一种基于过程FMEA的关键试验流程识别方法与流程

本发明提供了一种基于过程fmea的关键试验流程识别方法，旨在通过标准化试验流程图元，以表述基本试验流程，建立结构化试验流程模型，基于过程的故障模式影响分析(processfailuremodeandeffectanalysis，pfmea)方法，分析试验流程模型中各节点的故障模式，发现试验流程中潜在的故障模式、故障后果以及该故障模式的故障原因，对试验流程进行定性分析和定量分析，从而识别整个试验流程中的关键环节，对其采取措施，从而减少试验中的故障，提高试验的可靠性。属于可靠性领域。(二)
背景技术：
：目前，各类试验项目繁多，针对越来越复杂的试验对象，往往试验流程也呈现愈发复杂的趋势。在整个试验流程中，复杂的试验流程和繁多的影响因素都降低了试验成功概率，增加了试验流程中发生故障的可能。试验的失败造成经济损失，严重的故障甚至会造成安全事故，对试验流程中故障的消减是至关重要的。要消减试验流程发生的故障，就需要对试验流程中的关键环节进行识别与控制，明确关键试验流程的全部失效模式及其解决措施，确保整个试验流程顺利推进，成功完成试验。pfmea是一种基于“事前预防”思想的分析方法。将pfmea方法应用到关键试验流程的识别中，明确试验流程的时序关系和逻辑结构，通过分析试验流程中可能出现的故障模式，确定导致故障发生的原因，明确其后果的严重程度，识别关键试验流程，并采用相应的改进措施以降低或消除故障模式，可以有效的提高试验流程的可靠性及试验结果的有效性。(三)技术实现要素：针对上述问题，本发明提出了一种基于pfmea的关键试验流程的识别方法。实现针对试验流程的故障模式和影响分析的关键试验流程识别方法。本发明是一种基于过程fmea的关键试验流程识别方法，它包括如下步骤：步骤1：定义试验流程模型元模型，明确试验流程模型主要元素及可视化表达；(1)单一试验流程模块由：流程名称、流程编码、流程功能信息和输入、输出信息组成，其元模型可视化表达如图2所示。(2)试验流程串联顺序结构元模型由：每个试验流程以箭头连接，由上至下串联顺序连接，其元模型可视化表达如图3所示。(3)试验流程并联并行(and)结构元模型由：由两个(或多个)试验流程并联组成，它们拥有相同的输入信息，其元模型可视化表达如图4所示。(4)试验流程选择(or)结构元模型由：由两个(或多个)试验流程并联组成，根据不同选择条件，对输出信息进行选择，传入到下一流程，其元模型可视化表达如图5所示。(5)试验流程条件判断(if)结构元模型由：添加判断条件，符合条件则输出试验信息，进入下一试验流程，否则跳转回条件判断流程的起点，重复该条件判断试验流程，其元模型可视化表达如图6所示。步骤2：基于步骤1定义的元模型，构建试验流程结构化模型，明确试验流程的逻辑结构，明确试验流程的输入、输出信息；其中，试验流程的基本构成要素包括基本试验流程模块、试验流程输入信息、试验流程输出信息和试验流程逻辑结构等环节，分析人员可以根据特定试验进行裁剪。(1)试验流程的逻辑结构由：串联顺序结构、并联并行(and)结构、选择(or)结构及条件判断(if)结构组成。(2)试验流程的输入信息由：试验条件和试验人为操作组成。试验条件通常分为试验设计方案中的对于试验流程的要求规定和客观的环境条件(如现场环境、设备的自身状态等)两类；人为操作指试验流程中人对试验流程施加的活动。(3)试验流程的输出信息指：试验所的结果信息。步骤3：基于pfmea方法，进行试验流程故障模式影响分析；基于pfmea的试验流程故障模式影响分析程序的主要工作是：准备工作、试验流程建模、试验流程故障模式分析、试验流程故障原因分析、试验流程故障影响分析、试验流程风险优先数分析和流程关键数分析组成，如图8所示。步骤4：试验流程缺陷评价，识别关键试验流程；首先，确定试验流程故障判据，识别每一试验流程的全部潜在故障模式；其次，确定故障模式风险优先数评价方法，计算每个试验环节每个故障模式对应的风险优先数；最后，制定关键试验流程确定准则，明确流程关键数为关键试验流程识别依据，及其评价方法。