失效模式分析-FMEA教育训练

1、1乙 盛 機 械ESON Precision Engineering CO., LTD Prepared by : MichaelPrepared date : 2012.6.252FMEAF:Failure失效、失敗 定義：達不到預期的功能或目的Fail to reach Scope. Objective. Purpose.談Failure，先談定義要層別得夠細，否則收集的資料會很混淆Failure Mode (cause) Effect Analysis3M:Mode在所有失效中，出現最多的(眾數)例：2, 3, 3, 3, 4, 5, 5, 6, 7集中點：xn=xnnn=11.數學平均

2、值=(Math. Average)2.中位數= 4(Medium)= 4.2 43.眾數= 3(Mode)在有限resource的狀況下，從失效最多的狀況開始著手，此即Failure ModeFMEAFailure Mode (cause) Effect Analysis4FMEAE:Effect影響Effect談三種：在有限resource的狀況下，從失效最多的狀況開始著手，此即Failure ModeFailure Mode (cause) Effect Analysis1.Local effect2.Next high level effect3.End effect(對本身的立即影響)

3、(對同一Level的影響， 也可能對Next high level effect)(對產品使用者的影響)(對end product的user影響,產品跑到user身上，use時才發現)Downstream Internal effectDownstream External effect5FMEA 之之沿革沿革GrummanAircraft Company1950 FMEA飛機主飛機主操縱系統失效分析操縱系統失效分析Boeing & Martin MariettaAerospace Company1957 工程手冊中正式工程手冊中正式列出列出FMEA程序程序Nation Aeronautics

4、 andSpace Administration (NASA)1960 FMEA成功地成功地應用於航太計劃應用於航太計劃Defense DepartmentInternational ElectricalCommission (IEC)Chrysler, FordGM, ASQ, AIAG1974出版出版Mil-STD-1629 FMECA1980出版出版Mil-STD-1629A FMECA1985出版出版IEC812 FMEA1993出版出版FMEA手冊手冊1995出版出版FMEA手冊手冊2001出版出版FMEA手冊手冊6FMEA 定義及分析方式定義及分析方式FMEA是一種是一種工程技術工

5、程技術用以定義、確認及消除在系統上、設計、製程及服務用以定義、確認及消除在系統上、設計、製程及服務還沒有到達顧客前已知的或潛在的失效、問題還沒有到達顧客前已知的或潛在的失效、問題等。等。FMEA包含了兩種分析方式：包含了兩種分析方式：第一第一: 使用歷史數據，針對相似產品使用歷史數據，針對相似產品、 服務服務、 保證數保證數 據據、 顧客抱怨顧客抱怨、 及其他可取得資訊，加以定義及其他可取得資訊，加以定義 失效。失效。第二第二: 使用統計推論、模擬分析、同步工程及可靠度工使用統計推論、模擬分析、同步工程及可靠度工 程等以確認及定義失效。程等以確認及定義失效。如果正確及適當地使用，如果正確及適當

6、地使用，FMEA 方法會使評價行動更準確及更有效率。方法會使評價行動更準確及更有效率。7良好良好FMEA之之具備事項具備事項FMEA是早期預防失效及錯誤發生的最重要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。且最有效的方法之一。一個良好的一個良好的FMEA必須具備：必須具備：1.確認已知及潛在失效模式確認已知及潛在失效模式2.確認每一失效模式的效應和原因確認每一失效模式的效應和原因3.依據依據風險優先指數風險優先指數(產品的嚴重度、發生率產品的嚴重度、發生率及偵測度及偵測度)4.提供問題改正行動及跟催提供問題改正行動及跟催8FMEA 之之效益效益 指出設計上可靠性的弱點，提出對策指出設

7、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，節省無謂的損失以改善，節省無謂的損失 有效的實施有效的實施FMEA，可，可縮短開發時程及開縮短開發時程及開發費用發費用 FMEA發展之初期，以設計技術為考量，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工程及檢查工程亦可適用9以設計的以設計的最小構成單位組件最小構成單位組件，假設，假設使用中可能產生的故障，針對此故使用中可能產生的故障，針

