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1、Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) 失效模式效應分析及填寫,1,講授內容,一.FMEA基本概念 二.FMEA之演變 三.國際間採用FMEA之狀況 四.FMEA表填寫說明 五.FMEA結果之應用,2,FMEA的基本概念.,1.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。 2.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。,發生源,流出源,3,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，
2、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。,4,FMEA過程順序.,5,FMEA之功用,階段 功用,.客戶抱怨階段,.設計階段,.開發階段,.製造階段,發掘,確認,修定,回饋,6,FMEA之演變.,1.FMEA係在1950由格魯曼飛機提出，用在飛機主控系統的失效分析。 2.60年代初期，美太空總署將FMEA成功的應用於太空計畫。 美軍同時也開始應用FMEA技術，並於1974年出版MIC-STD-1629 FMEA作業程序。 3.1985由國際電工
3、協會 (IEC)出版之FMECA國際標準 (IEC812)， 即參考MIC-STD-1629A加以部份修改而成。,7,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.FMEA因分析對象不同分成 “設計FMEA” 及“製程FMECA”。 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。,8,國際間採用FMEA之狀況.,1.ISO 9004 8.5 節FMEA作為設計
4、審查之要項。 2. CE標誌認證，以FMEA作為安全分析方法。 3.ISO 14000，以FMEA作為重大環境影響面分 析與改進方法。 4.QS 9000 以FMEA作為設計與製程失效分析方法。,9,FMEA作業流程,組成FMEA小組,資料蒐集,釐訂FMEA計畫,建立功能方塊圖,產品結構樹,可靠度展開(QFD),決定分析之項目功能,進行FMEA分析,選擇關鍵失效模式,矯正預防,填寫矯正後風險優先數,FMEA報告,紀錄保存,設計審查,選擇關鍵失效模式,所有RPN小 於規定值？,Y,Y,N,N,10,FMEA表,(2) 系統 FMEA編號： (1) (2) 子系統 (2) 零組件： (2) 設計責
5、任： (3) 準備者： (4) 車型年份： (5) 生效日期： FMEA日期 (製訂)(7) (修訂) (7) 核心小組：(8),11,會有什麼問題? 無功能 部份功能/ 功能過強/ 功能降低 功能間歇 非預期功能,功能、特性或要求是什麼?,後果是什麼?,有多糟糕?,可能起因是什麼?,發生的頻率如何?,目前的管制方式為何?,該方法的檢測能力有多好?,能做些什麼? 設計更改 過程更改 特殊控制 或規格的 更改,經由FMEA分析後的風險值有多大? RPN= S*O*D,FMEA表各欄位關連性說明.,12,功能方塊圖範例,原子筆範例,墨水,墨水管,筆蕊頭,筆蕊,筆管,尾蓋,筆前蓋,13,原子筆功能方
6、塊圖範例,完整功能範圍 作記號 適合手指運用 顯示資訊,墨水管 儲存墨水 輸送墨水 配合筆蕊頭,墨水 作記號 維持順暢,筆蕊頭 固定墨汁管 固定筆蕊心 輸送墨水 配合筆管,筆管 固定筆蕊頭 固定尾蓋 顯示資訊 適合手指運用,尾蓋 配合筆管,筆前蓋 配合筆管 配合口袋,筆蕊 配合筆蕊頭 輸送墨水 做記號,14,我司開關圖範例,15,FMEA初期分析表（範例).,16,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 、子系統或零件名稱或零件名稱和編號。 (3) 設計責任者：填入OEM、部門和小組，也
7、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。 A.系統FMEA範圍： 底盤系統；點火系統；內部系統 B.子系統FMEA範圍 底盤系統之前懸吊系統 C.零件範圍 Strut為前懸吊系統之零件。,17,FMEA填寫說明,(5)型號年份：填入想要分析製造的型號年份。 (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最初制訂日期，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、電話號號、地址等另行列表)。 (9)項目功能：填入要被分析的名稱和編
8、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、溼度範圍）。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。,18,FMEA填寫說明,(10)DFMEA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。 一般的失效模式包含下列各項，但不限於此：
9、破碎的、變形、鬆弛、洩漏、黏著、短路、生銹氧化、龜裂。,19,FMEA填寫說明.,（10）PFMEA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。它是一個原因成為下工程的潛在失效模式或被上工程所影 響的潛在失效模式。無論如何，於準備FEMA時，必須假設進料的零 組件或原物料是好的。 列出每一個特殊作業零件、分系統、系統或製程特性，所引起 的潛在失效模式。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？ 【一般的製程失效模式包含下列各項】： 破碎的、變形、彎曲、裝訂捆綁、短路、
10、工具磨損、不正確的 安裝、灰塵。,20,FMEA填寫說明,(11)DFMEA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時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組件的破碎，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，最後引起客戶不滿意。 常見的失效效應包括：須提供非汽車的案例，如：電腦當機、手機電池燒毀、喇叭有雜音等等。,21,FMEA填寫說明,(11)PFMEA潛
11、在失效效應 被定義為對客戶要求的功能失效模式。客戶指的是：下個作業、 下工程或地點、經銷商、或車輛所有人。每一個潛在失效功能都必 須被考慮。 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。,22,FMEA填寫說明.,(12)嚴重度,23,FMEA填寫說明,(13)分類 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
12、特性（如：關鍵的、重要的、客戶要求的） 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,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。,關鍵的符號以“”表示之；PPK或CPK管制符號以“”表示之 重要的符號以“”表示之；客戶要求的符號以“”表示之,24,FMEA填寫說明.,(14)潛在原因設備失效,1.潛在原因,2.設備失效,錯誤的原物料規格。不適當的的設計壽命假設。潤滑或加油能力不足。不適當的維護作業。缺乏環境保護。錯誤的算法。超過壓力。,生產不良。原物料材質不穩定。 磨損。金屬疲勞。裝備欠流暢。
13、腐蝕。,25,FMEA填寫說明,(15)發生度 參考下列各要素，決定發生度等級值(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，應用此零件之發生度?,26,FMEA填寫說明,(15)發生度參考指標：,27,FMEA填寫說明,(16)現行設計管制（預防、偵測） 列出利用預防措施、設計驗證確認、或其它活動，而這些活動是用來確認對失效模式設計適當，和或原因
14、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：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)。 有三種設計管制或特徵：(1)預防原因設備，或失效模式效應發生，或降低發生比率。(2)偵測原因或設備，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。,28,FMEA填寫說明.,(17)難檢度,29,FMEA填寫說明.,(18)風險順序數（RPN） 風險順序數是嚴重度(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
15、高時，設計小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上，會特別注意注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值。,30,FMEA填寫說明,(19)建議措施： 當失效模式依RPN數排列其風險順序時，針對最高等級的影響 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的發 生度或難檢度。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 設備，只能降低發生度的等級。只有設計變更能降低嚴重度等 級。,31,FMEA填寫說明,(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
16、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。,32,FMEA填寫說明,追蹤確認,設計、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應最新的設計等級，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和管制計劃。,33,設計FMEA表（範例),34,製程FMEA作業流程,組成PFMEA小組,資料蒐集,釐訂PFMEA計畫,建立功能方塊圖,製程可靠度展開(PQFD),決定需分析之製程功能及需求,進行PFMEA分析,風險優先數,選擇關鍵失效模式,矯正預防,PFMEA報告,所有RPN小 於規定值？,Y,N,35,製程FMEA表（範例),36,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
