最新失效模式与效应分析PPT课件.ppt

失效模式与效应分析失效模式与效应分析講 授 內 容一 · 產品風險、可靠度評估與設計分析 二 · FMEA 基 本 概 念三 · FMEA 與 CA 關鍵性分析四 · 設計 FMEA 表填寫說明五 · 製程 FMEA 表填寫說明六 · 有效的 FMEA 作業程序七 · FMEA 結果之應用八 · FMEA 範例1失 效 的 定 義根據Collins (1981) 的定義「失效為一件裝備，裝備的組件或一件結構發任何形狀、尺度或材料性質的變化，造成這些物品處於無法充分地執行其特定的功能的狀態」規格：對於系統或裝備的性能或功能範圍，必須            驗証時可以量測•GO/NO GO 計數型：較易研判•計量型：功能與規格界限不易確定8失 效 現 象物品直接表現失效的形式如下：1.實體破壞：硬式失效2.操作功能中止3.功能退化4.功能不穩定軟式失效• 2~4項物品機能因老化(Aging)、退化(Degradation) 或不穩定(Unstable)而不能滿足原設定的要求標準， 所以失效現象及研判準則必須量化9失 效 的 分 類將失效依照其應用的目的或特性加以分類：1.依失效發生原因分類•先天性弱點的失效•誤用失效2.依失效發生時間情況分類•突發性失效•漸次性失效3.依失效範圍程度分類•局部性失效•全面性失效4.依失效根源分類•老化、組件、環境、人員10常用的失效分析方法失效模式與效應分析法 圖示法綜合分析法直   方   圖法 因果圖法主   次   圖   法失效模式影響及致命性分析故 障 樹分析事 件 樹 分 析常用的失效分析方法FMEA與FTA綜合ETA與FTA綜合11FMEA  之 演 變 1.FMECA之前身為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.波音與馬丁公司在1957年正式編訂FMEA的作業程序,列在其工    程手冊中.3.60年代初期,美太空總署將FMECA成功的應用于太空計畫.美軍    同時也開始應用FMECA技術,並于1974年出版MIL-STD-1629 FMECA作業程序.4.1980修改為MIL-STD-1629A,延用至今.5.1985由國際電工委員會（IEC）出版之FMECA國際標準（IEC 812）,即參考MIL-STD-1629A加以部份修改而成. 12國際間採用 FMEA 之狀況1.ISO 9004  8.5節FMEA作為設計審查之要項　，另FTA、EN 1441風險分析亦是。

2.CE標誌，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   13FMEA  之  功  用        階        段                              功                                      用    1.設計階段                  1.發掘所有可能之失效模式                                         2.依固有的技術進行設計變更                                         3.必要之處採用可靠性高之零組件   2.開發階段                   1.明確把握失效原因,並實施適當的改善                                         2.零件安全之寬放確認                                         3.壽命、性能、強度等之確認   3.製造階段                   1.活用工程設計,進而改善製程上之弱點                                         2.利用FMEA之過程製定必要之製程標準   4.客戶抱怨階段           1.不同環境產生之失效,以FMEA克服                                         2.不同使用法產生之失效,以FMEA克服14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.QS 9000 FMEA因分析對象不同分成“設計FMEA” 及“製程    FMEA” , 而 MIL- STD -1629A因分析項目缺少現行管制方    法,故適合設計時使用 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 15直式檔16QS 9000 設計 FMEA 表17MLD-STD-1629A FMECA18FMEA 與 CA 關鍵分析•定性分析之嚴重等級：嚴重一般區分為I、II、III、IVI 級失效：凡導致整個系統任務喪失或造成致命傷害之                   失效情況皆屬之。

