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CarlChen1失效模式與效應分析PotentialFailureModeEffectsAnalysis陳啟政DFMEAandPFMEA綠帶課程系列五CarlChen2講授內容一.FMEA基本概念二.FMEA之演變三.國際間採用FMEA之狀況四.設計FMEA表填寫說明五.製程FMEA表填寫說明六.FMEA結果之應用CarlChen3FMEA的基本概念1.對失效的產品進行分析，找出零組件之失效模式，鑑定出它的失效原因，研究該項失效模式對系統會產生什麼影響。2.失效分析在找出零組件或系統的潛在弱點，提供設計、製造、品保等單位採取可行之對策。CarlChen4失效的定義在失效分析中，首先要明確產品的失效是什麼，否則產品的數據分析和可靠度評估結果將不一樣，一般而言，失效是指：1．在規定條件下(環境、操作、時間)不能完成既定功能。2．在規定條件下，產品參數值不能維持在規定的上下限之間。3．產品在工作範圍內，導致零組件的破裂、斷裂、卡死等損壞現象。CarlChen5FMEA過程順序系統有那功能，特徵，需要條件？會有那些錯誤？發生錯誤會有多慘？那些錯誤是什麼造成的？發生之頻率？有那些預防和檢測？檢測方法能多好程度？我們能做什麼？－設計變更－過程變更－特殊控制－改變標準程序或指南CarlChen6FMEA之功用階段功用1.發掘所有可能之失效模式2.依固有的技術進行設計變更3.必要之處採用可靠性高之零組件1.明確把握失效原因，並實施適當的改善2.零件安全之寬放確認3.壽命、性能、強度等之確認1.活用工程設計，進而改善製程上之弱點2.利用FMEA之過程製訂必要之製程標準1.不同之環境產生之失效，以FMEA克服2.不同之使用法產生之失效，以FMEA克服４.客戶抱怨階段１.設計階段２.開發階段３製造階段CarlChen7FMEA之演變1.FMECA為FMEA之前身，係在1950由格魯曼飛機提出，用在飛機主控系統的失效分析。2.波音與馬丁公司在1957年正式編訂FMEA的作業程序，列在其工程手冊中。3.60年代初期，美太空總署將FMECA成功的應用於太控計畫。美軍同時也開始應用FMECA技術，並於1974年出版MIL-STD-1629FMECA作業程序。4.1980修改為MIL-STD-1629A，延用至今。5.1985由國際電工委員會(IEC)出版之FMECA國際標準(IEC812)，即參考MIL-STD-1629A加以部份修改而成。CarlChen8FMEA之特徵1.是一項以失效為討論重點的支援性與輔助性的可靠度技術。2.用表格方式進行工程分析，使產品在設計與製程規劃時，早期發現缺陷及影響程度以便及早提出解決之道。3.是一種系統化之工程設計輔助工具。4.QS9000/TS16949FMEA因分析對象不同分成“設計FMEA”及“製程FMEA”，而MIL-STD-1629A因分析項目缺少現行管制方法，故適合設計時使用。5.FMEA為歸納法之應用，根據另組件的失效資料，由下而上推斷系統的失效模式及其效應，是一種向前推演的方法。CarlChen9國際間採用FMEA之狀況1.ISO90048.5節FMEA作為設計審查之要項。2.CE標誌，以FMEA作為安全分析方法。3.ISO14000，以FMEA作為重大環境影響面分析與改進方法。4.QS9000以FMEA作為設計與製程失效分析方法。CarlChen10設計FMEA之目的1.幫助設計需求與設計方案的評估。2.幫助初始設計對製造和裝配的需求。3.在設計發展階段，增加失效模式和系統效應分析的次數。4.提供另一項分析資訊，幫助設計驗證之規劃。5.根據對顧客需求的影響性，列出失效模式的排序，並按序改善。6.提供一項改善方案，可以減少矯正與追查的活動。7.提供更好的參考資料，協助現場解決問題，評估設計變更和發展更進一步的設計。CarlChen11設計FMEA作業流程組成DFMEA小組資料蒐集釐訂DFMEA計畫建立功能方塊圖產品結構樹設計可靠度展開(DQFD)決定分析之項目功能進行DFMEA分析選擇關鍵失效模式矯正預防填寫矯正後風險優先數FTA分析DFMEA報告紀錄保存設計審查選擇關鍵失效模式所有RPN小於規定值？