基于FMEA法的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素識別研究

葛運(yùn)朋 張敏

摘要： 針對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項(xiàng)等問題，提出一種運(yùn)用FMEA法并結(jié)合BOM思想對復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別。首先提出依據(jù)FMEA法原理對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分層識別，在此基礎(chǔ)上，考慮到只要因素可測量就無需進(jìn)一步細(xì)分，提出基于BOM思想的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層結(jié)尾規(guī)則。最后，將該方法應(yīng)用于某企業(yè)質(zhì)量系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別中。

Abstract： The paper puts forward a kind of complex system risk factors identification method of FMEA and BOM according to the identification of complex system risk factors for lack of systematic consideration and easy leakage term problems. At first， the paper identifies the hierarchical risk factors of complex system by FMEA， based on this， puts forwards the complex system risk factors stratified ending rule based on BOM considering the factors as long as can be used to measure the need to further segmentation rules. Finally， the method is applied to an enterprise quality risk factors of recognition.

關(guān)鍵詞： 復(fù)雜系統(tǒng)；風(fēng)險(xiǎn)；FMEA；BOM

Key words： complex system；risk；FMEA；BOM

中圖分類號：F273.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0021-03

0 引言

復(fù)雜系統(tǒng)具有各要素的組成關(guān)系復(fù)雜，且子系統(tǒng)間以及系統(tǒng)與其環(huán)境之間交互關(guān)系復(fù)雜和能量交換復(fù)雜等特點(diǎn)。若系統(tǒng)中某一要素發(fā)生偏差，勢必會造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。如何系統(tǒng)識別復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)[1] 。從目前對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素識別的相關(guān)文獻(xiàn)中可知，常用的識別技術(shù)有頭腦風(fēng)暴法、歷史數(shù)據(jù)分析法、核對表法等：夏德等（2012）[2]提出了3種系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素識別方法，即頭腦風(fēng)暴法、歷史數(shù)據(jù)分析法、業(yè)務(wù)流程圖法；Lee等（2007）[3]運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法梳理出船舶建造系統(tǒng)過程中的26個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素；Abdelrafe（2011）[4]運(yùn)用調(diào)查問卷找出了影響IT的40種風(fēng)險(xiǎn)因素；田廣明等（2004）[5]運(yùn)用核對表并改進(jìn)魚刺圖對航空項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的識別。近年來在文獻(xiàn)中也出現(xiàn)了用AHP方法識別風(fēng)險(xiǎn)因素，聚類分析及因子分析用于風(fēng)險(xiǎn)因素的歸類：賈曉霞等（2004）[6]利用聚類分析法系統(tǒng)識別了項(xiàng)目投資所面臨的六類區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)因素；王守清等（2004）[7]提出了適用于發(fā)展中國家的描述風(fēng)險(xiǎn)的層次級別和相互影響關(guān)系的影響矩陣；荊全忠等（2006）[8]應(yīng)用AHP方法確立影響煤礦安全生產(chǎn)能力的指標(biāo)體系，并對各相關(guān)因素進(jìn)行重要性排序等。綜上所述，各復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別及歸類分層技術(shù)雖已取得一定的研究成果，但仍存在以下不足：系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項(xiàng)、沒有考慮因素的結(jié)尾規(guī)則等問題。文章提出依據(jù)FMEA法原理對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分層識別，在此基礎(chǔ)上，提出基于BOM的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層結(jié)尾規(guī)則，即只要因素可測量就無需進(jìn)一步細(xì)分。

1 基于FMEA法的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層識別

現(xiàn)行研究文獻(xiàn)對各復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素（或評價(jià)指標(biāo)體系）的識別各不相同，針對某一復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素，雖然有部分共性因素/指標(biāo)，但大多是個(gè)性因素/指標(biāo)，缺乏系統(tǒng)性。其產(chǎn)生的原因，既有研究對象差異，也有研究者認(rèn)識上差異，更重要的是方法自身缺乏系統(tǒng)性，如大多采用諸如頭腦風(fēng)暴法等而產(chǎn)生漏項(xiàng)問題和差異化。在此，運(yùn)用故障模式及影響分析法（Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA）系統(tǒng)地識別復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素。

1.1 FMEA法原理及評價(jià)步驟

FMEA是可靠性工程中系統(tǒng)而有效識別產(chǎn)品的失效模式和影響因素的常用方法。其方法原理是將產(chǎn)品系統(tǒng)看成是由部件構(gòu)成，部件又由零件組成，自上而下將系統(tǒng)分解成構(gòu)成單元（部件）并進(jìn)一步細(xì)分為組成要素（零件），按構(gòu)成單元和組成要素系統(tǒng)列出可能發(fā)生的故障模式及其失效的原因。

