潜在失效模式与效应分析讲义.ppt

0,FMEA失效模式與效應分析,1,講義內容,內容頁次一FMEA基本概念-28二FMEA歷史-911三FMEA優點-1214四FMEA種類-1517五.FMEA實施步驟-1822六設計FMEA表填寫說明-2349七設計FMEA結論-5053八製程FMEA表填寫說明-5466九製程FMEA結論-6768十如何有效施行FMEA-6975,2,FMEA基本概念,3,一套於設計或製程規畫前，先行集合相關設計、製程、品管、生產線上作業者，以腦力激盪方式先行找出可能之失效模式與效應，並預先採取改善措失，於事前防範設計或製程中產生錯誤或失效的工具。,基本概念(1),4,利用表格方式協助工程師進行工程分析，使其在工程設計早期發現潛在缺陷及其影響程度，及早謀求解決之道，以避免失效之發生或降低其發生時產生之影響。,1.失效模式分析(failuremodeanalysis),由下而上分析，即由元件、組件至系統，確定在系統內不同結構層或功能層次的失效模式。,2.失效效應分析(failureeffectanalysis),對每一個失效模式，確定其失效對其上一層模組及最終系統的失效影響，了解其組件介面失效關聯性，做為改進行動的依據。,3.關鍵性分析(criticalanalysis),對每一個失效模式，依其嚴重等級和發生機率綜合評估並予以分類，以便確定預防或改正措施的內容和優先順序。,FMEA內容,FM,EA,CA,5,1.對產品設計與製程進行失效分析，找出元/組件的失效模式，鑑定出它的失效原因，並評估該項失效模式對系統會產生什麼影響。2.找出元/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，及早進行設計與製程研改，以消除或減少失效發生的機會。3.書面描述上述分析過程，確保產品品質符合顧客需求。,基本概念(2),6,1.及時性是成功實施FMEA的最重要因素之一。2.它是“事前的預防”而不是“事後的追悔”。3.事先花時間進行FMEA分析，能夠容易且低成本地對產品設計或製程進行修改，從而減輕事後修改的危機。4.FMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會，它是一個相互作用的過程，永無止境的改善活動。,基本概念(3),7,”早知道就不會”,早知道作好防震設計就不會造成大樓倒塌早知道改進電力輸配設計就不會造成全台大停電早知道不濫墾濫伐就不會造成土石流早知道作好橋樑維護就不會造成高屏大橋倒塌,有些早知道是必需的!有些就不會是不允許發生的,有效運用FMEA可減少事後追悔,8,”我先所以沒有”,我先看了氣象預報所以沒有淋成落湯雞我先評估金融大樓高度所以沒有影響飛安我先設計電腦防火牆所以沒有被駭客入侵,有些我先是必需的!有些所以沒有是預期可避免的,有效運用FMEA可強化事先預防,9,FMEA歷史,10,1960年，首次用於航空工業。1970年，汽車工業正式採用。今日廣泛運用於各種工業。1994年，QS9000基本要求。,ISO9000品質系統,客戶要求,品質手冊程序作業指導書其他文件,PPAPAPQP&CPFMEAMSASPC,QS9000品質系統要求,12,FMEA優點,13,改善產品的品質、可靠度及安全性。減少產品開發時間、及成本。有助於增加客戶滿意度。將降低產品風險的活動文件化。,14,1.QS9000品質系統之各種作業程序與參考手冊，成為美國車輛工業共同之作業準則，並且有成為全世界車輛業共同規範之趨勢。2.工程人員普遍缺乏整體系統開發觀念，前端工程分析作業無法連貫，分析工作變成多餘而無效的，造成許多在研發初期就應該做好預防的工作，卻要等到進入原型生產，才提出修改建議進行矯正如此不僅浪費時間，而且浪費金錢。3.必須要有整體性之規劃，並且循序漸進地逐步改善企業之研發環境。,為什麼需要FMEA?,15,FMEA種類,16,設計FMEA(DESIGNFMEA)用以分析正式量產前之產品。著眼於因設計不良所造成之失效。,製程FMEA(MANUFACTURING/PROCESSFMEA)用於分析製造及組裝之製程。著眼於因製造及組裝不良所造成之失效。,17,產品設計及開發,專案確立,生產,原型品,試產,量產,設計FMEA,製程FMEA,18,FMEA實施步驟,19,機能方塊圖可靠度方塊圖,腦力激盪,成立FMEA小組,20,1.產品定義根據產品設定資料，瞭解產品功能、另組件構成結構、工作原理、使用環境、另組件特點與材質，從製程設計資料，瞭解生產過程中之裝配、加工與檢驗方法，上述資料若不易蒐集，也可以利用同類形成或相近產品之資料作某些假設，在以後的試驗或使用過程中逐步充實、修改即可。2.繪製功能方塊圖描述各組件之間的功能聯繫，其作用在使分析者了解各組件功能信號在傳遞時，其輸出與輸入的邏輯關係。3.繪製可靠度方塊圖將所繪製的功能方塊圖，利用可靠度的原理及另組件的失效定義，會製程串並聯組合的可靠度方塊圖，以利後續效應分析的探討。