8、對此故障，檢討其可能引起對上層組件、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，防止靠性的弱點，提出對策建議，防止未然的故障發生。未然的故障發生。FMEA的精神的精神10FMEA展開時機展開時機1.依照依照FMEA定義，它是一種方法，消除或減少已知或潛在問題，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的時機必須愈早愈好!縱使相關數據縱使相關數據/資訊仍然未知時。資訊仍然未知時。FMEA的

9、口號為的口號為:(就你所有，儘全力而為就你所有，儘全力而為)2.經由經由品質機能展開品質機能展開(QFD)已知某些資料時，就應立刻展開已知某些資料時，就應立刻展開FMEA。3.當設計當設計新的系統，新的設計，新產品，新製程，新的服務時新的系統，新的設計，新產品，新製程，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，將要變變更時更時。5當既有的系統，設計，產品，製程，或服務的條件有當既有的系統，設計，產品，製程，或服務的條件有新的應用時新的應用時。6當既有的系統，設計，產品，製程或服務被當既有的系統，設計，產品，製

10、程或服務被考慮要改善時考慮要改善時。11Eson Precision Engineering Co., Ltd1.一般的原則:FMEA之使用要越早越好,如此才能消除或減少設計錯誤之發生;2.當設計新的系統、產品、零件、制程、設備時,在作概念設計或草圖時即可開始FMEA;3.當系統、產品、零件、制程、設備有變更時;4.當現有的系統、產品、零件、制程、設備有新的應用時;5.當現有系統、產品、零件、制程、設備被考慮要改善時.使用FMEA的5個時機12FMEA 之因果模式之因果模式人人機機料料法法環環CAUSEMODEEFFECT13FMEA作業展開作業展開任務確認任務確認決定決定分析層級分析層級列舉

11、列舉故障模式故障模式機能機能方塊圖方塊圖流程步驟流程步驟分析表分析表選定選定故障模式故障模式製作製作FMEAFMEA表表列舉列舉故障原因故障原因提出提出對策方案對策方案RPNRPN評價評價選定對象選定對象B.SB.S故障事例故障事例試驗報告試驗報告不良報告不良報告顧客抱怨顧客抱怨經驗累積經驗累積系統、系統、子系統、子系統、零件零件14FMEA 種類種類系系 統統零組件零組件子系統子系統主系統主系統設設 計計零組件零組件子系統子系統主系統主系統製製 程程人力人力設備設備方法方法材料材料量測量測環境環境重點重點：使系統失效之影響使系統失效之影響降至最低降至最低目標目標：使系統品質使系統品質、可靠性

12、、成本、可靠性、成本及維護性及維護性提昇至最佳狀態提昇至最佳狀態重點重點：使設計失效之影響使設計失效之影響降至最低降至最低目標目標：使設計品質使設計品質、可靠性、成本、可靠性、成本及維護性及維護性提昇至最佳狀態提昇至最佳狀態設設 備備工具、工具、 工作站工作站生產線生產線作業員訓練作業員訓練製程製程及量具及量具重點重點：使製程失效之影響使製程失效之影響降至最低降至最低目標目標：使製程品質使製程品質、可靠性、成本、可靠性、成本及維護性及維護性提昇至最佳狀態提昇至最佳狀態15Eson Precision Engineering Co., Ltd針對產品內子系統互相組合搭配后,可能產生之失效進行FM

13、EA針對產品本身因設計不當后可能產生之失效進行FMEA針對產品因制造流程不當后可能產生之失效進行FMEA;或制造工藝不當后可能產生之失效進行FMEA針對制程中設備之設計或使用不當后可能產生之失效進行FMEA針對產品開發或生產管理(非工程問題)不當后可能產生之失效進行FMEA設計FMEA:制程FMEA設備FMEA:管理FMEA:系統組裝FMEA:FMEA種類16Eson Precision Engineering Co., LtdFMEA是一種工程技術及方法,用以定義、確認及消除產品在系統、設計、制程及服務還沒有達到顧客以前已知的或潛在的失效、問題、錯誤等等.,它是:簡而言之:就是用工程方法預防

14、失效或錯誤的發生,防患於未然. 可靠性分析技術 系統化工程設計輔助工具 利用表格進行工程分析 在設計階段早期發現問題 及早謀求解決措施根據以往經驗與教訓對一些環節的分析FMEA作用17Eson Precision Engineering Co., Ltd它是一個“事前的行為”而不是“事后行為” -減輕事后修改的危機FMEA及時性18Eson Precision Engineering Co., Ltd(設計、制造、裝配、售后服務、質量及可靠性等)工程分析 專業工程師FMEA之本質19Eson Precision Engineering Co., Ltd1.確認已知及潛在失效模式2.確認每一失效

