《FMEA失效模式及效应分析》讲义

FMEA

失效模式與影響分析(FailureMode&EffectAnalysis)第一页，共七十三页。內容提要

FMEA之歷史FMEA之應用

FMEA之定義

FMEA使用時機FMEA分類FMEA分析流程失效模式及效應分析表單格式設計FMEA之作業程序制程FMEA之作業程序第二页，共七十三页。內容提要嚴重度S發生率O難檢度D風險優先數(關鍵性指數)RPNFMEA的益處實施FMEA應注意的問題設計FMEA與制程FMEA之區別FMEA在FOXCONNFMEA的作業范例第三页，共七十三页。FMEA之歷史亡羊補牢,猶未為晚(出自“戰國策”)“我聽說過，看見兔子牙想起獵犬，這還不晚﹔羊跑掉了才補羊圈，也還不遲。……”

“亡羊補牢”這句成語，便是根據上面約兩句話而來的，表達處理事情發生錯誤以后，

如果趕緊去挽救，還不為遲的意思。例如一個事業家，因估計事情的發展犯了錯誤，輕舉冒

進，陷入失敗的境地。但他并不氣餒，耐心地將事情再想了一遍，從這次的錯誤中吸取教

訓，認為“亡羊補牢”，從頭做起，還不算晚呢!第四页，共七十三页。FMEA之歷史1950由美國格魯曼(Grumman)飛機公司首先提出﹐應用于飛機主操縱系統的失效分析。1957年波音(Boeing)與馬丁(MartinMarietta)公司在其工程手冊中正式提出FMEA之作業程序。60年代初期﹐美國航空太空總署(NASA)將FMEA技朮成功應用于太空計划。第五页，共七十三页。FMEA之歷史同時代初期﹐美國軍方也開始應用FMEA技朮﹐并于1974年出版軍用標准MIL-STD-1629A﹐沿用至今。目前此標准仍為全世界重要之FMEA參考標准之一。1970年代，美國汽車工業受到國際間強大的競爭壓力﹐不得不努力導入國防與太空工業之可靠度工程技朮FMEA﹐以提高產品品質可靠度.第六页，共七十三页。FMEA之歷史1985年由國際電工委員會(IEC)所出版之FMEA國際標准<<IEC812>>即為參考美軍標准MIL-STD-1629A加以部分修改而成之FMEA作業程序。除此之外﹐目前的國際品質系統ISO9000及歐洲產品CE標志之需求﹐都將FMEA視為重要的設計管制分析方法。第七页，共七十三页。100$發現問題解決問題預見問題1000$10$1$設計開發制造用戶端DFMEAPFMEAFMEA之應用在品質管理應用第八页，共七十三页。FMEA之應用在品質管理應用產品設計DFMEA(ODM)產品工程評估(OEM)模具設計(DFMEA)模具工程評估制程設計評估(CAE/DOE)PFMEA(持續)TVR工程量試品質分析改善生產量試品質分析改善FAICPKGRR\SPC\模具可靠性稽核RMA\FAE\供應商管理開發驗証時程驗証成本增加第九页，共七十三页。FMEA之應用美國三大汽車公司之要求八十年代后﹐許多汽車公司開始開發內部之FMEA手冊﹐并逐步將其分為設計FMEA和制程FMEA﹐并開始要求供應商對其所供應的零件進行設計FMEA和制程FMEA﹐并將其視為供應商的重點考核項目。但由于各公司的要求不同﹐造成供應商的額外負擔和困擾﹐因此為改善這一現象﹐福特﹑克萊斯勒﹑通用汽車等三家汽車公司在美國品管學會和汽車工業行動組的協助下﹐整合各汽車公司之規定與表格﹐在1993年完成失效模式與效應分析參考手冊﹐確立胃FMEA在汽車的必要性﹐并統一了其分析程序與表格。第十页，共七十三页。FMEA之應用QS9000標准要求4.2.3.1產品質量先期策劃(APQP)供方必須建立和實施產品質量先期策劃程序.供方應建立內部多功能小組,為新產品或更改產品進行生產準備.這些小組應采用產品質量先期策劃和控制計劃參考手冊中適當的技術,也可采用能達到同樣效果的類似技術.小組活動應包括:特殊特性的開發和最終確定(見附錄C)失效模式及后果分析的開發和評審