,21,4.FMEA製表按前三項的資料和先期規劃的準備，利用表1或表2的格式，可以列出產品或製成的失效模式、效應分析和失效原因，並根據現行管制方法，對產品做關鍵性評估，找出優先待改進的失效模式。5.預防措施關鍵性評估指數愈大者，其對應之失效模式，應在FMEA表中填寫防止失效的措施，在下一次的設計驗證與生產測試中加以鑑定，以重新評估關指數是否降低。6.FMECAFMECA是FMEA和FCA(失效關鍵性分析)的綜合稱作失效模式，效應與關鍵性分析，因此FMECA比FMEA多一項關鍵性分析，具有定量性分析的特點，在實務上可以根據定量分析的大小確定失效模式的重要程度，以集中力量解決產品重大品質問題。,22,QS9000設計/製程FMEA表,23,設計FMEA填寫說明,24,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有不同潛在失效模式功能時，則列出所有個別功能。,1.設計內容:列出清單(確認何項設計是期望的，何項設計是不想要的),2.顧客需要:可被規範及被量測,3.產品需求:,4.製造組裝的需求,所需的工具QFD、顧客面談、可靠度需求比較分析、產品品質資訊製程需求,25,(9)項目/功能,26,(10)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)。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。,27,(10)潛在失效模式,28,(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，最終引起客戶不滿意。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。,29,(11)潛在失效效應,30,(12)關鍵特性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、次要的)。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的分等欄位內,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。,31,(12)關鍵特性,32,(13)嚴重度(S)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嚴重程度的評估指標。嚴重度僅適用於結果，要減少失效的嚴重度等級數字，別無他法，只能透過修改設計才能達成。,33,(13)嚴重度(S)影響標準:影響的嚴重性等級,危險發生無預警,影響操作的安全性/或不符合政府法規,10,危險發生有預警,影響操作的安全性/或不符合政府法規,9,非常高,無法操作以及短暫失去功能,8,高,可操作但減低功能層次，造成客戶不滿意,7,中等,可操作但方便舒適的功能無法執行，以客戶的經驗認為不適合,6,低,可操作但減低方便舒適的功能，以客戶的經驗認為些許不滿意,5,非常低,無法操作以及短暫失去功能,4,輕微,不符合的項目的裝配表面處理及異音，不良資訊來自一般客戶,3,非常輕微,不符合的項目的裝配表面處理及異音，不良資訊來自特定客戶,2,無,無影響,1,34,(13)嚴重度(S),35,(14)潛在失效起因/機理這個欄位是指一個設計薄弱部份，其作用結果就是失效模式，在儘可能的範圍內，完整且簡要的列出每個失效模式所有可以想得到的失效起因或機理，以利針對相對應的失效起因採取改正措施。典型的失效起因:規定的材料不對、設計壽命估計不當、應力過大、潤滑不足、維修保養說明不當、環境保護不足、計算錯誤、假設錯誤等典型的失效機理:降伏、疲勞、材料不穩定性、蠕變、磨損、腐蝕等,36,(14)潛在失效起因,37,(15)發生率(O)參考下列各要素，決定發生率等級值（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，應用此零件之發生率?,38,(15)發生率(O)失效可能性失效可能發生比例等級,非常高:失效無法避免,1/2,10,高:重複失效,1/8,8,一般:非經常性的失效,1/20,7,低:比較少的失效,1/80,6,輕微:未必會發生的失效,1/400,5,1/2000,1/15000,1/150000,1/1500000,4,3,2,1,39,(15)發生率(O),40,(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保對失效模式設計適當，且其原因或設備均被考慮。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:可靠度/原型件測試、worstcasestressanalysis、robustdesign、ESS、DOE、田口、FEA、FT、道路測試、設計審查、數學研究、可行性審查、組件derating、車隊測試等)。有三種設計管制或特徵:(1)預防起因/機理，或失效模式/效應發生，或降低發生比率。(2)查出起因或機理，找到矯正措施。(3)查明失效模式。