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1、0FMEA失效模式與效應分析1講授內容A、入門班頁次 一 產品風險與可靠-1 二 FMEA基本的概- 5 三 設計FMEA表填寫明- 20 四 製程FMEA表填寫明- 41 五 FMEA實施步驟- 56B、實用班 FMEA義與要項明- 59 七 應用FMEA提升產品可靠- 72 八 如何有效施FMEA- 74 九 FMEA學員演- 82 十 如何應用FMEA與control plan- 842一、產品風險與可靠Quality System 9000是美國汽工業的品質管系統，以持續改善為目 標，強調缺點預防缺點預防，低品質差低品質差，減少生產線的費與廢棄物減少生產線的費與廢棄物。 QS-9000
2、訂定美國三大汽公司，特，克萊斯，通用汽公司， 以及卡製造業者，和其他相關產業，的品質標準，作為內外服務、 件、材供應的要求規範。1、麼是QS-9000？特 Q -101 品質管系統標準通用汽 NAO Targets for Excellence克萊斯 供應商品質保證手冊3一、產品風險與可靠1. 面對市場開放與日本的競爭壓，美國特汽、克萊斯、與通用汽等三大廠共同主導制訂QS 9000品質系統，並結合美國品管學會（ASCQ）與輛工程學會（SAE），開始研究如何將可靠可靠之失效預防失效預防觀 工程技術導入輛業。? 善用現有之可靠工程分析工具 (如FMEA、FTA 等) 作為前端工程作業，以提供開發產
3、品過程中之工 程決策支援，並發展新的前端工程分析工具。4一、產品風險與可靠2. QS 9000 品質系統之各種作業程序與考手冊，成為美國輛工業共同 之作業準則，並且有成為全世界輛業共同規範之趨勢。3. 工程人員普遍缺乏整體系統開發觀，前端工程分析作業無法貫，分析工作變成多餘而無效的，造成許多在研發初期就應該做好預防的工作，卻要等到進入原型生產，才提出修改建議進矯正如此僅費時間，而且費錢。4. 必須要有整體性之規劃，並且循序漸進地逐步改善企業之研發環境。ISO 9000 品質系統客戶要求 QS 9000 + IASG 生產件核准程序(PPAP) 客戶指定要求品質手冊 程序 作業指導書 其他文件客
4、戶考手冊 APQP再進一步則會遭遇誰分 析？ 何時分析？分析結果有何用？如何進？等等問題，這 些問題主要是因為在引進FMEA技術時，重點放在 如何填寫FMEA表格，而忽許多相關的觀與配合。64、FMEA 義與要項明 FMEA技術主要係用表格表格方式協助工程師進工程分析 ，使其在工程設計早期發現潛在缺陷及其影響程早期發現潛在缺陷及其影響程，及早 謀求解決之道，以避免失效之發生或低其發生時產生 之影響。 在70代，美國汽工業受到國際間強大的競爭壓， 得努導入國防與太空工業之可靠工程技術，以 提高產品品質與可靠，FMEA即為當時所使用的工具之 一。65、FMEA 義與要項明 到80代以後許多汽公司開
5、始發展內部之FMEA手冊， 此時所發展之分析方法與美軍標準漸漸有所區別，最主要 的差在於引進半定之評點方式評估失效模式之關鍵性 ，後將此分析法推廣應用於製程之潛在失效模式分析 ，從此針對分析對象之同，將FMEA分成“設計FMEA“ 與“製程FMEA”，並開始要求件供應商分析其件之設 計與製程。66、FMEA 義與要項明? FMEA 要項FMEA與CA之各項定性分析加以定評估之研究有很多，其研究 重點主要在於失效模式發生機、失效效應嚴重、失效難檢之 評估、與整體之關鍵性評估。1.1.失效模式之發生機分析或評估針對每一個失效模式，分析其在 2.產品壽命週期中發生之機，分析方式通常有種方式，分別敘
6、3.述如下： 4.(1) MIL-STD-1629A 用MIL-HDBK-217的基本失效()據為 5.主要失效源，並確定所有的失效調整因子，如環境因子 6.及品質等級因子，需要強大的資庫才能分析。67、FMEA 義與要項明(2) SAE J-1739 在一般製造工業與汽業常用的評估方式為 以評點評點的方式評估其發生機發生機，主要以定性的方式評估 其相對發生機，亦可用積失效發生機或製程能 輔助其評點，比上述方式較具彈性，應用也較廣。 除此之外，Joseph T. Pizzo9提出以機設計分析評估 其發生機，Henry Ohlef10 等提出以條件機結合 Markov chain，可分析從件到系
7、統之失效發生機， 這些構想在於要確的評估失效發生機，且可結 合設計分析，但也因此使問題複雜，分析。68、FMEA 義與要項明2. 嚴重評估根據每一個失效模式所可能產生之後果的影響程，評估其嚴重 等級，評估的方式主要有種，分別敘述如下： (1) MIL-STD-1629A與IEC 812 評估失效效應對系統之影響，將嚴重 分成致命失效(Catastrophic)、嚴重失效 (Critical)、主要失效 (Marginal)、次要失效(minor)四個等級。 (2) SAE J-1739 在一般製造工業與汽業常用的評估方式，主要是從安 全性、功能、顧客滿意、環保等各方面分析，以評點的方式評估 其
