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失效模式與效應分析FMEA講授內容一、FMEA基本概念二、FMEA範例解說三、設計FMEA表填寫說明四、製程FMEA表填寫說明五、FMEA結果之應用FMEA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。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。失效的分類失效類別分類原則１致命失效危及產品安全、可能導致人身傷亡，或引起重要總成報廢，造成重大經濟損失或對周圍環境造成重大危害。２嚴重失效影響產品安全，可能導致主要總成、零組件損壞或性能顯著下降，且不能用簡易工具和備件在短時間（約30mins）內修復。３一般失效不影響產品安全，造成性能下降，但一般不會導致主要總成及零組件損壞，並可用簡易工具和備件在短時間內（30min）修復。４輕微失效一般不會導致性能下降，不需要更換零件，用簡易工具在短時間（5mins）內能輕易排除。失效的分類應根據失效原因、危害程度、失效程度與產生的頻率加以分類，一般的分類原則如下：FMEA之功用階段功用１．設計階段２．開發階段３．製造階段４．客戶抱怨階段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之過程製定必要之製程標準１．不同環境產生之失效，以ＦＭＥＡ克服２．不同使用法產生之失效，以ＦＭＥＡ克服FMEA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.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，根據零組件的失效資料，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。國際間採用FMEA之狀況1.ISO90048.5設計鑑定與確認FMEA作為設計審查之要項，另FTA、EN1441風險分析亦是。2.CE標誌，以FMEA作為安全分析方法。3.ISO14001，以FMEA作為重大環境影響面分析與改進方法。4.TS16949以FMEA作為設計與製程失效分效方法。設計FMEA表(範例)系統FMEA編號:001子系統設計責任者:頁次:1of1零組件:22092720生效日期:85.08準備者:車型/年份:通用汽車’96核心小組:如附表FMEA日期(制訂)85.7.15(修訂)項目功能潛在失效模式潛在失效效應嚴重性等級潛在原因設備失效發生度現行設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日期執行結果採行措施SODRPN沖模作業沖模之過多毛邊殘留過多成品變形成品崩裂致外觀嚴重不良成品外觀不良裝配及加工受影響5688沖模機不適當(力量不適)沖模模具崩裂沖模模具加損壞擺放不當3445更換沖模機修補沖模模具更換模具加強人員之教育訓練554590120128200由氣壓式沖模機更換,油壓式定期保養模具發現加磨損即予更換須經特殊專長訓練由資深員之工擔任之壓鑄課長壓鑄課長模具課長壓鑄課長2小時檢查一次確保外觀良好模具週保養並登錄於保養檢查表2小時定時檢查管制2件外觀及模具堪用經由定時檢查管制56882224333425304864設計FMEA表(範例)ADSD系統FMEA編號:ADSD001子系統設計責任者:頁次:1of1零組件:ADSD生效日期:準備者:車型/年份:BT-57’97核心小組:如附表FMEA日期(制訂)85.11.04(修訂)製程功能需求潛在失效模式潛在失效效應嚴重性等級潛在原因設備失效發生度現行設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日期執行結果採行措施SODRPN印刷1.下料尺寸錯誤2.套色偏移3.顏色色差無法定位位置偏移、無法正常半切外觀不良887a.人員疏忽b.標準書錯誤a.紙張未完全吸附b.定位點沒有對齊c.紙張收縮a.油墨錯誤b.製作條件不同(機台、刮刀力量不同…)c.首件檢查未落實23246272每批次省件檢查每個顏色首件檢查1262496294裁切機自動化加強吸附設備、教育訓練、控制溫濕度Ink.重新標示定位.用同一機台製作同-set.人員教育訓練ProdProdProd購買自動裁切機.改善吸風設備.嚴格監控溫濕度.定位、定量、定容.同左.部門會議中定期訓練887222126163284組成D-FMEA小組資料蒐集釐訂D-FMEA計畫建立功能方塊圖產品結構樹設計可靠度展開(DPFD)決定分析之項目功能進行D-FMEA分析選擇關鍵失效模式矯正預防填寫矯正後風險優先數所有RPN小於規定值?FTA分析D-FMEA報告紀錄保存設計審查YYNN設計FMEA表(2)系統FMEA編號:(1)(2)子系統設計責任者:(3)頁次:of(2)零組件:(2)生效日期:(6)準備者:(4)車型/年份:(5)核心小組:(8)FMEA日期(制訂)(7)(修訂)(7)項目/功社潛在失效模式潛在失效效應嚴重度等級潛在失效起因/機理發生率現行預防設計管制現行偵測設計管制探測度風險優先數建議措施責任和目標完成日執行結果採行措施SODRPN(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(22)(22)(22)設計FMEA之目的1.幫助設計需求與設計替代方案的評估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考量次數4.