FMEA表格使用說明.ppt

1 POTENTIALFAILUREMODEANDEFFECTSANALYSIS FMEA 失效模式分析 朱中平CARLCHU HIPRO 2 FMEA概要 何謂FMEA 是描述為一組系統化的活動 其目的是 A 發現和評價產品 過程中潛在的失效及其失效效應B 找到能夠避免或減少這些潛在失效發生的措施C 將上述整個過程文件化它是對設計過程的更完善化 明確必須做何種設計和過程才能滿足顧客的需要 HIPRO 3 FMEA的實施 由於盡可能的持續改進產品和過程是企業的趨勢 所以使用FMEA作為專門技術應用 以識別並幫助減少潛在的隱憂一直是非常重要的 對於產品抱怨的研究結果表明 全面實施FMEA能夠避免許多抱怨事件的發生 適時性是成功實施FMEA的最重要因素之一 它是一個 事發前 的行為 而不是 後見之明 的行動 為打達到最佳效益 FMEA必須在設計或過程失效模式被無意地納入產品或過程之前進行 事先花時間適當地完成FMEA分析 能夠更容易 低成本地對產品過程進行修改 從而減輕事後修改危機 FMEA能夠減少或消除原因進行預防和矯正而帶來更大損失的機會 FMEA小組應該有充分的溝通和整合 HIPRO 4 圖一描述了一個FMEA應該被執行的程序 它並不是簡單的把表格填滿的案例 而是進一步理解FMEA的程序 以消除風險和計劃能確保顧客滿意的適當控制 當FMEAs被展開 會有三種基本的個案 每個案例都有不同的領域和重點 個案1 新設計 新技術或新過程 該FMEA的領域是完成設計 技術或過程 個案2 修改現有的設計或過程 假設現有的設計或過程已經有一個FMEA 該FMEA的領域應該在於修改設計或過程 有可能因為某修改和市場歷史反映而有交互影響 個案3 在一個新的環境 地點或應用上 利用的現有的設計或過程 假設現有的設計或過程已經有一個FMEA 該FMEA的領域是對現有設計或過程新的環境或地點上的影響分析 HIPRO 5 在FMEA的編制工作中 必須明確的指派每個人的職責 但是FMEA的輸入還是應該依靠小組努力 小組應該由知識豐富的人員組成 如 對設計 分析 測試 製造 裝配 服務 回收再利用 品質及可靠度等方面的工程人員 FMEA由相關負責組織中的工程師所組成 其可以是OEM如 生產最終產品 供應商 或是分包商 如果去比較一個小組的FMEA評價和另一個小組的FMEA評價是不適當 既使該產品或過程呈現了相同的狀況 由於每個小組的所在環境是獨一無二的 因此各自將會個別的評價 如 評價是主觀的 HIPRO 6 圖一 HIPRO 7 跟催 採取有效的預防及矯正措施 以及針對這些行動的跟催是需要的 但不用過分強求 應該和所有被影響的單位溝通措施行動 一個徹底周詳考慮和充分開發的FMEA如果沒有實際有效的預防和矯正措施 其價值將有限 擔當職責的工程師是負責確保所有的建議措施都已經實施或適當的對策 FMEA是一分份動態文件 應該始終反映出最終的評估 以及最終的適切措施 包括那些在開始量產之後所發生的措施 A 審查設計 過程和圖樣 確保建議措施已經被實施 B 確認該項變更編入設計 組裝 製造文件中 C 審查設計 過程FMEAs 特別的FMEA應用和控制計劃 HIPRO 8 設計FMEA簡介設計FMEA主要是由負責設計的工程師 小組採用的一種分析技術 用來保證在可能的範圍內已充分地考慮到 並指明各種潛在的失效模式及其相關的起因 機理 應該評估最終的產品以及每個與之相關的系統 子系統和零組件 FMEA以其最嚴密的形式總結了設計一個零部件 子系統或系統時 一個工程師和設計小組的設計思想 包括 根據以往的經驗和教訓 