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本文将结合案例说明当前Model-Based
FMEA的一种实现方式（基于SysML扩展），以及其与传统FMEA分析方式的差异等,希望对您有所帮助
本文来源于微信号数字化从业笔记，由火龙果软件Delores编辑，推荐 |
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今天，数字化设计相对传统基于文档/文本设计的优势已在各行各业形成共识。
MBSE (Model Based Systems Engineering)，作为一种新的数字化手段，实现了系统工程中前期方案设计环节的数字化，补齐了系统研发环节最后一块大的短板。更由于其在系统研发环节中所处的特殊位置，MBSE将注定带来比其他数字化工具更广泛和深刻的影响。
FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)，作为与系统设计并行、共生的研发环节，必然将会从系统设计的数字化中受益，也必然会向着数字化设计的方向发展 – 从传统的Text-Based FMEA转变为Model-Based FMEA。
1. FMEA概述
FMEA作为一种自下而上对系统的失效模式和潜在影响分析的方法，是系统安全、可靠性分析的重要内容，广泛应用于航空、航天、汽车等行业，属于产品研发过程中不可或缺的环节。
发展历史
FMEA分析方法最初应用在NASA Apollo等航天项目中，复杂的系统设计催生了FMEA在航天的最早应用，以保证航天系统的可靠性，人类在月球的第一个脚印背后有着FMEA这种分析手段的支撑。
随后，FMEA方法被引入到对系统安全、可靠性要求同样严格的民航业，并形成了自己的可靠性分析标准–SAE J1739，该标准涵盖设计(Design FMEA)和制造(Process FMEA)两部分，是航空产品安全性评估流程（ARP4761）的重要组成部分。
汽车行业对FMEA的引入始于1970s年代的福特Ford。1993年，AIAG(Automotive Industry Action Group)发布了汽车行业的FMEA规范- PotentialFailure Mode and Effects Analysis(FMEA) Reference Manual，随后多次更新，至今已到第4版，该规范目前作为Chrysler LLC, Ford Motor Company, General Motors Corporation等车企及其供应商进行FMEA分析的指导手册。
IEC-International ElectrotechnicalCommission从1985年开始发布FMEA国际标准–IEC 60812，并在2006、2018年更新第2、3版。
当前，FMEA的应用已不仅仅局限于航空航天、汽车行业，越来越多涉及安全、可靠性的行业，如半导体、医疗、软件等，在不断扩展FMEA的应用。
内容和分析流程
FMEA分析的内容包含但不限于如下信息：
FMEA分析的范围的确认，需要的信息包含：
系统功能模型
系统边界图
Parameter (P) diagrams
界面接口图
...
Item – 分析对象，可以是系统、子系统、功能单元、零部件等
Potential Failure Modes - 分析对象的失效模式
Potential Causes – 可能引起失效的原因
Potential Effects - 失效可能带来的影响，一般包含局部影响和对系统的最终影响
Occurrence – 失效发生的频率
Severity – 失效严重程度评估
Prevention Controls – 预防失效发生的措施
Detection Controls – 失效的探测措施
Recommended Action – 推荐措施
相关责任人
预计完成日期
…
以福特Ford汽车公司Design FMEA为例，其FMEA分析涵盖内容如下：
Potential Failure Mode andEffect Analysis (FMEA) Reference Manual-4th Ed
关于FMEA分析流程，IEC 60812标准中提供了参考，如下图:
2. MBSE与FMEA的结合: OMG Safety & Reliability Profile
由于FMEA分析与系统设计过程并行且高度耦合，MBSE与FMEA的结合变成了自然而然的事情。
基于这一想法，OMG组织于2017年成立专业团队，研究在SysML中实现safety and reliability分析的功能，以便形成标准的落地方案。
RFP (Request for Proposals)中提出的需求包含：
能够对安全性信息进行建模，如风险Hazard及其危害Harms等
能够对可靠性分析进行建模，包含FaultTree Analysis (FTA) and Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)
截至当前，已经发布的OMG Safety & Reliability Profile框架如下，基于国际标准IEC 60812的FMEA已经包含在该框架内。
借助Stereotype扩展的方式，OMG Safety & Reliability Profile中提供了FMEA分析所需的元素和关联关系，用于支撑FMEA的模型化表达，包含失效模式、失效原因、控制措施、探测措施、局部失效影响、最终失效影响等，如下图所示：
有了这套标准Profile的支撑，可靠性分析可以实现与系统设计工作在同一个平台下、用同一个语言、同一套标准进行。
3. Model-Based FMEA案例
FMEA分析对象为系统模型，基于SysML的图形化模型数据可直接作为可靠性工程师进行FMEA分析的辅助输入。
系统与周边环境交互关系
系统架构
接口界面矩阵
FMEA模型的呈现：
FMEA覆盖率分析：覆盖率矩阵可直观查看当前FMEA分析完成进度、FMEA信息与系统设计信息的追溯关系。
4. 基于模型的FMEA vs 基于文本的FMEA
5. 小结
借助新的数字化设计手段，FMEA实现了与系统设计在同一套工具、同一个语言、同一套标准下进行，这将帮助工程师克服传统基于文本的FMEA分析方式中数据追溯性、一致性、可重用性、可维护性的困难。
另外，有了数字化的FMEA模型，在FMEA数据的统计分析、FMEA表单的自动化生成、周边工具集成等方面也将出现更多的可能性。
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