失效模式与效应分析(同名857)课件.ppt

1、2課程大綱課程大綱 FMEA的基本概念 FMEA之演變 國際間採用FMEA之狀況 設計FMEA 製程FMEA FMEA結果之應用3一.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。失效模式與效應分析失效模式與效應分析 Failure Mode and Effect Analysis4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）

2、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，導致零組件的破壞、斷裂、卡死等損壞現象。5FMEA過程順序6FMEA之功用 階段 功 用1.設計階段 1.發覺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2.開發階段 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3.製造階段 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4.客戶抱怨階段 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 7二.F

3、MEA之演變1.FMECA(Failure Mode,Effects,and Criticality Analysis)之前身為FMEA，係在1950由格魯曼飛機廠提出，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成功的應用於於太空計劃.美軍同時也開始應用FMECA技術，並於1974年出版MIC-STD-1629 FMECA作業程序。4.1980修改為MIC-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MIC-STD-162

4、9A加以部份修改而成。81.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.FMEA因分析對象不同分成“設計FMEA”及“製程FMEA”，而MIC-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。FMEA之特徵9三.國際間採用FMEA之狀況1.ISO 9004 8.5節FMEA作為設計審查之要項。2.CE標誌，以FMEA作為安全分析

5、方法。3.ISO 14000，以FMEA作為重大環境影響面分析與改進方法。4.QS 9000以FMEA作為設計與製程失效分析方法。5.ISO/TS16949以FMEA作為設計與製程失效分析方法。10四.設計FMEA1.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。11設計FMEA作業流程RPN:風

6、險優先數值風險優先數值Risk Priority Number12設計FMEA表13設計FMEA表SOD14FMEA表各欄位關聯性說明15原子筆功能方塊圖範例16FMEA初期分析表(範例)17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。18設計FMEA填寫說明(5)型號/年份：填入想要分析/製造的型號年份。(6)生效日期：最初FMEA發佈日期，不能超過開

7、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、電話號碼、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)19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

8、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、高濕度環境，電壓不穩定狀態下).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.20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

9、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：電腦當機、手機電池燒毀、喇叭有雜音等等21設計FMEA填寫說明(12)嚴重度22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，並將於建議措施欄位

10、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。如何判定？客戶要求：關鍵特性=功能失效產生安全性危害(嚴重度9,10分)主要特性=功能失效無法達到既定要求(嚴重度7,8分)跨功能小組討論符號：或23設計FMEA填寫說明(14)潛在原因/設備失效2.設備失效生產不良原物料材質不穩定磨損金屬疲勞裝備欠流暢腐蝕1.潛在原因錯誤的原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乏環境保護錯誤的算法超過壓力24設計FMEA填寫說明參考下列各要素，決定發生度等級值(110)：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

11、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?(15)發生度 25設計FMEA填寫說明(15)發生度參考指標：26設計FMEA填寫說明(16,17)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

12、因/設備，或失效模式/效應發生，或降低發生率。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，才可使用第(2)種管制;才可使用第(3)種管制。27設計FMEA填寫說明(18)難檢度28設計FMEA填寫說明(19)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，設計小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上，會特別注意注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值。如何判定是否應有改善措施客戶要求：如RPN100 or S8公司規定：根據討論之風險優先數取

13、較高分數者(前三項)根據類似產品發生之問題點 或依 RPN 分數取前35項29設計FMEA填寫說明(20)建議措施：當失效模式依RPN數排列其風險順序時，針對最高等級的影響和關鍵項目提出矯正措施。任何建議措施的目的是要減少任何的發生度、嚴重度、和/或難檢度。增加設計驗證或確認措施的結果。只可降低難檢度的等級。透過設計變更去除或管制某一或多個影響失效模式的原因/設備，只能降低發生度的等級。只有設計變更能降低嚴重度等級.可考慮下列的採行措施，但並不限於此：實驗設計 修改測試計劃 修改設計 修改原物料規格30設計FMEA填寫說明(21)負責人與日期：填入建議措施的負責單位或個人，和預定完成日期。(2

