今年6月17日9時22分，我國神舟十二號載人飛船發(fā)射成功，并于當(dāng)日下午15時54分，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙前向端口，三名航天員入住天宮號空間站。6月29日，中國共產(chǎn)黨成立100周年之際，3名航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波送來祝福：“祝偉大的中國共產(chǎn)黨生日快樂！”7月4日14時57分，經(jīng)過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務(wù)。全國人民歡欣鼓舞！
作為大國神器，神舟十二號一次性成功搞定了所有既定的任務(wù)。眾所周知，載人航天作為最復(fù)雜的任務(wù)，對可靠性要求巨高無比，任何一方面的疏忽都可能導(dǎo)致任務(wù)的失敗，神舟飛船的任何一點故障都可能導(dǎo)致高昂的損失。為了確保神舟載人飛船的安全和可靠性，有一種技術(shù)與之密切相關(guān)，那就是被稱之為“FMEA”的“潛在失效模式及其后果分析”。
FMEA：為可能發(fā)生的故障制定對策，確保可靠性
航天科技集團(tuán)五院神舟飛船總設(shè)計師賈世錦介紹，“我們對整船所有的設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，應(yīng)該說都進(jìn)行了一個分析和梳理。針對每個識別出來的可能發(fā)生的故障現(xiàn)象，我們都制定了相應(yīng)的故障預(yù)案，而且故障預(yù)案我們都在地面做了一個充分的驗證。我們預(yù)案都有幾百種?！笨傇O(shè)計師所說的故障預(yù)案就是以FMEA技術(shù)為主的分析方式，其中包含了從飛行、對接、?？?、返回等各個階段的失效模式和對策分析。比如，在飛行階段，如果火箭出現(xiàn)失火、爆炸或其他意外故障，神舟飛船在其上部逃逸塔的幫助下，可以迅速將航天員帶離危險區(qū)。并依托降落傘實現(xiàn)安全著陸，就像戰(zhàn)斗機(jī)在遇到緊急重大危險情況時，飛行員可以被應(yīng)急彈射出去一樣。
FMEA在神州號飛船甚至整個航天領(lǐng)域中都廣為應(yīng)用，在神舟飛船的各個子系統(tǒng)中也都有具體應(yīng)用。在一篇關(guān)于神舟七號的科技論文《神七任務(wù)載人航天發(fā)射場主要技術(shù)管理與創(chuàng)新》專門提到，“根據(jù)以可靠性為中心的維修理論,應(yīng)用失效模式及其后果分析(FMEA)方法確定關(guān)鍵設(shè)備，通過邏輯決斷分析和檢修檢測周期計算確定維修策略,按照維修策略有針對性地開展預(yù)防性維修和改進(jìn)性維修,維修完成后進(jìn)行維修質(zhì)量評估和任務(wù)可靠性評估,同時對任務(wù)實施全過程進(jìn)行持續(xù)風(fēng)險管理,確保發(fā)射場地面設(shè)施設(shè)備穩(wěn)定可靠?！辈⒄f明在神舟七號飛行任務(wù)準(zhǔn)備與實施過程中，就應(yīng)用綜合維修保障技術(shù)進(jìn)行91項預(yù)防性維修。實施了廠房吊車控制系統(tǒng)和吊車制動器、臍帶塔電纜擺桿支座、火箭推進(jìn)劑加注系統(tǒng)流量計等改進(jìn)性維修項目,評審確定了223項風(fēng)險控制項目，有效地提高了發(fā)射場設(shè)施設(shè)備的可靠性和安全性。
經(jīng)過多年的發(fā)展，F(xiàn)MEA在各個環(huán)節(jié)上提供了相應(yīng)的方法來實現(xiàn)以預(yù)防為主的可靠性。在設(shè)計環(huán)節(jié)，當(dāng)設(shè)計概念形成之時或之前就開始使用，并且在產(chǎn)品開發(fā)各階段中不斷完善，實現(xiàn)產(chǎn)品全方面的可靠性預(yù)防措施。在制造過程，F(xiàn)MEA用來提升生產(chǎn)制造中的可靠性，為過程控制提供了良好的基礎(chǔ)。
FMEA，全稱是潛在失效模式及其后果分析，也有稱為潛在故障模式及其影響分析的，它是為了預(yù)防失效產(chǎn)生，通常是在生產(chǎn)制造之前預(yù)先想好各種可能發(fā)生失效的地方，并提前做好相應(yīng)的預(yù)案來防止失效的發(fā)生。20世紀(jì)50年代，美軍在研發(fā)和生產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)時，由于油壓裝置的可靠度不高導(dǎo)致失事頻繁，造成機(jī)毀人亡現(xiàn)象嚴(yán)重。為了解決這類問題而首先提出 FMEA的概念，并利用該概念對飛機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行失效分析。此后FMEA概念為美國航天局NASA所接受，廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域。并在后續(xù)的幾十年里，F(xiàn)MEA的應(yīng)用擴(kuò)散到全部的制造業(yè)領(lǐng)域，成為確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)制造可靠性的關(guān)鍵技術(shù)之一。
傳統(tǒng)FMEA使用過程的痛點
