FMEA的讲义.ppt

1 潛在的失效模式與后果分析 FMEA PotentialFailureModeandEffectsAnalysis 2 FMEA定義 P Potential 潛在的 意味著失效還沒有發生 只是可能會發生 但不是一定會發生 所以FMEA是一種缺陷預防的技術 潛在的 方法 3 FMEA定義 F Failure 失效 定義 1 達不到預期的功能或目的 談Failure 先談定義 要層別得夠細 否則收集的資料會很混淆 在規定條件下不能完成其規定的功能 或參數不能保持在規定範圍內 或操作者失誤 造成產品功能失效 及因應環境力變化導致功能喪失 4 FMEA定義 F Failure 失效 定義 2 產生了非預期的功能 加工製程中使操作者或機器受到了傷害 損害 產生了有害氣體與輻射 過大的噪音與震動 過高的溫度 粉塵與刺眼的光線等 談Failure 先談定義 要層別得夠細 否則收集的資料會很混淆 5 M Mode 模式 在所有失效中 出現最多的 眾數 例 2 3 3 3 4 5 5 6 7 在組織有限的資源下 從失效最多的狀況 最高的頻率開始著手 此即FailureMode FMEA定義 6 彎曲毛邊孔偏位破裂孔太淺未打孔搬運損壞髒污孔太深表面太粗糙變形生鏽開放電路短路未貼標籤 失效模式通常的的表現形式 FMEA定義 7 FMEA定義 E Effect 後果 Effect談三種 1 對本身的立即影響 2 對同一水平的影響 也可能對下一工序的影響 3 對產品使用者的影響 8 人身安全手感不良作業過多不舒服的氣味無法操作操作不良不穩定車控不良顧客不滿意作業中斷滲漏外觀不良無法繫緊無法契合無法連接無法安裝無法選配無法裝面板損壞裝備危及作業無法鑽孔 FMEA定義 後果的通常表現形式 9 FMEA定義 FMEA是一種利用團隊 找出潛在的失效模式及評估其風險 依其風險提出解決問題的方法 10 早知道 就不會 早知道作好防震设计就不會造成大楼倒塌早知道不滥砍滥伐就不會造成泥石流有些早知道是必需的 有些就不會是不允许發生的 FMEA定義 11 我先 所以没有 我先看了气象预报所以没有淋成落汤鸡我先設計电脑防火墙所以没有被黑客入侵有些我先是必需的 有些所以没有是可预期避免的核電廠 水庫 衛星 汽車召回事件 有效運用FMEA可減少事後追悔 FMEA定義 12 失效鏈 水箱支架断裂 水箱后倾 水箱与风扇碰撞 水箱冷却水管被风扇刮伤 水箱冷却液泄漏 冷却系统过热 发动机气缸损坏 汽车停驶 FMEA FMA 13 水箱支架強度不足而造成的支架斷裂是這個失效鏈的根源 道路不平引起的車體振動與扭轉是引起支架斷裂的環境條件 但不能視爲失效的內在原因 因爲汽車在不平道路上行駛是正常的輸入條件 失效鏈中 上一個失效模式是下一個失效模式的起因 下一個失效模式是上一個失效模式的後果 在沒有任何措施情況下 失效將發展到最終的模式 最有效的措施是不讓支架斷裂這一根源模式發生 在失效鏈中任何環節採取 切斷 措施 如在水箱與發動機 假設風扇安裝在發動機上 之間增加撐杆 保證風扇不與水箱碰撞 可以防止失效鏈的發展 但這種措施是否合理要認真評審 失效鏈的發展常常會有分支 有時分支的鏈也會産生更加嚴重的後果失效模式 以上這些概念對進行FMEA活動時 將十分有幫助 14 FMEA之沿革 1 FMEA的前身為FMECA 是在1950由格魯曼飛機提出 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FMECA的作业程序 列在其工程手冊中3 60年代初期 美太空总署将FMECA成功的应用于太空计划 美军同时也开始应用FMECA技术 并于1974年出版MIL STD 1629FMECA作业程序 4 1985年由国际电工委员会 IEC 出版的FMECA国际标准 IEC812 即参考MIL STD 1629A加以部分修改而成 15 FMEA之適用範圍 1 ISO90048 5節FMEA作為設計審核的要項 另FTA 失效樹分析 風險分析亦是 2 CE標志 