FMEA失效模式与效应 5

失效模式與效應分析

PotentialFailureModeEffectsAnalysis

陳啟政DFMEAandPFMEA綠帶課程系列五1講授內容一.FMEA基本概念二.FMEA之演變三.國際間採用FMEA之狀況四.設計FMEA表填寫說明五.製程FMEA表填寫說明六.FMEA結果之應用2FMEA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。3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，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。4FMEA過程順序系統有那功能，特徵，需要條件？會有那些錯誤？發生錯誤會有多慘？那些錯誤是什麼造成的？發生之頻率？有那些預防和檢測？檢測方法能多好程度？我們能做什麼？－設計變更－過程變更－特殊控制－改變標準程序或指南5FMEA之功用階段功用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之過程製訂必要之製程標準1.不同之環境產生之失效，以FMEA克服2.不同之使用法產生之失效，以FMEA克服４.客戶抱怨階段１.設計階段２.開發階段３製造階段6FMEA之演變1.FMECA為FMEA之前身，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成功的應用於太控計畫。美軍同時也開始應用FMECA技術，並於1974年出版MIL-STD-1629FMECA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(IEC812)，即參考MIL-STD-1629A加以部份修改而成。7FMEA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.QS9000/TS16949FMEA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，根據另組件的失效資料，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。8國際間採用FMEA之狀況1.ISO90048.5節FMEA作為設計審查之要項。2.CE標誌，以FMEA作為安全分析方法。3.ISO14000，以FMEA作為重大環境影響面分析與改進方法。4.QS9000以FMEA作為設計與製程失效分析方法。9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。10設計計FMEA作作業業流流程程組成成DFMEA小小組組資料料蒐蒐集集釐訂訂DFMEA計計畫畫建立立功功能能方方塊塊圖圖產品品結結構構樹樹設計計可可靠靠度度展展開開(DQFD)決定定分分析析之之項項目目功功能能進行行DFMEA分分析析選擇擇關關鍵鍵失失效效模模式式矯正正預預防防填寫寫矯矯正正後後風風險險優優先先數數FTA分分析析DFMEA報報告告紀錄錄保保存存設計計審審查查選擇擇關關鍵鍵失失效效模模式式所有有RPN小小於規規定定值值？？YYNN11設計計FMEA表表(2)系統統FMEA編編號號：：(1)(2)子系系統統頁頁次次：：of(2)零組組件件：：(2)設計計責責任任：：(3)準備備者者：：(4)車型型／／年年份份：：(5)生效效日日期期：：FMEA日日期期(製製訂訂)(7)(修修訂訂)(7)核心心小小組組：：(8)12設計計FMEA填填寫寫說說明明(1)FMEA編編號號：：填入入FMEA文文件件編編號號，，以以便便可可以以追追蹤蹤使使用用。。(2)系系統統、、子子系系統統及及零零組組件件：：指示示合合適適的的分分析析等等級級，，並並填填入入系系統統、子子系系統統或或零零件件名名稱稱或或零零件件名名稱稱和和編編號號。。(3)設設計計責責任任者者：：填入入OEM、、部部門門和和小小組組，，也也包包括括供供應應商商名名稱稱。。(4)準準備備者者：：填入入準準備備FMEA責責任任工工程程師師的的姓姓名名、、電電話話號號碼碼、、公公司司。。A.系統統FMEA範圍圍：－底盤系系統；－－點火系系統；－－內部系系統B.子系系統FMEA範範圍－底盤系系統之前前懸吊系系統C.零件件範圍－〝Strut〞為前前懸吊系系統之零零件。13設計FMEA填填寫說明明(5)車車型／年年份：填入想要要分析／／製造的的車型年年份。(6)生生效日期期：最初FMEA發發佈日期期，不能能超過開開始計畫畫生產的的日期。。(7)FMEA日期：：填入FMEA最最初制訂訂日期，，和最新新被修訂訂日期。。(8)核核心小組組：列出有權權限參與與或執行行這項工工作的負負責個人人和單位位。(建議將將所有小小組成員員名字、、單位、、電話號號號、地地址等另另行列表表)。(9)項項目／功功能：填入要被被分析的的名稱和和編號。。利用專專用名詞詞和工程程圖面上顯顯示的設設計等級級。於首首次正式式發行之之前，可可以使用用實驗時時使用的編編號。儘可能簡簡潔地，，填入被被分析項項目的功功能使之之符合設設計意圖圖。包括括這個系系統作業業相關環環境的資資訊（如如：定溫溫度、壓壓力、溼溼度範圍圍）。如如果項目目包含一一個以上上有不同同潛在失失效模式式功能時時，則列列出所有有個別功功能。14設計FMEA填填寫說明明(10)潛在失失效模式式潛在失效效模式是是零件、、子系統統、或系系統於符符合設計計意圖過過程中可可能失效效的種類類。潛在在失效模模式也可可能是較較高階子子系統或或系統之之失效原原因，或或較低階階零組件件的失效效效應。。列出特別別項目和和功能的的每一潛潛在失效效模式。。假設失失效是將將發生的的，但不不是必須須發生的的。潛在失效效模式僅僅可能發發生於某某些作業業條件下下（如：：熱、冷冷、乾、、多灰塵塵的條件件）和在在某些使使用條件件下（如如：行駛駛哩數在在平均數數以上、、粗糙不不平的地地形、僅僅在市區區行駛））。一般的失失效模式式包含下下列各項項，但不不限於此此：破碎碎的、變變形、鬆鬆弛、洩洩漏、黏黏著、短短路、生生銹氧化化、龜裂裂。15設計FMEA填填寫說明明(11)潛在失失效效應應為被客戶戶查覺在在功能特特性上失失效模式式的效應應。也就就是：失失

