一种基于模板模型和文本匹配的FMEA过程辅助和信息管理方法

摘要

一种基于模板模型和文本匹配的FMEA过程辅助和信息管理方法，它有五大步骤：一、将系统划分为层次，并将每个层次划分为模块；二、对每一个模块分别建立初步的模板模型，填充模板内容；三、进行FMEA分析，填写数据项时，先选中它，并指定该数据项所关联的模块；软件显示该模块对应的模板模型，该模板内容将会自动填充到数据项上；四、用户在模板内容的基础上做适当的修改，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项；五、FMEA分析的结果表格根据设定的格式输出为RTF格式文件或微软的Word软件能编辑的DOC、DOCX格式的文件。

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种基于模板模型和文本匹配的FMEA（Failure mode and effects analysis，故障模式与影响分析）过程辅助和信息管理方法。针对目前安全关键系统的FMEA工作存在着耗费人力、时间成本过多、分析过程信息和分析结果管理困难的问题，本发明通过模板模型和文本匹配技术进行FMEA过程信息管理和辅助生成，该方法将有效的提高FMEA工作的效率，使得FMEA分析过程信息得到系统化的重复使用，另外，FMEA分析结果也更容易生成和更新。属于FMEA安全可靠性技术领域。

（二）背景技术

FMEA（Failure mode and effects analysis，故障模式与影响分析）主要应用于安全关键系统，所谓安全关键系统指的是其失效会威胁到人类的生命财产，或者对自然环境造成较大的破坏，典型的安全关键系统有核电站核反应堆控制系统、飞机机载系统、高速列车信号控制系统、汽车传动控制系统、医疗设备等。随着人类社会的发展，在追求性能的驱动下，安全关键系统的复杂性逐渐提高，由此带来的安全事故和安全隐患也越来越多，比如2011年的温甬动车事故，2012年3.15期间发生的大众汽车七速双离合变速器故障隐患等事件都是社会关注的热点。

FMEA最早是在1949年发布的“美军军事程序文件MIL-P-1629”中系统阐述的，1979年Reifer在国际权威杂志“IEEE Transactions on Reliability”发表论文，将FMEA技术引入软件领域。目前FMEA是分析软、硬件系统的安全性和可靠性的主流的分析技术之一。FMEA是一种从底向上的分析技术，目的是通过确定底层模块的失效模式，追踪其对上面各层次的影响从而发现系统的故障原因、潜在故障以及薄弱环节，达到提高系统的安全性和可靠性的目的。

目前的FMEA辅助工具主要有两类，商用软件和开源软件，其中商用软件的代表是Relex软件包含的RelexFMEA；Isograph软件中的FMEA模块；“The Aerospace Corporation”公司开发的FMEAGEN；国产的软件有北航可维ARMS中的MetaFMEA。开源软件的代表是OpenFMECA。这些软件都可以实现FMEA的流程管理和报告自动生，也都采用了数据库技术。然而现有的FMEA生成工具都没有能够有效的管理和利用分析过程中的信息，本发明专利将利用模板模型和文本匹配技术实现对FMEA更高效的信息录入，以及工作过程信息的更全面的系统化的管理。

（三）发明内容

（1）目的：本发明的目的是提供一种基于模板模型和文本匹配的FMEA过程辅助和信息管理方法。目的是提高FMEA工作的效率，使得FMEA工作过程具有更高效的信息录入，工作过程信息可以得到更全面的系统化的管理。

（2）技术方案：本发明专利申请解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明专利所阐述的方法是通过应用软件的形式实现的，本说明书描述的技术方案说明的是达到本发明专利所述目的的方法途径，具体的软件著作权另案申请。

进行FMEA分析，无论是对软件、硬件或者机械物理系统，首先都需要将系统划分为层次，并以合理的颗粒度将每个层次划分为模块。如图1所示为一种最普遍的划分方式，系统被划分为3层，即最底层、中间层和最上层，实际的FMEA，可能会划分为更多的层次，或者只分为2层。图1中圆形或者椭圆形表示模块，模块可以包含更细分的模块（图形表示为嵌套的圆形或椭圆形）。其中不同层之间的模块的连线表示低层的模块的故障会传导到对应的高层的模块。