對可能出現問題的專案的分析 這種系統化的方法體現了一個工程師在任何設計過程中正常經歷的思維過程 並使之規範化 文件化 HIPRO 9 設計FMEA能夠透過以下幾方面支援設計過程 以降低失效風險 有助於對設計要求和設計方案進行客觀評價 有助於對製造和裝配要求的最初設計 提高在設計 開發過程中 考慮潛在失效模式及其對系統和運行衝擊的可能性 為全面 有效的設計試驗和開發專案的規劃 提供更多的資訊 根據潛在失效模式對 顧客 的衝擊 對其進行分級列表 進而建立一套設計改進 開發和查證的優先控制系統 為建議和跟蹤降低風險的措施 提供一個公開的討論形式 為將來分析研究售後巿場關切情況 評價設計更改及展開更先進的設計提供參考 HIPRO 10 顧客的定義 設計FMEA中 顧客 的定義 僅僅是指 最終使用者 還包括負責車型設計更高一級裝配過程設計的工程師 小姐 以及在生產過程中負責製造 裝配和售後服務的工程師 FMEA全面實施要求對所有新的部件 更改的部件以及應用或環境有變化的沿用零件進行設計FMEA FMEA始於負責設計工作的工程師 但對有專有權的設計來說 可能始於其供應商 HIPRO 11 小組努力在最初的設計FMEA過程中 負責設計的工程師被預期能夠直接地 主動地從所有有關部門來代表 這些專家和負責的領域應該包括 但不限於 裝配 製造 設計 分析 測試 可靠度 材料 品質 服務和供應商 以及負責下一個較高階或低階的組裝 系統 子系統或零組件的設計部門 FMEA應該成為促進相關部門間充分交換意見的催化劑 從而提高整個集體的工作水平 除了負責工程師對FMEA具有經驗和小組協助之外 在活動中擁有一位有經驗的FMEA專家以協助該小組是有一定幫助的 HIPRO 12 設計FMEA是一份動態文件 且應該 在一個設計概念最終形成之時或之前開始 在產品開發各階段中 當設計有變更或獲得資訊增加時 要及時 不斷地修改 以及 在最終在產品加工圖樣完成之前全部結束 考慮到製造 裝配的要求是相互聯繫的 設計FMEA在體現設計意圖的同時 還要保證製造 裝配能夠實現設計意圖 對於製造或裝配過程中可能發生的潛在失效模式和 或其起因 機理 當過程FMEA已包括了它們的識別 效應和控制時 則不需包含在設計FMEA中 但也可包含 HIPRO 13 設計FMEA不是靠過程控制來克服設計中潛在的缺陷 但的確要考慮製造 裝配過程中技術的 物質的限制 設計FMEA不是靠過程控制來克服設計中潛在的缺陷 但的確要考慮製造 裝配過程中技術的 物質的限制 例如 裝配空間 工具可加工性 表面處理的限制 鋼材硬度的限制 公差 過程能力 性能 HIPRO 14 設計FMEA也可以考慮到產品維護 服務 和回收利用技術的 物質的限制 例如 工具加工 能力特性 材料分類符號 回收利用 HIPRO 15 設計FMEA的開發負責設計的工程師擁有許多用於設計FMEA準備工作的文件 設計FMEA的開始將從列出設計希望做什麼 及不希望做什麼 如設計意圖 顧客要求和需求 可能是透過品質機能展開 QFD 產品要求文件 已知的產品要求和 或製造 裝配 服務 回收利用要求等來源 應該綜合地考慮 期望特性的定義越明確 就越容易識別潛在的失效模式 以採取預防 矯正措施 HIPRO 16 HIPRO 系統子系統零組件 產品類型 2 核心小組 FMEA編號 1 頁碼 設計責任 3 編制者 4 關鍵日期 6 FMEA日期 7 17 FMEA編號填入FMEA文件編號 以便查詢 註 見表 提供了項目1 22的範例 系統 子系統或零部件名稱及編號註明適當的分析級別並填入所分析系統 子系統或零件的名稱 編號 FMEA小組成員必須對這構成的系統 