14、2)採行措施：完成矯正措施後，填入簡短的執行作業 和生效日期。(22)RPN結果：將矯正措施實施後，經鑑定、評估和記 錄嚴重度、發生度、和難檢度的等級結果填入，進一步的措施只要重複(20)(22)之步驟即可。31設計FMEA填寫說明追蹤確認 設計責任工程師應負責確認所有的建議措施均已執行或有適當的對策提出。FMEA文件應適時修正並能反應最新的設計等級，和最近有關措施，包括開始量產後所發生的。設計責任工程師可由下列方法確認所有建議措施已被執行：確認達成設計要求 審查工程圖面和規格 組裝或製造文件編訂確認 審查設計FMEA和管制計畫32設計FMEA表(範例1)V（人名）（人名）（人名）（人名）33

15、設計FMEA表(範例2)V（人名）（人名）34設計FMEA表(範例3)V（人名）（人名）3536Workshop(一)37五.製程FMEA38製程FMEA表39製程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)項目：填入將被分析製程系統、子系統或零件名稱和編號(3)製程責任者：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)型號/年份：填入想要分析設計/製造用的型號年份。40製程FMEA填寫說明(6)生效日期：最初FMEA發佈日期，不能超過開始計畫生產日期。(7)FMEA日期：填入最初FMEA被完

16、成日期，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、電話號碼、地址等另行列表)(9)製程功能/需求：填入要被分析的製程或作業簡單的敘述。(如：車床、需求鑽孔、焊接、組裝)敘述儘可能與被分析的製程或作業目的一致。當製程包含多種作業(如：組裝)，而有不同的潛在失效模式時，要將不同作業視為不同製程處理。41製程FMEA填寫說明(10)潛在失效模式 為製程可能不符合製程要求或設計意圖。敘述規定作業的不合格事項。它是一個原因成為下工程的潛在失效模式或被上工程所影響的潛在失效模式。無論如何，於準備FMEA時，必須假設進料的零組件或原物料是

17、好的。列出每一個特殊作業零件、分系統、系統或製程特性，所引起的潛在失效模式。製程工程師或小組要提出和回答下列問題：製程或零組件為何不符合規格?不考慮工程規格，什麼是客戶(最終使用者、下工程)不滿意的?一般的失效模式不包含下列各項：破碎的、變形、短路、工具磨損、不正確的安裝、灰塵。42製程FMEA填寫說明(11)潛在失效效應 被定義為對客戶要求的功能失效模式。客戶指的是：下個作業、下個工程或地點、經銷商、或車輛所有人。每一個潛在失效功能都必須被考慮。對於最終使用者，失效效應經常被指為：雜音、不規律的動作、不能操作的、不穩定的、通風不良、外觀不良、粗糙不平的、過度的費力要求、令人不舒服的氣味、操控

18、性的減弱、車輛控制受損。對於下工程而言，失效效應經常被指為：不能拴緊、不能鑽孔或攻牙、不能固定、不能磨光、使作業者危險、危害機器、不合適、不連接、不相配。43製程FMEA填寫說明(12)嚴重度44製程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殊產品特性。(如：關鍵的、主要的、重要的)如果在製程FMEA被認定等級，通知設計負責工程師，這將影響工程文件相關管制項目的認定。45製程FMEA填寫說明(14)潛在原因/設備失效 在儘可能的範圍裡，列出所有能想像得到的失效原因：不當的扭力 不適當的焊接 不精確的量具 不適當的熱處理 不適當的鑽孔 不適當

19、或沒有潤滑 缺少零件或放錯46製程FMEA填寫說明(15)發生度：47製程FMEA填寫說明(16)(17)現行製程管制 現行製造管制是敘述管制方法，用來預防可能擴大的失效模式和偵查出失效模式的發生。這些管制方法可能包括治具的防誤或SPC或後製程評估 有三種製程管制可以考慮：A.預防失效原因或失效模式/效應的發生或降低發生比率 B.查出失效原因，並提出矯正措施 C.查出失效模式 可能的話，最好先使用(A)種管制;其次才使用(B)種管制;最後，才使用(C)種管制。48製程FMEA填寫說明(18)難檢度49製程FMEA填寫說明(19)風險優先數 風險優先數是嚴重度(S)、發生度(O)、和難檢度(D)

