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1POTENTIALFAILUREMODEANDEFFECTSANALYSIS(FMEA)失效模式分析朱中平CARLCHU2FMEA概要何謂FMEA:是描述為一組系統化的活動，其目的是:A:發現和評價產品/過程中潛在的失效及其失效效應B:找到能夠避免或減少這些潛在失效發生的措施C:將上述整個過程文件化它是對設計過程的更完善化，明確必須做何種設計和過程才能滿足顧客的需要。3FMEA的實施由於盡可能的持續改進產品和過程是企業的趨勢，所以使用FMEA作為專門技術應用，以識別並幫助減少潛在的隱憂一直是非常重要的。對於產品抱怨的研究結果表明，全面實施FMEA能夠避免許多抱怨事件的發生。適時性是成功實施FMEA的最重要因素之一，它是一個“事發前”的行為，而不是“後見之明”的行動。為打達到最佳效益，FMEA必須在設計或過程失效模式被無意地納入產品或過程之前進行。事先花時間適當地完成FMEA分析，能夠更容易、低成本地對產品過程進行修改，從而減輕事後修改危機。FMEA能夠減少或消除原因進行預防和矯正而帶來更大損失的機會。FMEA小組應該有充分的溝通和整合。4圖一描述了一個FMEA應該被執行的程序，它並不是簡單的把表格填滿的案例，而是進一步理解FMEA的程序，以消除風險和計劃能確保顧客滿意的適當控制。當FMEAs被展開，會有三種基本的個案。每個案例都有不同的領域和重點：個案1:新設計、新技術或新過程。該FMEA的領域是完成設計、技術或過程。個案2:修改現有的設計或過程(假設現有的設計或過程已經有一個FMEA)。該FMEA的領域應該在於修改設計或過程，有可能因為某修改和市場歷史反映而有交互影響。個案3:在一個新的環境、地點或應用上，利用的現有的設計或過程(假設現有的設計或過程已經有一個FMEA)。該FMEA的領域是對現有設計或過程新的環境或地點上的影響分析。5在FMEA的編制工作中，必須明確的指派每個人的職責，但是FMEA的輸入還是應該依靠小組努力。小組應該由知識豐富的人員組成(如：對設計、分析、測試、製造、裝配、服務、回收再利用、品質及可靠度等方面的工程人員)FMEA由相關負責組織中的工程師所組成，其可以是OEM如：生產最終產品、供應商，或是分包商。如果去比較一個小組的FMEA評價和另一個小組的FMEA評價是不適當，既使該產品或過程呈現了相同的狀況；由於每個小組的所在環境是獨一無二的，因此各自將會個別的評價(如：評價是主觀的)。634項目/失效潛在失效模式失效潛在效應嚴重度等級潛在原因/失效機制發生度現行的設計管制預防檢測難檢度RPN建議措施責任與目標完成日期行動結果採行措施嚴重度難檢度檢驗度RPN潛在失效模式與效應分析作業序列功能,特徵或要求為何?效應為何?什麼會錯誤?--無功能--部分/過多/降低功能--間歇功能--不預期功能有多不好?原因為何?其發生頻率為何?如何能預防及發現這種原因及錯誤?這種方法發現這種問題有多好?能夠做什麼?--設計變更--製程變更--特別管制--標準,程序書或指引變更圖一7跟催採取有效的預防及矯正措施，以及針對這些行動的跟催是需要的，但不用過分強求。應該和所有被影響的單位溝通措施行動。一個徹底周詳考慮和充分開發的FMEA如果沒有實際有效的預防和矯正措施，其價值將有限。擔當職責的工程師是負責確保所有的建議措施都已經實施或適當的對策。FMEA是一分份動態文件，應該始終反映出最終的評估，以及最終的適切措施，包括那些在開始量產之後所發生的措施。A.審查設計、過程和圖樣，確保建議措施已經被實施，B.確認該項變更編入設計/組裝/製造文件中，C.審查設計/過程FMEAs、特別的FMEA應用和控制計劃8設計FMEA簡介設計FMEA主要是由負責設計的工程師／小組採用的一種分析技術，用來保證在可能的範圍內已充分地考慮到，並指明各種潛在的失效模式及其相關的起因／機理。應該評估最終的產品以及每個與之相關的系統、子系統和零組件。