FMEA培训FMEA失效模式与后果分析

FMEA失效模式與后果分析FailureModeandEffectsAnalysisISO/TS16949系列教材第一页，共五十三页。什麼是FMEA“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排水系統就不會造成淹大水有些早知道是必需的!有些就不会是不允許發生的核能電廠、水庫、衛星、飛機…….有效運用FMEA可減少事後追悔第二页，共五十三页。什麼是FMEA“我先……所以沒有”我先看了氣象預報所以沒有淋成落湯雞我先評估金融大樓高度所以沒有影響飛安我先設計電腦防火牆所以沒有被黑客入侵有些我先是必需的!有些所以沒有是預期可避免的核能電廠、水庫、衛星、飛機…….有效運用FMEA可強化事先預防第三页，共五十三页。FMEA目的、范围与分类

1．FMEA的目的：预估可能出现的缺点,及早加以排除,并将不可避免之缺点的影响降至最低,以期产品不致失效或出现不宜送交客户之缺点。2．FMEA的范围：

适用于新产品开发量产前、材料变更时、过程设备、模、治具变更或购置时、工艺变更时。

3．FMEA的分类：FMEA分为DFMEA和PFMEA；DFMEA是以系统（成品）、子系统（半成品）或零部件（原材料）为分析对象，PFMEA是以加工工艺过程的每一道工序为分析对象。第四页，共五十三页。FMEA的演进史1.FMEA之前身為FMECA,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-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.第五页，共五十三页。FMEA的小组1.小组包括设计/装配/生产/采购/品管/生管/物控/技术等部门的代表，组长可以轮流由各部门代表担任。2.小组可以随时加入其他人员（包括客户代表/公司最高主管）。3.小组必须设立一名文书（秘书）负责完成各种报告/会议记录。4.小组开会时可以由组长决定参加人员。第六页，共五十三页。设计FMEA工作步骤建立设计失误资料库产品结构图或关系框图产品使用条件/可靠性及寿命等要求针对每一物料分析其失效模式失效分级/优先排列提出纠正措施/编写文件第七页，共五十三页。

过程FMEA工作步骤过程次品资料库生产流程图判断高/中/低风险（出现不合格品的危险度）针对高风险工序做失效模式及后果分析提出纠正措施（选用）追踪措施结果第八页，共五十三页。潜在失效起因/处理1．失效（次品）出现的原因（成因/起因）。2．每个失效模式的原因可能有几个。3．设计FMEA可以把过程控制不当作为失效原因，但过程FMEA不可以用设计不当作为原因。4．失效原因是6M1E出现问题。5．不能用工人工作出现失误作为原因。6．失效原因必须具体。第九页，共五十三页。S/O/D/RPN

1．严重度（S）是对失效所引起的后果作出评分,愈严重愈高分；最高/低分是10分/1分。2．后果是以影响外部客户/内部客户（下工序）及产品表现作为依据，同时可以再分级，如关键/主要/重要等等。3．