II 級失效：凡主要系統受損將導致任務失敗或造成嚴重                    傷害之失效情況皆屬之III 級失效：凡次要系統受損將減低甚至於喪失可使用度                     及導致無法完全達成任務者或造成較小傷害                     之失效情況皆屬之IV 級失效：凡不至於造成傷害或系統之受損者，惟將導　　             致不定期之維護或修理之失效情況皆屬之19FEMA 與 CA 關鍵分析•定量分析之嚴重級：以失效效應機率（ß）表示失效效應機率（ß）系統完全喪失極可能喪失可能喪失幾乎不可能喪失對系統無影響1.00.20.10.010.00120FEMA 與 CA 關鍵分析•失效模式關鍵性值CmCm = ß． α． λＰ．t ß：失效效應機率α：失效模式比λＰ：零組件失效率t ：任務時間•物品關鍵性值CrCr = Σ(Cm)i •關鍵性矩陣  運用失效模式與分析的結果，並根據失效嚴重分類及  其發生機率的綜合影響，將每一可能發生之失效現象  按順序排列，決定該元件的關鍵程度21設計 FMEA 填寫說明(1)  FMEA 編號編號: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 、子系統或零組件名稱和編號 (3) 設計責任者設計責任者:填入OEM、部門和小組,也包括供應廠商名稱4) 準備者準備者:填入準備 FMEA 責任工程師的姓名、電話號碼、公司 (5) 車型車型/年份年份:填入想要分析/製造的車型年份 (6) 生效日期生效日期:最初 FMEA 發佈日期,不能超過開始計畫生產的日期 (7) FMEA日期日期:填入 FMEA 最初制定日期,和最新被修訂日期 (8) 核心小組核心小組: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、電話號碼、地址等另行列表)                                                                                          22設計 FMEA 填寫說明(9)項目項目/功能功能         填入要被分析的名稱和編號,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、濕度範圍) 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23設計 FMEA 填寫說明(10)潛在失效模式潛在失效模式           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          潛在失效模式僅可能發生於某些操作條件下 ( 如:熱、冷、乾、多灰塵的條件 ) 和在某些使用條件下( 如:行駛哩數在平均數以上、粗糙不平的地形、僅在市區行駛)           一般的失效模式包含下列各項,但不限於此:破碎的、變形、鬆弛、洩漏、黏著、短路、生銹氧化、龜裂24設計 FMEA 填寫說明(11)潛在失效效應潛在失效效應           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,最終引起客戶不滿意　　   常見的失效效應包括:噪音、漏氣、操作費力、電動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化、產生臭氣、外觀不良…等25直式檔26設計 FMEA 填寫說明(13)等級級           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特性 ( 如:關鍵的、主要的、重要的 )            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 的分等欄位內,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27設計 FMEA 填寫說明潛在原因：v錯誤的原料規格v不適當的設計壽命假設v潤滑或加油能力不足v不適當的維護作業v缺乏環境保護v錯誤的算法v超過壓力設備失效：v生產良率v原材料材質不穩定v磨損v金屬疲乏v裝備欠流暢v腐蝕(14) 潛在原因/設備失效28設計 FMEA 填寫說明(15)發生度發生度       參考下列各要素，決定發生度等級值（1～10）：       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?29設計 FMEA 填寫說明(16)現行設計管制現行設計管制        列出利用預防措施、設計驗證/確認(DV)、或其它活動，而這些活動是用來確保對失效模式設計適當，且其原因或設備均被考慮。

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30直式檔31設 計 FMEA填 寫 說 明(18)風險優先數風險優先數    風險優先數是嚴重度(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，會特別注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值 32設 計 FMEA填 寫 說 明(19)建議措施建議措施：　　當失效模式依RPN數排列其風險順序時，針對最高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發生度、嚴重度和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或方法，只能降低發生度的等級只有設計變更能降低嚴重度等級可以考慮下列的採行措施，但並不限於此：　        　實驗設計                               修改設計　        　修改測試計畫                       修改原物料規格　(20)負責人與日期負責人與日期：填入建議措施的負責單位或個人，和預定完成日期21)採行措施採行措施：完成矯正措施後，填入簡短的執行作業和生效日期22)RPN結果結果：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33設計FMEA填寫說明追縱確認追縱確認        設計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映最新的設計等，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和管制計畫34設計 FMEA 表 ( 範例 )35設計FMEA之目的1.幫助設計需求與設計方案的評估2.幫助初始設計對製造和裝配的需求3.在設計發展階段，增加失效模式和系統效應分析的次數4.提供另一項分析資訊，幫助設計驗證之規劃5.根據對顧客需求的影響性，列出失效模式的排序，並按排   序改善6.提供一項改善方案，可以減少矯正與追查的活動7.提供更好的參考資料，協助現場解決問題，評估設計變更   和發展更進一步的設計36直式檔37製程 FMEA 表38製程FMEA填寫說明(1)FMEA 編號編號：填入FMEA文件編號，以便可以追蹤使用2)項　　項　　 目目：填入將被分析製程系統、子系統或零件名稱和編號3)製程責任者製程責任者：填入OEM、部門和小組，也包括供應商名稱4)準準 備備 者者：填入準備FMEA責任工程師的姓名、電話號碼、公司5)車型／年份車型／年份：填入想要分析設計／製造用的車型年份6)生生 效效 日日 期期 ：最初FMEA發佈日期，不能超過開始計畫生產日期。