對系統(tǒng)進(jìn)行FMEA分析一般可分為四個(gè)步驟。

①明確系統(tǒng)組成和任務(wù)。熟悉系統(tǒng)有關(guān)資料，包括系統(tǒng)的組成和任務(wù)等情況，列出系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)包含的元件及各元件之間的相互關(guān)系。

②列出所有可能發(fā)生的故障模式。需要注意的是，各種故障模式的定義要短小、精練，避免包含太多事件。

③制定FMEA 表格。列出造成每一個(gè)故障模式出現(xiàn)的故障類型。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例分析的故障資料，列出所有的故障類型，對系統(tǒng)或相關(guān)系統(tǒng)有影響的故障類型，進(jìn)一步分析其影響、風(fēng)險(xiǎn)等級及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)削減措施。這個(gè)步驟需要經(jīng)驗(yàn)豐富，考慮周到，否則會嚴(yán)重影響分析質(zhì)量。FMEA 表格可以根據(jù)實(shí)際需要擬定。

④結(jié)果匯總。故障類型和影響分析完成后，詳細(xì)分析并制定削減風(fēng)險(xiǎn)的措施。

由此可見，依據(jù)FMEA的步驟①②，在對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別中，借助于FMEA可以對其進(jìn)行系統(tǒng)的整理與分析，有利于理清導(dǎo)致系統(tǒng)失效的各原因間的層次與邏輯關(guān)系。

1.2 基于FMEA的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層識別

一般的，F(xiàn)MEA中失效模式是指系統(tǒng)中可能發(fā)生的不滿足過程要求和設(shè)計(jì)意圖的問題點(diǎn)[9]。這里的問題點(diǎn)是指某個(gè)零件或過程不符合要求。而在風(fēng)險(xiǎn)管理中定義的“失效模式”認(rèn)為每個(gè)過程都可能有一個(gè)或多個(gè)可能的失效模式。本文結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)形成過程和風(fēng)險(xiǎn)管理的要求，將復(fù)雜系統(tǒng)失效定義為復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)模式，重點(diǎn)集中在復(fù)雜系統(tǒng)的過程失效上。在界定復(fù)雜系統(tǒng)過程活動的基礎(chǔ)上，找出每一個(gè)關(guān)鍵活動可能出現(xiàn)的問題。

基于FMEA方法原理對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)性識別過程可以概括為：

①復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)FMEA中產(chǎn)品系統(tǒng)；

②復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的形成過程對應(yīng)為FMEA中的部件；

③復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)形成過程的階段對應(yīng)為FMEA中的零件；

④自上而下逐級細(xì)分，并進(jìn)一步細(xì)分為影響因素。

FMEA法系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

2 基于BOM的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層結(jié)尾規(guī)則

2.1 BOM原理

物料清單（Bill of Material， BOM）是指產(chǎn)品所需零部件明細(xì)表及其結(jié)構(gòu)。具體而言，物料清單是構(gòu)成父項(xiàng)裝配件的所有子裝配件、零件和原材料的清單，并根據(jù)物料的某些屬性進(jìn)行分類。例如一個(gè)電子廠將其物料分為：產(chǎn)品、部件組件、零件、電子元件、電器件及其他等。

物料清單表明了產(chǎn)品→部件→組件→零件→原材料之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，以及每個(gè)組裝件包含的下屬部件（或零件）的屬性，細(xì)化結(jié)尾直到構(gòu)成部件的最小零部件為止，零部件的層次關(guān)系一定要反映實(shí)際的生產(chǎn)過程。BOM是ERP系統(tǒng)中的最重要的概念之一 。圖2展示了基本的BOM結(jié)構(gòu)。

由圖2，產(chǎn)品甲經(jīng)過下列的生產(chǎn)活動制造出來：將2個(gè)原料b1和3個(gè)b2做成一個(gè)半成品B；將1個(gè)原料c1和2個(gè)零件c2做成一個(gè)半成品C；將2個(gè)半成品B，1個(gè)半成品C及2個(gè)包裝材料A做成產(chǎn)品甲。其中底層的原料b1、 b2 、c1、 c2均是構(gòu)成部件的最小零件。

2.2 基于BOM的復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素分層結(jié)尾規(guī)則

復(fù)雜系統(tǒng)通常受到各種不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素的干擾，這些不確定性的風(fēng)險(xiǎn)因素來自于復(fù)雜系統(tǒng)的各個(gè)階段。在對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素識別中風(fēng)險(xiǎn)因素的細(xì)分應(yīng)該到何種程度，在此依據(jù)BOM的分解思想與方法，即底層的零件均是構(gòu)成部件的最小零部件，在此規(guī)定，只要復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素可測量就無需進(jìn)一步細(xì)分。

3 應(yīng)用

A公司為裝配制造型企業(yè)，面對居高不下的顧客投訴率，企業(yè)擬對產(chǎn)品的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。為降低產(chǎn)品的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，需事先識別出影響產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)因素。在此，依據(jù)FMEA和BOM思想對該企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別。