20、的乘積。RPN=(S)*(O)*(D)是一項製程風險的指標。當RPN較高時，設計小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上，會特別注意注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值。50製程FMEA填寫說明(20)建議措施：當失效模式依RPN數排列其風險順序時，針對最高等級的影響和關鍵項目提出矯正措施.任何建議措施的目的是要減少任何的發生度、嚴重度、和/或難檢度。可考慮下列的採行措施，但並不限於此：為了降低發生機率，需要製程或設計變更只有設計或製程變更可以降低嚴重等級為了增加查出的機率，需要製程或設計變更 通常改進偵查管制方式，對品質改善是浪費和無效的。增加品 質管制檢驗頻率不是良好的矯正措

21、施。永久改善措施才是必 須的。51製程FMEA填寫說明(21)負責人與日期：填入建議措施的負責單位或個人，和預定 完成日期。(22)採行措施：完成矯正措施後，填入簡短的執行作業和生效 日期。(2326)RPN結果：將矯正措施實施後，經鑑定、評估和紀錄嚴重 度、發生度、和難檢度的等級結果填入，進一步的措施只 要重複(19)(22)之步驟即可。52製程FMEA填寫說明追蹤確認 製程責任工程師應負責確負責確認所有的建議措施均已執行或有適當的對策提出。FMEA文件應適時修正並能反應最近的設計水準和最近有關的措施，包括開始量產後所發生的。確認製程潛在的失效模式評估失效對顧客的影響確認製造和裝配之失效原因

22、和製程變異，找出可能之管制方法找出失效模式嚴重等級排序，並排序矯正製造和裝配文件化53製程FMEA表(範例1)54製程FMEA表(範例2)55製程FMEA表(範例3)56製程FMEA表(MLCC)57PEMEA Checklist58Workshop(二)59六.FMEA結果之應用1.在開始新產品或新製程時，參考類似產品設計或製程之 FMEA分析資料，避免採用不良率高之設計或製程，在適當程 序加入檢查點，選擇適當的檢查項目與規格等，在對新產品 設計或製程進行FMEA時，類似產品設計與製程之FMEA資料 更是重要參考資料之一。2.FMEA最重要的價值在於協助改善產品設計與製程，但經過 FMEA之

23、後所發現失效模式必然很多，一時無法立即全部加 以改善，應從關鍵性的失效模式中根據其關鍵性，建立改進 行動之優先順序，集中資源，循序改善產品設計或製程。60FMEA結果之應用3.經由分析所得失效模式，按其優先順序進行改善，然後再 重複分析、改善，如此不斷的循環，持續提昇產品設計 可靠度，降低製程不良率或提高不良品之檢測能力，提昇 設計與製造品質。4.將製程FMEA的分析結果回饋給設計工程師，可以讓產品 設計工程師瞭解現行的設計在實際進入製程時所可能產 生的問題，作為改進產品設計之參考。61FMEA結果之應用5.當實際發生失效時，可查看FMEA報告，若找到相同之失效模式、原因或效應時，可立即應用已分析過之改進建議;若FMEA報告中無類似資料或實際情況不符時，則修改FMEA資料，如此相互配合，可減少失效處理之時間，並充實FMEA資料。6.配合設計審查作業，作為正式生產前產品可靠度、製程安全性、與環境污染影響等之評估參考資料。62FMEA結果之應用7.經由不斷累積FMEA資料，加以整理編成很好的專業技術資料，可做為工程師訓練之參考教材，亦可為公司保存重要之技術資料。8.配合資料系統，將FMEA資料建成資料庫，可提供健全的失效資訊基礎，做為建立製程檢驗、測試標準、檢驗程序、檢式規範及其他品質管制措施之參考。