失效模式分析

1、potential failure mode and effects analysis(fmea) 潛在失效模式與效應分析講師：jonathan chang,一.fmea的基本概念 二.設計fmea表填寫說明 三.製程fmea表填寫說明 四.fmea結果之應用,目 錄,一、fmea的基本概念,1.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。 2.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,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

2、，一般而言，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,fmea過程順序,階段 功用,客戶抱怨階段,設計階段,開發階段,製造階段,fmea 之 功 用,四、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 ，並按序改善。 6.提供一項改善方案，可以減

3、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,組成dfmea小組,資料蒐集,釐訂dfmea計畫,建立分析範圍,決定分析之項目功能,進行dfmea分析,矯正預防,填寫矯正後風險優先數,dfmea報告,紀錄保存,設計審查,選擇關鍵失效模式,所有rpn/風險小 於規定值,y,y,n,n,設計fmea作業流程,2) 系統 fmea編號： (1) (2) 子系統 頁次： of (2) 零組件： (2) 設計責任： (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,設 計 fme

4、a 表,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,設計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。

5、(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,設計fmea填寫說明,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。 (10)填寫上列分析功能的要求，如果功能包含 一個以上有不同

6、潛在失效模式要求時，則列出所有 個別要求,設計fmea填寫說明,11)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,設計fmea填寫說明,潛在失效模式僅可能發生於某些作業條件下 （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、高濕度 環境，電壓不穩定狀態下）。 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,設計fm

7、ea填寫說明,12)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,13)嚴重度,設計fmea填寫說明,13)嚴重度,設計fmea填寫說明,設計fm

8、ea填寫說明,14)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,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,設計fmea填寫說明,設計fmea填寫說明,16)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?

9、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,16)發生度參考指標,設計fmea填寫說明,16)發生度參考指標,設計fmea填寫說明,設計fmea填寫說明,17)現行預防設計管制 列出利用預防措施消除失效起因的發生或 減少他們的頻度。 常見方式如下 *標竿研究 *故障-安全設計 *設計和原材料標準(內部和外部) *文件從類似的設計中得到的最佳實踐，習得 經驗的紀錄 *模擬研究-分析概念已建立設計要求 *防錯,設計fmea填寫說明,18)現行偵測設計管制 在該項目投產之前，透過分析或物理的方法 ，偵測失效或失效模式

10、的起因及所產生的機理。 常見方式如下 *設計審查 *樣品測試 *確認測試 *模擬研究設計確認 *試驗的設計，包括可靠度測試,19)難檢度,設計fmea填寫說明,19)難檢度,設計fmea填寫說明,設計fmea填寫說明,20)風險優先數(rpn) 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，rpn數值較高，與發生度、難檢度數值較高者,假設訂定rpn門檻為100針對b項目採行對策， rpn：112100 b項目rpn較高， 但採

11、行優先度為a ， 因其嚴重度高 等級9 ，雖然其rpn:90未超過門檻 關於採用rpn評估門檻之其他關切無特定rpn值須 採行對策之強制規定 採用rpn評估方法，對於小組是有用工具，然而不建 議使用rpn評估門檻，決定採行對策之優先順序,單以rpn評估案例,設計fmea填寫說明,sod(非算術組合)同一rpn，將會有不同等級之sod so (非算術組合) 焦點在於嚴重度與發生度 *降低發生度可以藉由”預防措施” *可應用後續偵測性改善，針對so值較高者 sd(非算術組合) 焦點在於嚴重度與難檢度,設計fmea填寫說明,其他 rpn評估,非常不 同情境,設計fmea填寫說明,21)建議措施： 當

12、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 度、嚴重度、和或難檢度。增加設計驗證或 確認措施的結果,設計fmea填寫說明,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。可考慮下列的採行措施，但 並不限於此： 實驗設計 修改測試計畫 修改設計 修改原物料規格,設計fmea填寫說明,22)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。 (23)採行措施和完成日期：完成矯正措施後，填入 簡短的執行作業和生效日期。 (