效模模式一旦旦發生時時，對系系統或設設備以及及操作時時使用的的人員所所造成的的影響響。一般般在討論論失效效效應時，，先檢討討失效發發生時對對於局部部所產產生的影影響，然然後循產產品的組組合架構構層次，，逐層分分析一直直到最高高

層級級人員、、裝備所所可能造造成的影影響。例例如：由由於某個個間歇性性的系統統作業業造成某某個零組組件的破破碎，可可能造成成於組合合過程的的震動。。這個個間歇性性系統作作業降低低了系統統功效，，最後引引起客戶戶不滿意意。常見的失失效效應應包括：：噪音、、漏氣、、操作費費力、電電動窗不不

作用用、煞車車不靈、、跳動、、亂檔、、冷卻不不夠、車車輛性能能退化、、產生臭臭氣、、外觀不不良…等等。16設計FMEA填填寫說明明(12)嚴重度度17設計FMEA填填寫說明明(13)等級這個欄位位用來區區分任何何對零件件、子系系統、或或系統將將要求附附加加於製程程管制的的特性（（如：關關鍵的、、主要的的、重要要的。任何項目目被認為為是要求求的特殊殊製程管管制，將將被以適適當的特特徵徵或符符號列入入設計FMEA的分等等欄位,並將於於建議行行動欄位位被提出。每一個於於設計FMEA列出的的項目，，將在製製程FMEA的的特殊製製程管制制中被列列出。18設計FMEA填填寫說明明(14)潛在原原因／設設備失效效1.潛在原因因2.設備失效效錯誤的原物料規規格。不適當的的的設計壽壽命假設。。