以FMEA作為安全分析方法 3 ISO14000 以FMEA技術作為重大環境影響因素分析與改進方法 4 TS16949 QS9000以FMEA作為設計與製程失效分析方法 16 FMEA的類型 FMEA主要有三種類型 分別是 系統FMEA SFMEA System 設計FMEA DFMEA Design 製程FMEA PFMEA Process 17 系統 設計 製程 部件子系統系統 部件子系統系統 人力設備方法材料量測環境 重點 使系統失效之影響降至最低 重點 使設計失效之影響降至最低 重點 使製程失效之影響降至最低 設備 目標 使系統品質 可靠性 成本及維護性提昇至最佳狀態 目標 使設計品質 可靠性 成本及維護性提昇至最佳狀態 工具 工作站生產線作業員訓練製程及量具 目標 使製程品質 可靠性 成本及維護性提昇至最佳狀態 FMEA的類型 18 FMEA的特点 FMEA的特点是 1 失效还未发生 可能发生 但不是一定要发生 2 时机 在设计或过程开发阶段前开始 3 FMEA分析的文件 记录专用表格 作为动态文件使用 按照过程 产品 服务寿命周期期间要求更改4 核心 预防 5 对潜在失效模式的风险和后果进行评定 6 指导贯穿整个过程 产品和服务周期 19 FMEA的实施 及时性 它是一个事前的行为 而不是一个事后的行为 事先花时间很好地进行综合的FMEA分析 能够容易 低成本地对产品或过程进行修改 从而减轻事后修改的危机 FMEA能够减少或消除因修改而带来更大的机会 适当地应用FMEA是一个相互作用的过程 永无止境 FMEA是一个动态的文件 FMA是一种事后行为 是对产品 过程已经发生的失效模式分析其产生的原因 评估其后果采取纠正措施的一种活动 类似项目的FMA是FMEA的重要的输入参考资料 20 FMEA的实施 FMA FailureModeAnalysis 21 項目 功能 要求 潛在失效模式 潛在失效后果 嚴重度 等級 潛在原因 失效機制 頻度 現行設計 製程 管制 預防 檢測 探測度 RPN 建議措施 責任與目標完成日期 措施結果 採行措施 嚴重度 頻度 探測度 RPN 潛在失效模式與后果分析作業序列 功能 特徵或要求為何 后果為何 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 改善風險程度能夠做什麼 設計變更 製程變更 特別管制 標準 程序書或指引變更 導入防呆措施 加強設備保養 加強參數控制 加強工作技能 22 潛在失效模式與后果分析作業序列標題定義 功能 製程或設計要做什麼失效模式 失效的表現形式 如不良現象後果 失效會導致什麼樣的後果嚴重度 後果有多嚴重潛在原因 產生失效的原因頻度 失效起因發生的頻率現行管制 探測或防止失效傳遞到後續顧客的現行控制方法探測度 失效模式或起因一旦發生 能否探測出 23 良好FMEA之具備事項 FMEA是早期預防失效及錯誤發生的最重要且最有效的方法之一 一個良好的FMEA必須具備 1 確認已知及潛在失效模式2 確認每一失效模式的后果和原因3 依據風險順序 嚴重度 頻度及探測度 采取措施4 提供問題改正行動及跟催 24 指出設計上可靠性的弱點 提出對策針對要求規格 環境條件等 利用實驗設計或模擬分析 對不適當的設計 即時加以改善 節省無謂的損失有效的實施FMEA 可縮短開發時程及開發費用FMEA發展之初期 以設計技術為考量 但後來的發展 除設計階段使用外 製造工程及檢查工程亦可適用 FMEA之效益 25 FMEA的精神 以設計的最小構成單位組件 假設使用中可能產生的故障 針對此故障 檢討其可能引起對上層組件 子系統及系統產生的影響 指出可靠性的弱點 提出對策建議 防止未然的故障發生 26 FMEA展開時機 1 依照FMEA定義 它是一種方法 消除或減少已知或潛在問題 以強化顧客滿意至最大極限 因此 為了要達成此目的 展開FMEA的時機必須愈早愈好 縱使相關數據 資訊仍然未知時 2 FMEA的口號為 就你所有 盡全力而為3 經由品質機能展開 QFD 