15、模式的效應和原因3.風險優先評估(嚴重性、發生頻率及難檢度)4.提供問題跟催及改正行動完善之FMEA必需具備20Eson Precision Engineering Co., Ltd-FMEA總負責人為PDT/PMT Leader或QIT Leader, 因為Leader要對開發案或改善案成敗負責;-系統組裝工程師及TEAM負責系統組裝FMEA, 並將此給PDT/PMT/QIT;-設計工程師及TEAM負責設計FMEA,並將此給PDT/PMT/QIT;-制程工程師及TEAM負責制程FMEA,並將此給PDT/PMT/QIT;-設備工程師及TEAM負責設備FMEA,並將此給PDT/PMT/QIT;-

16、各段制作FMEA工程師必定是PDT/PMT/QIT成員.誰負責FMEA21Eson Precision Engineering Co., LtdDFMEA: -有助於潛在失效模式及其結果的說明; -識別相關的原因和機理; -識別減少或消除失效發生的措施; -有助於設計要求及其替代要求的客觀評價; -有助於生產和裝配要求的最初設計; -增加設計過程中失效模式及后果被考慮的可能性;FMEA的益處22Eson Precision Engineering Co., LtdDFMEA: -有助於設計測試和開發程序; -從顧客角度評價失效; -允許跟蹤和文件化降低風險的措施; -將來分析和設計的極好參考;

17、 -設計FMEA過程的文件化.FMEA的益處23Eson Precision Engineering Co., LtdPFMEA: -有助於確保產品相關過程失效模式及其后果的說明; -識別相關的原因和機理; -識別減少或消除失效發生的措施; -識別潛在生產或裝配過程的失效原因; -識別過程參數,若該參數受控,則可減少失效情況的發生或 增加探測性; -有助於糾正措施的優先順序安排; -過程中的極好參考; -過程FMEA文件化;FMEA的益處24Eson Precision Engineering Co., Ltd在開發或設計概念形成時,DFMEA在體現設計意圖的同時,還應保證制造或裝配能夠實現設

18、計意圖.主要由負責設計的工程師應用.在開發或可行性階段,在生產制程及工裝的設計之前,主要由負責生產的工程師應用;FMEA 是一種隨著新問題和信息的出現而不斷更新的方法,是動態的永無止境的方法.DFMEAPFMEAFMEA DFMEA與PFMEA實施之區別Eson Precision Engineering Co., Ltd表格格式分析層次失效定義成果整合時 機1.產品設計及類似產品之設計問題及原因2.制造工藝及類似產品之制程異常及不良原因7.使用維修8.環境3.類似產品之制程能力及原因4.類似產品之客訴及原因5.類似產品之依賴性失效及原因6.類似產品之管理性問題 注:開發案為PDT,改善案為Q

19、IT,團隊一定要有負責人組成FMEA團隊資料收集訂定執行方案確認目標使團隊清楚新產品或改善品為目標,並需了望客戶需求.1.使用方式 2.客戶要求之工程SPEC 3.產品信賴性要求 4.制程、生產、裝配要求 5.品質目標等FMEA 主流程26Eson Precision Engineering Co., Ltd分析制程特性定義製造流程分析產品特性分析預估失效模式分析失效原因分析現行控制方法分析失效效應分析發生率分析難檢度分析嚴重度計算風險優先數決定優先改善之失效模式建議改善措施改善實施結果確認有效27Eson Precision Engineering Co., Ltd 避免採用不良率高的設計和

20、制程; 集中資源,循序改善產品設計和制程; 循環改善,不斷提升設計和制程可靠度改進設計之參考; 制程檢驗、測試標準、檢驗程序、檢驗規範等之參考; 下次FMEA分析之參考; 產品可靠性、制程安全性、環保之評估參考; 工程師訓練之參考;實際-FMEA 結果應用28Eson Precision Engineering Co., Ltd 嚴重度-S 發生率-O 難檢度-D 風險優先數-RPN=S*O*D嚴重度、發生率、難檢度、風險優先數29Eson Precision Engineering Co., Ltd 恒量失效的影響程度 失效影響: 產品或制程的某一失效對產品外觀,結構,功能,性能穩定性,可靠