潤滑滑或加油能能力不足。。

不適適當的維護護作業。缺之環環境保護。。

錯誤誤的算法。。

超過過壓力。生產良率率。

原原物料材質質不穩定。。磨損。金屬疲疲勞。裝備欠流流暢。腐蝕。19設計FMEA填寫說說明(15)發發生度參考下列各各要素，決定發生度度等級值(1~10)：1.相似零零件或子系系統的過去去服務歷史史資料和相相關經驗?2.零件、上上一階零件件或分系統統是否滯銷銷?3.上一階階零件或分分系統改變變程度的大大小？4.零件件與上一階階零件，基基本上是否否有差異?5.零件是否否為全新的的產品?6.零零件使用條條件是否改改變?7.作業業環境是否否改變?8.是是否運用工工程分析去去預估，應應用此零件件之發生度度?20設計FMEA填寫說說明(15)發發生度參考考指標：21設計FMEA填寫說說明(16)現現行設計管管制列出利用預預防措施、、設計驗證證／確認(DV)、、或其它活活動，而這這些活動動是用來確確認對失效效模式設計計適當，和和／或原因因／設備均均被考慮。。目前常用用的管制制為一些已已被使用或或正在使用用的相同或或類似的設設計。(如如：道路測測試、設設計審查、、數學研究究、可行性性審查、原原型測試、、車隊測試試等)。有三種設計計管制或特特徵：(1)預防原因因／設備，，或失效模模式／效應應發生，或或降低發生生比率率。(2)偵偵測原因或或設備，並並提出矯正正措施。(3)偵測失失效模式。。可可能的話，，最先使用用第(1)種管制；；其次，才才使用第(2)種管管制；最最後後，才使用用第(3)種管制。。22設計FMEA填寫說說明(17)難難檢度23設計FMEA填寫說說明(18)風風險優先數數風險優先數數是嚴重度度(S)、、發生度(O)、和和

難檢檢度(D)的乘積。。RPN=(S)(O)(D)是是一項項設計風險險的指標。。當RPN較高時，，

設計小小組應提出出矯正措施施來降低RPN數。。一般實實務上，會會特別注意意注意嚴重重度較高之之失效模式式，而不不理會RPN之數值值。24設計FMEA填寫說說明(19)建建議措施：當當失效模式式依RPN數排列其其風險順序序時，針對對最高等級級的影響和關鍵項目目提出矯正正措施。任任何建議措措施的目的的是要減少少任何的發發生度、嚴重重度、和／／或難檢度度。增加設設計驗證或或確認措施施的結果，，只可降低難難檢度的等等級。透過過設計變更更去除或管管制某一或或多個影響響失效模式的的原因／／設備，只只能降低發發生度的等等級。只有有設計變更更能降低嚴重度度等級。可可考慮下列列的採行措措施，但並並不限於此此：實驗設計計修改測試試計畫修改設計計修改原物物料規格25設計FMEA填寫說說明(20)負負責人與日日期：填入入建議措施施的負責單單位或個人人，和預定定完成日期。。(21)採採行措施：：完成矯正正措施後，，填入簡短短的執行作作業和生效效日期(22)RPN結果果：將矯正正措施實施施後，經鑑鑑定、評估估和記錄嚴嚴重度、發生度度、和難檢檢度的等級級結果填入入，進一步步的措施只要要重覆(19)~(22)之之步驟即可可。26設計FMEA填寫說說明追縱確認設計責任工工程師應負負責確認所所有的建議議措施均已已執行或有有適當的的對策提出出。FMEA文件應應適時修正正並能反應應最新的設設

計等級級，和最近近有關的措措施，包括括開始量產產後所發生生的。設計責任工工程師可由由下列方法法確認所有有建議措施施已被執行：確認達成成設計要求求。審查工程程圖面和規規格。組裝或製造造文件編訂訂確認。審查設計計FMEA和管制計計劃。27設計FMEA表（範範例１)系統F

子系統頁次：1of1

零組件：冷凝器設計責任：

準備者：

車型／年份：嘉年華‘94生效日期：85.10.21FMEA日期(製訂)85.8.01(修訂)