新產品 新制程 新的服務時 4 當現有系統 設計 產品 製程 或服務等不管是何種理由 將要變更時 5 當既有的系統 設計 產品 製程 或服務的條件有新的應用時 6 當既有的系統 設計 產品 製程或服務被考慮要改善時 27 FMEA之因果模式 1 設計不當2 製造不當3 使用不當4 磨耗5 安裝不正確6 逐漸老化 1 實體破壞2 操作中失效3 功能退化4 功能不穩定 1 安全失效2 機能失效3 管制失效 感覺 外觀 人 機 料 法 環 CAUSE MODE EFFECT 28 FMEA作業展開 任務確認 決定分析層級 列舉失效模式 機能方塊圖 流程步驟分析表 選定失效模式 製作FMEA表 列舉失效原因 提出對策方案 RPN評價選定對象 B S失效事例 試驗報告不良報告顧客抱怨 經驗累積 DFMEA PFMEA 系統 子系統 部件 29 機能方塊圖 系統 車體 如果產品機能很複雜 可將其區分為若干子系統 以鑑別其主要及次要機能 予以各個分析 子系統 部件 車門 外部 車窗 內部 車門內 外板 玻璃 車門密封帶 門扣 鎖 30 功能 提供座位支撐穩定的附著潛在失效模式 座椅支撐結構失效座椅支撐過度偏斜功能 提供令人愉悅的外觀潛在失效模式 亮度劣化塗料碎片 系統 功能 提供結構的支撐潛在失效模式 結構的失效過多的偏斜功能 提供正確完成本架幾何數據的尺寸管制潛在失效模式 本車架安裝點的長度太長本車架安裝點的長度太短功能 支撐架總成生產方法 焊接 潛在失效模式 設計目標騎乘至少3000小時不需保養 及10000小時的騎乘壽命適應99 5 男性成人舒適的騎乘其他功能 容易騎用潛在失效模式駕駛困難踩踏困難功能 提供可靠的交通潛在失效模式鏈條經常損壞輪胎經常需要保養功能 提供舒適的交通潛在失效模式座椅位置令騎乘者感到不舒服 腳踏車 子系統 部件 上架 車架總成 手把總成 前輪總成 後輪總成 扣鏈齒輪總成 座椅總成 鏈條總成 前下方管 下後方管 扣鏈齒輪管 31 設計的潛在FMEA是一種分析技術 係由負責設計的工程師或小組使用 在儘可能的範圍內用來確保所有潛在的失效模式及其原因均已納入考量並予以處理 最終成品及其所有相關的系統 子系統及零組件 都應納入評估 FMEA是設計小組想法之摘錄 包括依據經驗有可能失效事項之分析 根據潛在失效模式對顧客的影響程度 列出優先順序來 並據以建立設計 改善 開發及驗收測試或分析之優先順序系統 何謂設計FMEA 32 製程的潛在FMEA是一種分析技術 係由負責製程的工程師或小組使用 在儘可能的範圍內用來確保所有潛在的失效模式及其原因 機理均已納入考量並予以處理 製程潛在FMEA旨在 鑑別製程的機能和要求鑑別潛在的產品和製程有關的失效模式評估失效對顧客的潛在影響鑑別潛在的製造或組裝製程原因和鑑別製程變數 Variables 並且據以管制降低頻度或失效情況的探測度 鑑別製程變數 以著眼於製程管制列出潛在失效模式之排序 並據以建立考慮採取預防 矯正措施的優先順序將製造或組裝製程的結果予以文件化 何謂製程FMEA 33 FMEA之展開 Before the event not After the fact 減少產品 製程設計開發後期的變更 FMEA不僅是簡單的填表工作 而是藉由對FMEA之瞭解以消除風險及計劃適當的管制來達到顧客滿意 記錄 全部的製程 儘可能 34 FMEA作業說明 FMEA分析目的及步驟 目的 FMEA是一種系統方法 使用制式表格及問題解決方法以確認潛在失效模式及其后果 並評估其嚴重度 頻度 探測度及目前管制方法 從而計算風險優先指數 RPN 最後採取進一步改善方法 如此持續進行 以達防患失效模式及后果發生於未然 步驟 一 評定風險 確認潛在失效模式及評估其后果之嚴重度並評估其頻度及探測度 確認關鍵特性 二 使用柏拉圖 展開優先順序評估 評估潛在製程 設計不良大小 三 依優先次序採取改善措施 幫助根除 設計變更 產品 服務及減少 管制 有問題之產生 服務到達顧客之要求 管制含 P型 預防型 及D型 偵測型 35 FMEA作業說明 