MBSE 增强 DFMEA 流程的方式
了解基于模型的系统工程中基于 SysML 的 DFMEA 如何提高早期风险检测、产品可靠性和设计效率。
在汽车、航空航天、船舶、工业设备和高科技领域等行业，故障模式和影响分析 （FMEA） 被广泛认为是识别产品开发过程中潜在风险和问题的关键方法。
FMEA 已成为风险评估和缓解的标准工具，提供了一个结构化框架，其中包含明确定义的步骤来应对与发展相关的挑战。然而，尽管 FMEA 流程具有系统性，但存在一定的局限性和差距，可能会影响开发周期的整体效率。
FMEA 通常分为两种主要类型：设计 FMEA （DFMEA） 和工艺 FMEA （PFMEA）。此外，还存在其他变体，例如系统 FMEA、功能 FMEA、软件 FMEA 和服务 FMEA。本文特别关注 DFMEA。
DFMEA 用于检测产品设计中的潜在故障模式——早在产品到达制造阶段或最终客户之前。它有助于评估组件、组件和子系统，以了解与设计相关的问题如何导致故障，从而支持可靠性和性能的早期改进。
本博客深入探讨了如何将 SysML 驱动的基于模型的系统工程 （MBSE） 与 FMEA 相结合，从而改善设计挑战的早期检测和解决。通过利用这两种方法的优势，组织可以加速产品开发、降低成本并提高质量和效率。
什么是FMEA？
FMEA（故障模式和影响分析）是一种结构化的系统方法，用于识别产品、流程或系统中的潜在故障并评估其可能的影响。目标是确定风险的优先级并采取纠正措施来防止或减少这些故障发生的机会。
FMEA 如何运作？
确定范围：定义要分析的产品、流程或系统。
列出潜在的故障模式：确定每个组件或步骤可能失败的不同方式。
分析影响：评估每种故障模式对系统或最终用户的影响。
确定原因：确定每种故障模式的根本原因。
分配风险评分：对严重性、发生可能性以及检测每个故障的能力进行评分（通常以 1 到 10 的等级）。
计算风险优先级数 （RPN） /AP（作优先级）：将严重性×发生率乘以检测×以确定风险的优先级。
采取纠正措施：建议并实施消除或减少高优先级风险的措施。
审查和更新：更改后重新评估，以确保有效管理风险。
基于模型的系统工程 （MBSE）是一种现代系统工程方法，它使用模型而不是传统文档作为捕获、分析和传达系统设计和需求的主要手段。它有助于提高整个开发生命周期的理解、可追溯性和一致性。
SysML（系统建模语言）是专为系统工程设计的标准化建模语言。它扩展了 UML（统一建模语言）的子集，并提供图形符号来表示系统需求、行为、结构和参数。
基于 SysML 的基于模型的系统工程 （MBSE） 流程使用 SysML 作为主要语言来支持复杂系统的端到端开发。它提供了一种结构化的方式来捕获、分析和验证系统需求、设计、行为和约束，所有这些都在一个统一的模型中进行。
AIAG-VDA FMEA工艺
AIAG-VDA FMEA（故障模式和影响分析）流程是一种结构化的协作方法，用于识别和减轻设计或流程中的潜在故障。它整合了 AIAG 和 VDA 的最佳实践来改进风险评估，强调一致性和有效性的 7 步方法。
基于AIAG-VDA的DFEMA过程观察：
VDA DFMEA 从物理设计开始，然后识别和解决系统组件中的功能问题。
在设计阶段检测问题通常会为时已晚地揭示相互依赖性或跨学科问题，从而导致重大返工。
在概念或初步设计阶段做出的决策直到详细的 DFMEA 阶段才会得到验证，需要大量的纠正工作。
该过程通常涉及多次迭代，然后才能得出最佳解决方案。
DFMEA 传统上强调机械系统，较少关注电气、电子和软件等学科。
因此，这些领域的跨学科挑战往往在早期阶段得不到解决。
AIAG-VDA DFMEA 方法对于更简单的系统往往更有效，而应用于复杂的集成系统时可能会有所不足。
基于 SysML 和 MBSE 的 FMEA 流程
这系统机器学习和MBSEFMEA 方法将故障分析直接集成到系统模型中。该方法不依赖静态文档，而是使用系统架构模型来跟踪功能、接口和依赖关系，从而能够更早、更准确地识别故障模式。它支持跨学科协作，对于分析具有机械、电气和软件交互的复杂系统特别有效。
此外，它鼓励在产品开发的每个阶段执行 FMEA，在概念研究（如黑盒）和白盒分析（如概念 FMEA 和功能 FMEA）期间。此外，FMEA 在产品开发的每个阶段执行，例如系统、子系统和物理架构阶段。
基于SySML的DFEMA过程观察
早期问题检测：FMEA 在概念阶段启动，能够在开发周期的早期识别风险。
跨开发阶段的持续应用：FMEA 在整个产品生命周期中进行，包括概念、初步和详细设计阶段。
多视角风险分析：采用黑盒、白盒、功能和逻辑分析有助于发现更广泛的潜在问题和风险。
提高相互依赖关系的可见性：促进对利益相关者之间以及机械、电气和软件等领域之间的相互依赖性和跨学科风险的认识。
除了上述几点之外，基于 SysML 的 FMEA 与传统的 AIAG-VDA FMEA 表形式相比具有多种优势，特别是在系统工程和复杂产品开发方面。以下是基于 SysML 的 FMEA 优势的比较：
何时使用基于 SysML 的 FMEA？
在复杂的系统工程项目（如航空航天、汽车、能源系统）中。
当需要高度的可追溯性和集成度时。
当涉及频繁的设计变更或变体时。
