基于FMEA法的復雜系統(tǒng)風險因素識別研究

葛運朋 張敏

摘要： 針對復雜系統(tǒng)風險因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項等問題，提出一種運用FMEA法并結合BOM思想對復雜系統(tǒng)的風險因素進行識別。首先提出依據(jù)FMEA法原理對復雜系統(tǒng)風險因素進行分層識別，在此基礎上，考慮到只要因素可測量就無需進一步細分，提出基于BOM思想的復雜系統(tǒng)風險因素分層結尾規(guī)則。最后，將該方法應用于某企業(yè)質量系統(tǒng)風險因素的識別中。

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.

關鍵詞： 復雜系統(tǒng)；風險；FMEA；BOM

Key words： complex system；risk；FMEA；BOM

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

0 引言

復雜系統(tǒng)具有各要素的組成關系復雜，且子系統(tǒng)間以及系統(tǒng)與其環(huán)境之間交互關系復雜和能量交換復雜等特點。若系統(tǒng)中某一要素發(fā)生偏差，勢必會造成整個系統(tǒng)的崩潰。如何系統(tǒng)識別復雜系統(tǒng)的風險因素已成為當前研究熱點[1] 。從目前對復雜系統(tǒng)風險因素識別的相關文獻中可知，常用的識別技術有頭腦風暴法、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)風險因素識別方法，即頭腦風暴法、歷史數(shù)據(jù)分析法、業(yè)務流程圖法；Lee等（2007）[3]運用頭腦風暴法梳理出船舶建造系統(tǒng)過程中的26個風險因素；Abdelrafe（2011）[4]運用調查問卷找出了影響IT的40種風險因素；田廣明等（2004）[5]運用核對表并改進魚刺圖對航空項目進行風險因素的識別。近年來在文獻中也出現(xiàn)了用AHP方法識別風險因素，聚類分析及因子分析用于風險因素的歸類：賈曉霞等（2004）[6]利用聚類分析法系統(tǒng)識別了項目投資所面臨的六類區(qū)域風險因素；王守清等（2004）[7]提出了適用于發(fā)展中國家的描述風險的層次級別和相互影響關系的影響矩陣；荊全忠等（2006）[8]應用AHP方法確立影響煤礦安全生產能力的指標體系，并對各相關因素進行重要性排序等。綜上所述，各復雜系統(tǒng)風險因素的識別及歸類分層技術雖已取得一定的研究成果，但仍存在以下不足：系統(tǒng)風險因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項、沒有考慮因素的結尾規(guī)則等問題。文章提出依據(jù)FMEA法原理對復雜系統(tǒng)風險因素進行分層識別，在此基礎上，提出基于BOM的復雜系統(tǒng)風險因素分層結尾規(guī)則，即只要因素可測量就無需進一步細分。

1 基于FMEA法的復雜系統(tǒng)風險因素分層識別

現(xiàn)行研究文獻對各復雜系統(tǒng)風險因素（或評價指標體系）的識別各不相同，針對某一復雜系統(tǒng)的風險因素，雖然有部分共性因素/指標，但大多是個性因素/指標，缺乏系統(tǒng)性。其產生的原因，既有研究對象差異，也有研究者認識上差異，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暴法等而產生漏項問題和差異化。在此，運用故障模式及影響分析法（Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA）系統(tǒng)地識別復雜系統(tǒng)的風險因素。

1.1 FMEA法原理及評價步驟

FMEA是可靠性工程中系統(tǒng)而有效識別產品的失效模式和影響因素的常用方法。其方法原理是將產品系統(tǒng)看成是由部件構成，部件又由零件組成，自上而下將系統(tǒng)分解成構成單元（部件）并進一步細分為組成要素（零件），按構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)進行FMEA分析一般可分為四個步驟。

①明確系統(tǒng)組成和任務。熟悉系統(tǒng)有關資料，包括系統(tǒng)的組成和任務等情況，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。列出造成每一個故障模式出現(xiàn)的故障類型。根據(jù)經驗和實例分析的故障資料，列出所有的故障類型，對系統(tǒng)或相關系統(tǒng)有影響的故障類型，進一步分析其影響、風險等級及相應的風險削減措施。這個步驟需要經驗豐富，考慮周到，否則會嚴重影響分析質量。FMEA 表格可以根據(jù)實際需要擬定。