FMEA團隊選擇及流程 FMEA團隊選擇 跨部門團隊之組成 選擇跨層人員 設計工程師 製程工程師 生產管理 品保工程師 等人 選擇FMEA負責工程師 灌能以執行改善運作 決定製程或選擇標準製程 使用方塊圖 流程圖以展示目前或計劃的製程 詳細的原因 失效 后果 腦力風暴 確認失效模式 確認第一層原因 第二層 第三層 第四層等多層原因 定義失效模式的后果 36 FMEA作業說明 FMEA團隊選擇及流程 續 計算風險 嚴重度 每個失效模式取最大值 針對每一失效模式 採用最高計分的嚴重度乘以最高計分的頻度 SxO 風險優先指數 RPN 為最高計分的嚴重度乘以最高計分的頻度 再乘以最低計分的探測度 也可能是較高計分的探測度 完全視目前管制方法的性質而定 p s 目前AIAGFMEA手冊範例以最高計分的探測度計算 建立柏拉圖 可運用不同統計技術 針對嚴重度 頻度 探測度及風險優先指數逐一建立柏拉圖 確認 重要的少數失效模式 展開建議行動 專注於少數重要的失效模式 37 腦力風暴法 脑力风暴法是一种技法 可以激发小组成员产生大量的有创意的点子 由纽约广告代理的老板AlexFOsborn在1930年发明 其前提是在一般的讨论中 人们害怕别人批评而约束自己 因此而不能产生有创意的点子 脑力风暴包括创造一种氛围 让人们感到无拘无束 此时人们可能提出在平时认为不太可能提出的解决方案 但往往收到意想不到的效果 38 4个明确阶段问题开始问题再开始对一个或多个陈述进行讨论 脑力风暴 评论产生的点子通过去除法找出决定最终列表 找出可能实现的建议 此时投票法是有用的 腦力風暴法 39 4个原则 在会议前向成员解释 暂缓下结论不要批评其他人的观点 更不要嘲笑人或其观点自由鼓励参与者梦想或遐想 鼓励大胆及愚蠢的建议 但不提议无任何建议或离座闲逛数量要求大量的建议交叉培养鼓励一个小组的建议被其他小组的成员扩展或开发 将所有人的建议写在题板上以便被全部人都能够看到 同时编号 但建议减少或小组成员感到空洞时千万不要说丧气话 腦力風暴法 40 範例 FMEA展開 41 範例 FMEA展開 4 5 7 8 42 FMEA与控制计划 FMEA和控制计划是帮助产品 过程和服务有关信息的两个主要工具 QFD DFMEA PFMEA 控制计划 行动计划 43 44 45 FMEA作業說明 FMEA表摘要 1 2 FMEA編號 填入FMEA號碼 以利追蹤 項目名稱 填入所欲分析之系統 子系統 或部件 責任部門 填入負責分析該零件之單位 填表人 填入負責工程師之姓名 電話及公司名 車型年份 填入分析之車型年份 主要日期KeyDate 填入初次預定完成FMEA日期 此日期不應超過預定的產品開始量產日期 以供應商而言 初次FMEA之預定日期不應該超過顧客所要求的生產零件及核准製程 PPAP 提交日期 FMEA日期 填入原始完成彙整FMEA日期 與最近修正日期 核心小組 填入核心小組成員資料 工程名稱與工程機能 填入分析的項目與功能 潛在失效模式 列舉所有曾經 潛在發生之異常現象 潛在失效影響 逐項分析各失效模式一旦發生 對系統 子系統 次製程 零組件 成品 客戶所發生之影響 46 FMEA作業說明 FMEA表摘要 2 2 嚴重度 估計故障確實發生時 對客戶 後續製造或組裝廠所造成的影響之程度 等級 Critical key major significant潛在失效原因 機制 逐項分析各個失效模式的發生原因 製程管制的方式 有以下兩種考量類型 1 預防2 檢測頻度 預估失效模式可能發生之程度 探測度 估計故障確實發生時之探測能力 風險優先數 為嚴重度 頻度 探測度相乘的結果 建議措施 依RPN評價 須依優先順序採取對策 建議措施責任 填入對策案之對應人員及目標達成日期 所採對策 簡述處理措施 對策案評價及追蹤 填入對策案風險優先數評價 47 建議的PFMEA嚴重度評估標準 48 建議的PFMEA頻度評價標準 49 檢驗類型 A 防呆法B 量具測量C 人工檢驗 建議的PFMEA探測度評價標準 50 製程FMEA中對 