严重度的描述：对外部客户——客户退货/客户不满意/客户订单取消/损害客户（不安全）。对下工序——危害操作者/无法安装（使用）。产品表现——寿命下降/性能不稳定等。第十页，共五十三页。S/O/D/RPN4．频度（O）是失效模式的某个原因的出现频率估算，而不是失效模式出现的频率。5．频度愈高，分数愈大，最高分数为10分。6．频度不考虑再分级，因在严重性考虑时已分级。7．难检度（D）是找出失效原因的可能性。第十一页，共五十三页。S/O/D/RPN8．可能性愈高表示很容易找出，可能性愈低表示很难找出，愈难评分愈高，最高/低是10分/1分，RPN风险顺序数是：RPN=S×O×D —最高10×10×10=1000—最低1×1×1=19．每项失效原因是否有现行控制方法，控制方法是：—阻止失效原因出现/减少出现，如保养/SPC—查明起因，如过程监控—查明失效模式（次品），如百分百检查10．如果RPN是高的话，表示现有的控制方法要改变.第十二页，共五十三页。建议1．建议可能是-改变控制方法（此工序）-改变控制方法（上工序）-改变工具/夹具 -改变过程参数等等2．改变控制方法只可以减低（O）或/和（D），不能减低（S）3．减低（S）只可以由改变设计或改变工序流程才可以实现4．建议填写在FMEA表并以作业批示书确认第十三页，共五十三页。追踪1．追踪是由指派人员负责，确认新控制方法已实施及效果。2．追踪结果填FMEA表再评定O/D[因为S不变]看看RPN是否下调。3．如新措施无效，可以再用纠正行动程序进行分析和得出更新建议，此更新建议不用填回FMEA表。第十四页，共五十三页。設計FMEA表填寫說明(1)FMEA編號:填入FMEA文件編號,以便查询。(2)系統、子系統及零組件:指示合適的分析等級,並填入系統、子系統或零組件名稱和編號。(3)設計責任:填入OEM、部門和小組,也包括供應廠商名稱。(4)编制人:填入準備FMEA責任工程師的姓名、電話、公司。(5)年型/车型:填入将使用或正被分析的“设计”所影响的年型及车型。(6)关键日期:最初FMEA预定完成日期,不能超過開始計划生產的日期。(7)FMEA日期:填入FMEA最初制定日期和最新修訂日期。第十五页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(8)核心小組:列出負責執行這項工作的個人和單位。(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)項目/功能填入要被分析项目的名稱和編號（型号）,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。第十六页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(10)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后果。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)。

典型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、龜裂等。第十七页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(11)潛在的失效后果即在功能特性上失效模式的后果。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后果。一般在討論失效后果時,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。常見的失效后果包括: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。第十八页，共五十三页。設計FMEA填寫說明（12）严重度(Severity)﹕严重度是对下个零组件﹐子系统﹐系统或顾客所发生的潜在失效后果的严重性进行评估。严重性仅适用于效果。严重性等级指数的减低只能透过设计更改才能够生效。严重性应该在1至10的等级上估计。第十九页，共五十三页。設計FMEA填寫說明后果评定准则：后果的严重度等级危险无警讯潜在的故障模式如果会毫无警讯的影响到汽车的安全操作和或不符合政府的有关规定﹐则属于高度危险10危险有警讯潜在的故障模式如果会在有警讯的情况下﹐影响到汽车的安全操作和或不符合政府的有关规定﹐则属于非常危险9很高汽车零组件无法操作﹐但是不影响主要功能8高汽车零组件还能运作﹐但是功能降低﹐导致顾客不满7中等汽车零组件还能运作﹐但是舒适便利的项目无法运作﹐让顾客感到不舒服6低汽车零组件以及舒适便利的项目都能运作﹐但是表现降低﹐让顾客感到有些不满意5很低完工安装发出异音项目不合格﹐而且大部份的顾客都注意到4轻微完工安装出异音项目不合格﹐而且一般顾客都注意到3很轻微完工安装发出异音项目不合格﹐但很少有顾客发现有缺陷2无无影响1第二十页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(13)分级﹕本栏目可用于对需要额外制程控制的零组件、子系统或系统的任何特别产品特性(如﹕临界的﹑关键的﹑主要的﹑重要的)进行分类。任何需要特殊过程控制的对象应用适当的字母或符号在设计FMEA表格中的“级别”栏中注明，并应在“建议措施”栏中记录。第二十一页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(14)潛在失效的起因/机理失效的潜在原因被定义为指明一种设计弱点﹐其后果是失效模式。典型的失效模式可以包括﹐但不限于﹕●规定的材料不对●设计寿命估计不当●过载（压力过大）●不足的润滑能力●不完备的保养说明●环境保护不够●计算错误典型失效后果可以包括﹐但不限于﹕塑性差(yield)、疲劳(Fatigue)、材料不稳定、蜕变(creep)、磨损、腐蚀等。第二十二页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(15)發生度又叫频度（Occurrence）频度是一特定原因或结构将会发生的可能性（发生不良的机率）。发生可能性有其含义但不一定是个数值。透过设计更改来取消或控制一个或多个失效模式的原因或结构是使发生等级下降的唯一方法。第二十三页，共五十三页。設計FMEA填寫說明设计FMEA频度建议的评价准则失效发生的可能性可能失效的机率等级极高﹕失效几乎不可避免≧1/21/3109高﹕一再重复失效1/81/2087中等﹕偶而发生失效1/801/4001/2,000654低﹕相对较少失效1/15,0001/1,500,00032极低﹕不太可能出现失效<1/1,500,0001