8、相對嚴重。 在評點方式的基礎下，O. P. Gandhi11提出以圖(graph theory)進 系統分析，進而評估失效之嚴重程，對於單純之評點做一修正，可使系統內各層次硬品之失效評點有合的關係。69、FMEA 義與要項明3. 難檢評估 難檢評估重點在於評估所使用的管制措施對於失效模 式偵測之困難，也有人以偵測出之時機評估，原本 只於評點方式，Zigmund M. Bluvband6 針對MIL- STD-1629A之足，提出QUALITY ASSURANCE TASK，主要即增加一篩選因子(SCREENING FACTOR，)，則(1-)就相當於是難檢，但目前 MIL-STD-1629A尚
9、未採用。70、FMEA 義與要項明4. 關鍵性分析之發展關鍵性分析的目的為運用失效模式與效應分析結果以及 所有的資訊，根據嚴重性分及其發生機的綜合影 響，將每一可能發生失效現象按順序排，決定該物件 的關鍵程。常的關鍵性分析有種，一種是以 MIL STD -1629A為主的分析法，用關鍵性矩陣進 分析；另一種是以評點的方式，計算其關鍵性指 (CRITICALITY INDEX)71、FMEA 義與要項明(1) 關鍵性矩陣分析取組件之失效(P)、失效模式比()、所分析硬品在任務中的操作時間() 等三者相乘，即得到所分析失效模式之發生機進而可得到失效模式關鍵性值(Cm)為其中失效可應用其他可靠及維護
10、分析所使用的同樣的失效資，為失效效應機。72、FMEA 義與要項明將失效模式與效應分析及關鍵性分析所獲得每一項失效模式之嚴重等級及失效機按別編碼描繪在關鍵性矩陣內，各個失效模式在關鍵性矩陣的相對位置即可判定可靠關鍵失效模式，因此決定可靠關鍵件，作為管制的重點對象。是為評估硬品之關鍵性時，則其值為物件關鍵性值(Cr)，其計算方式為取硬品各失效模式中相同之嚴重等級者，將其Cm值相加即可，假設所分析的硬品中同一嚴重等級的失效模式有n個，則其物件關鍵性值之計算式如下： 對於這種將同嚴重等級之效應分開評估的方式，Ajay S. Agarwala12 指出其合，因為一個失效模式對應多個同嚴重等級之效應時，
11、根據 MIL-STD-1629A的規定，將會分開評估，造成合現象。73、FMEA 義與要項明失效模式關鍵性值CmCm = t ：失效效應機：失效模式比t ：任務時間物品關鍵性值CrCr = (Cm)i74、FMEA 義與要項明(2) 關鍵性指分析關鍵性指又稱為風險優先(Risk Priority Number)，根據上述之失效模式發生機、效應嚴重、及難檢計算每一失效模式之關鍵性指，當使用評點技術時，關鍵性指為這三項評點的乘積，根據此一指可以決定所有失效模式的優先順序，依此可決定在製程上應加強管的重點項目。一般而言，關鍵性指越高，表示該失效模式越重要，如某家公司以超過150點為必須消除之缺陷或問
12、題，100至50點為必須加強管制的項目。75七、應用FMEA 提升產品可靠提昇系統可靠之作法（1）事前評估、元件子系統及系統可靠之指標是否可達到顧客要求，在設計時考慮到完善之維修計劃，或許較純粹提昇系統可靠之做法得容且經濟。（2）盡可能去除步可靠之元件：第一次使用之元件及開關在 Failing - open 態下之失效對系統可靠之影響最大，系統設計者應考慮去除這些件。（3）使用經可靠測試認可之標準組件：以電阻器為經可靠認可之產品雖然價格較貴，但該元件影響系統可靠，吾人應考慮採用價格宜之質貨。（4）考慮採取減額定（Derating）之概：選用之組件必須要能承受規定之應水準。如系統之要求200伏特
13、電壓，則採用能承受300伏特電壓之元件，使其強(Strength)能遠操過所承受之應(Stress)。76七、應用FMEA 提升產品可靠（5）使用環境之控制：如前所述，一般產品使用之環境條件(如溫、溼、高、衝擊等)均有限制。因此，吾人對其使用環境亦須有所控制。（6）增加備用元件之考（7）對可靠及成本或重限制等設計之間取捨作一權衡。（8）以預防維修(Preventive Maintenance)及矯正維修(Corrective Maintenance)種方式提昇系統之可維修(Maintainability)並建對可靠組件置換維修時間的保守估計：可維修是指一個失效系統能在特定的停機(Downtim
14、e)期限內恢運作之機。此期限包含政作業、修及後勤支援等時間。77八、如何有效實施 FMEA 1. 成成 FMEA 作業小組作業小組? 最佳設計審查方式。? 工作範圍包含設計、製造、檢測及後勤等，需靠各同專業人員群策群、分工合作，並非單人可獨完成。? 將產性、安全性、可靠性、維修甚至環保等客戶需求或世界潮趨勢進設計植入。78八、如何有效實施 FMEA2. 宣導宣導 FMEA 作業真義作業真義? 為一逆向思考過程。? 設計者必須排除我的設計最完美或這種失 效可能等預設場。? 由品保人員對成員進 FMEA 作業訓，並提供範，讓成員充份解填寫 FMEA 的目的、內容、實施方式及所在。3. 確系統層次介面及功能確系統層次介面及功能? 由下往上解析。 ? 結構及功能層次需劃分清楚。 ? 各層次之結構及功