核心小組：設計二課成員28系統FMEA編號號：0001子系統頁頁次：1of1零組件：22092720設計責任：：準備者：車型／年份份：運用汽車‘‘96生效日期：：85.08FMEA日日期(製製訂)85.7.15(修訂)核心小組：：如附表設計FMEA表（範範例２)29系統FMEA編號號：0001子系統頁頁次：1of1零組件：主油壓缸設計責任：：準備者：車型／年份份：生效日期：：85.10.1FMEA日日期(製製訂)85.9.01(修訂)核心小組：：設計系統開開發小組設計FMEA表（範範例３)30系統FMEA編號號：1350子系統頁頁次：1of1零組件：PAPER設計責任：：準備者：車型／年份份：1350電電氣膠帶生效日期：：85.10.25FMEA日日期(製製訂)85.10.10(修訂)核心小組：：如附表設計FMEA表（範範例４)31製程FMEA作業流流程組成PFMEA小組組資料蒐集釐訂PFMEA計畫畫建立功能方方塊圖製程可靠度度展開(PQFD)決定需分析析之製程功功能及需求求進行PFMEA分析析風險優先數數選擇關鍵失失效模式矯正預防PFMEA報告所有RPN小於規定值？？YN32製程FMEA表項目：(2)製程責任者者：(3)FMEA編編號：(1)車型／年份份：(5)生效日期：：(6)頁次of核心小組：：(8)準備者：FMEA日日期(製訂訂)(7)(修訂)(7)33製程FMEA填寫說說明34製程FMEA填寫說說明(8)核心心小組：列出有權限限參與或執執行這項工工作的負責責個人和單單位。。(建議將所所有小組成成員名字、、單位、電電話號碼、、地址等另行行列表)。。(9)製程程功能／：：填入要被分分析的製程程或作業簡簡單的敘述述(如：車車床、需求鑽鑽孔、焊接接、組裝)。敘述儘儘可能與被被分析的製程程或作業目目的一致。。當製程包包含多種作作業(如：組組裝)，而而有不同的的潛在失效效模式時，，要將不同作業業視為不同同製程處理理。35製程FMEA填寫說說明(10)潛潛在失效模模式為製程可能能不符合製製程要求或或設計意圖圖。敘述規規定作業的的不合格事項。它它是一個原原因成為下下工程的潛潛在失效模模式或被上上工程所影影響的潛在失失效模式。。無論如何何，於準備備FEMA時，必須須假設進料料的零組件或原物物料是好的的。列列出出每一個特特殊作業零零件、分系系統、系統統或製程特特性，所引引起的潛在失效效模式。製製程工程師師或小組要要提出和回回答下列問問題：製程或零零組件為何何不符合規規格？不考慮工工程規格，，什麼是客客戶(最終終使用者、、下工程、、或服務)所不滿意的？一般的失效效模式包含含下列各項項：破碎的、變變形、彎曲曲、裝訂捆捆綁、短路路、工具磨磨損、不正正確的安裝、灰塵塵。36製程FMEA填寫說說明(11)潛潛在失效效效應被定義為對對客戶要求求的功能失失效模式。。客戶指的的是：下個個作業、下工程或地地點、經銷銷商、或車車輛所有人人。每一個個潛在失效效功能都必必須被考慮。。對於最終使使用者，失失效效應經經常被指為為：雜音、、不規律的的動作、不能操作的的、不穩定定的、通風風不良、外外觀不良、、粗糙不平平的、過度度的費力要求求、令人不不舒服的氣氣味、操控控性減弱、、車輛控制制受損。對於下工程程而言，失失效效應經經常被指為為：不能拴拴緊、不能能鑽孔或攻牙、不不能固定、、不能磨光光、使作業業者危險、、危害機器器、不合適適、不連接、不相相配。37製程FMEA填寫說明(12)嚴重重度38製程FMEA填寫說明(13)等級級這個欄位用來來區分任何對對零

件、子子系統、或系系統將要求附附加

於製程程管制的特殊殊產品特性(如：

關鍵鍵的、主要的的、重要的)。如果在在製程FMEA被認定等等級，通知設設計負責工工程師，這將將影響工程文文件相關管管制項目的認認定。(14)潛在在原因／設備備失效在儘可能的範範圍裡，列出出