21、性影響. 或對下一個制程,使用者和設備的影響 或對最終客戶,政府法規,安全,環保的違及. 劃分標準-主觀判定 1-幾乎不會有甚麼影響 10-會違及安全,法規嚴重度定義30Eson Precision Engineering Co., Ltd一. 危險特性(Catestrophie) (無法滿足則不能銷售)1.耐火性、自然性、UL 、CAS2.工業標准3.顧客要求4.內部工程需要由Critical量測項目二. 重大特性(Significant)(無法滿足則不能銷售給指定客戶)1.客戶及供應商共同制定特性2.或客戶指定特性,例如:規格/尺寸 /速度/力/溫度等.3.設計工程師指定的特性4.業界標准

22、三. 主要的特性(Major)1.信賴性測試2.產品制程不良率及分析嚴重度分類31Eson Precision Engineering Co., Ltd等級/評分(Rank)劃分標準(Criteria)1 (Minor)幾乎不會對產品有任何影響,即使有影響,客戶亦不會注意.23(Low)客戶可能會注意,可能會對客戶造成裝配和使用上的輕微不便.可能會使下道工站輕微的重工.46(Moderate)會造成客戶的不滿意,造成客戶抱怨,甚至會導至重工動作發生.78(High)可能造成客戶很不滿意,並導致客戶重大抱怨,但不會導致安全事故或違及政府法規.910(Very High)導致客戶停線或對產品有致命

23、性的功能性影響,或可能導致安全事故,或違及政府法規.嚴重度(S)劃分標准32Eson Precision Engineering Co., Ltd 某一原因而導致失效發生的幾率 劃分標準: CPK 主觀判定 統計資料 1-幾乎不會發生 10-幾乎肯定會發生發生率(Occurrence)Eson Precision Engineering Co., Ltd等級/評分劃分標準描述發生率Cpk1(Remote)幾乎不可能發生1/1500K1.672(Very Low)有輕度發生的可能1/150K1.503(Low)有可能發生1/15K1.334(Moderate)偶爾發生,但不佔有大的比例1/2K1

24、.175(Moderate)1/4001.006(Moderate)1/800.837(High)經常發生1/200.678(High)1/80.519(Very High)幾乎不可避免1/30.3310(Very High)1/20.33發生率(O)劃分標準34Eson Precision Engineering Co., Ltd 在現行的控制措施下,偵測失效發生的能力 劃分標準: 主觀判定 統計資料 1-有有效手段完全可以檢測出來 10-無任何手段可以檢測出來難檢度(Detection)35Eson Precision Engineering Co., Ltd等級/評分劃分標準描述可偵度1

25、2 幾乎可以肯定地檢測出來99.99%35有良好的手段可以檢測99.80%68可能檢測出來98.00%9很有可能檢測不出90.00%10很可能檢測不出來90.00%難檢度(D)劃分標準36Eson Precision Engineering Co., Ltd 導入時機:FMEA團隊必須包括產品設計及其相關工程人員 FMEA分析 重在工程分析 FMEA先期規劃應做好 FMEA建義改善措施必須認真執行,並追蹤改善效果 FMEA導入時機 貫穿產品設計,制程設計 FMEA是個循環過程 FMEA結果利用實施FMEA應注意的問題37Eson Precision Engineering Co., Ltd定義

26、: 設計失效模式、效應與關鍵性分析是屬于在概念定義到設計定型整個研究發展過程中的一項實質的設計機能, 為求達到其效益, 設計FMEA必須配合設計發展之程序反復執行. 在設計FMEA中, 預估產品在設計上可能發生的缺點; 衡量該項缺點可能造成的影響, 並擬定為防止或檢測該項目缺點應改善的設計控制, 並推動其標準化作業.設計FMEA涵蓋內容包括: 產品設計FMEA、制造設計 即開模或SOP等設計FMEA.設計FMEA38Eson Precision Engineering Co., Ltd設計FMEA表單39Eson Precision Engineering Co., Ltd_系統_子系統_零件