子系統或零組件 決定其特定的活動 實際的裁決其分界範圍為系統 子系統或零部件 且必須被FMEA小組所設定 下列提供了說明 並在附錄F提供了一些例子 系統FMEA的範圍一個系統可以被視為由多個子系統所組成 這些子系統通常由不同小組所設計 有些典型的系統FMEAs可能涵蓋了下列系統 底盤系統 發動機系統或內裝系統等 然而 系統FMEA的重點是確保所有的介面與互動都涵蓋了整個由不同子系統所組成的系統 以及與其他車輛系統和顧客的互相影響 HIPRO 18 子系統FMEA的範圍一個子系統FMEA一般是一個較大系統的子組 例如 前懸吊系統是底盤系統的一個子組 然而 子系統FMEA重點是確保所有介面與互動都涵蓋了整個由不同零組件所組成的子系統 零組件FMEA的範圍一個零組件FMEA一般重點是在於一子系統的子組FMEA 例如 支撐架是前懸吊 其是底盤系統的一個子系統 的零組件 HIPRO 19 設計責任填入整車廠 OEM 部門和小組 如果適用 還要包括供應商的名稱 編制者填入負責FMEA準備工作的工程師姓名 電話和所在公司的名稱 產品型號 專案填入將使用和 或將被分析的設計衝擊的預期車型年型 專案 如果已知的話 關鍵日期填入FMEA初次預定完成的日期 該日期不應該超過計劃的量產設計發佈的日期 FMEA日期填入編制FMEA原始稿的完成日期及最新修訂的日期 HIPRO 20 核心小組列出被授權以確定和 或執行任務的責任個人和部門名稱 建議所有小組人員的姓名 部門 電話 地址等 都記錄在一分發表上 項目 功能填入將被分析項目的名稱和其他適切的資訊 如編號 零件等級等 利用工程圖紙上標明的名稱並指明設計等級 在最初發佈之前 如在概念形成階段 應該使用臨時性編號 填入時 用盡可能簡潔的文字來說明被分析項目要滿足設計意圖的功能 包括該系統運行的環境相關資訊 如指定溫度 壓力 濕度範圍 設計壽命等 是計量值 可量測的 如果該項目有多種功能 且有不同的失效模式 要把所有功能都單獨列出 HIPRO 21 潛在失效模式所謂潛在失效模式是指系統 子系統或零部件有可能未達到或未完成項目 功能欄中所描述設計意圖的種類 如預期的功能喪失 這潛在失效模式可能是更高一級子系統或系統的潛在失效模式的起因 也可能是比它低一級的零部件潛在失效模式的效應 對一個特定項目及功能 列出每一個潛在失效模式 前提是這種失效可能發生 但不是一定發生 建議將以往錯誤案例 TGW things gone wrong 的研究 關切點 問題報告以及小組的 腦力激盪 的審查作為出發點 潛在失效模式可能只發生在特定的運行環境條件下 如熱 冷 乾燥 灰塵等 以及在特定的使用條件下 如超過平均里程 不平的路段 僅在城巿行駛等 應都考慮 註 應該用 物理的 專業性的術語來描述潛在失效模式 而不同於顧客所見的現象 HIPRO 22 潛在失效效應潛在失效的效應就是失效模式對功能的影響 就如顧客感受的一樣 要根據顧客可能發現或經歷的情況來描述失效的效應 要記住顧客可能是內部的顧客 也可能是外部最終的顧客 要清楚地說明該失效模式是否會衝擊到安全性 或與法規不符 該效應應該依據所分析的具體系統 子系統或零部件來說明 還要記住不同級別的系統 子系統和零件之間還存在著系統層次上的關係 比如 一個零件的斷裂可能引起總成件的振動 從而導致系統運行的中斷 這種系統運行的中斷會引起性能下降 最終導致顧客的不滿 這意味著需要盡可能預見失效的效應和小組的知識程度 HIPRO 23 嚴重度 S 嚴重度是對一個已假定失效模式的最嚴重影響的評價等級 嚴重度是在多個FMEA範圍內的一個比較級別 要減少失效重度級別數值 