提供額外分析資訊以幫助設計驗證及開發方案的全盤、有效規劃5.根據對客戶的影響性，列出潛在失效模式的排序，並按排序進行設計改善及開發測試6.提供制式的建議與追蹤降低措施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D-FMEA注意事項適用時機:全新零件、更改零件、滯銷零件新用途、新使用環境起迄時間:在設計構想完成之前開始，模治具圖面發出之前完成注意事項:不可以製程補設計之不足，但可考量：1.必須的模具圖2.限度的表面處理3.工具的組裝空間4.限度的鋼鐵硬度5.製程能力績效一般從功能方塊圖開始進行設計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、子系統或零組件名稱和編號(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(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最初制定日期，和最新被修訂日期(8)核心小組：列出有權限參與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、電話號碼、地址等另行列表)設計FMEA填寫說明(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、濕度範圍)。如果項目包含一個以上功能有不同潛在失效模式時，則列出所有個別功能。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。列出特定項目和功能的每一潛在失效模式。假設失效可能發生的，但不一定會發生的。潛在失效模式只有在某些操作條件下（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）才會發生。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。設計FMEA填寫說明(11)潛在失效效應定義為被客戶查覺在功能上失效模式的效應。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：某個零件的破碎，可能造成組裝品的震動，導致間歇性的系統運作。這個間歇性系統運作降低了系統功效，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。設計FMEA填寫說明(12)嚴重度影響判定準則：效應的嚴重度等級無警告的嚴重危險嚴重級別很高。當潛在失效模式影響到車輛安全運行和／或包合不符合政府法規時。失效發生時無預警。10有警告的嚴重危險嚴重級別很高。當潛在失效模式影響到車輛安全運行和／或包合不符合政府法規時。失效發生時有預警。9很高車輛／系統無法運行(喪失基本功能)。8高車輛/系統能運行，但性能下降。客戶很不滿意。7中等車輛/系統能運行，但舒適性/方便性方面失效。客戶不滿意。6低車輛/系統能運行，但舒適性/方便性方面性能下及。客戶有些不滿意。5很低裝配和最後完工/尖響和卡塔響聲不符合要求，大部份客戶發現有缺陷(多於75%)。4輕微裝配和最後完工/尖響和卡塔響聲不符合要求，50%的客戶發現有缺陷。3很輕微裝配和最後完工/尖響和卡塔響聲不符合要求，有辨識能力的客戶發現有缺陷(少於25%)。2無沒有可識別的影響1設計FMEA填寫說明(13)等級這個欄位可用來區分對零件、子系統或系統的特殊產品特性（如：關鍵的、主要的、重要的）可能需要特別的製程管制。任何項目被認為需要特殊的製程管制，應以適當的文字或符號註記在設計FMEA的等級欄位內，並於建議措施欄位內說明。在設計FMEA鑑別出來的上述項目，得在製程FMEA中鑑別有特殊製程管制。設計FMEA填寫說明(14)潛在失效原因／機理＃錯誤的原物料規格＃疲勞＃不適當的設計壽命假設＃原物料材質不穩定＃潤滑或加油能力不足＃磨損＃不適當的維護作業＃金屬疲勞＃流程規格錯誤＃裝備欠流暢＃錯誤的演算法＃腐蝕＃超過壓力１．潛在失效原因２．失效機理設計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維修服務歷史資料和相關經驗？2.零件或分系統是否為滯銷品或與前一版本相似？3.零件或分系統與前一版本之重要性如何被改變？4.零件與前一版本有否極大之差異？5.零件是否為全新的產品？6.零件之用途是否已改變？7.那些作業環境已改變？8.是否運用工程分析去預估，來估計所預期比較的發生度？9.是否加入了預防控制？設計FMEA填寫說明發生度評價準則：失效發生可能性可能的失效率級別很高：持續性發生的失效≧100件/1000輛車1050件/1000輛車9高：反覆發生的失效20件/1000輛車810件/1000輛車7中等：偶而發生的失效5件/1000輛車62件/1000輛車5低：相對很少發生的失效1件/1000輛車40.5件/1000輛車3極低：失效不太可能發生0.1件/1000輛車2≦0.01件/1000輛1設計FMEA填寫說明(16)現行預防/偵測設計管制列出利用預防措施、設計驗證/確認、或其它活動來確保該失效模式、原因/機理的設計適切。目前的管制為一些在相同或類似的設計已被使用或正在使用者(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)。考量設計管制有三種:(1)預防失效原因/機理或失效模式的出現