制定措施,優先減少高風險順序數的潛在失效模式控制計劃的制定或評審第十一页，共七十三页。4.2.3.4產品安全性供方在設計控制(要素4.4)和過程控制(4.9)的方針及規程中,必須考慮適當的安全防護和產品安全性,.供方應促使內部人員了解其產品的安全因素.4.2.3.5過程失效模式及后果分析(PFMEA)PFMEA必須考慮所有的特殊特性,必須努力改進過程,以防止發生缺陷,而不是找出缺陷.某些顧客要求在生產件批準前進行FMEA評審和批準(見第II部分),參見潛在失效模式及後果分析參考手冊.FMEA之應用QS9000標准要求第十二页，共七十三页。4.4.5.1設計輸出補充供方的設計輸出必須是如下過程的結果﹐包括﹕努力簡化､優化､創新及減少浪費(如QFD､DFM/DFA､VE､DOE､公差研究､響應面方法或其它適當的替代方法)需要時﹐使用幾何尺寸和公差成本/性能/風險的權衡分析使用試驗､生產和現場的反饋信息使用設計FMEAFMEA之應用QS9000標准要求第十三页，共七十三页。FMEA之應用技術發展現狀目前﹐FMEA已經廣泛應用在航空﹑航天﹑電子﹑機械﹑電力﹑造船和交通運輸等產業﹐根據美國國防部所屬的112個單位進行的調查顯示﹐有87個單位認為FMEA是一種有效的可靠度分析技朮﹐值得推廣。第十四页，共七十三页。

FMEA之應用技術發展與應用可靠性分析技術系統化工程設計輔助工具利用表格進行工程分析在設計階段早期發現問題及早謀求解決措施第十五页，共七十三页。FMEA之定義FMEA:FailureModeandEffectsAnalysisFMEA是一種以失效為討論重點的設計輔助工具﹐系利用表格方式進行工程分析﹐在工程設計時早期發現潛在缺陷及其影響程度﹐以便及早謀求解決之道﹐避免失效之發生或降低其發生時產生之影響。目的---防患於未然本質------工程分析第十六页，共七十三页。

1.

一般的原則,FMEA之使用要越早越好，如此才能消除或減少設計錯誤的發生2.

當設計新的系統、產品、零件、製程、設備時，在作概念設計或草圖時即可開始作FMEA3.

當系統、產品、零件、製程、設備有變更時4.

當現有的系統、產品、零件、製程、設備有新的應用時5.

當現有的系統、產品、零件、製程、設備被考慮要改善時FMEA使用時機第十七页，共七十三页。SYSTEMFMEA:主要用于系統方面潛在失效模式分析.DESIGEFMEA:主要用于產品制造前設計階段失效模式分析PROCESSFMEA:主要用于產品制造及裝配階段失效模式分析SERVICEFMEA:主要用于產品送到客戶前所有服務失效模式分析