只能透過設計變更來實現 嚴重度應該使用表 的指南來評價 推藨的評價準則小組應該對評價準則與級別系統有一致的共識 即使是對個別的產品分析而對準則作了修改 見表 註 對級別數值為 和 不建議修改其判定準則 當某失效模式的嚴重度的級別為 時 不應該再被分析 註 高嚴重度級別有時候透過設計修改來降低 其能抵銷或減輕失效產生的嚴重度 HIPRO 24 表2 推薦的DFMEA嚴重度評價準則 12 嚴重度 S 續 HIPRO 25 13 分類 本欄位可用來對需要附加設計或過程控制的零組件 子系統或系統的任何特殊產品特性等級加以分類 如 關鍵 主要 重要 重點等 本欄位另可用來為工程評審強調其高優先的失效模式 如果小組發現這是有幫助的或內部管理的需求 特殊產品或過程特殊性符號及其使用是特定的公司政策所指示 在本文中不另做標準化 HIPRO 26 14 潛在失效起因 所謂潛在失效起因是指一個設計弱點的跡象 其結果就是失效模式 在該可能發生的範圍內 例出對每一個失效模式的所有可以想到的失效起因 應該盡可能簡明扼要 完整地將起因例出來 使得對相應的起因能採取適當的矯正措施 HIPRO 27 典型的失效起因可包括 但不侷限於下列情況 規定的材料不正確設計壽命估計不足壓力過大潤滑能力不足維修保養說明不適當演算法不適當維修保養說明錯誤軟體規格錯誤表面加工規格錯誤流程規格錯誤材料磨擦規格錯誤過熱公差規格錯誤 HIPRO 28 典型失效機理可包括 但不侷限於 降服化學性氧化疲勞電位移材料不穩定蠕變磨損腐蝕 HIPRO 29 發生率 O 發生率是指在設計的壽命中某一特定失效起因 機理發生的可能性 描述發生率級別數是重在其含義 而不是具體的數值 透過設計更改或設計過程更改 如設計查檢表 設計審查 設計指南 來預防或控制該失效模式的起因 機理是降低發生率級別數的唯一途徑 見表 HIPRO 30 潛在失效起因 機理出現發生率的評估分為 到 級 在確定這個估計值時 應該要考慮下列問題 類似零部件 子系統或系統的維修服務歷史 經驗如何 零部件是否為沿用或相似於以前版本的零部件 子系統或系統 相對先前版本的零部件 子系統或系統 所作的變更有多顯著 是否與先前版本的零部件有根本不同 是否是全新的零部件 零部件的用途有無變化 有哪些環境改變 針對該用途 是否作了工程分析 如可靠度 來估計其預期可比較的發生率 是否加入了預防控制 HIPRO 31 15 嚴重度 O 續 一個一致的發生率級別系統應該確保其能持續的被使用 發生率級別數是在FMEA範圍中的一個比較的等級 其可能無法反映出真實發生的可能 推薦的評價準則小組應該對一個評價準則和級別系統有一致性的共識 即使是對個別的產品分析而對準則作了修改 見表3 發生度應該使用表3的指南來評價 註 級別為1的數值是為 極低 失效不太可能發生 所保留 HIPRO 32 表3 推薦的DFMEA發生度評價準則 高 反覆發生的失效 HIPRO 33 16 現行設計控制列出預防措施 設計確認 驗證 DV 或其他活動 這些活動的完成或承諾將確保該設計對於所考慮的失效模式和 或機理來說是充分的 現行的控制方法 比如設計審查 如減壓閥的失效 安全設計 數學研究 試裝 試驗室測驗等 指的是那些已經用於或正在用於相同或相似設計中的那些方法 小組應該一再的把重點放在設計控制的改進上 例如 在實驗室進行新系統試驗 或對演算法進行新系統的修改 下列有兩種類型的設計控制特性可考慮 預防 預防失效起因 機理或失效模式的出現 減少它們的出現率 偵測 在該項目發放量產之前 以任何解析的或物理的方法 查出失效或失效模式的起因 機理 HIPRO 34 