FMEA以其最嚴密的形式總結了設計一個零部件、子系統或系統時，一個工程師和設計小組的設計思想（包括：根據以往的經驗和教訓，對可能出現問題的專案的分析）。這種系統化的方法體現了一個工程師在任何設計過程中正常經歷的思維過程，並使之規範化、文件化。9設計FMEA能夠透過以下幾方面支援設計過程，以降低失效風險：．有助於對設計要求和設計方案進行客觀評價；．有助於對製造和裝配要求的最初設計；．提高在設計／開發過程中，考慮潛在失效模式及其對系統和運行衝擊的可能性；．為全面、有效的設計試驗和開發專案的規劃，提供更多的資訊；．根據潛在失效模式對“顧客”的衝擊，對其進行分級列表，進而建立一套設計改進、開發和查證的優先控制系統；．為建議和跟蹤降低風險的措施，提供一個公開的討論形式；．為將來分析研究售後巿場關切情況、評價設計更改及展開更先進的設計提供參考。10顧客的定義設計FMEA中“顧客”的定義，僅僅是指“最終使用者”，還包括負責車型設計更高一級裝配過程設計的工程師／小姐，以及在生產過程中負責製造、裝配和售後服務的工程師。FMEA全面實施要求對所有新的部件、更改的部件以及應用或環境有變化的沿用零件進行設計FMEA。FMEA始於負責設計工作的工程師，但對有專有權的設計來說，可能始於其供應商。11小組努力在最初的設計FMEA過程中，負責設計的工程師被預期能夠直接地、主動地從所有有關部門來代表。這些專家和負責的領域應該包括，但不限於：裝配、製造、設計、分析／測試、可靠度、材料、品質、服務和供應商，以及負責下一個較高階或低階的組裝、系統、子系統或零組件的設計部門。FMEA應該成為促進相關部門間充分交換意見的催化劑，從而提高整個集體的工作水平。除了負責工程師對FMEA具有經驗和小組協助之外，在活動中擁有一位有經驗的FMEA專家以協助該小組是有一定幫助的。12設計FMEA是一份動態文件，且應該：．在一個設計概念最終形成之時或之前開始，．在產品開發各階段中，當設計有變更或獲得資訊增加時，要及時、不斷地修改，以及．在最終在產品加工圖樣完成之前全部結束。考慮到製造／裝配的要求是相互聯繫的，設計FMEA在體現設計意圖的同時，還要保證製造／裝配能夠實現設計意圖。對於製造或裝配過程中可能發生的潛在失效模式和／或其起因／機理。當過程FMEA已包括了它們的識別、效應和控制時，則不需包含在設計FMEA中，但也可包含。13設計FMEA不是靠過程控制來克服設計中潛在的缺陷，但的確要考慮製造／裝配過程中技術的／物質的限制。設計FMEA不是靠過程控制來克服設計中潛在的缺陷，但的確要考慮製造／裝配過程中技術的／物質的限制。例如：．裝配空間／工具可加工性．表面處理的限制．鋼材硬度的限制．公差／過程能力／性能14設計FMEA也可以考慮到產品維護（服務）和回收利用技術的／物質的限制。例如：．工具加工．能力特性．材料分類符號（回收利用）15設計FMEA的開發負責設計的工程師擁有許多用於設計FMEA準備工作的文件。設計FMEA的開始將從列出設計希望做什麼？及不希望做什麼？如設計意圖。顧客要求和需求─可能是透過品質機能展開（QFD）、產品要求文件、已知的產品要求和／或製造／裝配／服務／回收利用要求等來源，應該綜合地考慮。期望特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式，以採取預防／矯正措施。1634項目/失效(9)潛在失效模式(10)失效潛在效應(11)嚴重度12等級13潛在原因/失效機制(14)發生度15現行的設計管制(16)預防檢測難檢度17RPN18建議措施(19)責任與目標完成日期(20)行動結果(22)採行措施(21)嚴重度難檢度檢驗度RPN系統子系統零組件：產品類型(2)核心小組FMEA編號：(1)頁碼：設計責任：(3)編制者：(4)關鍵日期：(6)FMEA日期：(7)17１、FMEA編號填入FMEA文件編號，以便查詢。註：見表１，提供了項目1-22的範例。２、系統、子系統或零部件名稱及編號註明適當的分析級別並填入所分析系統、子系統或零件的名稱、編號。