FMEA分類第十八页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃主流程結果應用第十九页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃組成FMEA團隊資料收集訂定執行方案產品設計制造工藝使用維修環境表格格式分析層次失效定義成果整合時機第二十页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃1.組成FMEA團隊FMEA為一系統化輔助工具﹐此一失效分析工具必然會牽涉到公司內很多部門﹑人員與各種技朮﹐因此有必要利用團隊方式進行。第二十一页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃2.資料收集一般而言在執行FMEA之前應掌握以下几個方面的資料﹕A.有關產品設計方面的資料。B.有關制造工藝方面的資料。C.有關使用維修方面的資料。D.有關環境方面的資料。第二十二页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃3.訂定FMEA執行方案根據FMEA之實際需要或合約的要求擬定FMEA執行方案﹐據以執行FMEA﹐并隨制程之修正而更新FMEA﹐且將分析結果提供作為制程設計參考。通常FMEA執行方案中要規定的項目說明如下﹕第二十三页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃3.訂定FMEA執行方案A.表格形式B.分析硬品或制程之層次I.分析最低層次以能夠對其功能做完整描述為准。II.從高層之分析結果判斷。III.根據以往經驗決定分析的最低層次。IV.以剛好高于維修保養的最低層次為主第二十四页，共七十三页。FMEA分析流程先期規劃3.訂定FMEA執行方案C.編碼系統D.失效定義E.成果整合F.時程第二十五页，共七十三页。FMEA分析流程主流程分析制程特性定義製造流程分析產品特性分析失效模式分析失效原因分析現行控制方法分析失效效應分析發生率分析難檢度分析嚴重度計算風險優先數決定優先改善之失效模式建議改善措施改善實施第二十六页，共七十三页。失效模式及效應分析表單格式_______系統_______子系統_______零件部______設計責任______機型/料號________關鍵日期______FMEATEAM成員_________FMEA編號______頁碼:共1頁第1頁FMEA日期:______編制人:________審核人:_________23561478第二十七页，共七十三页。101116151413122019181721229失效模式及效應分析表單格式第二十八页，共七十三页。1.FMEA編號:填入FMEA文件的編號,以便查詢;2.項目:填入所分析的系統、子系統或零件的過程名稱、編號;3.設計/過程責任:部門、小組還應包括供方的名稱;4.填入負責準備FMEA工作的工程師姓名、電話及所在公司名稱;5.機型/料號:填入將使用和正被分析的設計過程影響的預期的機型和料號;失效模式及效應分析表單格式第二十九页，共七十三页。6.關鍵日期:填入FMEA初次預定完成日期、該日期不應超過計劃開始設計生產發布日期;7.FMEA日期:填入編制FMEA原始稿的日期及最新修訂的日期;8.核心小組:列出有權確定和執行任務的責任部門和個人姓名;