顧客 的定義 製程FMEA中 對 顧客 的定義通常是指 最終使用者 但也可能是後續或下游製造或組裝作業 服務作業 或政府法規 51 製程FMEA之作業考量 製程FMEA會假定產品會符合所設計的設計內容 潛在失效模式有可能是因為設計弱點造成 則有可能包含於PFMEA中 其后果及避免方法則應涵蓋於DFMEA 52 製程FMEA之作業考量 製程負責工程師應有其方案 哪些文件會於準備PFMEA時需用到 應將FMEA中那些製程須納入FMEA 那些不需要列入予以條列 PFMEA的作業首先要將製程流程圖完成 並將產品 製程特性鑑別出 如果有的話 則應包括相關的DFMEA中鑑別出某些產品的后果 effects 準備PFMEA所使用的流程圖應附於該PFMEA文件中 53 主要日期KeyDate 此日期不應超過預定的產品開始量產日期附註 以供應商而言 初次FMEA之預定日期不應該超過顧客所要求的生產零件及核准製程 PPAP 提交日期 54 製程功能 要求 小組應審查適切的性能 材料 製程 環境以及安全標準 並儘可能精確地指出此製程或操作程序的目的 包括有關系統 子系統或零組件的設計 衡量表 可量測的 資訊 如果特定製程包含多項的操作程序 如 組裝 且有不同的潛在失效模式 最好是把這些操作程序列為單獨的項目分析 55 潛在失效模式 在準備PFMEA作業中 會假定進料 零件均沒有瑕疵 除非FMEA小組依據歷來的數據顯示進料的品質有缺點 則可納入分析 彎曲毛邊孔偏位破裂孔太淺未打孔搬運損壞髒污孔太深表面太粗糙變形表面太光滑開放電路短路未貼標籤 56 潛在失效后果 對於顧客的定義 可以是下一個製程 後續的作業或地點 經銷商和 或汽車車主 當評估失效潛在后果時 每一個對象均應考慮到 對於最終使用者而言 其后果以產品或系統性能的觀點而言 如 噪音粗糙操作不規律作業過多不舒服的氣味無法操作操作不良不穩定作業中斷拉曳滲漏外觀不良重工 修理車控不良報廢顧客不滿意 對於下一個製程或後續的作業 地點 其后果以製程 操作性能的觀點而言 如 無法繫緊無法契合無法鑽孔無法連接無法安裝無法選配無法裝面板造成過多的工具磨耗損壞裝備危及作業 57 嚴重度 嚴重度是針對失效模式有關最嚴重的后果等級 嚴重度在個別的FMEA範圍中為一相對的等級評價 嚴重度等級指數可藉由對系統 子系統或零組件的設計變更 或製程之重新設計來降低之 附記 對評價等級9分或10分者 建議不修訂其衡量標準 失效模式其嚴重度為1分者 則不需要作進一步分析 58 等級 本欄亦可用以區分任何特殊產品或製程特性 在製程FMEA等級確認後 要通知設計負責工程師 因為這有可能影響到與管制項目有關的工程文件 特殊的產品或製程特性符號及其使用 係由三大汽車公司政策自訂 本手冊並未予以標準化 59 潛在失效原因 機制 扭力不當 過度或不足焊接不當 電流 時間或壓力量測不精確熱處理不當 時間或溫度不當的澆注 空氣流通潤滑不足或未潤滑零組件遺失或誤置定位裝置磨損工具磨損定位裝置有碎屑工具損壞機器設定不當程式運作不當使用明確的錯誤或功能失效用語 如 操作員未安裝封口 不可使用不明確的用語 如 操作員失誤 機器失效 60 頻度 頻度是特定原因 機制可能發生的機率 頻度的評價等級分數有相對的意義 而非絕對值 藉由設計變更或製程變更預防或控制失效原因 機制 是降低頻度的唯一方法 頻度評價等級分數為FMEA作業範圍內的相對評分 並不一定是反映實際可能的頻度 61 現行的製程管制 製程管制的方式 有以下兩種考量類型 1 預防 預防失效的原因 機制 或降低發生的機率 2 檢測 檢測失效的原因 機制 或失效模式據以採取矯正措施 如果可能的話 第一種方式 預防管制 是較好的方式 本手冊PFMEA之製程管制有兩個欄位 意即 分開預防管制及檢測管制 以協助小組能迅速以目視區分兩種類型管制方式 其字首分別以 P 及 D 區分 62 探測度 探測度的評價等級是與所列的製程管制有關 為了降低探測度評價等級 一般來說所規劃的製程管制必須改善 63 建議措施 針對預防 矯正措施之工程評價 應首