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。,41,(16)現行設計管制,42,(17)偵檢度(D)是指零件、次系統或系統在生產之前，用前述第(2)種現行設計管制方法(查出起因或機理，並提出矯正措施)來偵檢潛在失效起因/機理(設計薄弱部份)能力的評估指標，或者用第(3)種設計管制方法(查明失效模式)發展為後續偵檢失效模式能力的評估指標。為了降低不昜偵檢度級數，有計畫的設計管制(預防、確認和驗證等活動)需不斷地改進。,43,(17)偵檢度(D)發現標準:設計管制發現失效的可能性等級,完全不確定,不能發現潛在原因/機理以及併發的失效模式,10,非常輕微的,非常輕微的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,9,輕微,輕微的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,8,非常低,非常低的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,7,低,低的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,6,一般,一般的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,5,高於一般,高於一般的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,4,高,高的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,3,非常高,非常高的修改設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,2,幾乎確定,可確定設計管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,1,44,(17)偵檢度(D),45,(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，設計小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上，會特別注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值。,46,(18)風險優先數,47,(19)建議措施：當失效模式依RPN數排列其風險順序時，針對最高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發生度、嚴重度和難檢度。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或方法，只能降低發生度的等級。只有設計變更能降低嚴重度等級。可以考慮下列的採行措施，但並不限於此：實驗設計修改設計修改測試計畫修改原物料規格(20)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。(21)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覆(19)(22)之步驟即可。,48,(1920)建議措施,負責部門,日期,及追蹤,49,追縱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映最新的設計等，和最近有關的措施，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。,50,設計FMEA結論,51,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，並按排序改善。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。,52,設計FMEA為集體的努力,1.組成團隊以設計工程師為主體，召集相關部門共同進行。2.設計FMEA是一份動態文件，應在一個設計概念最終形成之時或之前開始，而且，在產品開發各階段中，當設計有變化或得到其他資訊時，應及時的，不斷地修改，並最終在產品加工圖樣完成之前全部結束。3.設計FMEA在體現設計意圖的同時，應考量製造/裝配的相關性，但不需考慮製造或裝配過程中可能發生的潛在失效模式和其起因/機理。,53,4.設計FMEA不是靠製程控制來克服設計中潛在的缺陷。5.設計FMEA應考量製造/裝配的技術限制6.設計FMEA應從，列出設計希望做什麼及不希望做什麼開始，如設計意圖、顧客的需求、車輛要求文件、已知產品的要求和製造/裝配要求等都應結合起來。,設計必須了解製程才能竟其功,54,製程FMEA填寫說明,55,製程FMEA填寫說明,列出製造流程圖與製程條件,思考不符合製程條件時之產品現象,56,(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、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。