如果對某一特定原因無建議措施,那麼就在該欄中寫“N/A”9.項目/功能:填入被分析項目的名稱和編號;如果該項目有多種功能,且有不同的失效模式,應把所有功能都單獨列出;失效模式及效應分析表單格式第三十页，共七十三页。10.潛在失效模式:對一個特定項目及其功能,列出每一個潛在失效模式,前提是這種失效可能發生,但不一定發生;11.潛在失效后果:潛在失效后果,就是失效模式對系統功能的影響;12.嚴重度(S)13.分級(重要程度)用於對另件、子系統或系統的產品特性分級:關鍵、主要、重要、生點等;失效模式及效應分析表單格式第三十一页，共七十三页。14.潛在失效的起因/機理潛在失效起因是指一個設計/工藝薄弱部分的跡象,其作用結果就是失效模式15.頻度(0):頻度是指某一特定失效起因或機理(已列於前欄中)出現的可能性.16.現行設計/工藝控制;17.探測度(D)18.風險順序數RPN19.建議措施:如果對某一特定原因無建議措施,那麼就在該欄中寫“無”失效模式及效應分析表單格式第三十二页，共七十三页。20.責任(對建議措施)把負責建議措施執行的組織和個人及預計完成的日期填寫在本欄中;21.采取的措施當實施一項措施后,簡要記載一下具體的措施和生效日期.22.糾正后RPN23.跟蹤:小組成員應保証所有建議措施被實施或已妥善地落實;24.RPN在的再改進,直RPN<50.失效模式及效應分析表單格式第三十三页，共七十三页。在完成基本資料的收集且有了執行方案之后﹐就應按照方案中的規定﹐利用收集到的資料進行FMEA的分析工作﹐其分析程序如下﹕1.系統定義2.功能分析3.硬件組合層次分析4.可靠度分析5.失效模式分析設計FMEA之作業程序第三十四页，共七十三页。6.失效效應分析與嚴重登記評估(定量和定性)7.失效原因分析8.失效模式之發生几率分析或評估9.失效檢測方法分析10.補救預防措施11.關鍵性分析(關鍵性指數或風險優先數RPN)12.填寫失效模式效應與關鍵性分析表13.失效模式效應與關鍵性分析報告設計FMEA之作業程序第三十五页，共七十三页。制程FMEA與設計FMEA程序類似﹐但因其分析對象為制程而非硬件設計﹐其分析程序還是有所區別﹐主要如下﹕1.制造流程定義2.制程特性分析3.產品特性分析4.失效模式5.失效效應分析6.嚴重度分析7.失效原因分析制程FMEA之作業程序第三十六页，共七十三页。8.發生率分析9.現行失效管制方法分析10.難檢度分析11.關鍵性分析12.建議改進措施13.填寫失效模式效應與關鍵性分析表14.失效模式效應與關鍵性分析報告制程FMEA之作業程序第三十七页，共七十三页。一般而言﹐執行FMEA大都是因為客戶之要求﹐因此很多公司花費相當大的工夫所做之FMEA可能只用于交給客戶的報告﹐這種情形不僅會使FMEA成為成本與時間的負擔﹐造成負面效果﹐而且就FMEA工作而言﹐也很可能流于形式﹐使FMEA分析結果變成廢物﹐這種情形應盡量避免。FMEA結果之應用第三十八页，共七十三页。事實上﹐一個規划良好的FMEA作業可以使其結果得到很好的應用﹐使決策者﹑產品設計人員﹑工程設計人員﹑制造工程師﹑及品保人員都能夠利用這些分析結果改善其工作品質﹐增加其生產力﹐而提升制造產品之品質﹑可靠度與安全性﹐增加顧客滿意度﹐增強產品之競爭力﹐建立公司形象﹐降低產品開發時間與成本。為達到以上之效益﹐需經以下方式﹐妥善應用FMEA之結果﹕1.參考類似產品設計或制程之FMEAFMEA結果之應用第三十九页，共七十三页。2.應根據失效之關鍵性建立改進行動之優先順序﹐集中資源﹐循序改善產品設計或制程。3.應對已改善的失效重復進行分析改善﹐持續提升產品設計可靠度降低制程不良率或提高查犴民之檢測能力。4.將制程FMEA分析之結果反饋給設計工程師﹐作為改進產品設計之參考。FMEA結果之應用第四十页，共七十三页。5.配合資訊系統將FMEA資料建成資料庫﹐可供建立制程檢驗﹑測試標准﹑檢驗程序﹑檢驗規范以及其它品質管制措施之參考。6.在應用FMEA時應參考相同之失效并立即應用其改進建議﹔如果以往FMEA報告與實際情況有不符時﹐應修改FMEA資料。7.配合設計審查作業﹐作為正式生產前產品可靠度﹑制程安全性﹑環境污染影響之參考資料。8.不斷積累﹐整理成專業技朮供工程師訓練參考。FMEA結果之應用第四十一页，共七十三页。嚴重度S(Severity)恒量失效的影響程度失效影響:產品或制程的某一失效對產品外觀,結構,功能,性能穩定性,可靠性影響.或對下一個制程,使用者和設備的影響或對最終客戶,政府法規,安全,環保的違及.劃分標準-----主觀判定1-----幾乎不會有甚麼影響10---會違及安全,法規第四十二页，共七十三页。嚴重度分類一.危險特性(Catestrophie)(無法滿足則不能銷售)1.耐火性、自然性、UL、CAS2.工業標准3.顧客要求4.內部工程需要由Critical量測項目二.重大特性(Significant)(無法滿足則不能銷售給指定客戶)1.客戶及供應商共同制定特性2.或客戶指定特性,例如:規格/尺寸/速度/力/溫度等.3.設計工程師指定的特性4.業界標准三.主要的特性(Major)1.信賴性測試2.產品制程不良率及分析第四十三页，共七十三页。嚴重度(S)劃分標準等級/評分(Rank)劃分標準(Criteria)1(Minor)幾乎不會對產品有任何影響,即使有影響,客戶亦不會注意.2~3(Low)客戶可能會注意,可能會對客戶造成裝配和使用上的輕微不便.可能會使下道工站輕微的重工.4~6(Moderate)會造成客戶的不滿意,造成客戶抱怨,甚至會導至重工動作發生.7~8(High)可能造成客戶很不滿意,並導致客戶重大抱怨,但不會導致安全事故或違及政府法規.9~10(VeryHigh)導致客戶停線或對產品有致命性的功能性影響,或可能導致安全事故,或違及政府法規.第四十四页，共七十三页。發生率O(Occurrence)某一原因而導致失效發生的幾率劃分標準:Cpk主觀判定統計資料1----幾乎不會發生10---幾乎肯定會發生第四十五页，共七十三页。發生率(O)劃分標準等級/評分劃分標準描述發生率Cpk1(Remote)幾乎不可能發生1/1500K≧1.672(VeryLow)有輕度發生的可能1/150K≧1.503(Low)有可能發生1/15K≧1.334(Moderate)偶爾發生,但不佔有大的比例1/2K≧1.175(Moderate)1/400≧1.006(Moderate)1/80≧0.837(High)經常發生1/20≧0.678(High)1/8≧0.519(VeryHigh)幾乎不可避免1/3≧0.3310(VeryHigh)1/2<0.33第四十六页，共七十三页。難檢度D(Detection)在現行的控制措施下,偵測失效發生的能力劃分標準主觀判定統計資料1----有有效手段完全可以檢測出來10----無任何手段可以檢測出來第四十七页，共七十三页。難檢度(D)劃分標準等級/評分劃分標準描述可偵度1~2幾乎可以肯定地檢測出來≧99.99%3~5有良好的手段可以檢測≧99.80%6~8可能檢測出來≧98.00%9很有可能檢測不出≧90.00%10很可能檢測不出來≦90.00%第四十八页，共七十三页。風險優先數(關鍵性指數)RPN風險優先數RPN=S*O*D根據RPN值確定是否對相應失效項采取措施﹕

