潜在失效模式与效应分析讲义课件.ppt

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片本文樣式,第二階層,第三階層,第四階層,第五階層,*,*,FMEA,失效模式與效應分析,0,講 義 內 容,內容 頁次,一,FMEA基本概念-28,二 FMEA歷史-911,三 FMEA優點-1214,四 FMEA種類-1517,五.FMEA實施步驟-1822,六 設計FMEA表填寫說明-2349,七 設計FMEA結論-5053,八 製程FMEA表填寫說明-5466,九 製程FMEA結論-6768,十 如何有效施行FMEA-6975,1,FMEA 基本概念,2,利用表格方式協助工程師進行工程分析，使其在工程設計早期發現潛在缺陷及其影響程度，及早謀求解決之道，以避免失效之發生或降低其發生時產生之影響。,1.失效模式分析(failure mode analysis),由下而上分析，即由元件、組件至系統，確定,在系統內不同結,構層或功能層次的失效模式。,2.失效效應分析(failure effect analysis),對每一個失效模式，確定其失效對其上一層模組及最終系統的失,效影響，了解其組件介面失效關聯性，做為改進行動的依據,。,3.關鍵性分析(critical analysis),對每一個失效模式，依其嚴重等級和發生機率綜合評估並予,以分類，以便確定預防或改正措施的內容和優先順序,。,FMEA,內容,FM,EA,CA,4,1.,對產品,設計,與,製程,進行失效分析，找出元/組件的失效模,式，鑑定出它的失效原因，並評估該項失效模式對系統會,產生什麼影響。,2.,找出元/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，及,早進行設計與製程研改，以消,除或減少失效發生的機會。,3.書面描述上述分析過程，確保產品品質符合顧客需求。,基本概念(2),5,1.,及時性,是成功實施FMEA的最重要因素之一。,2.它是“事前的預防”而不是“事後的追悔”,。,3.事先花時間進行FMEA分析，能夠容易且低成本,地對產品設計或製程進行修改，從而減輕事後修,改的危機,。,4.FMEA,能夠,減少或消除因修改而帶來更大損失的,機會，它是一個相互作用的過程，永無止境的改,善活動。,基本概念(3),6,”早知道 就不會”,早知道,作好防震設計,就不會,造成大樓倒塌,早知道,改進電力輸配設計,就不會,造成全台大停電,早知道,不濫墾濫伐,就不會,造成土石流,早知道,作好橋樑維護,就不會,造成高屏大橋倒塌,有些,早知道,是必需的!有些,就不會,是不允許發生的,有效運用,FMEA,可減少事後追悔,7,FMEA 歷史,9,ISO 9000 品質系統,客戶要求,品質手冊,程序,作業指導書,其他文件,PPAP,APQP&CP,FMEA,MSA,SPC,QS 9000 品質系統要求,11,改善產品的品質,、,可靠度及安全性,。,減少產品開發時間,、,及成本,。,有助於增加客戶滿意度,。,將降低產品風險的活動文件化,。,13,1.QS 9000 品質系統之各種作業程序與參考手冊，成為美國車輛工業共同,之作業準則，並且有成為全世界車輛業共同規範之趨勢。,2.工程人員普遍缺乏整體系統開發觀念，前端工程分析作業無法連貫，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，才提出修改建議進行矯正如此不僅浪費時間,，而且浪費金錢。,3.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。,為什麼需要FMEA?,14,FMEA 種類,15,設計FMEA,(DESIGN FMEA),用以分析正式量產前之產品,。,著眼於因設計不良所造成之失效,。,製程 FMEA,(MANUFACTURING/PROCESS FMEA),用於分析製造及組裝之製程,。,著眼於因製造及組裝不良所造成之失效,。,16,產品設計及開發,計畫及定義,產品設計及開發,產品及製程驗證,專案確立,生產,原型品,試產,量產,設計FMEA,製程FMEA,17,1.任務確立及,實施對象,2.決定,分析層次,3.列出潛在,失效模式,4.列出可能,失效起因/機理,5.列出失效效應及,嚴重等級,6.列出失效原因及,發生機率之等級,7.列出現行管制方,式及偵檢度,8.計算風險優先數,9.預防,與改正,機能方塊圖,可靠度方塊圖,腦力激盪,成立,FMEA,小組,19,1,.產品定義,根據產品設定資料，瞭解產品功能、另組件構成結構、工作原理、,使用環境、另組件特點與材質，從製程設計資料，瞭解生產過程,中之裝配、加工與檢驗方法，上述資料若不易蒐集，也可以利用同,類形成或相近產品之資料作某些假設，在以後的試驗或使用過程中,逐步充實、修改即可。,2.繪製功能方塊圖,描述各組件之間的功能聯繫，其作用在使分析者了解各組件功能信,號在傳遞時，其輸出與輸入的邏輯關係。,3.繪製可靠度方塊圖,將所繪製的功能方塊圖，利用可靠度的原理及另組件的失效定義，,會製程串並聯組合的可靠度方塊圖，以利後續效應分析的探討。,20,QS 9000 設計/製程 FMEA 表,22,設計,FMEA,填寫說明,23,(9),項目/功能,25,(10),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,。,26,(10),潛在失效模式,27,(11),潛在失效效應,29,(12),關鍵特性,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,、,次要的),。,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,。,30,(12),關鍵特性,31,(13),嚴重度(S),失效模式一旦發生時,，,對系統或設備以及操作使用,的人員所造成的嚴重程度的評估指標。,嚴重度僅適用於結果，要,減少,失效的嚴重度等級數字,，別無他法，只能透過,修改設計,才能達成,。