,製程FMEA填寫說明,57,(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。它可能是引起下一工作道次的潛在失效模式，也可能是上一工作道次潛在失效的結果，無論如何，於準備FMEA時，必須假設進料的零組件或原物料是好的。根據零件、分系統、系統的工藝特性，對應特定的工作道次列出每一個潛在的失效模式。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、或服務)所不滿意的？一般的失效模式包含下列各項：破碎的、變形、彎曲、裝訂捆綁、短路、工具磨損、不正確安裝、灰塵。,製程FMEA填寫說明,58,(11)潛在失效效應是指失效模式對客戶的影響。客戶指的是：下一個工作道次、下工程或地點、經銷商、或車輛所有人。每一個潛在失效效應都必須被考慮。對於最終使用者，失效效應應一律用產品或系統的性能來描述如：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、操控性減弱、車輛控制受損等。對於下一工作道次而言，失效效應應用工藝/製程特性能來描述如：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、不相配等。,製程FMEA填寫說明,59,(12)嚴重度(S)嚴重度是指潛在失效模式對顧客所造成的失效效應嚴重程度的評估指標，嚴重度僅適用於失效的效應，如果受失效模式影響的顧客是裝配廠或是產品使用者，嚴重度的評估準則可能超出製程工程師/小組的經驗或知識範圍，此時應與設計FMEA團隊進行研討。,製程FMEA填寫說明,60,(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。(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鑽孔不適當的焊接不適當或沒有潤滑不精確的量具缺少零件或放錯不當的熱處理,製程FMEA填寫說明,61,(15)發生率(O)發生率是指具體的失效起因/機理發生的頻率，頻率的級數著重在其含義而不是數值。可以分110級來估計頻率的大小。如果能從類似的製程中獲得數據，那麼可以用統計數據來確定頻率的級數，否則可用表(3)文字敘述方式來評估。,製程FMEA填寫說明,62,(16)現行製程管制現行製程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：(1)預防原因/設備，或失效模式/效應的發生，或降低發生比率。(2)查出失效原因，並提出矯正措施。(3)查出失效模式。可能的話，最好先使用第(1)種管制；其次才使用第(2)種管制；最後，才使用第(3)種管制。,製程FMEA填寫說明,63,(17)偵檢度(D)是指零組件離開製作道次或裝配之前，用前述第(2)種現行製程管制方法(查出起因或機理，並提出矯正措施)來偵檢潛在失效起因/機理(製程缺陷部份)能力的評估指標或者用第(3)種製程管制方法(查明失效模式)偵檢可發展為後續的失效模式能力的評估指標。評估指標分成110級，作業時以假設失效己發生，考量現行所有製程管制方法，阻止有該失效模式或缺陷的組件流出的能力。以統計原理為基礎的抽樣檢驗是一種有效的偵檢度評估方法,製程FMEA填寫說明,64,(17)偵檢度(D)發現標準:製造或組裝時發現的可能性等級,完全不確定,不能發現潛在原因/機理以及併發的失效模式,10,非常低,現行的管制可能會發現潛在原因以及併發的失效模式,9,低,管制缺乏機會發現潛在原因以及併發的失效模式,8,一般,管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,7,高,管制很有機會發現潛在原因以及併發的失效模式,6,非常高,可確定管制將會發現潛在原因以及併發的失效模式,5,4,3,2,1,製程FMEA填寫說明,65,(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)是一項製程風險的指標。當RPN較高時，功能小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上，會特別注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值。,製程FMEA填寫說明,66,製程FMEA表,67,製程FMEA結論,68,製程FMEA為集體的努力,1.組成團隊以製程工程師為主體，召集相關部門共同進行。2.製程FMEA是一份動態文件，應在生產備便，在製程可行性分析階段或之前開始，而且，要考慮以單個零件到總成的所有製造程序，在新車型(產品)製造計畫階段，對新工藝或修訂過的工藝進行早期審查和分析，以使能增進預測、解決或監控潛在的製程問題