FMEA小組成員必須對這構成的系統、子系統或零組件，決定其特定的活動。實際的裁決其分界範圍為系統、子系統或零部件，且必須被FMEA小組所設定。下列提供了說明，並在附錄F提供了一些例子。系統FMEA的範圍一個系統可以被視為由多個子系統所組成，這些子系統通常由不同小組所設計。有些典型的系統FMEAs可能涵蓋了下列系統：底盤系統、發動機系統或內裝系統等。然而，系統FMEA的重點是確保所有的介面與互動都涵蓋了整個由不同子系統所組成的系統，以及與其他車輛系統和顧客的互相影響。18子系統FMEA的範圍一個子系統FMEA一般是一個較大系統的子組。例如，前懸吊系統是底盤系統的一個子組。然而，子系統FMEA重點是確保所有介面與互動都涵蓋了整個由不同零組件所組成的子系統。零組件FMEA的範圍一個零組件FMEA一般重點是在於一子系統的子組FMEA。例如，支撐架是前懸吊（其是底盤系統的一個子系統）的零組件。19３、設計責任填入整車廠（OEM）、部門和小組。如果適用，還要包括供應商的名稱。４、編制者填入負責FMEA準備工作的工程師姓名、電話和所在公司的名稱。５、產品型號／專案填入將使用和／或將被分析的設計衝擊的預期車型年型／專案（如果已知的話）。６、關鍵日期填入FMEA初次預定完成的日期，該日期不應該超過計劃的量產設計發佈的日期。７、FMEA日期填入編制FMEA原始稿的完成日期及最新修訂的日期。20８、核心小組列出被授權以確定和／或執行任務的責任個人和部門名稱（建議所有小組人員的姓名、部門、電話、地址等，都記錄在一分發表上）。９、項目／功能填入將被分析項目的名稱和其他適切的資訊（如編號、零件等級等）。利用工程圖紙上標明的名稱並指明設計等級。在最初發佈之前（如在概念形成階段），應該使用臨時性編號。填入時，用盡可能簡潔的文字來說明被分析項目要滿足設計意圖的功能，包括該系統運行的環境相關資訊（如指定溫度、壓力、濕度範圍、設計壽命等，是計量值／可量測的）。如果該項目有多種功能，且有不同的失效模式，要把所有功能都單獨列出。21１０、潛在失效模式所謂潛在失效模式是指系統、子系統或零部件有可能未達到或未完成項目／功能欄中所描述設計意圖的種類（如預期的功能喪失）。這潛在失效模式可能是更高一級子系統或系統的潛在失效模式的起因，也可能是比它低一級的零部件潛在失效模式的效應。對一個特定項目及功能，列出每一個潛在失效模式。前提是這種失效可能發生，但不是一定發生。建議將以往錯誤案例（TGW,things-gone-wrong）的研究、關切點、問題報告以及小組的“腦力激盪”的審查作為出發點。潛在失效模式可能只發生在特定的運行環境條件下（如熱、冷、乾燥、灰塵等），以及在特定的使用條件下（如超過平均里程、不平的路段、僅在城巿行駛等），應都考慮。註：應該用“物理的”、專業性的術語來描述潛在失效模式，而不同於顧客所見的現象。22１１、潛在失效效應潛在失效的效應就是失效模式對功能的影響，就如顧客感受的一樣。要根據顧客可能發現或經歷的情況來描述失效的效應，要記住顧客可能是內部的顧客，也可能是外部最終的顧客。要清楚地說明該失效模式是否會衝擊到安全性，或與法規不符。該效應應該依據所分析的具體系統、子系統或零部件來說明。還要記住不同級別的系統、子系統和零件之間還存在著系統層次上的關係。比如，一個零件的斷裂可能引起總成件的振動，從而導致系統運行的中斷。這種系統運行的中斷會引起性能下降，最終導致顧客的不滿、這意味著需要盡可能預見失效的效應和小組的知識程度。23１２、嚴重度（S）嚴重度是對一個已假定失效模式的最嚴重影響的評價等級。嚴重度是在多個FMEA範圍內的一個比較級別。要減少失效重度級別數值，只能透過設計變更來實現。嚴重度應該使用表２的指南來評價。推藨的評價準則小組應該對評價準則與級別系統有一致的共識，即使是對個別的產品分析而對準則作了修改（見表２）。註：對級別數值為９和１０，不建議修改其判定準則。當某失效模式的嚴重度的級別為１時，不應該再被分析。註：高嚴重度級別有時候透過設計修改來降低