,32,(13),嚴重度(S),影響 標準:影響的嚴重性 等級,危險發生,無預警,影響操作的安全性/或不符合政府法規,10,危險發生,有,預警,影響操作的安全性/或不符合政府法規,9,非常高,無法操作以及短暫失去功能,8,高,可操作但減低功能層次，造成客戶不滿意,7,中等,可操作但方便舒適的功能無法執行，以客戶的經驗認為,不適合,6,低,可操作但,減低,方便舒適的功能，以客戶的經驗認為,些許不滿意,5,非常低,無法操作以及短暫失去功能,4,輕微,不符合的項目的裝配表面處理及異音，不良資訊來自,一般客戶,3,非常輕微,不符合的項目的裝配表面處理及異音，不良資訊來自,特定客戶,2,無,無影響,1,33,(13),嚴重度(S),34,(14),潛在失效起因/機理,這個欄位是指一個設計薄弱部份，其作用結果就是失效模式，在儘可,能的範圍內，完整且簡要的列出每個失效模式所有可以想得到的失效,起因或機理，以利針對相對應的失效起因採取改正措施。,典型的失效起因:,規定的材料不對、設計壽命估計不當、應力過大、潤滑不足、維修保,養說明不當、環境保護不足、計算錯誤、假設錯誤等,典型的失效機理:,降伏、疲勞、材料不穩定性、蠕變、磨損、腐蝕等,35,(14),潛在失效起因,36,(15),發生率(O),參考下列各要素，決定發生率等級值（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，應用此零件之發生率?,37,(15),發生率(O),失效可能性 失效可能發生比例 等級,非常高:失效無法避免,1/2,10,高:重複失效,1/8,8,一般:非經常性的失效,1/20,7,低:比較少的失效,1/80,6,輕微:未必會發生的失效,1/400,5,1/2000,1/15000,1/150000,1/1500000,4,3,2,1,38,(15),發生率(O),39,(16),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:可靠度/原型件測試、worst case stress analysis、robust design、ESS、DOE、,田口、FEA、FT、道路測試、設計審查、數學研究、可行性審查、組件derating,、車隊測試等)。,有三種設計管制或特徵:,(1)預防起因/機理，或失效模式/效應發生，或降低發生比率。,(2)查出起因或機理，找到矯正措施。,(3)查明失效模式。,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。,40,(16),現行設計管制,41,(17),偵檢度(D),是指零件、次系統或系統在生產之前，用前述第(2)種現行設計管制方法,(查出起因或機理，並提出矯正措施),來偵檢潛在失效起因/機理(設計薄弱,部份)能力的評估指標，,或者用第(3)種設計管制方法,(查明失效模式),發展為後續偵檢失效模式能,力的評估指標。,為了降低不昜偵檢度級數，有計畫的設計管制(預防、確認和驗證等,活動)需不斷地改進。,42,(17),偵檢度(D),發現 標準:設計管制發現失效的可能性 等級,完全不確定,不能發現,潛在原因/機理以及併發的失效模式,10,非常輕微的,非常輕微的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,9,輕微,輕微的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,8,非常低,非常低的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,7,低,低的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,6,一般,一般的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,5,高於一般,高於一般的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,4,高,高的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,3,非常高,非常高的修改設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,2,幾乎確定,可確定設計管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,1,43,(17),偵檢度(D),44,(18),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。,45,(18),風險優先數,46,(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,：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。,47,(1920),建議措施,負責部門,日期,及追蹤,48,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。,49,設計,FMEA,結論,50,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。,51,設計FMEA為集體的努力,1.組成團隊以設計工程師為主體，召集相關部門共同進行。,2.設計FMEA是一份,動態,文件，應在一個設計概念最終形成,之時或之前開始，而且，在產品開發各階段中，當設計有,變化或得到其他資訊時，應及時的，不斷地修改，並最終,在產品加工圖樣完成之前全部結束。,3.設計FMEA在體現設計意圖的同時，應考量製造/裝配的相,關性，但,不需,考慮製造或裝配過程中可能發生的潛在失效,模式和其起因/機理。,52,4.設計FMEA,不是靠,製程控制,來克服設計中潛在的缺陷。,5.設計FMEA應考量,製造,/,裝配,的技術限制,6.設計FMEA應從，列出設計,希望做什麼,及,不希望做什麼,開,始，如設計意圖、顧客的需求、車輛要求文件、已知產品,的要求和製造/裝配要求等都應結合起來。,設計必須了解製程,才能竟其功,53,製程,FMEA,填寫說明,54,製程FMEA填寫說明,列出製造流程圖,與製程條件,思考不符合,製程條件時,之產品現象,55,(9),製程功能/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。