7)FMEA 日期日期：填入最初FMEA被完成日期，和最新被修訂日期8)核核 心心 小小 組組 ：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、電話號碼、地址等                              另行列表)9)製程功能製程功能/需求需求：填入要被分析的製程或作業簡單的敘述(如：車床、      鑽孔、焊接、組裝)敘述儘可能與被分析的製程或作                              業目的一致當製程包含多種作業(如：組裝)，而有                              不同的潛在失效模式時，要將不同作業視為不同製程                              處理　　　39製程FMEA填寫說明(10)潛在失效模式潛在失效模式        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 FMEA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？　　一般的失效模式包含下列各項：　　破碎的、變形、彎曲、裝訂捆綁、短路、工具磨損、不正確　　的安裝、灰塵40製程FMEA填寫說明(11)潛在失效效應潛在失效效應       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  41直式檔42製程FMEA填寫說明(13)等級等級        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特殊產品特性(如：關鍵的、主要的、重要的)。

如果在製程FMEA被認定等級，通知設計負責工程師，這將影響工程文件相關管制項目的認定14)潛在原因潛在原因/設備失效設備失效　　在儘可能的範圍裡，列出所有能想像得到的失效原因：　　　不當的扭力 不適當的鑽孔　　　不適當的焊接　　　不適當或沒有潤滑　　　不精確的量具　　　缺少零件或放錯　　　不當的熱處理43製程 FMEA 填寫說明44製程FMEA填寫說明(16)現行製程管制現行製程管制　　現行製程管制是敘述管制方法，用來預防可能擴大的失效模式和偵查出失效模式的發生這些管制方法可能包括治具的防誤或SPC或後製程評估　　有三種製程管制可以考慮：　　(1)預防原因/設備，或失效模式/效應的發生，或降低發　　　 生比率        (2)查出失效原因，並提出矯正措施        (3)查出失效模式　　可能的話，最好先使用第(1)種管制；其次才使用第(2)種管制；最後，才使用第(3)種管制45直式檔46製程FMEA填寫說明(18)風險優先數風險優先數    風險優先數是嚴重度(S)、發生度(O)、和難檢度(D)的乘積    RPN=(S)(O) (D)    是一項製程風險的指標。

當RPN較高時，功能小組應提出矯正措施來降低RPN數一般實務上，會特別注意嚴重度較高之失效模式，而不理會RPN之數值 47製程FMEA填寫說明(19)建議措施建議措施　　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、嚴重度和難檢度可考慮下列的採行措施，但並不        限於此　　為了降低發生機率，需要製程或設計變更　　只有設計或製程變更可以降低嚴重等級　　為了增加查出的機率，需要製程或設計變更通常改進偵查　　   管制方式，對品質改善是浪費和無效的增加品質管制檢驗　       頻率不是良好的矯正措施，永久改善措施才是必須的20)負責人與日期負責人與日期：填入建議措施的負責單位或個人，和預定完成日期21)採行措施採行措施：完成矯正措施後，填入簡短的執行作業和生效日期22)RPN結果結果：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 　48製程FMEA填寫說明追蹤確認追蹤確認    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近的設計水準和最近有關的措施，包括開始量產後所發生的49製程 FMEA 表(範例)50製程FMEA之目的1.確認製程潛在的失效模式2.評估失效對顧客的影響3.確認製造和裝配之失效原因與製程變異，找出   可能之管制方法4.找出失效模式嚴重等級排序，並按序矯正5.製造和裝配文件化51直式檔52有效的 FMEA 作業程序1.成立成立 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，   需靠各不同專業人員群策群力、分工合作， 並非單人可獨力完成•將易產性、安全性、可靠性、維修甚至環保 等客戶需求或世界潮流趨勢進行設計植入53有效的 FMEA 作業程序2.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  效不可能」等預設立場•由品保人員對成員進行 FMEA 作業訓練，並提供  範例，讓成員充份了解填寫 FMEA 的目的、內容  、實施方式及精神所在3.確立系統層次介面及功能確立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•各層次之結構及功能必需可經由檢驗或測試進行  品質判定。