本发明通过以上步骤，给出了一种基于过程fmea的关键试验流程识别方法。本发明的主要优点是：对复杂试验流程进行结构化建模，并进行可视化表达，基于pfmea对试验流程进行故障模式及影响分析，识别关键试验流程，对关键实验流程进行控制，减少故障发生的可能，做到事前预防，提高试验的成功率。(四)附图说明：图1是本发明的实施步骤流程示意图。图2是试验流程单一模块信息可视化表达。图3是试验流程串联顺序结构元模型可视化表达。图4是试验流程并联并行结构元模型可视化表达。图5是试验流程选择结构元模型可视化表达。图6是试验流程条件判断结构元模型可视化表达。图7是淋雨强化试验流程建模示例。图8是试验流程缺陷分析程序。(五)具体实施方式：见图1所示，为本发明方法的实施步骤流程示意图，针对试验流程，进行试验流程结构化建模，分析试验流程故障模式，分析故障失效原因，分析故障失效对试验的影响，识别关键试验流程。步骤1：定义试验流程模型元模型，明确试验流程模型主要元素及可视化表达；其中，单一试验流程模块由：流程名称、流程编码、流程功能信息、流程逻辑线和输入、输出信息组成。(1)单一试验流程模块由：流程名称、流程编码、流程功能信息和输入、输出信息组成，其元模型可视化表达如图2所示。(2)试验流程串联顺序结构元模型由：每个试验流程以箭头连接，由上至下串联顺序连接，其元模型可视化表达如图3所示。(3)试验流程并联并行(and)结构元模型由：由两个(或多个)试验流程并联组成，它们拥有相同的输入信息，其元模型可视化表达如图4所示。(4)试验流程选择(or)结构元模型由：由两个(或多个)试验流程并联组成，根据不同选择条件，对输出信息进行选择，传入到下一流程，其元模型可视化表达如图5所示。(5)试验流程条件判断(if)结构元模型由：添加判断条件，符合条件则输出试验信息，进入下一试验流程，否则跳转回条件判断流程的起点，重复该条件判断试验流程，其元模型可视化表达如图6所示。试验流程模型主要元素及可视化表达说明如表1所示。表1试验流程模型主要元素及可视化表达说明步骤2：基于步骤1定义的元模型，构建试验流程结构化模型，明确试验流程的逻辑结构，明确试验流程的输入、输出信息；其中，试验流程的基本构成要素包括基本试验流程模块、试验流程输入信息、试验流程输出信息和试验流程逻辑结构等环节，分析人员可以根据特定试验进行裁剪。(1)试验流程的逻辑结构由：串联顺序结构、并联并行(and)结构、选择(or)结构及条件判断(if)结构组成。(2)试验流程的输入信息由：试验条件和试验人为操作组成。试验条件通常分为试验设计方案中的对于试验流程的要求规定和客观的环境条件(如现场环境、设备的自身状态等)两类；人为操作指试验流程中人对试验流程施加的活动。(3)试验流程的输出信息指：试验所的结果信息。【示例】对“gjb150.8a-2009第8部分：淋雨试验-程序ii强化”试验(以下简称淋雨强化试验)流程建模，如图7所示。其中，“放置试件”流程有2个分流程，故用其流程编码进行区分为“2-1”、“2-2”。步骤3：基于pfmea方法，进行试验流程故障模式影响分析；基于pfmea的试验流程故障模式影响分析程序的主要工作是：准备工作、试验流程建模、试验流程故障模式分析、试验流程故障原因分析、试验流程故障影响分析、试验流程风险优先数分析和流程关键数分析组成，如图8所示。(1)准备工作：收集试验流程相关设计信息、确定fmea总要求，为试验流程建模的基础工作。(2)试验流程建模：使用本方法步骤2根据试验流程设计文档对试验流程进行结构化建模，表达试验流程的基本信息和影响因素。(3)试验流程故障模式分析：根据试验流程模型，综合考虑该试验流程输入、输出信息等实际影响因素，通过故障判据，分析该试验流程中可能发生的所有故障，总结试验流程潜在的故障模式。(4)试验流程故障原因分析：针对每一试验流程的故障模式，分析其引起这一故障模式发生的原因，可以从直接原因和间接原因两个角度分析。