,製程FMEA填寫說明,56,(10),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。它可能是引起下一工作道次的潛在失,效模式，也可能是上一工作道次潛在失效的結果，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,。,根據零件、分系統、系統的工藝特性，對應特定的工作道次列出每,一個潛在的失效模式。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、不正確安裝、,灰塵。,製程FMEA填寫說明,57,(11),潛在失效效應,是指失效模式對客戶的影響。,客戶指的是：下一個工作道次、下工程或地點、經銷商、或車輛,所有人。每一個潛在失效效應都必須被考慮。,對於,最終使用者,，失效效應應一律用產品或系統的性能來描述,如：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、車輛控制受損等。,對於,下一工作道次,而言，失效效應應用工藝/製程特性能來描,述如：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、不相配等。,製程FMEA填寫說明,58,(12),嚴重度(S),嚴重度是指潛在失效模式對顧客所造成的失效效應,嚴重程度的評估指標，嚴重度僅適用於失效的效應,，如果受失效模式影響的顧客是裝配廠或是產品使,用者，嚴重度的評估準則可能超出製程工程師/小,組的經驗或知識範圍，此時應與設計FMEA團隊進,行研討,。,製程FMEA填寫說明,59,(13),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/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,製程FMEA填寫說明,60,(15),發生率(O),發生率是指具體的失效起因/機理發生的頻率，頻率,的級數著重在其含義而不是數值。,可以分110級來估計頻率的大小。,如果能從類似的製程中獲得數據，那麼可以用統計,數據來確定頻率的級數，否則可用表(3)文字敘述方,式來評估。,製程FMEA填寫說明,61,(16),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。,製程FMEA填寫說明,62,(17),偵檢度(D),是指零組件離開製作道次或裝配之前，用前述第(2)種現行製程,管制方法(查出起因或機理，並提出矯正措施)來偵檢潛在失效起,因/機理(製程缺陷部份)能力的評估指標或者用第(3)種製程管制,方法(查明失效模式)偵檢可發展為後續的失效模式能力的評估指,標。,評估指標分成110級，作業時以假設失效己發生，,考量現行所有製程管制方法，,阻止有該失效模式或,缺陷的組件流出的能力。,以,統計原理,為基礎的,抽樣檢驗,是一種有效的偵檢度評估方法,製程FMEA填寫說明,63,(17),偵檢度(D),發現 標準:製造或組裝時發現的可能性 等級,完全不確定,不能發現,潛在原因/機理以及併發的失效模式,10,非常低,現行的管制,可能會發現,潛在原因以及併發的失效模式,9,低,管制,缺乏機會發現,潛在原因以及併發的失效模式,8,一般,管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,7,高,管制很,有機會發現,潛在原因以及併發的失效模式,6,非常高,可確定管制,將會發現,潛在原因以及併發的失效模式,5,4,3,2,1,製程FMEA填寫說明,64,(18),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。,製程FMEA填寫說明,65,製程 FMEA 表,66,製程,FMEA,結論,67,製程FMEA為集體的努力,1.組成團隊以製程工程師為主體，召集相關部門共同進行。,2.製程FMEA是一份,動態,文件，應在生產備便，在製程可行,性分析階段或之前開始，而且，要考慮以單個零件到總成,的所有製造程序，在新車型(產品)製造計畫階段，對新工,藝或修訂過的工藝進行早期審查和分析，以使能增進預測,、解決或監控潛在的製程問題。,3.製程FMEA假定所設計的產品會滿足設計要求，因設計缺,陷所產生的失效模式,不包含,在製程FMEA中。,68,如何有效實施,FMEA,69,如何有效實施 FMEA,1.成立 FMEA 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。,70,如何有效實施 FMEA,2.宣導 FMEA 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,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。,71,如何有效實施 FMEA,4.,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。,72,如何有效實施 FMEA,5.,建立 FMEA 表,主要由設計人員填寫。,再由相關部門依據,in-put,需求進行相關分析,由於正向思考及習慣領域之影響，設計者填寫之失效模式及失效原因，,再發生機率都很小且已防範效益不大,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，需以,Team work,方式運作。,審查意見無法令設計者認同時，透過試驗以排除設計疑慮。,73,如何有效實施 FMEA,6.,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,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。,74,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。,如何有效實施 FMEA,8.,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。,75,76,