基于FMEA和BOM思想對質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素系統(tǒng)性識別過程步驟為：①質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)FMEA中產(chǎn)品系統(tǒng)；②質(zhì)量形成過程風(fēng)險(xiǎn)對應(yīng)為FMEA中的部件：產(chǎn)品質(zhì)量是過程的產(chǎn)物，其始于設(shè)計(jì)、成于制造、終于使用。基于過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素識別可以從開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)制造風(fēng)險(xiǎn)、服務(wù)過程風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)層次架構(gòu)，將這四個(gè)層次看成是FMEA中的部件；③質(zhì)量形成過程的階段對應(yīng)為FMEA中的零件；④自上而下逐級細(xì)分，并進(jìn)一步細(xì)分為影響因素；⑤直到各風(fēng)險(xiǎn)因素可測量或無需測量為止。質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)各層次的風(fēng)險(xiǎn)因素具體細(xì)分如下：

3.1 開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

產(chǎn)品質(zhì)量始于設(shè)計(jì)，是從根本上提高的關(guān)鍵，因而開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)是質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的根本和其他風(fēng)險(xiǎn)的根源。從產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程所做的工作不難將開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)從顧客需求分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量規(guī)格設(shè)計(jì)、信息水平等五個(gè)方面考察；基于活動對質(zhì)量的影響還可以進(jìn)一步細(xì)化，如顧客需求分析表現(xiàn)為顧客需求識別的完整性、需求對顧客重要度的合理性、顧客需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)需求能力三個(gè)方面；產(chǎn)品設(shè)計(jì)細(xì)分為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研發(fā)能力、產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更率；工藝設(shè)計(jì)表現(xiàn)為工藝流程的流暢程度、設(shè)備選擇合理性；信息水平為硬件故障率、軟件更新及時(shí)率。依據(jù)BOM思想，以上指標(biāo)無需再進(jìn)一步細(xì)分。

3.2 生產(chǎn)制造風(fēng)險(xiǎn)

產(chǎn)品質(zhì)量成于制造，生產(chǎn)制造風(fēng)險(xiǎn)是質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制的核心。類似于開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)可將生產(chǎn)制造風(fēng)險(xiǎn)分為采購、生產(chǎn)、配送和檢驗(yàn)等4個(gè)組成要素并進(jìn)行細(xì)化。如采購分為貨物供應(yīng)及時(shí)率、供應(yīng)貨物的合格率、供應(yīng)商的及時(shí)整改率；生產(chǎn)分為生產(chǎn)設(shè)備故障率、熟練操作工百分比、管理者對質(zhì)量的重視程度；配送分為送貨完好性、及時(shí)配送率、配送準(zhǔn)確性；檢驗(yàn)分為進(jìn)貨檢驗(yàn)差錯率、生產(chǎn)過程檢驗(yàn)差錯率。以上指標(biāo)無需再進(jìn)一步細(xì)分。

3.3 服務(wù)過程風(fēng)險(xiǎn)

產(chǎn)品的質(zhì)量表現(xiàn)于服務(wù)過程中，服務(wù)過程風(fēng)險(xiǎn)是質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)?？蓪⒎?wù)過程風(fēng)險(xiǎn)從服務(wù)保證和售后服務(wù)兩方面考察，售后服務(wù)表現(xiàn)為索賠處理的及時(shí)性和指導(dǎo)消費(fèi)的實(shí)施率。以上指標(biāo)無需細(xì)分。

3.4 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

產(chǎn)品質(zhì)量存在于某一特定的環(huán)境中，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不可避免。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可從相關(guān)法規(guī)、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面考察。其中相關(guān)法規(guī)表現(xiàn)為宏觀政策執(zhí)行率、行業(yè)法規(guī)執(zhí)行率。以上指標(biāo)無需再進(jìn)一步細(xì)分。

其層次結(jié)構(gòu)表匯總?cè)绫?所示。

由表1可以看出，運(yùn)用FMEA和BOM思想可以系統(tǒng)性的識別出影響質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)因素，有效解決容易漏項(xiàng)等問題，同時(shí)結(jié)尾規(guī)則的設(shè)計(jì)也節(jié)省了一定的財(cái)力、物力等。

4 結(jié)論

本文探討一種運(yùn)用FMEA方法并結(jié)合BOM思想對復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別的方法，可較好地解決復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項(xiàng)、沒有考慮因素的結(jié)尾規(guī)則等問題。A公司運(yùn)用該方法對其產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行系統(tǒng)的識別，為后續(xù)有重點(diǎn)的采取措施降低產(chǎn)品的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)提供重要依據(jù)。此方法不僅可為更好識別復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)提供參考，同時(shí)也為復(fù)雜系統(tǒng)相關(guān)管理問題的解決提供一種新的思路。

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