(5)试验流程故障影响分析：从对试验流程、试验结果、试验人员三方面分析每个潜在故障模式所产生的影响，并且结合故障原因指定相应的改进措施。其中，流程故障影响分析分为三部分，分别是：·对试验流程影响：该故障对整体试验流程或相邻试验流程造成的影响，造成试验流程不能按照规定顺序进行或需要重复前序试验流程。·对试验结果影响：该故障对整体试验的输出结果造成的影响。·对试验人员影响：该故障对试验操作人员造成的影响。(6)试验流程风险优先数分析：根据故障影响的情况确定故障严酷度等级和故障发生概率。(7)流程关键数分析：综合该试验流程下所有的故障模式及其对应的试验流程风险优先数，计算得出该试验流程的流程关键数，以此为依据识别关键试验流程。在进行试验流程故障模式影响分析中，将分析结果填入试验流程fmea分析表，如表2所示。表2试验流程fmea分析表步骤4：试验流程缺陷评价，识别关键试验流程；首先，确定试验流程故障判据，识别每一试验流程的全部潜在故障模式；其次，确定故障模式风险优先数评价方法，计算每个试验环节每个故障模式对应的风险优先数；最后，制定关键试验流程确定准则，明确流程关键数为关键试验流程识别依据，及其评价方法。(1)分析试验流程故障模式时，应明确故障判据，试验流程故障判据如下：·在规定的试验条件下，试验流程没能完成规定的功能，包括全部功能丧失、部分功能丧失和多余功能。·在规定的试验条件下，试验流程的输出不符合试验流程规定的输出要求。·在规定的试验条件下，试验流程对被试物造成破坏。·在规定的试验条件下，试验流程对试验设备、装置造成破坏。·在规定的试验条件下，试验流程对试验所需的物料、能源等消耗品超出试验规定用量范围，造成浪费。·在规定的试验条件下，试验流程对操作试验的人员造成伤害。·在规定的试验条件下，试验流程产生非期望输出(气体、噪声等)对环境的影响超出了相关法规的规定。(2)rpn(风险优先数)分析：由试验流程影响严酷等级(esr，s)和故障模式发生概率等级(opr，o)的乘积计算得出，即：rpn＝esr×opr试验流程严酷度等级定义，如表3所示。表3试验流程严酷度等级定义故障模式发生概率等级划分，如表4所示。表4故障模式发生概率等级划分故障发生概率等级定义故障模式发生概率5级经常发生(高概率)pm＞1×10-34级有时发生(中等概率)1×10-4＜pm≤1×10-33级偶尔发生(不常发生)1×10-5＜pm≤1×10-42级很少发生(不大可能发生)1×10-6＜pm≤1×10-51级极少发生(几乎为零)pm≤1×10-6(3)关键试验流程识别：流程关键数(processkeynumber，pkn)是评价该试验流程中故障模式风险的指标，rpn值越高，则该故障模式越重要。同时，通过pkn评价试验流程的关键程度。流程关键数(pkn)由同一试验流程的全部故障模式的prn之和计算得出，即：pkni＝∑rpnij式中i＝1，2，…，n，n为试验流程数量；i＝1，2，…，m，m为该试验流程潜在故障模式数量。pkni——第i个试验流程的流程关键数；rpnij——第i个试验流程的第j个故障模式的风险优先数。试验流程中所有故障模式的rpn值总和越高，即pkn值越高，则该试验流程越关键，关键流程确认准则为：·试验流程pkn值大于40或rpn平均值大于6的，识别为关键试验流程，进行重点控制和改进。·试验流程中，任一故障模式的rpn值大于8的，识别为关键试验流程，进行重点控制和改进。·试验流程中，任一故障模式的严酷度等级为3级、4级或任一故障模式故障发生概率等级为5级的，识别为缺陷试验流程，必须进行控制和改进。【示例】对强化淋雨试验部分试验流程进行试验流程fmea分析，分析表过程如表5所示。从分析得知，“喷淋”环节为关键试验流程，故障模式较多，同时“关闭设备操作故障”为该试验流程中较为重要的故障模式，应当重点进行控制和改进。表5强化淋雨试验流程fmea分析表当前第1页12