FMEA分析的结果是以表格的形式给出的。FMEA的分析结果表格的一般形式在图2中示例给出。FMEA的工作过程可以看成是填写这个表格的过程。

模板和模板模型用来辅助填写这个表格。模板指的是一段文字，模板通过模型的形式组织和显示，这里所谓的模型指的是树状、层次、环状等常用的数据组织模型。模板的模型负责分类管理一组模板。可以通过模板管理模块来显示和修改模板模型，并进一步添加、删除和修改其管理的模板。

模板分为三类，即底层模块失效模式模板、中间层失效影响模板和最终影响模板。相应的模板模型也分为三类，分别管理上述三类模板。图1中的每一个模块对应一个模板模型。

图2中的FMEA分析的结果表格的每一个格的文字都和某一个模板具有对应关系。

在开始FMEA分析之前，根据以往经验，对每一个模块分别建立初步的模板模型，填充模板内容。

进行FMEA分析的时候，每次需要填写一个数据项时，用户首先选中该数据项，并指定该数据项所关联的模块。软件自动显示该模块对应的模板模型，用户可以在模板模型中选择合适的模板，然后该模板内容将会自动填充到选定的数据项上。

用户可以在模板内容的基础上做适当的修改，使得内容更符合分析的需要，当用户确定修改后，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于某一个设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项。如果用户确定添加新的模板，则进入模板管理模块，进行模板添加，并在退出模板添加以后在上次编辑的数据项和新添加的模板间建立对应关系，并要求用户确认上述对应关系。

最后，FMEA分析的结果表格可以以各种设定的格式输出为RTF（Rich Text Format，富文字格式）文件或微软的Word软件可以编辑的DOC、DOCX格式的文件，输出格式的说明存储在输出配置文件中。

综上所述，本发明一种基于模板模型和文本匹配的FMEA过程辅助和信息管理方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：将系统划分为层次，并以合理的颗粒度将每个层次划分为模块。

步骤二：根据以往经验，对每一个模块分别建立初步的模板模型，填充模板内容。

步骤三：进行FMEA分析的时候，每次需要填写一个数据项时，用户首先选中该数据项，并指定该数据项所关联的模块。软件自动显示该模块对应的模板模型，用户可以在模板模型中选择合适的模板，然后该模板内容将会自动填充到选定的数据项上。

步骤四：用户可以在模板内容的基础上做适当的修改，使得内容更符合分析的需要，当用户确定修改后，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于某一个设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项。如果用户确定添加新的模板，则进入模板管理模块，进行模板添加，并在退出模板添加以后在上次编辑的数据项和新添加的模板间建立对应关系，并要求用户确认上述对应关系。

步骤五：FMEA分析的结果表格根据设定的格式输出为RTF（Rich Text Format，富文字格式）文件或微软的Word软件可以编辑的DOC、DOCX格式的文件。

（四）附图说明

图1为被分析系统层次及模块划分图

图2FMEA结果输出表格示例图

图3为本发明所述方法的工作流程图

（五）具体实施方式

本发明专利申请解决其技术问题所采取的具体实施方式是：

本发明专利所阐述的方法是通过应用软件的形式实现的，本说明书的具体实施方式讲述的是能够实现本发明专利所述方法的一种软件实现方式，软件本身具体实现代码将作为软件著作权另案申请。

首先需要将系统划分为层次，并以合理的颗粒度将每个层次划分为模块。如图1所示为一种最普遍的划分方式。系统的层次和模型划分图通过OpenGL（Open Graphics Library）实现。OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库，可用于实现三维或二维模型图。

FMEA分析的结果是以表格的形式给出的，FMEA的分析结果表格的一般形式在图2中示例给出，该表格中的各个数据项均存储在嵌入式数据库中。所谓嵌入式数据库指的是嵌入到应用程序中的数据库，随应用程序一起发布，用户感受不到它的存在，可以采用SQLite实现嵌入式数据库的管理和维护，SQLite是开源的嵌入式数据库管理软件，可以以动态链接库的形式嵌入到应用软件中。

