失效模式及影响分析.ppt

1、失效模式及影响分析,一、产品风险与可靠度,Quality System 9000是美国汽车工业的品质管理系统，以持续改善为目标，强调缺点预防，降低品质差异，減少生产线的浪费与废弃物。 QS-9000订定了美国三大汽车公司，福特，克来斯勒，通用汽车公司，以及卡车制造业者，和其他相关产业的品质标准，作为內外服务、零件、材料供应的要求规范。,1、什么是QS-9000？,福特 Q -101 品质管理系统标准,通用汽车 NAO Targets for Excellence,克来斯勒 供应商品质保证手册,一、产品风险与可靠度,1. 面对市场开放与日本车的竞争压力，美国福特汽车、克来斯 勒、与通用汽车等三大

2、车厂共同主持制订QS 9000品质系统， 并结合美国品管学会（ASCQ）与车辆工程学会（SAE）,开始 研究如何将可靠度之失效预防观念工程技术导入车辆业。,善用现有之可靠度工程分析工具 (如FMEA、FTA 等) 作为前 端工程作业，以提供开发产品过程中之工程决策支援，并发 展新的前端工程分析工具。,一、产品风险与可靠度,2. QS 9000 品质系统之各种作业程序与参考手册，成为美国车辆工业共同 之作业准则，并且有成为全世界车辆业共同规范之趋势。 3. 工程人员普遍缺乏整体系统开发观念，前端工程分析作业无法连贯，分 析工作变成多余而无效的，造成许多在研发初期就应该做好预防的工作 却要等到进入

3、原型生产才提出修改建议进行纠正如此不仅浪费时间， 而且浪费金钱。 4. 必须要有整体性之规划，并且循序渐进地逐步改善企业之研发环境。,ISO 9000 品质系统,客户要求 QS 9000 + IASG 生产零件核准程序(PPAP) 客户指定要求,品质手册 程序 作业指道书 其他文件,客户参考手册 APQP再更进一步则会遭遇谁来分析？何时分析？分析结果有何用？如何进行？等等问题，这些问题主要都是因为在引进FMEA技术时，重点都放在如何填写FMEA表格，而忽略了许多相关的观念与配合。,六、FMEA 精义与要项说明,FMEA技术主要利用表格方式协助工程师进行工程分析，使其在工程设计早期发现潜在缺陷及

4、其影响程度，及早谋求解决之道，以避免失效之发生或降低其发生时产生之影响。 在70年代，美国汽车工业受到国际间强大的竞争压力，不得不努力导入国防与太空工业之可靠度工程技术，以提高产品品质与可靠度，FMEA即为当时所使用的工具之一。,六、FMEA 精义与要项说明,到80年代以后许多汽车公司开始发展内部之FMEA手册，此时所发展之分析方法与美军标准渐渐有所区別，最主要的差异在于引进半定量之评点方式评估失效模式之关键性，后来更将此分析法推广应用于制程之潜在失效模式分析，从此针对分析对象之不同，将FMEA分成“设计FMEA”与“制程FMEA”，并开始要求零件供应商分析其零件之设计与制程。,六、FMEA

5、精义与要项说明, FMEA 要项,FMEA与CA之各项定性分析加以定量评估之研究有很多，其研究点主要在于失效模式发生机率、失效效应严重度、失效难检度之评估与整体之关键性评估。 1、失效模式之发生机率分析或评估针对每一个失效模式，分析其在产品寿命周期中发生之机率，分析方式通常有两种方式，分別敘述如下： (1) MIL-STD-1629A 利用MIL-HDBK-217的基本失效率()数据为主要失效率来源，并确定所有的失效率调整因子，如环境因子及品质等级因子，需要強大的资料库才能分析。,六、FMEA 精义与要项说明,(2) SAE J-1739 在一般制造工业与汽车业常用的评估方式为以评点的方式评估

6、其发生机率，主要以定性的方式评估其相对发生机率，亦可利用累积失效发生机率或制程能力来辅助其评点，比上述方式较具弹性，应用也较广。 除此之外，Joseph T. Pizzo9提出以机率设计分析评估其发生机率，Henry Ohlef10 等提出以条件机率结合Markov chain，可分析从零件到系统之失效发生机率，这些构想都在于要更精确的评估失效发生机率，且可结合设计分析，但也因此使问题更复杂，分析不易。,六、FMEA 精义与要项说明,2. 严重度评估 根据每一个失效模式所可能产生之后果的影响程度，评估其严重等级，评估的方式主要有两种，分別敘述如下： (1) MIL-STD-1629A与IEC

7、812 评估失效效应对系统之影响，将严重度分成致命失效(Catastrophic)、严重失效 (Critical)、主要失效(Marginal)、次要失效(minor)四个等级。 (2) SAE J-1739 在一般制造工业与汽车业常用的评估方式，主要是从安全性、功能、顾客满意度、环保等各方面分析，以评点的方式评估其相对严重度。 在评点方式的基础下，O. P. Gandhi11提出以图论(graph theory)进行系统分析，进而评估失效之严重程度，对于于单纯之评点做一修正，可使系统內各层次硬品之失效评点有合理的关系。,六、FMEA 精义与要项说明,3. 难检度评估 难检度评估重点在于评估所

