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FMEA技术在信用卡系统中的应用
- 【导读】
- 传统的FMEA分析方法主要应用于工业设计和制造领域本文在信用卡软件系统设计中引入FMEA分析方法提高了系统的可靠性降低质量风险对其他软件系统的设计中有很好的借鉴作用。
[摘要]传统的FMEA分析方法主要应用于工业设计和制造领域本文在信用卡软件系统设计中引入FMEA分析方法提高了系统的可靠性降低质量风险对其他软件系统的设计中有很好的借鉴作用。
一、引言
FMEA(Failure Modes and Effects Analysis)即“失效模式及其影响分析”，就是在系统或者设备设计过程中，通过对产品组成各单元(或子系统)潜在的各种故障模式及对产品的功能影响进行分析，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法，对风险比较大的故障模式采取影响补救措施，提高产品的可靠性和产品的总体质量。该方法在工业领域产品设计和工艺设计中被广泛采用。
软件系统也是一种产品，为提高软件质量，在开发过程中进行可靠性和安全性分析并采取有效措施避免潜在危险的发生，其重要意义是不言而喻的。但是，目前对软件的FMEA并没有像硬件FMEA那样取得丰硕的成效。FMEA在软件领域的应用尚处于研究、探索之中。本文描述在A银行全国信用卡交易子系统的详细设计中，采用FMEA分析方法，取得了比较好的效果。希望能够抛砖引玉，给其他软件系统设计采用FMEA分析提供参考。
上图为信用卡的网络拓扑图。从整个拓扑图来看，交易系统涉及到的模块相当多:POS机、前置机系统、综合接口机(储蓄接口、银证接口、银联接口等)、后台处理机。由于模块较多，产生故障的可能性就越大。
二、FMEA分析实施
1. FMEA分析工作原理
软件FMEA分析一般分为两级:软件系统级FMEA分析和模块详细设计的FMEA分析。前者主要针对软件系统功能模块划分的分析，鉴定软件结构的安全性、鲁棒性，侧重于从系统的角度去分析各个子模块的输出和各模块之间的协调匹配，该分析开始于总体设计和概要设计后，贯穿于整个软件系统的研发阶段。后者主要是针对各模块详细设计进行FMEA分析，看详细设计是否满足各模块的功能需求、性能需求和安全需求等，识别各模块的具体失效情况。该分析一般在各模块的详细设计完成后开始启动，通过FMEA分析后，对详细设计说明书进行设计改进，评审通过后在进入下一研发阶段。
针对每种可能的失效故障模式，计算其风险优先数RPN(Risk Priority Number)，该值由潜在故障模式发生的严重程度S(Severity)赦障发生的概率0(Occurrence加不可探测度数D(Detection Difficulty豹乘积计算得出，即:WN=S×O×D。
通过RPN可对各故障模式进行相对的危害性进行评定。那些故障严重程度高、故障发生可能性高，又难以检出的故障模式，其RPN值较高，从而危害性较大。而那些故障发生可能性低、故障严重程度低，较容易检出的故障模式，其RPN值较低，从而其危害性也较小。
对于危害性高的故障模式，应从降低故障发生可能性和故障严重程度及提高该故障检出可能性三个方面提出改进措施。当所提出的各种改进措施在系统设计或保障方案中落实后，应重新对各故障模式进行评定，并计算新的RPN值，接改进后的RPN值对故障模式进行排队，直到RPN值降到一个可接受的水平。
2.组建实施团队
FMEA团队是开展FMEA工作的组织保证，是FMEA活动成功与否的关键。在团队的成员中，有本次项目开发的项目经理、需求分析工程师、开发人员、测试人员和用户服务工程人员以及其他相关项目的专家。在不同的阶段，具体的参与人员不同。在潜在故障模式FMEA准备阶段，要求所有的成员都参加；在详细设计改进阶段，主要是开发人员参与；在设计改进评审阶段，主要是需求工程师、开发人员和渊试人员参与。上图为信用卡的网络拓扑图。从整个拓扑图来看，交易系统涉及到的模块相当多:POS机、前置机系统、综合接口机(储蓄接口、银证接口、银联接口等)、后台处理机。由于模块较多，产生故障的可能性就越大。
3.分析过程
根据信用卡前置机子系统、后台处理机子系统的详细设计，由开发人员列出两个子系统的相关功能点和要素。邀请FMEA团队的所有成员开会，采用头脑风暴的会议模式，对开发人员列出的功能点的潜在故障模式发言菇次会议先不对各潜在故障模式的严重程度泼生可能性以以及可探渊性进行讨论，只记录可能的故障模式，集思广益，尽可能多的考虑各种潜在故障。会议完毕，由开发人员对列举的各种潜在故障模式进行归类，找出通用性的故障模式。
FMEA的第二次会议主要由项目变更控制委员会CCB(Change Control Board从员参加，包括需求分析工程师、开发人员、洲试人员。开发人员首先分析所有的故障模式造成的影响，以及在目前详细设计中己经采取的控制办法；接下来CCB相关成员和开发人员对每个潜在故障进行风险性分析，主要讨论并确定潜在故障的影响严重程度、发生的可能性、可复现难度，三个值的乘积就是该潜在故障的风险系数。计算出风险系数后，对风险系数进行排序，针对RPN＞100或者S≥36且100＞RPN＞60侮个潜在故障逐个分析，讨论如何降低风险和建议采取的措施。
下表是本次FMEA分析讨论使用的表格(实际列举讨论的记录比较多，由于篇幅有限，只列出几项作为参考):
信用卡系统FMEA分析表
4.设计改进和评审
开发人员根据FMEA分析的结果，对前置机子系统、后台处理机子系统的详细设计进行设计改进。随后项目CCB成员对详细设计进行评审，特别评审FMEA表格提到的潜在故障模式以及改进办法。详细设计评审通过后，本次FMEA分析工作基本完成，FMEA表格将作为后续研发阶段的重要参考验证依据，开发人员根据详细设计进行编码，进行开发阶段的代码走查、单元测试和集成洲试，测试部门根据需求说明书设计测试用例，参考FMEA表格对产品进行系统测试。
三、结论
FMEA分析方法目前被广泛应用于工业设计和制造行业，尤其在航空、航天和汽车等，国内也有相对成熟的FMEA分析和管理工具软件。将FMEA分析应用于软件系统的设计和改进还是比较少，相关的软件也比较少。在本项目研发完毕，我们将FMEA的表格潜在故障模式和改进措施加入到公司的知识库中，实现经验和知识的共享，对其他项目的研发有很大的指导作用。随着知识库的积累，可以开发软件系统的FMEA分析和管理工具，实现信息化管理。
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