FMEA是知識生產(chǎn)、知識沉淀和知識應(yīng)用的完整過程，往往包含復(fù)雜的物理、化學(xué)、機(jī)械、電子電氣、材料、工藝及管理制度等研究方面，同時涉及產(chǎn)品的需求分析、設(shè)計、生產(chǎn)、運營等各個環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致對失效分析工程師的經(jīng)驗和技能要求非常高，目前在工業(yè)制造業(yè)中主要面臨著如下問題：1.人才流動導(dǎo)致企業(yè)知識和經(jīng)驗的流失，所積淀的知識減少或遺失，導(dǎo)致競爭力減弱。2.失效分析和FMEA制作對工程師的知識要求兼具廣度和深度，專業(yè)人才稀缺，培養(yǎng)時間長。3.高度依賴工程師過往的經(jīng)驗，主觀性強，分析效果良莠不齊。4.閱讀三類文檔耗費時間多，工作周期長，成本和損失都巨大；部門、產(chǎn)線之間割裂導(dǎo)致經(jīng)驗重用少，問題不斷重復(fù)發(fā)生。
達(dá)觀智能制造知識圖譜平臺助力制造業(yè)智能應(yīng)用FMEA
1.利用FMEA實現(xiàn)失效與故障的智能歸因分析輸入失效或故障的描述信息，系統(tǒng)會自動理解并抽取出關(guān)鍵信息，并從知識圖譜中提取出與失效現(xiàn)象相匹配的子圖，實現(xiàn)失效原因的定位，給出相應(yīng)的解決方法和改善措施。同時支持追溯每一個失效原因、解決方法和改善措施的知識來源，在需要時得以獲取原始數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)審查和可信度鑒別。整個過程采用領(lǐng)先的自然語言理解、知識推理、圖語義匹配和信息檢索等技術(shù)，實現(xiàn)高效、全面的失效智能分析。
2、FMEA失效模式自動發(fā)現(xiàn)與輔助制作采用前沿的知識圖譜推理、深度學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)和主動學(xué)習(xí)等技術(shù)，從各類專業(yè)的文檔中，包括失效分析報告、論文、設(shè)備手冊等，智能發(fā)現(xiàn)新知識，包括：
智能發(fā)現(xiàn)新知識，實現(xiàn)FMEA制作的智能化，提升設(shè)備、工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，為數(shù)字化和智能化工廠賦能。
達(dá)觀智能制造知識圖譜平臺賦能制造業(yè)的可靠性工程
“中國制造2025”，對于推動中國制造由大變強，使中國制造包含更多中國創(chuàng)造因素，更多依靠中國裝備、依托中國品牌，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)保持中高速增長、向中高端水平邁進(jìn)，具有重要意義。智能制造是大勢所趨，從國家戰(zhàn)略、行業(yè)競爭、企業(yè)變革、技術(shù)條件等不同維度都可以看出。然而上述生產(chǎn)過程中面臨的問題一直困擾著整個制造行業(yè)，同時他們非常關(guān)注通過新技術(shù)的應(yīng)用來提升效率，提升在產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)制造過程的競爭力。正如臺積電跟中興國際所使用的機(jī)器設(shè)備、原材料等一樣，但他們對先進(jìn)制程的把握卻是不一樣的，從而導(dǎo)致了生產(chǎn)中的不同的“良率”。這里面就是制造和生產(chǎn)過程中的“領(lǐng)域知識和專家經(jīng)驗”的差距。知識圖譜最核心的關(guān)注點就是知識以及知識的應(yīng)用，這正是知識圖譜賦能智能制造的關(guān)鍵所在，也是能夠在未來極大的提升制造業(yè)智能化水平的關(guān)鍵途徑之一。如果能結(jié)合行業(yè)知識，以知識和技術(shù)為基礎(chǔ)，把生產(chǎn)制造過程跟虛擬系統(tǒng)或其他技術(shù)融合，來實現(xiàn)制造過程的感知、決策、執(zhí)行和演化的過程，那么上述問題就迎刃而解。
針對工業(yè)制造質(zhì)量體系的特點，將失效知識的沉淀、加工、連接、融合和追溯融入到知識圖譜平臺中，形成對質(zhì)量體系過程中的失效分析報告FA、失效分析樹FTA以及FMEA等知識和經(jīng)驗的達(dá)觀失效模式知識圖譜平臺也閃亮登場。
這個圖總結(jié)了知識圖譜賦能智能制造的全貌。首先是工業(yè)制造業(yè)非常需要沉淀和傳承知識，比如可以將生產(chǎn)線里的經(jīng)驗總結(jié)出來并沉淀到圖譜里來，這樣就可以幫助不那么資深的人解決問題。并且當(dāng)有人離職，這些經(jīng)驗也將留存下來，為接任者提供幫助，這正是知識的傳承。在賦能智能制造中，有非常多場景都是知識圖譜可以實現(xiàn)的。這里面有一個非常重要的點是“融入業(yè)務(wù)”，在落地過程中，非常強調(diào)融入業(yè)務(wù)，在盡量不改變現(xiàn)有的工作流程來實現(xiàn)知識圖譜和AI的賦能。在此之外，還有就是賦能過程中的可解釋性和可運營性?？山忉屝跃褪侵覆荒苤桓嬖V使用者怎么做，還要告訴他整個流程是什么，并且在利用知識圖譜分析問題時，把分析過程也展現(xiàn)出來。
可運營性則是因為數(shù)據(jù)、經(jīng)驗和知識是會演變的。比如一條產(chǎn)線的機(jī)器升級后，其知識和經(jīng)驗跟舊機(jī)器是有差別的，如何將這些不同經(jīng)驗在知識圖譜中及時更新是非常重要的，這就是可運營性的關(guān)鍵。
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