8、使用的管制措施对于失效模式侦测之困难度，也有人以侦测出之时机来评估，原本只见于评点方式，Zigmund M. Bluvband6 针对MIL-STD-1629A之不足，提出QUALITY ASSURANCE TASK，主要即增加一筛选因子(SCREENING FACTOR，)，则(1-)就相当于是难检度，但目前MIL-STD-1629A尚未采用。,六、FMEA 精义与要项说明,4. 关键性分析之发展 关键性分析的目的为运用失效模式与效应分析结果以及所有的资讯，根据严重性分类及其发生机率的综合影响，將每一可能发生失效现象按顺序排列，决定该 物件的关键程度。常见的关键性分析有两种，一种是以 MIL

9、 STD -1629A为主的分析法，利用关键性矩阵进行分析；另一种是以评点的方式，计算其关键性指数(CRITICALITY INDEX),六、FMEA 精义与要项说明,(1)关键性矩阵分析 取零组件之失效率(P)、失效模式比()、所分析硬品在任务中操作时间() 等三者相乘，即得到所分析失效模式之发生机率，进而可得到失效模式关键性值(Cm)为其中失效率可应用其他可靠度及维护度分析所使用的同样的失效率资料，为失效效应机率。,六、FMEA 精义与要项说明,将失效模式与效应分析及关键性分析所获得每一项失效模式之严重等级及失效机率按识別编码描绘在关键性矩阵内，各个失效模式在关键性矩阵的相对位置即可判定可

10、靠度关键失效模式，因此决定可靠度关键件，作为管制的重点对象。 若是为评估硬品之关键性时，则其数值为物件关键性值(Cr)，其计算方式为取硬品各失效模式中相同之严重等级者，将其Cm值相加即可，假设所分析的硬品中同一严重等级的失效模式有n个，则其物件关键性值之计算式如下： 对于这种将不同严重等级之效应分开评估的方式，Ajay S. Agarwala12 指出其不合理，因为一个失效模式若对应多个不同严重等级之效应时，根据 MIL-STD-1629A的规定，将会分开评估，造成不合理现象。,六、FMEA 精义与要项说明,六、FMEA 精义与要项说明,(2) 关键性指数分析 关键性指数又称为风险优先数(Ri

11、sk Priority Number)，根据上述之失效模式发生机率、效应严重度、及难检度计算每一失效模式之关键性指数，当使用评点技术时，关键性指数为这三项评点的乘积，根据此一指数可以决定所有失效模式的优先顺序，依此可决定在制程上应加強管理的重点项目。一般而言，关键性指数越高，表示该失效模式越重要，例如某家公司以超过150点为必须消除之缺陷或问题，100至50点为必须加强管制的项目。,七、应用FMEA 提升产品可靠度,提升系统可靠度之作法 （1）事前评估、元件子系统及系统可靠度之指标是否可达到顾客要求，在设计时考虑到完善之维修计划，或许较纯粹提升系统可靠度之做法来得容易且经經濟。 （2）尽可能去

12、除不可靠之元件：第一次使用之元件及开关在 Failing - open 状态下之失效对系统可靠度之影响最大，系统设计者应考虑去除这些零件。 （3）使用经可靠度测试认可之标准零组件：以电阻器为例经可靠度认可之产 品虽然价格较贵，但若该元件影响系统可靠度，不应考虑采用价格便宜之劣质货。 （4）考虑采取减额定（Derating）之概念：选用之零组件必须要能承受规定 之应力水准。如系统之要求200伏特电压，则采用能承受300伏特电压之元件，使其強度(Strength)能操过所承受之应力(Stress)。,七、应用FMEA 提升产品可靠度,（5）使用环境之控制：如前所述，一般产品使用之环境条件(如溫度、

13、湿度、高度、卫衝擊力等)均有限制。因此，吾人对其使用环境亦须有所控制。 （6）增加备用元件之考量 （7）对可靠度及成本或重量限制等设计参数之间取舍作一权衡。 （8）以预防维修(Preventive Maintenance)及纠正维修(Corrective Maintenance) 两种方式提升系统之可维修度(Maintainability)并建立对不可靠零组件置换维修时间的保守估计：可维修度是指一个失效系统能在特定的停机(Downtime)期限內恢复运作之机率。 此期限包含了行政作业、修理及后勤支援等时间。,八、如何有效实施 FMEA,1. 成立 FMEA 作业小组,最佳设计审查方式。 工作范