模板指的是一段文字，模板通过模型的形式组织和显示，这里所谓的模型指的是树状、层次、环状等常用的数据组织模型。模板分为三类，即底层模块失效模式模板、中间层失效影响模板和最终影响模板，模板也是存储在嵌入式数据库中，三类模板分别对应嵌入式数据库中的三个表格。

模板的组织模型负责分类管理一组模板，模板模型以XML（Extensible Markup Language）的形式存储。可以通过模板管理模块来显示模板组织模型，并进一步显示、添加、删除和修改其管理的模板。模板模型中通过记录模板在嵌入式数据库中对应的ID号来保证模板模型和嵌入式数据库的数据一致性。这里所述的ID号指的是嵌入式数据库中存储模板数据的表的数据项的标示符。

在开始FMEA分析之前，根据以往经验，对每一个模块分别建立初步的模板模型，填充模板内容。建立模板模型和填充模板内容通过模板管理模块实现。

进行FMEA分析的时候，每次需要填写一个数据项时，用户首先选中该数据项，并指定该数据项所关联的模块。软件自动显示该模块对应的模板模型，用户可以在模板模型中选择合适的模板，然后该模板内容将会自动填充到选定的数据项上。此时嵌入式数据库记录该数据项和选定的模板的对应关系。也就是说，FMEA分析的结果表格的每一个格的文字都和某一个模板具有对应关系，该对应关系也存储在嵌入式数据中。

用户可以在模板内容的基础上做适当的修改，使得内容更符合分析的需要，当用户确定修改后，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于某一个设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项。如果用户确定添加新的模板，则进入模板管理模块，进行模板添加，并在退出模板添加以后在上次编辑的数据项和新添加的模板间建立对应关系，并要求用户确认上述对应关系，经确认后该模板模型对应的XML文件记录下该对应关系从而实现了对模板模型的更新。

用户可以在模板内容的基础上做适当的修改，使得内容更符合分析的需要，当用户确定修改后，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于某一个设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项。如果用户确定添加新的模板，则进入模板管理模块，进行模板添加，添加的模板加入到相应的嵌入式数据库和模板模型XML文件中。在退出模板添加以后在上次编辑的数据项和新添加的模板间建立对应关系，该对应关系存储在嵌入式数据中。

上一段落所述的文本内容比较模块指的是进行文本内容比对的子程序，首先设定初始文本，如果对初始文本的部分内容进行了修改，则该模块可以自动计算修改后的文本和初始文本的差别度。

最后，FMEA分析的结果表格可以以各种设定的格式输出为RTF（Rich Text Format，富文字格式）文件或微软的Word软件可以编辑的DOC、DOCX格式的文件，输出格式的说明存储在输出配置文件中。RTF、DOC或DOCX格式文件的输出例程可参考开发技术网的相关论文，不在此详述。

综上所述，见图3，本发明一种基于嵌入式数据库和模板匹配的FMEA过程信息管理和分析结果辅助生成方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：将系统划分为层次，并以合理的颗粒度将每个层次划分为模块。

步骤二：根据以往经验，对每一个模块分别建立初步的模板模型，填充模板内容。

步骤三：进行FMEA分析的时候，每次需要填写一个数据项时，用户首先选中该数据项，并指定该数据项所关联的模块。软件自动显示该模块对应的模板模型，用户可以在模板模型中选择合适的模板，然后该模板内容将会自动填充到选定的数据项上。

步骤四：用户可以在模板内容的基础上做适当的修改，使得内容更符合分析的需要，当用户确定修改后，文本内容比较模块将比较修改后的数据项和模板内容的一致性，如果该一致性低于某一个设定的阈值，将提示用户是否需要添加新的模板以匹配该数据项。如果用户确定添加新的模板，则进入模板管理模块，进行模板添加，并在退出模板添加以后在上次编辑的数据项和新添加的模板间建立对应关系，并要求用户确认上述对应关系。

步骤五：FMEA分析的结果表格根据设定的格式输出为RTF（Rich Text Format，富文字格式）文件或微软的Word软件可以编辑的DOC、DOCX格式的文件。