YYNNCarlChen12設計FMEA表執行結果項目功能潛在失效模式潛在失效效應嚴重度等級潛在原因設備失效發生度現行預防設計管制現行檢測設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日期採行措施SODRPN(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(22)(22)(22)(2)系統FMEA編號：(1)(2)子系統頁次：of(2)零組件：(2)設計責任：(3)準備者：(4)車型／年份：(5)生效日期：FMEA日期(製訂)(7)(修訂)(7)核心小組：(8)CarlChen13設計FMEA填寫說明(1)FMEA編號：填入FMEA文件編號，以便可以追蹤使用。(2)系統、子系統及零組件：指示合適的分析等級，並填入系統、子系統或零件名稱或零件名稱和編號。(3)設計責任者：填入OEM、部門和小組，也包括供應商名稱。(4)準備者：填入準備FMEA責任工程師的姓名、電話號碼、公司。A.系統FMEA範圍：－底盤系統；－點火系統；－內部系統B.子系統FMEA範圍－底盤系統之前懸吊系統C.零件範圍－〝Strut〞為前懸吊系統之零件。CarlChen14設計FMEA填寫說明(5)車型／年份：填入想要分析／製造的車型年份。(6)生效日期：最初FMEA發佈日期，不能超過開始計畫生產的日期。(7)FMEA日期：填入FMEA最初制訂日期，和最新被修訂日期。(8)核心小組：列出有權限參與或執行這項工作的負責個人和單位。(建議將所有小組成員名字、單位、電話號號、地址等另行列表)。(9)項目／功能：填入要被分析的名稱和編號。利用專用名詞和工程圖面上顯示的設計等級。於首次正式發行之前，可以使用實驗時使用的編號。儘可能簡潔地，填入被分析項目的功能使之符合設計意圖。包括這個系統作業相關環境的資訊（如：定溫度、壓力、溼度範圍）。如果項目包含一個以上有不同潛在失效模式功能時，則列出所有個別功能。CarlChen15設計FMEA填寫說明(10)潛在失效模式潛在失效模式是零件、子系統、或系統於符合設計意圖過程中可能失效的種類。潛在失效模式也可能是較高階子系統或系統之失效原因，或較低階零組件的失效效應。列出特別項目和功能的每一潛在失效模式。假設失效是將發生的，但不是必須發生的。潛在失效模式僅可能發生於某些作業條件下（如：熱、冷、乾、多灰塵的條件）和在某些使用條件下（如：行駛哩數在平均數以上、粗糙不平的地形、僅在市區行駛）。一般的失效模式包含下列各項，但不限於此：破碎的、變形、鬆弛、洩漏、黏著、短路、生銹氧化、龜裂。CarlChen16設計FMEA填寫說明(11)潛在失效效應為被客戶查覺在功能特性上失效模式的效應。也就是：失效模式一旦發生時，對系統或設備以及操作時使用的人員所造成的影響。一般在討論失效效應時，先檢討失效發生時對於局部所產生的影響，然後循產品的組合架構層次，逐層分析一直到最高層級人員、裝備所可能造成的影響。例如：由於某個間歇性的系統作業造成某個零組件的破碎，可能造成於組合過程的震動。這個間歇性系統作業降低了系統功效，最後引起客戶不滿意。常見的失效效應包括：噪音、漏氣、操作費力、電動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化、產生臭氣、外觀不良…等。CarlChen17設計FMEA填寫說明(12)嚴重度影響標準影響的嚴重性等級無警告的危險非常高的嚴重等級，當潛在失效模式影響到車輛操作安全和／或牽涉到違反政府法規時，沒有事先警告產生。１０有警告的危險非常高的嚴重等級，當潛在失效模式影響到車輛作安全和／或牽涉到違反政府法規時，有事先警告產生。９非常高車輛／項目無法操作，喪失原來功能８高車輛／項目可以操作，但降低功能等級，客戶不滿意。７稍有車輛／項目可以操作，但令人舒適或便利的項目無法運作。客戶通常會感受到不舒適。６低車輛／項目可以操作，但令人舒適或便利的項目未達到功能要求。客戶有時會不滿意。５非常低裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點大部份客戶都會發現。４較小的裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點可能會被客戶會發現。