13、23)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(21)(23)之步驟 即可,追縱確認,設計fmea填寫說明,設計責任工程師應負責確認所有的建議措施均已十 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,dfmea living document *當產品設計變更時，須更新 *須定期審核 *須定期將客訴及品

14、質異常回饋,dfmea維護,設計fmea填寫說明,dfmea,設計驗證計畫與報告, pfmea等,功能方塊圖/邊界圖,dfmea訊息連結流程,設計fmea填寫說明,製程fmea作業流程,項目：(2) 製程責任者： (3)fmea編號： (1) 車型年份：(5) 生效日期： (6) 頁次 of 核心小組： (8) 準備者： fmea日期(製訂) (7) (修訂) (7,製程fmea表,製程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)項目：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：填入oem、部門和小組，也包括 供應商名稱。 (4

15、)準備者：填入準備fmea責任工程師的姓名、電 話號碼、公司,製程fmea填寫說明,5)型號年份：填入想要分析設計製造用的型號 年份。 (6)生效日期：最初fmea發佈日期，不能超過開始 計畫生產日期。 (7)fmea日期：填入最初fmea被完成日期，和最 新被修訂日期,製程fmea填寫說明,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、電話號碼、地址等另行列表)。 (9)製程步驟功能要求： 填入要被分析的製程步驟，針對每個製程步驟列 出對應的製程功能，並依照每個製程功能列出對 應的要求。要求就是規定的製程輸入以滿足設計 意圖和其他的顧客要求。

16、如果所給的功能有多個 要求，每個要求都應該列出,製程fmea填寫說明,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,製程fmea填寫說明,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

17、具磨損、不正確的安裝、灰塵,製程fmea填寫說明,11)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,製程fmea填寫說明,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,12)嚴重度,製程fmea填寫說明,12)嚴重度,製程fmea

18、填寫說明,製程fmea填寫說明,15)發生度,製程fmea填寫說明,15)發生度,製程fmea填寫說明,製程fmea填寫說明,16、17)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。下列兩種方式需要考慮: 預防:消除失效原因或失效模式，或減少它 們的出現機率。 偵測:偵測失效原因或失效模式，並引導到 矯正措施或對策的開發,18)難檢度,a.防呆；b.量具；c.參考用的檢查,製程fmea填寫說明,18)難檢度,a.防呆；b.量具；c.參考用的檢查,製程fmea填寫說明,18)難檢度,製程fmea填寫說明,19)風險優先數 風險優先數是嚴重度(s

19、)、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，製程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與rpn之數值，與發生度、難檢度數值較高者,製程fmea填寫說明,假設客戶訂定rpn門檻為100針對b項目採行對策， rpn：112100 b項目rpn較高， 但採行優先度為a ， 因其嚴重度高 等級9 ，雖然其rpn:90未超過門檻 關於採用rpn評估門檻之其他關切無特定rpn值須 採行對策之強制規定 採用rpn評估方法，對於小組是有用工具，然而不建 議使用rpn評估門檻，決定採行對策之優先順序,單

20、以rpn評估案例,製程fmea填寫說明,sod(非算術組合)同一rpn，將會有不同等級之sod so (非算術組合) 焦點在於嚴重度與發生度 *降低發生度可以藉由”預防措施” *可應用後續偵測性改善，針對so值較高者 sd(非算術組合) 焦點在於嚴重度與難檢度,製程fmea填寫說明,其他 rpn評估,非常不 同情境,製程fmea填寫說明,20)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、和或難檢度。可考慮下列的採行 措施，但並不限於此,製程fmea填寫說明,為了降低發生機率，需要製程或設計變更

21、。 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,製程fmea填寫說明,21)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。 (22)採行措施和完成日期：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(20)(22)之步驟 即可,追縱確認,製程fmea填寫說明,製程責任工程師應負責確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,製程fmea填寫說明,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,pfmea living document *當產品製程變更時，須更新 *須定期審核 *須定期將客訴及品質異常回饋,pfmea維護,製程fmea填寫說明,pfmea,管制計畫/sop,dfmea/流程圖,pfmea訊息連結流程,製程fmea填寫說明,fmea結果之應用