所有能想想像得到的失失效原因：不當的扭力力。不適當的焊焊接。不精確的量量具。不當的熱處處理。不適當的鑽鑽孔。不適當或沒沒有潤滑。缺少零件或或放錯。39製程FMEA填寫說明(15)發生生度：40製程FMEA填寫說明(16)現行行製程管制現行製程管制制是敘述管制制方法，用來來預防可能擴擴大的失效模式和偵查出出失效模式的的發生。這些些管制方法可可能包括治具具的防誤或SPC或後製程評評估。有三種製程管管制可以考慮慮：(1)預防失失效原因或失失效模式／效效應的發生或或降低發生比比率。(2)查出失效原原因，並提出出矯正措施。。(3)查出出失效模式。。可能的話，最最好先使用第第(1)種管管制；其次才才使用第(2)種管制；最後，，才使用第(3)種管制制。41製程FMEA填寫說明(17)難檢檢度檢查類型：A.防呆；B.標準規格格；C.參考考用的檢查42(18)風險險優先數風險優先數是是嚴重度(S)、發生度度(O)、和和

難檢度(D)的乘積積。RPN=(S)(O)(D)是一項製程風風險的指標。。當RPN較較高時，設設計小組應提提出矯正措施施來降低RPN數。一般般

實務上，，會特別注意意注意嚴重度度較高之失效效模

式，而而不理會RPN之數值。。製程FMEA填寫說明43(19)建議議措施：當失效模式依依RPN數排排列其風險順順序時，針對對最高等級的的影響和關鍵項目提提出矯正措施施。任何建議議措施的目的的是要減少任任何的發生度、嚴重度度、和／或難難檢度。可考考慮下列的採採行措施，但但並不限於此：為了降低發發生機率，需需要製程或設設計變更。只有設計或或製程變更可可以降低嚴重重等級。為了增加查查出的機率，，需要製程或或設計變更。。通常改進偵偵查管制方式，對品質質改善是浪費費和無效的。。增加品質管管制檢驗頻率率不是良好的矯正措措施。永久改改善措施才是是必須的。製程FMEA填寫說明44(20)負責責人與日期：：填入建議措措施的負責單單位或個人，，和預定完成成日期。(21)採行行措施：完成成矯正措施後後，填入簡短短的執行作業業和生效日期期。(22)RPN結果：將將矯正措施實實施後，經鑑鑑定、評估和和記錄嚴重度度、發生度、、和和難檢度的等等級結果填入入，進一步的的措施只要重重覆(19)~(22)之步驟即可製程FMEA填寫說明45追縱確認製程責任工程程師應負責確確負責確認所所有的建議措措施均已執行或有有適當的對策策提出。FMEA文件應應適時修正並能反應最近近的設計水準準和最近有關關的措施，包包括開始量產後所發生生的。製程FMEA填寫說明461.確認製程程潛在的失效效模式。2.評估失效效對顧客的影影響。3.確認製造造和裝配之失失效原因與製製程變異，找找出可能之之管制制方法。4.找出失效效模式嚴重等等級排序，並並按序矯正。。5.製造和裝裝配文件化。。製程FMEA填寫說明47製程FMEA表（範例１１)ADSD系統FMEA編號：ADSD001子系統頁頁次：：1of1零組件：ADSD設計責任：準備者：車型／年份：：BT-57’’97生效日期：FMEA日期期(製訂)85.11.04(修訂)核心小組：如附表48製程FMEA表（範例２２)項目：YOKEKINGPIN製程責任者：：FMEA編號號：NO.1車型／年份：：(5)生效日期：83.05.18頁次1of1核心小組：工程、模具等等相關人員準備者：FMEA日期期(製訂)83.05.18(修訂)85.10.1449製程FMEA表（範例3)項目：鉸孔鑽孔、攻攻牙作業製程責任者：：FMEA編號號：002車型／年份：：22092720BASEPLATE生效日期：85.09.01頁次of核心小組：加工課長、工工程課長準備者：FMEA日期期(製訂)85.08.16(修訂)50製程FMEA表（範例4)項目：壓鑄作業製程責任者：：FMEA編號號：001車型／年份：：22092720BASEPLATE生效日期：85.09.01頁次1of1核心小組：壓鑄課長準備者：FMEA日期期(製訂)85.08.16(修訂)51FMEA結果果之應用1.在開始新新產品或新製製程時，參考考類似產品設計計或製程之FM