３非常小裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點會被有鑑別能力的客戶發現。２沒有沒有影響。１CarlChen18設計FMEA填寫說明(13)等級這個欄位用來區分任何對零件、子系統、或系統將要求附加於製程管制的特性（如：關鍵的、主要的、重要的。任何項目被認為是要求的特殊製程管制，將被以適當的特徵或符號列入設計FMEA的分等欄位,並將於建議行動欄位被提出。每一個於設計FMEA列出的項目，將在製程FMEA的特殊製程管制中被列出。CarlChen19設計FMEA填寫說明(14)潛在原因／設備失效1.潛在原因2.設備失效錯誤的原物料規格。不適當的的設計壽命假設。潤滑或加油能力不足。不適當的維護作業。缺之環境保護。錯誤的算法。超過壓力。生產良率。原物料材質不穩定。磨損。金屬疲勞。裝備欠流暢。腐蝕。CarlChen20設計FMEA填寫說明(15)發生度參考下列各要素，決定發生度等級值(1~10)：1.相似零件或子系統的過去服務歷史資料和相關經驗?2.零件、上一階零件或分系統是否滯銷?3.上一階零件或分系統改變程度的大小？4.零件與上一階零件，基本上是否有差異?5.零件是否為全新的產品?6.零件使用條件是否改變?7.作業環境是否改變?8.是否運用工程分析去預估，應用此零件之發生度?CarlChen21設計FMEA填寫說明(15)發生度參考指標：失效的機率可能失效的比率等級≧100(每1000單位)１０非常高：持續不斷的失效。50(每1000單位)９20(每1000單位)８高：經常失效。10(每1000單位)７5(每1000單位)６2(每1000單位)５一般的：失效偶而發生。1(每1000單位)４低：失效比較少發生。0.5(每1000單位)３0.1(每1000單位)２極少的：失效未必有發生。≦0.01(每1000單位)１CarlChen22設計FMEA填寫說明(16)現行設計管制列出利用預防措施、設計驗證／確認(DV)、或其它活動，而這些活動是用來確認對失效模式設計適當，和／或原因／設備均被考慮。目前常用的管制為一些已被使用或正在使用的相同或類似的設計。(如：道路測試、設計審查、數學研究、可行性審查、原型測試、車隊測試等)。有三種設計管制或特徵：(1)預防原因／設備，或失效模式／效應發生，或降低發生比率。(2)偵測原因或設備，並提出矯正措施。(3)偵測失效模式。可能的話，最先使用第(1)種管制；其次，才使用第(2)種管制；最後，才使用第(3)種管制。CarlChen23設計FMEA填寫說明查出失效標準：查出可能會因設計管制的缺失等級完全不確定設計管制無法查出潛在原因／設備裝置和後面相關的的失效模式；或根本沒設計管制。１０非常些微非常些微機會可以查出在潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。９些微些微的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。８非常低的非常低的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。７低的較低的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。６適中的適中的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。５適度高的適度高的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。４高的較高的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。３非常高的非常高的機會可以查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。２幾乎確定設計管制幾乎可以確定查出潛在原因／設備裝置和後面相關的失效模式。１(17)難檢度CarlChen24設計FMEA填寫說明(18)風險優先數風險優先數是嚴重度(S)、發生度(O)、和難檢度(D)的乘積。RPN=(S)(O)(D)是一項設計風險的指標。當RPN較高時，設計小組應提出