FMEA教案(new).ppt

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,設計階段開發階段製造階段客戶抱怨階段,發掘所有可能之失效模式依固有的技術進行設計變更必要之處採用可靠性高之零組件明確把握失效原因，並實施適當的改善零件安全之寬放確認壽命、性能、強度等之確認活用工程設計，進而改善製程上之弱點利用之過程製定必要之製程標準不同環境產生之失效，以克服不同使用法產生之失效，以克服,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),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-5797核心小組:如附表FMEA日期(制訂)85.11.04(修訂),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),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,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,潛在失效原因,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.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：,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,或降低發生比率。(2)偵測失效原因/機理,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。,設計FMEA填寫說明,(17)難檢度,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。,設計FMEA填寫說明,(19)建議措施:當失效模式依RPN排列其風險順序時,針對最大和關鍵項目提出矯正措施。任何建議措施的目的在減少發生度、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。欲降低發生度的等級,只有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,只有設計變更能降低嚴重度等級。可以考慮下列的措施,但並不限於此：1.修改設計邏輯和/或公差2.修改原物料規格3.試驗設計(特別是在多種或相互作起因存在時)，或其他解決問題的技巧，以及4.修改試驗計畫(20)責任和目標完成日期: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、發生率、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。,設計FMEA填寫說明,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和最近相關的措施,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己被執行:,追緃確認,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和管制計劃(C.P.),設計FMEA表(範例),系統FMEA編號:1234X子系統設計責任者:車身工程頁次:1of1零組件:01,03/車身關閉生效日期:96/10/25準備者:(03)3366993車身工程師車型/年份:1997/四輪貨車核心小組:如附表FMEA日期(制訂)96/10/10(修訂)96/11/4,製程FMEA作業流程,製程FMEA表,項目:(2)製程責任者:(3)FMEA編號:(1)頁次:of車型/年份:(5)生效日期:(6)準備者:(4)核心小組:(8)FMEA日期(制訂)(7)(修訂)(7),製程FMEA之目的,1.確認製程潛在的失效模式。2.評估失效對顧客的影響。3.確認製造和裝配之失效原因與製程變數,找出可能之管制方法以降低失效的發生或失效狀況的偵測。4.找出失效模式嚴重等級排序,並按序矯正。5.製造和裝配過程文件化。,P-FMEA注意事項,.適用時機:全新產品/製程、變更產品/製程、滯銷產品新用途或新使用環境。.起迄時間:在可行性評估階段之前,模具生產前。.考量範圍:全部製造作業、零件、組裝品。.注意事項:PFMEA在預期、解決、監控製程,不須要補強設計弱點,但可包含。一般從流程圖/風險評估開始。,製程FMEA填寫說明,(1)FMEA編號:填入FMEA文件編號,以便可以追踨使用。(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)車型/年份:填入想要分析設計/製造用的車型年份。(6)生效日期:最初FMEA發佈日期,不能超過開始計畫生產日期。(7)FMEA日期:填入最初FMEA被完成日期,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)過程功能/要求: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,(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,它可能是成為下工程的潛在失效模式的一個原因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好的。列出以零件、分系統、系統或製程特性說明之特定作業之每一個潛在失效模式,製程工程師或小組要提出和回答下列問題:一般的失效模式包含下列各項:毛刺、變形、彎曲、孔位錯誤、短路、工具磨損、不正確的安裝、灰塵。,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?,製程FMEA填寫說明,(11)潛在失效效應:被定義為失效模式對客戶的效益。客戶指的是:下個作業、下工程或地點、經銷商、或車輛所有人,當評估失效的潛在效應時,均須加以考量。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、操控性減弱、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。,製程FMEA填寫說明,(12)嚴重度(PFMEA),製程FMEA填寫說明,(13)等級:這個欄位可用來區分任何對零件、子系統、或系統特殊製程特性(如:關鍵的、主要的、重要的)須加以特別的製程管制。如果在製程FMEA中被認定之等級,通知設計負責工程師,因將影響工程文件相關管制項目的認定。(14)潛在失效起因/機理：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當的熱處理,不適當的鑽孔不適當或沒有潤滑缺少零件或放錯,製程FMEA填寫說明,PFMEA發生率評價準則：,製程FMEA填寫說明,(16)現行預防/偵測過程控制現行過程控制是敘述管制方法以儘可能避免的失效模式的發生或偵查出失效模式的發生。這些管制方法可能包括治具的防錯或SPC或加工後評估。有二種過程管制可以考量:(1)預防(P)：預防失效起因/機理或失效模式的發生,或降低發生比率。(2)偵測(D)：偵測失起因/機理,並提出矯正措施。可能的話,最好先使用第(1)種管制;其次才使用第(2)種管制。,製程FMEA填寫說明,(17)PFMEA偵測度檢查類型：A.防錯/B.量測/C.人工檢查,製程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)是一項過程風險的指標。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,(19)建議措施當失效模式依RPN排列其風險順序時,針對最大和關鍵項目提出矯正措施。任何建議措施的目的在減少發生度、嚴重度和難檢度。可考慮下列的措施,但並不限於此。(20)責任和目標完成日期: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。,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施,永久改善措施才是必須的。,製程FMEA填寫說明,製程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水準和最近有關的措施,包括開始量產後所發生的。,追緃確認,製程FMEA表(範例),項目:前車門L.H/H8Hx-000-A製程責任者:車身工程/組裝作業FMEA編號:1450項次:1of1車型/年份:1997Lion4Dr生效日期:96/10/25準備者:(03)3366993車身工程師核心小組:如附表FMEA日期(制訂)96/10/10(修訂)96/11/4,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資料更是重要的參考資料之一。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之後所發現的失效模式必然很多,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。3.經由分析所得失效模式,按其優先順序進行改善,然後再重覆分析、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。,FMEA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,可立即應用己分析過之改進建議;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。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,可作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.配合資訊系統,將FMEA資料建成資料庫,可提供健全的失效資訊基礎,作為建立製程檢驗、測試標準、檢驗程序、檢試規範及其他品質管制措施之參考。,系統階層子系統階層零組件階層,附件三:項目、功能和失效,附件二系統FMEA,範例:介面和互相影響,系統,圖示.介面和互相影響,FMEA小組的職責是對這個別的FMEA的範圍加以詳細指明。圖中的範例顯示該小組已指出子系統A、B、C和D以及在一起的周圍環境組成了該系統,這是當完成一個系統FMEA必須要考慮的。,介面:,子系統直接經由介面連接,在圖中,子系統之間的介面顯示為:子系統A接觸(連接)子系統B,B接觸C,C接觸D,A接觸D和B接觸D。環境並且接觸到每一個圖中列出的子系統,當完成該系統,這將要求考慮到”環境介面”註:每個子系統FMEA應該擁有它的介面,其包括在它個別的子系統FMEA。,FMEA結果之應用,在圖中,子系統之間的互相影響可能發生在任何的系統介面之間。(如當子系統A溫度提昇,導致在子系統D和子系統B也經由個別的介面而提高溫度;相同的,子系統A也散發溫度到環境中)。互相影響也有可能經由環境的傳導,發生在”未接觸”的系統(例如:假使該環境由高溼度所構成,子系統A和子系統C是不同的材質且被非金屬的子系統B所隔開,子系統A和C仍然會因為從環境中的濕氣