④結果匯總。故障類型和影響分析完成后，詳細分析并制定削減風險的措施。

由此可見，依據(jù)FMEA的步驟①②，在對復雜系統(tǒng)風險因素的識別中，借助于FMEA可以對其進行系統(tǒng)的整理與分析，有利于理清導致系統(tǒng)失效的各原因間的層次與邏輯關系。

1.2 基于FMEA的復雜系統(tǒng)風險因素分層識別

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計意圖的問題點[9]。這里的問題點是指某個零件或過程不符合要求。而在風險管理中定義的“失效模式”認為每個過程都可能有一個或多個可能的失效模式。本文結合復雜系統(tǒng)形成過程和風險管理的要求，將復雜系統(tǒng)失效定義為復雜系統(tǒng)風險模式，重點集中在復雜系統(tǒng)的過程失效上。在界定復雜系統(tǒng)過程活動的基礎上，找出每一個關鍵活動可能出現(xiàn)的問題。

基于FMEA方法原理對復雜系統(tǒng)風險的系統(tǒng)性識別過程可以概括為：

①復雜系統(tǒng)的風險對應FMEA中產品系統(tǒng)；

②復雜系統(tǒng)風險的形成過程對應為FMEA中的部件；

③復雜系統(tǒng)風險形成過程的階段對應為FMEA中的零件；

④自上而下逐級細分，并進一步細分為影響因素。

FMEA法系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

2 基于BOM的復雜系統(tǒng)風險因素分層結尾規(guī)則

2.1 BOM原理

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

物料清單表明了產品→部件→組件→零件→原材料之間的結構關系，以及每個組裝件包含的下屬部件（或零件）的屬性，細化結尾直到構成部件的最小零部件為止，零部件的層次關系一定要反映實際的生產過程。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結構。

由圖2，產品甲經過下列的生產活動制造出來：將2個原料b1和3個b2做成一個半成品B；將1個原料c1和2個零件c2做成一個半成品C；將2個半成品B，1個半成品C及2個包裝材料A做成產品甲。其中底層的原料b1、 b2 、c1、 c2均是構成部件的最小零件。

2.2 基于BOM的復雜系統(tǒng)風險因素分層結尾規(guī)則

復雜系統(tǒng)通常受到各種不確定性風險因素的干擾，這些不確定性的風險因素來自于復雜系統(tǒng)的各個階段。在對復雜系統(tǒng)風險因素識別中風險因素的細分應該到何種程度，在此依據(jù)BOM的分解思想與方法，即底層的零件均是構成部件的最小零部件，在此規(guī)定，只要復雜系統(tǒng)的風險因素可測量就無需進一步細分。

3 應用

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)擬對產品的質量風險進行控制。為降低產品的質量風險，需事先識別出影響產品質量的風險因素。在此，依據(jù)FMEA和BOM思想對該企業(yè)產品的質量風險因素進行識別。

基于FMEA和BOM思想對質量風險因素系統(tǒng)性識別過程步驟為：①質量風險對應FMEA中產品系統(tǒng)；②質量形成過程風險對應為FMEA中的部件：產品質量是過程的產物，其始于設計、成于制造、終于使用。基于過程的質量風險因素識別可以從開發(fā)設計風險、生產制造風險、服務過程風險、環(huán)境風險四個層次架構，將這四個層次看成是FMEA中的部件；③質量形成過程的階段對應為FMEA中的零件；④自上而下逐級細分，并進一步細分為影響因素；⑤直到各風險因素可測量或無需測量為止。質量風險各層次的風險因素具體細分如下：