54有效的 FMEA 作業程序4.繪製功能及可靠度方塊圖繪製功能及可靠度方塊圖•功能方塊圖  以產品組合、結構或功能方式，描述系統為  達成任務目標而操作之狀況•可靠度方塊圖  明列系統在生命週期內各組件在可靠度計算  模式之串、並聯關係，以預估或評估各組件  品質對系統可靠度的影響55有效的 FMEA 作業程序5.建立建立 FMEA 表表•應由設計人員填寫•由品保及與該項組件有界面關係之設計者填  寫失效模式及失效原因，再由設計人填寫其  餘部份，考慮設計者自我審查甚至是自我批判  自己的設計缺失，有實務不周全(未能完整考  量)及執行偏差(交差了事)的困擾•審查意見無法令設計者認同時，透過試驗以排  除設計疑慮56有效的 FMEA 作業程序6.失效檢測及預防或補救措施失效檢測及預防或補救措施 •為本表重點，針對各種不同失效模式，必須發 展出檢驗及測試的方式期能達到事先預防，事 後補救的目標7.關鍵性分析關鍵性分析 •很多元件尤其是火工品(以火藥作功之物品)一 次作用件的失效率很難定量分析，故常以功能 相似產品實測數據估算或者以定性方式分析57•根據失效嚴重分類及其發生機率的綜合影響， 將每一可能發生之失效現象按順序排列，決定 該元件的關鍵程度。

有效的 FMEA 作業程序8.分析結果分析結果•經關鍵性分析準則，擬定出關鍵元件，在研發 時程及預算分配上即可做最適宜的安排58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，選擇適當的檢查項   目與規格等，在對新產品設計或製程進行FMEA時，類似產品設計與製程之    FMEA資料更是重要的參考資料之一2.FMEA最重要的價值在於協助改善產品設計與製程，但經過FMEA之後所發   現的失效模式必然很多，一時無法立即全部加以改善，應從關鍵性的失效模   式中根據其關鍵性，建立改進行動之優先順序，集中資源，循序改善產品設   計或製程3.經由分析所得失效模式，按其優先順序進行改善，然後再重覆分析、改善，   如此不斷的循環，持續提昇產品設計可靠度，降低製程不良率或提高不良品   之檢測能力，提昇設計與製造品質4.將製程FMEA的分析結果回饋給設計工程師，可以讓產品設計工程師瞭解現   行的設計在實際進入製程時所可能產生的問題，作為改進產品設計之參考59FMEA結果之應用5.當實際發生失效時，可查看FMEA報告，若找到相同之失效模式、原因   或效應時，可立即應用已分析過之改進建議；若FMEA報告中無類似資   料或與實際情況不符時，則修改FMEA資料，如此相互配合，可減少失   效處理之時間，並充實FMEA資料。

6.配合設計審查作業，作為正式生產前產品可靠度、製程安全性、與環境   污染影響等之評估參考資料7.經由不斷累積FMEA資料，加以整理編成很好的專業技術資料，可作為   工程師訓練之參考教材，亦可為公司保存重要之技術資料8.配合資訊系統，將FMEA資料建成資料庫，可提供健全的失效資訊基礎   ，作為建立製程檢驗、測試標準、檢驗程序、檢試規範及其他品質管制   措施之參考60設計 FMEA 表(範例1)61設計 FMEA 表(範例2)62設計 FMEA 表(範例3)63設計 FMEA 表(範例4)64製程 FMEA 表(範例1)65製程 FMEA 表(範例2)66製程 FMEA 表(範例3)67製程 FMEA 表(範例4)68。