第二十四页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(16)現行設計控制列出預防措施、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和起因/机理之一設計充分性。目前常用的控制方法(如:道路试验、設計评审、台架/试验室试验、可行性评审、样件測試、車隊測試等)。有三種設計控制方法去考虑:(1)預防原因/机理，或失效模式/后果發生，或降低發生度。(2)查明起因/机理，並提出矯正措施（如SPC）。(3)查明失效模式（次品），如百分百检查。可能的話，最先使用第(1)种方法；其次，才使用第(2)种方法；最後，才使用第(3)种控制方法。第二十五页，共五十三页。設計FMEA填寫說明（17）难检度(Detection)﹕难检度（D）是对第二种现行设计控制能力的评估﹐目的是为了测出一个潜在的原因与结构(设计弱点)﹐或者是对第三类现行设计控制之能力的评估﹐目的是发现随后失效模式﹐在零组件、子系统或系统投入生产之前。取得较低的等级﹐规划好的设计控制(如﹕预防措施﹐确认和(或)验证行动应从总体上加以改进。第二十六页，共五十三页。设计FMEA难检度建议的评定准则难检度评价准则：由设计控制可探测的可能性等级绝对不确定设计控制不会且/或不能检测潜在原因/失效机制和后绩的失效模式﹔或者根本没有设计控制10极稀少设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续失效模式的机率极其稀少9稀少设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率稀少8极低设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率极低7低设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率低6中等设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率中等5略高设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率尚可4高设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率高3极高设计控制检测出潜在原因/失效机制和后续故障模式的机率极高2几乎肯定设计控制一定可以检测出潜在原因/失效机制和后续失效模式1第二十七页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(18)风险顺序数（RiskPriorityNumber）风险顺序数（RPN）是嚴重度(S)、發生度(O)、和難檢度(D)的乘積。

RPN=(S)×(O)×(D)它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值。一般實務上，會特別注意嚴重度（S）較高之失效模式，而不理會RPN之數值。

第二十八页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(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只可降低難檢度的等級；透過設計變更去除或控制某一个或多個影響失效模式的起因/机理，只能降低發生度的等級；只有設計變更才能降低嚴重度等級。可以考慮下列的措施，但並不限於此：

實驗設計（DOE）修改設計修改測試計划修改原物料規格

如果对一特定原因没有建议措施，请在本栏中填入“无”来表示。第二十九页，共五十三页。設計FMEA填寫說明(20)责任及目标完成日期：填入建議措施的負責單位或個人，和預计完成日期。(21)采取的措施：简要记载执行状况，并记下生效日期。(22)纠正后的RPN：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并计算和记录新的RPN结果。如没有采取任何措施﹐请空出〝措施结果的PRN〞这一栏及相关的等级栏目。所有新的〝措施结果的PRN〞都应该加以检讨﹐進一步的措施只要重覆(19)～(22)之步驟即可。第三十页，共五十三页。設計FMEA填寫說明追縱確認：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。※确认已整合到装配/製造文件中。※審查制程FMEA和控制計畫。第三十一页，共五十三页。設計FMEA之效益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后果分析的次數。4.提供额外讯息，有助于全面的設計测试及开发之規劃。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，評估設計變更和开发先期設計。第三十二页，共五十三页。製程FMEA表填寫說明（参考设计FMEA）(1)FMEA編號：填入FMEA文件編號，以便可以追蹤使用。(2)項目：填入將被分析的系統、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，也可包括供應商名稱。(4)编制者：填入準備FMEA責任工程師的姓名、電話號碼、公司名称。(5)車型／年份：填入想要分析設計／製造用的車型年份。(6)关键日期：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完成日期和最新被修訂日期。