現行設計控制 續 如有可能 優先運用第 種的預防控制方法 讓預防控制方法作為設計意圖的一部分 因為其將影響最初的發生率 最初的偵測度將基於對失效起因 機理偵測 或對失效模式偵測的設計控制 對設計控制 在本表中的設計FMEA表中有兩個欄位 其有助於小組對這兩種設計控制能有清楚的辨識 如將預防控制和偵測控制區分為兩個欄位 這將是為了對兩種設計控制已經做了考慮的一種快速的目視確定 這兩個欄位格式的使用是更好的方式 註 在此所舉出的例子 很清楚的看到小組並未鑑別出任何預防管制 這可能是由於預防控制沒有被用在相同或相似的設計上 如果一個欄位 對設計控制 的格式被使用 則應該採用下列的方式 對預防控 每一項列出的預防控制前要註明一佪 P 對偵測控制 每一項列出的偵測控制前要註明一個 D 一旦這設計控制被鑑別 如果任何發生率等級被更改時 要審查所有的預防控制以供確認 HIPRO 35 偵測度 D 偵測度是結合了列在設計控制中最佳的偵測控制等級 偵測度是在個別的FMEA範圍中的一個比較的等級 為了取得較低的偵測度數值 計劃的設計控制 如確認 和 或驗證等活動 需要不斷地改進 推藨的評價準則小組應該對一個評價準則和級別系統有一致的共識 即使是對個別的產品分析而對準則作了修改 適當的在設計開發過程中加入預防控制是最好的 並且愈早愈好 註 作成偵測度級別之後 小組應該審查發生度級別 並確保該發生度級別仍是適切的 發生度應該使用表 的指南來評價 註 級別為 的數值是為 幾乎肯定 所保留 HIPRO 36 表4 推薦的DFMEA偵測評價準則 HIPRO 37 風險順序數是產品嚴重度 S 發生率 O 和偵測度 S 的乘積等級 S O D RPN在個別的FMEA範圍之中 該值 至1000之間 可被用來對設計中關切的等級次序 18 風險順序數 RPN HIPRO 38 建議措施為預防 矯正措施的工程評審應該對高嚴重度 RPN值和其他被指定的項目 視為首要注意方向 任何矯正措施的意圖是要減少下列的級別 嚴重度 發生率和偵測度 在一般的實施中 不論RPN大小如何 當嚴重度為 或 必須要賦予特別注意 以確保透過現存的設計控制或預防 矯正措施已經滿足了該風險 在所有的狀況下 當一個已被鑑別的潛在失效模式的效應可能對最終使用者產生危害的時候 應該考慮預防 矯正措施 以排除 減輕或控制該起因來避免失效模式的發生 在對 或 等級嚴重度特別的關切之後 小組繼續針對其他的失效模式 滿足減少嚴重度 發生率 然偵測度的目的 HIPRO 39 措施行動應該考慮 但不侷限於下列 修改設計邏輯和 或公差 修改材料規範 試驗設計 特別是在多種或相互作用的起因存在時 或其他解決問題的技巧 以及 修改試驗計劃 建議措施主要的目的是經由設計改進來增加顧客滿意度 只有設計修改才能使嚴重度級別減小 要降低發生率級別只能透過設計來消除或控制一個或多個失效模式的起因 機理來實現 增加設計確認 驗證措施只能減小偵測度級別 增加設計確認 驗證措施是一項不會令人滿意的工程措施 因為它不是針對失效模式嚴重度或發生率 如果工程評審對某一特定的失效模式 起因 控制組合沒有建議措施 則在此欄內填寫 無 HIPRO 40 20 對建議措施的責任把負責對每一項建議措施執行的組織和個人名稱 及預計完成的日期填寫在本欄中 採取的措施當實施一項措施後 簡要記錄具體的措施和生效日期 措施執行後的RPN當確定了預防 矯正措施後 估算並記錄措施執行結果的嚴重度 發生率及偵度數值 計算並記錄RPN的結果 如沒採取什麼矯正措施 將相關的等級欄空白即可 HIPRO 41 跟催行動負責設計的工程師負責確保所有的建議措施已實施或已妥善的落實 