分析RPN值,確定優先解決的項目.

原則一:RPN值愈大且易解決者愈優先解決RPN≧150的失效原因應必須解決.50≦RPN<150應盡可能解決,不能解決的必須加嚴控制RPN<50可以不加控制.

原則二:RPN<150時,嚴重度(S)較大者或發生機率(O)較大者必須加以改善.通常S=9~10或O=9~10的失效必須加以改善.

上述侁先原則(即RPN值)的具體界限值亦可由FMEA小組具體討論而定.第四十九页，共七十三页。DFMEA:----有助於潛在失效模式及其結果的說明;-----識別相關的原因和機理;-----識別減少或消除失效發生的措施;-----有助於設計要求及其替代要求的客觀評價;-----有助於生產和裝配要求的最初設計;-----增加設計過程中失效模式及后果被考慮的可能性;

FMEA的益處第五十页，共七十三页。DFMEA:-----有助於設計測試和開發程序;-----從顧客角度評價失效;-----允許跟蹤和文件化降低風險的措施;-----將來分析和設計的極好參考;-----設計FMEA過程的文件化.FMEA的益處第五十一页，共七十三页。PFMEA:------有助於確保產品相關過程失效模式及其后果的說明;-----識別相關的原因和機理;-----識別減少或消除失效發生的措施;-----識別潛在生產或裝配過程的失效原因;-----識別過程參數,若該參數受控,則可減少失效情況的發生或增加探測性;-----有助於糾正措施的優先順序安排;----過程中的極好參考;----過程FMEA文件化;FMEA的益處第五十二页，共七十三页。實施FMEA應注意的問題導入時機:FMEA團隊必須包括產品設計及其相關工程人員FMEA分析重在工程分析FMEA先期規劃應做好FMEA建義改善措施必須認真執行,並追蹤改善效果FMEA導入時機貫穿產品設計,制程設計FMEA是個循環過程FMEA結果利用第五十三页，共七十三页。設計FMEA與制程FMEA之區別對象實施階段FMEA團隊成員分析失效原因出發點建議控制措施出發點第五十四页，共七十三页。FMEA在FOXCONN在公司內部質量體系中之要求﹕公司一直很重視FMEA技朮在品質管理中之應用。現在﹐FMEA技朮在我們公司的產品開發段﹐制程段﹐組裝段都有廣泛的應用﹐它為提高公司產品品質發揮了重要作用。關于FMEA的系統文件有﹕QS-13失效分析ES13-001失效模式及效應分析辦法第五十五页，共七十三页。FMEA的職責:DESIGNFMEA:(ODM)設計開發FMEA:工標&RD主導,各產品處QE,ME,模具,設備等單位組成PROCESSFMEA:(OEM)制程FMEA:各產品處ME,QE主導,工標產工,模具,設備,制造等單位組成