14、围包含设计、制造、检测及后勤等，需靠不同专业人员群 策群力、分工合作，并非单人可独力完成。 将易产性、安全性、可靠性、维修甚至环保等客户需求或世界潮流趋势进行设计植入。,八、如何有效实施 FMEA,2. 宣导 FMEA 作业真义,为一逆向思考过程。 设计者必须排除我的设计最完美或这种失 效不可能等预设立场。 由品保人员对成员进行 FMEA 作业训练，并提供范例，让成员充份了解。 填写 FMEA 的目的、內容、实施方式及精神所在。,3. 确立系统层次介面及功能,由下往上解析。 结构及功能层次需划分清楚。 各层次之结构及功能必需可经由检验或测试进行品质判定。,八、如何有效实施 FMEA,4.绘制功

15、能及可靠度方块图,功能方块图 以产品组合、结构或功能方式，描述系统为达成任务目标而操作 之状况。 可靠度方块图 明列系统在生命周期內各组件在可靠度计算模式 之串、并联关系，以预估或评估各组件品质对系统可靠度的影响。,八、如何有效实施 FMEA,5. 建立 FMEA 表,主要由设计人员填写。 再由相关部门依据 in-put需求进行相关分析 由于正向思考及习惯领域之影响，设计者填写之失效模式及失效原因，再发生机率都很小且已防范效益不大 考虑设计者自我审查甚至是自我批判自己的设计缺失，有实务不周全(未能完整考量)及执行偏差(交差了事)的困扰，需以Team work方式运作。 审查意见无法令设计者认同

16、时，透过试验以排除设计疑虑。,八、如何有效实施 FMEA,6.失效检测及预防或补救措施,为本表重点，针对各种不同失效模式，必须发展出检验及测试的 方式期能达到事先预防，事后补救的目标。,7.关键性分析,很多元件尤其是火工品(以火药作功之物品)一 次作用件的失效率很难定量分析，故常以功能相似产品实测数据估算或者以定性方 式分析。,根据失效严重分类及其发生机率的综合影响，将 每一可能发生之失效现象按顺序排列，决定该元件的关键程度。,八、如何有效实施 FMEA,8.分析結果,经关键性分析准则，拟定出关键元件，在研发时程及预算分配上即可 做最适宜的安排。,八、如何有效实施 FMEA,1.在开始新产品或

17、新制程时，参考类似产品设计或制之FMEA分析资料，避免采用不良率高之设计或制程，在适当程序加入检查点，选择适当的检查项目与规格等，在对新产品设计或制程进行FMEA时，类似产品设计与制程之FMEA资料更是重要的参考资料之一。 2.FMEA最重要的价值在于协助改善产品设计与制程，但经过FMEA之后所发现的失效模式必然很多，一时无法立即全部加以改善，应从关键性的失效模式中根据其关键性，建立改进行动之优先顺序，集中资源，循序改善产品设计或制程。 3.经由分析所得失效模式，按其优先顺序进行改善，然后再重复分析、改善，如此不断的循环，持续提升产品设计可靠度，降低制程不良率或提高不良品之检测能力，提升设计与

18、制造品质。 4.将制程FMEA的分析结果回馈给设计工程师，可以让产品设计工程师了解现行的设计在实际进入制程时所可能产生的问题，作为改进产品设计之参考。,八、如何有效实施 FMEA,5.当实际发生失效时，可查看FMEA报告，若找到相同之失效模式、原因或效应时，可立即应用已分析过之改进建议；若FMEA报告中无类似资料或与实际情况不符时，则修改FMEA资料，如此相互配合，可减少失效虑理之时间，并充实FMEA资料。 6.配合设计审查作业，作为正式生产前产品可靠度、制程安全性、与环境污染影响等之评估参考资料。 7.经由不断累积FMEA资料，加以整理编成很好的专业技术资料，可作为工程师训练之参考教材，亦可

19、为公司保存重要之技术资料。 8.配合资讯系统，将FMEA资料建成资料库，可提供健全的失效资讯基础，作为建立制程检验、测试标准、检验程序、检试规范及其他品质管制措施之参考。,九、如何应用 FMEA与QC工程表, QC工程表 为了使产品品质在工程中制造出来，从原材料、零件到出货为止，所有工程，针对管理项目与品质特性，来确认由谁？在何时？以何种方法管理，它的结果如何？整理成表，表示加工工程中品质保证的规划程序。 QC工程表 在生产准备阶段制作，另外在量产执行过程中，依据量产试制的结果进行修正或变更。 QC工程表的应用 使加工工程顺序明确。 品质的保证。 作业标准书的目录。,品質事故發生時的原因查明,作業改善,教育指導,九、如何应用 FMEA与QC工程表, FMEA应应用于设计 设计开发以产品分解层次建立(爆炸图) 产品本体 本体规格 FM E CA。 零件或材料 零件或材料规格 FM E CA。 FMEA应用于制程 制程以制造流程与SOP分道次，分解各步骤建立 流程分站 SOP分道次 FM E CA。 FMEA应用于品管 品管检验以检验流程与SIP分道次，分解各步骤建立 品管检验流