3.1 開發(fā)設計風險

產品質量始于設計，是從根本上提高的關鍵，因而開發(fā)設計風險是質量風險的根本和其他風險的根源。從產品開發(fā)設計過程所做的工作不難將開發(fā)設計風險從顧客需求分析、產品設計、工藝設計、質量規(guī)格設計、信息水平等五個方面考察；基于活動對質量的影響還可以進一步細化，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、顧客需求轉化為技術需求能力三個方面；產品設計細分為設計團隊研發(fā)能力、產品設計變更率；工藝設計表現(xiàn)為工藝流程的流暢程度、設備選擇合理性；信息水平為硬件故障率、軟件更新及時率。依據(jù)BOM思想，以上指標無需再進一步細分。

3.2 生產制造風險

產品質量成于制造，生產制造風險是質量風險控制的核心。類似于開發(fā)設計風險可將生產制造風險分為采購、生產、配送和檢驗等4個組成要素并進行細化。如采購分為貨物供應及時率、供應貨物的合格率、供應商的及時整改率；生產分為生產設備故障率、熟練操作工百分比、管理者對質量的重視程度；配送分為送貨完好性、及時配送率、配送準確性；檢驗分為進貨檢驗差錯率、生產過程檢驗差錯率。以上指標無需再進一步細分。

3.3 服務過程風險

產品的質量表現(xiàn)于服務過程中，服務過程風險是質量風險控制的重點。可將服務過程風險從服務保證和售后服務兩方面考察，售后服務表現(xiàn)為索賠處理的及時性和指導消費的實施率。以上指標無需細分。

3.4 環(huán)境風險

產品質量存在于某一特定的環(huán)境中，環(huán)境風險不可避免。環(huán)境風險可從相關法規(guī)、國家及行業(yè)標準兩個方面考察。其中相關法規(guī)表現(xiàn)為宏觀政策執(zhí)行率、行業(yè)法規(guī)執(zhí)行率。以上指標無需再進一步細分。

其層次結構表匯總如表1所示。

由表1可以看出，運用FMEA和BOM思想可以系統(tǒng)性的識別出影響質量的風險因素，有效解決容易漏項等問題，同時結尾規(guī)則的設計也節(jié)省了一定的財力、物力等。

4 結論

本文探討一種運用FMEA方法并結合BOM思想對復雜系統(tǒng)風險因素進行識別的方法，可較好地解決復雜系統(tǒng)風險因素的識別缺乏系統(tǒng)性的考慮及容易漏項、沒有考慮因素的結尾規(guī)則等問題。A公司運用該方法對其產品質量風險因素進行系統(tǒng)的識別，為后續(xù)有重點的采取措施降低產品的質量風險提供重要依據(jù)。此方法不僅可為更好識別復雜系統(tǒng)運行過程中的風險提供參考，同時也為復雜系統(tǒng)相關管理問題的解決提供一種新的思路。

參考文獻：

[1]李伯虎，柴旭東，朱文海，等.現(xiàn)代建模與仿真技術發(fā)展中的幾個焦點[J].系統(tǒng)仿真學報，2004，16（9）：1871-1878.

[2]夏德，王林.供應鏈風險識別與風險管理杠桿選擇[J].企業(yè)經濟，2012（7）：24-25.

[3]Leee C， Jong G S， Yongtae P. A statistical analysis of engineering project risks in the Korean shipbuilding industry[J]. Journal of Ship Production， 2007， 23（4）： 223-330.

[4]Abdelrafe Ezamly， Burairah Hussin. Estimating Quality-Affecting Risks in Software Projects[J]. International Management Review. 2011， 7（2）： 66-74.

[5]田廣明，韓毅，李原.面向航空項目的風險識別技術研究[J].工業(yè)工程與管理，2004（3）：20-24.

[6]賈曉霞.項目投資區(qū)域風險的識別與預警模式研究[J].中國管理科學，2004，9（6）：48-53.

[7]Wang S Q， et al. Risk management frame work for construction projects in developing countries[J]. Construction Management and Economics， 2004，22： 237-252.

[8]荊全忠，姜秀慧，楊鑒淞，周延峰.基于層次分析法（AHP） 的煤礦安全生產能力指標體系研究[J].中國安全科學學報，2006，16（9）：74-78.

[9]王紹印.故障模式和影響分析（FMEA）[M].廣州：中山大學出版社，2003.