基于FMEA拓展的芯片研发项目风险管理研究*

2023-12-06余燎原倪枫刘姜周奕宁张敬鸿拓开慧

项目管理技术 2023年11期

余燎原倪枫刘姜周奕宁张敬鸿拓开慧

(上海理工大学管理学院，上海 200093)

0 引言

中国半导体行业协会统计数据显示，2021年，我国集成电路产业首次突破万亿元，销售额达10 458.3亿元，同比增长18.2%。其中设计业销售额达4519亿元，同比增长19.6%；制造业销售额达3176亿元，同比增长24.1%；封测行业销售额达2763亿元，同比增长10.1%。

然而，集成电路产业仍面临产业基础薄弱、高端芯片供给不足等问题。从全球范围看，企业体量较小，企业创新能力受规模、盈利能力等限制，特别是在芯片研发企业中面临的不确定风险因素较多，进行系统的风险管理十分必要[1-2]。

1 基于FMEA拓展的模糊综合评价方法

1.1 FMEA方法概述

首先，需建立一个跨职能的团队，并通过进行系统的头脑风暴识别产品、过程或系统所有潜在故障模式；其次，风险测量需要根据风险优先级数(Risk Priority Number，RPN)进行分析，风险优先级数由三个风险因素相乘而得，其中包括发生率(O)或故障发生的概率；严重性(S)或故障的严重程度；检测(D)或故障发生前的故障检测能力(RPN=O×S×D)；最后，将RPN值进行由高到底的排序，值最高的风险最大，然后针对O、S、D三个方面采取措施来降低RPN值，从而降低风险优先级数。FMEA是一种工具，用于识别和消除已知或潜在故障，以提高系统的可靠性，并为风险管理决策提供信息。FMEA优点包括遵循逻辑和结构化的方法确定所关注的领域；允许早期识别故障点；实现了对每个功能单元故障的风险分析的改进[3]。基于FMEA的研发项目分解图如图1所示。

1.2 模糊综合评价方法原理和步骤

FMEA方法的缺点是依赖专家的主观性比较强，考虑到专家的个人状况以及专家意见的一致程度和信任程度，本文采用层次分析法确定各风险因素的权重。此外，针对芯片研发项目存在风险评估难以量化、FMEA评估方法主观和无法评价项目总风险的问题，采用模糊综合评价对项目进行风险评估。下面具体介绍其原理和步骤[3]。

1.2.1 确定因素集A

用FMEA方法在对项目进行风险识别后，得到风险因素集A，项目风险分层图如图2所示。

图2 项目风险分层图

第一层风险因素集A=(A1，A2，…，Am)。

第二层风险因素子集A=(Ai1，Ai2，…，Ain)(i=1，2，…，m)。

1.2.2 确定因素的权重集W

采用层次分析法确定比较矩阵，对风险主因素进行重要性比较。重要性判断标准见表1。如果因素Ai比Aj比较重要，则打分为aij；如果因素Aj比Ai比较重要，则打分为1/aij，得到因素比较矩阵公式如下

表1 重要性判断标准表

表2 主因素层判断矩阵及权重表

依次计算各比较矩阵最大特征根λmax及特征向量，其特征向量是对应因素的权重矩阵Wi。对矩阵Wi进行一致性检验，一致性指标 CI=(λmax-n)/(n-1)，n为矩阵阶数。一致性比例CR=(CI)/(RI)，当CR<0.1时，则说明该权重矩阵合理；当CR>0.1时，则重新修改比较矩阵，直到CR<0.1。其中RI的值可通过查表获得。

1.2.3 确定评判集及评判矩阵

评判集是对风险因素模糊评判的标准。对于难以量化的因素，通过用模糊性语言进行评判，本文将评判等级分为5个等级，V1、V2、V3、V4、V5，分别对应很大、较大、一般、较小、很小，并确定每个等级的数值。项目评判组成员对所有风险因素进行评判，数值=每个等级的选中人数/总的人数。例如，评判因素A1的风险为“很大”的人数是m，参与评判人数为n，则该风险因素等级“很大”的评判值为m/n。

对第二层每个子集的每个因素进行模糊评判，得到模糊评判矩阵公式如下

1.2.4 综合评价

Vi表示第二层每个因素子集的评判矩阵，Wi表示第二层每个因素子集的权重矩阵，得到第二层第i子集的评价矩阵公式如下

项目风险的总评模糊矩阵公式如下

B=(B1B2…Bm)

项目风险的总的评价向量公式如下

B=W×B

项目风险的综合隶属度公式如下

P=D×V

综合隶属度为该项目风险的总评结果，对比风险评价标准可得该项目的风险情况。