FMEA是一個動態文件 它不僅應該隨時體現最新的設計版本 還應該體現最新的有關矯正措施 包括開始量產後發生的事件 負責設計的工程師有幾種方式來確保已經鑑別了所顧慮的問題以及建議措施的實施 這些方式包括但不侷裉於下列情況 確保達到設計要求 審查工程圖樣和規範 確認與裝配 製造文件的結合和一致性 審查過程FMEA和控制計劃 HIPRO 42 過程FMEA品質目標註 特定的專案要求優先1 過程改進FMEA主要的目標是驅使過程改進 並強調以防錯法解決 2 高風險失效模式FMEA針對所有由FMEA小組所鑑定的高風險失效模式 給予可實行的措施行動 所有其他的失效模式也要被考慮 3 控制計劃在過程FMEA中要考慮到投產前和量產管制計劃的失效模式 4 組合FMEA組合並貫徹了過程流程圖和過程控制計劃 5 經驗學習FMEA要考慮到所有主要的 經驗學習 如高的理賠 收回 不符合產品 顧客抱怨等 其為失效模式鑑別的輸入 HIPRO 43 6 特殊或關鍵特性如由於公司政策 FMEA鑑別適當的關鍵特性可應用其為關鍵特性選擇過程輸入 7 時程FMEA在 機會當下 WindowofOpportunity 中被完成 此時這是最有效影響產品和過程的設計 8 小組在整個分析中 適切的人員參與為FMEA小組的一份子 並適當的接受FMEA方法培訓 應該適當的採用專家 9 文件化 按常規 bythebook 的填寫 包含 措施行動 和新的RPN值來完成FMEA文件 10 時間花費對一個增值的結果而言 FMEA小組儘可能提早所花費的時間 是時間最有效和效率的利用 這假設建議措施已依需求被鑑別 其措施都已實施 HIPRO 44 系統FMEA為協助說明系統 子系統和零組件FMEA意義 於下列圖F1 介面和互相影響 和圖F2 項目 功能 和失效模式 中編制了兩個範例 範例 介面和互相影響 子系統B 子系統D 子系統C 子系統A 環境 系統 圖F1 介面和互相影響 HIPRO 45 介面 子系統直接經由介面連接互相影響 一個在子系統中的變更可能導致其他子系統的改變 如當子系統A溫度提昇 導致在子系統D和子系統B也經由個別的介面而提高溫度 相同的 子系統A也會溫度變化 HIPRO 46 範例2 項目 功能和失效模式圖F2說明了一個方法以顯示在一個 樹狀佈置 中的項目 功能和失效模式 這可以協助小組對系統 子系統和零組件的視覺化 在系統階層 比對子系統和零組件更有普遍的描述 HIPRO 47 系統階層 腳踏車設計目標 1 設計目標為10000小時的騎乘壽命 其中最低3000小時不需維修 2 能提供男性成人滿意度達99 5 3 其他功能 易於使用潛在失效模式 駕馭容易腳踏不易功能 提供可靠的運輸潛在失效模式 鏈條常斷裂輪胎需要經常維修功能 提供舒適的運輸潛在失效模式 座椅位置不舒服 子系統階層 車架功能 為座椅支撐提供穩定的固定潛在失效模式 座椅支撐結構失效座椅支撐過度傾斜功能 提供滿意的外觀潛在失效模式 光亮度惡化塗裝缺失把手橫桿組裝前輪組裝後輪組裝扣鏈齒輪組裝座椅組裝鏈條組裝 上車架功能 提供支撐結構潛在失效模式 結構失效過度傾斜功能 對矯正車架加工提供幾何尺寸的控制潛在失效模式 車架固定點的長度太長車架固定點的長度太短功能 支撐架組裝的生產方法 焊接 潛在失效模式 較低的前管較低的後管扣鏈齒輪管 零組件階層 F2項目 功能和失效 HIPRO 48 建議的FMEA發生率評估準則與PpK HIPRO 49 實例計算對每千件有約5件失效率的Ppk值的確認計算缺陷率 5 1000 0 050 05 2 0 0025除以2是為了高於或低於規格值之外使