示例中，受调查系统6的价值链vc包括三个不同阶段或级vcs1、vcs2、vcs3。第一价值链级vcs1可以包括受调查系统6的设计级。第二价值链级vcs2可以包括所制造的受调查系统的生产级。第三价值链级vcs3可以包括受调查系统6的操作阶段。在价值链vc的每一级中，存在要分析的正在生产的制造系统6的不同项目i。每一个项目i可以具有针对相应阶段的故障模式fm的某个集合。每一个故障模式fm可以具有措施m，措施m具有附加的参数。另外，每一个措施m可以具有相关联的有效性值ev1和/或努力值ev2。努力值ev2可以例如包括必需的成本。

如图4中所图示的，每一个故障模式fm可以导致不涉及某个阶段或级vcs但是在受调查系统6的执行时间（例如在操作阶段，其典型地为处于调查之下的被分析系统6的最后阶段或级vcs）处变得可见的系统范围全局影响e。

在设计阶段vcs1期间，项目i可以包括表示系统的硬件和/或软件组件的受调查系统6的数据元素。这些项目i可以是电子数据表示、构建块、软件函数。可以针对故障模式（失败选项）及其相关联的系统范围影响e来分析这些项目。

在生产vcs2期间，过程元素形成从输入到最终产品的变换过程。生产步骤及其故障可以影响处于调查之下的最终制造的产品或系统，并且因而具有对最终制造的系统6的影响。揭示故障或预防机制的措施m可以典型地包括过程工业质量措施，诸如容限值检查和有缺陷的产品从生产的去除。

在所制造的系统6或产品的操作vcs3期间，在产品的操作期间可能发生故障。典型地，提供维护和/或修理活动以防止不想要的系统影响e。

如图4中所图示的，每一个故障模式fm可以导致不涉及某个价值链级vcs而是仅在价值链vc的最终级中变得可见的系统范围全局影响e。此外，在先阶段或级的一些项目i可以通过稍后价值链级vcs的质量措施m揭示或检测。如可以在图4中看到的，在设计级（vcs1）中分析的项目i的故障模式fm可以通过生产级（vcs2）的措施m和通过操作级（vcs3）的措施m解决。

在影响e全局就位的情况下，允许向后追踪通过故障模式fm和措施m的相关性的网络。以此方式，可以（例如通过寻找整个价值链vc中的最有效且最便宜的措施m）优化通过多个措施m解决的故障模式fm。利用针对每一级的常规分离分析，该全局优化是不可能的。当使用寻址受调查系统6的整个价值链vc的元模型mm维护数据时，提供最优措施m的集合mopt的全局优化成为可能。措施m一般可以包括手动执行的措施，但是还包括可以自动执行的措施。包括手动任务的措施m可以例如包括操作者在操作级vcs3中的维护活动。自动措施m可以包括例如生产级vcs2中的生产过程期间的阈值的自动化测量。数字元模型mm使得能够在运行时处根据用于更好措施的成本和根据将不同的其它级vcs的其它措施考虑在内的最优措施的影响来优化受调查系统6的生产过程。

图3图示了根据本发明的由优化系统1使用的元模型mm的实施例。如图3中所图示的，所存储的元模型mm指示价值链vc包括不同的价值链级vcs。价值链vc的每一个项目i可以在不同的阶段或价值链级vcs中是相关的。另外，每一个项目i是指不同的故障模式fm的集合。每一个故障模式fm可以具有不同的措施m（在相同的阶段中或在不同的阶段中）。另外，每一个故障模式fm是指处于调查之下的系统的一个全局系统影响e。