27、部_設計責任_機型/料號_ 關鍵日期_FMEA TEAM 成員_2356FMEA編號_頁碼:共1頁第1頁1編制人:_4審核人:_FMEA日期:_78潛在失效模式及后果分析表單格式40Eson Precision Engineering Co., Ltd9產產品品要要求求( (功功能能) )預預估估失失效效模模式式預預估估失失效效影影響響嚴嚴重重度度 S S級級 別別預預估估失失效效原原因因發發生生率率O O現現行行控控制制措措施施難難檢檢度度D DR RP PN N建建議議控控制制措措施施責責任任人人完完成成日日期期目目標標狀狀態態已已採採取取之之措措施施S SO OD DR RP PN N1

28、0111615141312201918172122設計制程FMEA表單格式41Eson Precision Engineering Co., Ltd1.FMEA編號:填入FMEA文件的編號,以便查詢;2.項目:填入所分析的系統、子系統或零件的過程名稱、編號;3.設計/過程責任:部門、小組還應包括供方的名稱;4.填入負責準備FMEA工作的工程師姓名、電話及所在公司名稱;5.機型/料號:填入將使用和正被分析的設計過程影響的預期的機型和料號;FMEA表單說明(1/5)42Eson Precision Engineering Co., Ltd6.關鍵日期:填入FMEA初次預定完成日期、該日期不應超過計

29、劃開始設計生產發布日期;7.FMEA日期:填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期;8.核心小組:列出有權確定和執行任務的責任部門和個人姓名; 如果對某一特定原因無建議措施,那麼就在該欄中寫“N/A”9.項目/功能:填入被分析項目的名稱和編號;如果該項目有多種功能,且有不同的失效模式,應把所有功能都單獨列出;FMEA表單說明(2/5)43Eson Precision Engineering Co., Ltd10.潛在失效模式: 對一個特定項目及其功能,列出每一個潛在失效模式, 前提是這種失效可能發生,但不一定發生;11.潛在失效后果: 潛在失效后果,就是失效模式對系統功能的影響;12.嚴重

30、度(S)13.分級(重要程度) 用於對另件、子系統或系統的產品特性分級:關鍵、主要、 重要、生點等;FMEA表單說明(3/5)44Eson Precision Engineering Co., Ltd14.潛在失效的起因/機理潛在失效起因是指一個設計/工藝薄弱部分的跡象,其作用結果就是失效模式15.頻度(0):頻度是指某一特定失效起因或機理(已列於前欄中)出現的可能性.16.現行設計/工藝控制;17.探測度(D)18.風險順序數RPN19.建議措施: 如果對某一特定原因無建議措施,那麼就在該欄中寫“無”FMEA表單說明(4/5)45Eson Precision Engineering Co.,

31、 Ltd20.責任(對建議措施)把負責建議措施執行的組織和個人及預計完成的日期填寫在本欄中;21.采取的措施當實施一項措施后,簡要記載一下具體的措施和生效日期.22.糾正后RPN23.跟蹤:小組成員應保証所有建議措施被實施或已妥善地落實;24.RPN在的再改進,直RPN50.FMEA表單說明(5/5)46Eson Precision Engineering Co., Ltd產品要求預估失效模式預估失效影響嚴重度S預估失效原因發生率O現行控制措施難檢度DRPN建議控制措施責任人完成日期狀態已採取之措施SO DRPN凸包式的主機板架平面翹曲損壞主板7凸包過高7治具298降低高度-OK降低高度732

32、42凸包破裂裝配困難6凸包過高5治具260降低高度-OK降低高度62224凸包形狀不良2無672更改凸包形狀-正在進行設計FMEA范例之一47Eson Precision Engineering Co., Ltd產品要求預估失效模式預估失效影響嚴重度S預估失效原因發生率O現行控制措施難檢度DR P N建議控制措施責任人完成日期狀態已採取之措施SODRPN采用抽芽孔以螺絲固定FDD抽芽破裂裝配不良7抽芽過高7治具298降低高度-OK降低高度72228材質不良3無484更換材質-OK更換材質71428設計FMEA范例之二48Eson Precision Engineering Co., Ltd 在規劃設計制造程序時, 利用FMEA技術分析其制程中每一步驟可能的潛在失敗模式及其影響程度, 並找出每一失效模式的發生原因與發生機率, 尋求各種可能的方法, 以避免失效模式發生或低其發生率, 減輕其影響程序, 或提高制程之不良之檢出能力, 以便正式進入生產前就能改