第三十三页，共五十三页。製程FMEA表填寫說明(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/要求：簡單的敘述被分析的製程或作業(如：車床、鑽孔、焊接、組裝)。敘述儘可能说明被分析的製程或作業的目的。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。第三十四页，共五十三页。(10)潛在的失效模式是指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：断裂、變形、彎曲、毛刺、短路、工具磨損、不正確的安裝、灰塵等。製程FMEA表填寫說明第三十五页，共五十三页。(11)潛在失效后果

是指失效模式对客户的影响。客戶指的是：下個作業、下工程或地點、經銷商或車主。每一個潛在失效功能都必須被考慮。對於最終使用者，失效后果經常被指為：雜音、不規律的動作、不能操作、不穩定、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、車輛控制减弱。對於下工程而言，失效后果經常被指為：不能緊固、不能鑽孔或攻牙、不能固定、不能磨光、危害操作者、损坏设备、不合適、不連接、不相配等。製程FMEA表填寫說明第三十六页，共五十三页。製程FMEA表填寫說明（12）严重度（S）严重度是潜在失效模式对顾客的影响后果（列在前面的栏目）的严重程度的评价指标。严重度仅适用于失效的后果。如果受失效模式影响的顾客是主机厂或产品使用者，严重度的评价可能超出了本过程工程师/小组的经验或知识范围。在这种情况，应与设计FMEA、设计工程师和/或后续制造或主机厂的过程工程师进行协商、讨论。严重度评估分为“1”和“10”级。第三十七页，共五十三页。(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控制的特殊產品特性(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控制項目的認定。(14)潛在失效起因/机理在儘可能的範圍裡，列出所有能想像到的失效原因：

※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表填寫說明第三十八页，共五十三页。製程FMEA表填寫說明（15）频度（O）频度是指具体的失效起因/机理（列于前一栏目中）发生的频率。频度的分级数着重在其含义而不是数值。可以分“1”到“10”级来估计频度的大小，只有导致相应失效模式的发生，才能考虑频度分级。找出失效的方式、手段在此不予考虑。为保证一致性，应采用下面的频度分级规则。“可能的失效率”是根据过程实施中预计发生的失效来确定的。第三十九页，共五十三页。推荐的频度评价准则失效发生的可能性可能的失效率Cpk频度数很高，失效几乎是不可避免的≥1/2＜0.33101/3≥0.339高：一般与以前经常发生失效的过程相似的工艺有关1/8≥0.5181/20≥0.677中等：一般与以前时有失效发生，但不占主要比例的过程相类似的工艺有关1/80≥0.8361/400≥1.0051/2000≥1.174低：很少几次与相似过程有关的失效1/15000≥1.333很低：很少几次与几乎完全相同的过程有关的失效1/150000≥1.502极低：失效不大可能发生。几乎完全相同的过程也未有过失效≤1/1500000≥1.671第四十页，共五十三页。(16)現行製程控制現行製程控制是敘述控制方法，用來預防可能擴大的失效模式和偵查出失效模式的發生。這些控制方法可能包括治具的防誤或SPC或後製程評估。有三種製程控制可以考慮：(1)阻止失效模式/后果的發生，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（全检）。可能的話，最好先使用第(1)種控制；其次才使用第(2)種控制；最後，才使用第(3)種控制。製程FMEA表填寫說明第四十一页，共五十三页。製程FMEA表填寫說明(17)不易探测度(D)不易探测度(难检度)是指在零部件离开制造工序装配工位之前,列于第16栏中的第二种现行控制方法找出失效起因/机理过程缺陷的可能性的评价指标；或者用第三种过程控制方法找出后续发生的失效模式的可能性的评价指标。评价指标分“1”到“10”级。假设失效已发生，然后评价“所有现行过程控制方法”阻止有该失效模式或缺陷的部件发送出去的能力。不要擅自推断：因为频度低，不易探测度数也低（比如使用“控制图”时）。一定要评价过程控制方法找出不易发生的失效模式的能力或阻止它们的进一步蔓延。第四十二页，共五十三页。(18)风险顺序数（RPN）

风险顺序数是嚴重度(S)、频度(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（S）較高之失效模式，而不理會RPN之數值。

製程FMEA表填寫說明第四十三页，共五十三页。(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。通常改進偵查控制方式，對品質改善是浪費和無效的。增加品質控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