FMEA在FOXCONN第五十六页，共七十三页。PFMEA小組成立召開PFMEA小組會議分析制程之先后順序分析制程之機能預測失效模式預測失效模式對制程的效應指定該失效模式對客戶造成的嚴重度分析該失效模式發生是由于制程何原因造成分析該失效模式發生的幾率列出現行控制措施指定該失效模式被檢測難易程度計算風險优先數:RPN=S*O*D給出建議控制措施,並指定責任人和改善完成時間追蹤改善效果,重新計算RPN值

結案1.RPN≧1502.RPN<150,而S=9~10或O=9~10RPN<50FMEA在FOXCONN第五十七页，共七十三页。產品要求預估失效模式預估失效影響嚴重度S預估失效原因發生率O現行控制措施難檢度DRPN建議控制措施責任人完成日期狀態已採取之措施SODRPN凸包式的主機板架平面翹曲損壞主板7凸包過高7治具298降低高度----OK降低高度73242凸包破裂裝配困難6凸包過高5治具260降低高度----OK降低高度62224凸包形狀不良2無672更改凸包形狀----正在進行FMEA在FOXCONN第五十八页，共七十三页。產品要求預估失效模式預估失效影響嚴重度S預估失效原因發生率O現行控制措施難檢度DRPN建議控制措施責任人完成日期狀態已採取之措施SODRPN采用抽芽孔以螺絲固定FDD抽芽破裂裝配不良7抽芽過高7治具298降低高度----OK降低高度72228材質不良3無484更換材質----OK更換材質71428FMEA在FOXCONN第五十九页，共七十三页。制程名稱/目的預估失效模式預估失效影響嚴重度S預估失效原因發生率O現行控制措施難檢度DRPN建議控制措施責任人完成日期狀態已採取之措施SODRPN裝上蓋卡鉤卡不到位影響外觀和功能6人工操作3無6108使用夾具----OK使用夾具和增加檢驗工站62224裝FDDFDD錯位FDD磁片彈不出8人工操作3無8192使用夾具----OK使用夾具和增加檢驗工站82116FMEA在FOXCONN第六十页，共七十三页。FMEA在FOXCONN第六十一页，共七十三页。FMEA的作業范例:以NOKIA產品舉例說明

1.超音波熔焊

2.粘保護膜

3.點膠

4.B-COVER成型

第六十二页，共七十三页。FMEA的作業范例:第六十三页，共七十三页。FMEA的作業范例:第六十四页，共七十三页。FMEA的作業范例:第六十五页，共七十三页。FMEA的作業范例:第六十六页，共七十三页。園區內商業區/餐飲區工作區宿舍區園區外封閉環境外宿舍區廠外餐廳流程風險分析S:6O:5D:5RPN:150S:7.56O:6D:8RPN:358S:6O:8D:2RPN:96二線門崗一線門崗FMEA的作業范例:第六十七页，共七十三页。醫院園區流程風險分析門崗卡拉OK跳舞/溜冰類娛樂网吧/影院交(男/女)友(廠外)郵