图5示出可以由根据本发明的一方面的优化系统1调查和优化的复杂系统的示例。优化系统1包括计算单元2和全局fmea数据库3。其可以经由通信信道4连接到诸如车辆之类的受调查系统6的价值链vc的不同级vcs。所制造的系统或产品6在图5所图示的示例中是汽车或车辆。在设计级vcs1中设计、在生产级vcs2中生产并且在操作级vcs3中在交通系统中操作受调查产品，如图5中所示。优化系统1可以在所图示的示例性实现中经由通信信道4连接到不同的价值链级vcs1、vcs2、vcs3以及存储关于受调查系统6的附加信息和数据的另外的数据库。在所图示的示例中，附加数据库5可以例如存储涉及图5中图示的所制造的产品6-1、6-2、6-3的维护数据。在所图示的示例中，处于调查之下的所制造的产品或系统6是诸如汽车之类的移动产品。在可替换的实施例中，所制造的产品6还可以包括置于固定位置的产品，诸如风轮机。在图5所图示的实现中，移动制造产品，例如汽车，可以经由接入点与优化系统1通信。处于调查之下的移动制造产品或系统6可以以此方式在操作期间经由接入点ap和通信信道4向优化系统1供给数据，其中所接收的数据可以用于更新存储在存储器3中的全局fmea数据库的内容。价值链vc的每一级vcs（包括设计级vcs1、生产级vcs2以及操作级vcs3），可以在分离的通信信道中向优化系统1报告其措施m、有效性值ev1和努力值ev2，以用于使用存储在全局数据库3中的fmea元模型mm（如图3中所图示的）针对受调查系统6的整个价值链vc执行受调查系统6（例如经设计和生产的汽车）的全局故障模式影响fmea分析。每一级vcs可以单独报告例如其针对不同质量措施m的成本以及其有效性ev1。可以将这些字段数据放置到价值链故障模式和影响分析中。通过使用存储在全局数据库3中的元模型mm，优化系统1可以基于对全局影响e的影响而自动决定什么是措施m的最优集合mopt。这种的分析的结果可以是生产中的措施m需要被扩展或更加精确以减少受调查系统6的操作阶段期间的严重影响的数目。可替换地，可以在设计级中应用其它措施m以通过减少数目的维护活动来优化价值链vc。

针对受调查系统6的另一示例是风轮机。风轮机可以包括作为关键子系统的齿轮箱和发电机。风轮机的发电机的设计阶段中的质量措施的示例包括软件测试和负载下降情况下的电气紧急关机功能性。在这样的项目的生产阶段期间，在齿轮箱中，诸如硬化表面之类的复杂质量措施是相对成本密集的，但是对防止诸如表面元件的剥落之类的齿轮的故障模式是高度有效的。

在操作阶段期间，可以在所调度的基座上改变齿轮箱油，作为防止使齿轮箱过热的故障模式fm的措施m。需要防止的风轮机的两个重要全局影响e是紧急停止和自由旋转。紧急停止涉及可以在操作阶段期间检测的所有故障模式fm，并且在该级处设定风轮机以防止进一步损害，诸如负载下降。其它故障模式fm不能被检测，并且结束在风轮机的自由旋转中，诸如紧急关机机制中的软件故障。

如果形成受调查系统6的这样的风轮机的价值链vc期间，诸如齿轮的硬化、硬化过程和测试的测量、软件测试的类型、软件集成测试、紧急关机进程的测试以及诸如齿轮箱的油改变之类的操作措施之类的所有相关参数存储在全局数据库3中，并且使用预定fmea元模型，优化系统1可以决定针对风轮机6的给定平均操作时间，硬化表面的措施m是否足以满足操作要求。反之亦然，如果负载下降的故障模式fm是可忽略的罕见事件（例如由于电力网中的其他预防措施），优化机制可以决定从价值链vc去除针对功率下降的检测措施，以优化成本，或者它可以预见到不同的表面硬化足以满足操作参数。可以对照彼此评估措施的各种复杂集合m，直到找到最优的解决方案。如果所有参数的操作改变，例如由于气候改变，可以自动重新评估价值链vc以提供受调查系统6的安全设计、生产和最优的操作成本。