FMEA-详细解说与导入步骤

2024/3/151失效模式與效應分析(FMEA)2024/3/152我們將學到如何創建FMEA及相關行動計畫FMEA流程如何與流程圖相連接失效模式,起因和後果之間的關係不同類型FMEA2024/3/153課程大綱發展沿革概述FMEA應用FMEA準備階段失效風險分析RPN的分級PFMEA實施步驟FMEA報告標準格式常見製程失效原因祝各位同仁今天”旅途”愉快!!!

FMEA的發展沿革ＦＭＥＡ是評估設計可靠度之一種方法。在1950年由美國之ＧＲUMＭＡＮ公司針對新型噴射戰鬥機時，為了評估飛機操作系統某一元件之失效分析所採用之解析方法。1957年Boeing飛機公司與Martin公司正式將FMEA列入工程指導手冊。在同時期，美國NASA與軍方也開始應用FMEA技術，並於1974年訂定MIL-STD-1629FMEA應用程序。1993年，美國汽車工業為連貫設計、開發和製造的程序，整合各汽車公司FMEA應用程序，三大汽車公司委託ASQC整合SAE-J-1739〔潛在失效模式與效應分析參考手冊〕。我國在1970年左右引進，用於航空及汽車工業。2024/3/154三個根本觀念FMAFEACriticalityAnalysisCorrectiveAction強調事前預防動態文件2024/3/155概述2024/3/156How:

認識產品及製程的潛在失效模式。評估產品及製程的失效之影響。消除或減少潛在失效發生的改善措施，確認其成效。失效模式與效應分析(FailureMode＆EffectAnalysis):What:是一種系統化之工程設計輔助工具，協助工程師進行新產品新技術開發及工程分析.Purpose:在工程設計時早期發現潛在缺陷及其影響程度,以及時謀求解決之道.Effect:防止失效之發生或降低其發生時產生之影響,提高系統之可靠度。根據美國汽車工業小組的調查報告-『客戶滿意的品質槓桿研究』指出，在產品推出到市場的過程中，愈早投入品質預防的努力，愈能令客戶滿意，品質回收的利益亦愈大。2024/3/157品質預防-客戶滿意產品設計開發階段製程開發階段生產組裝階段銷售階段售後服務階段客訴處理階段1001011/21/20失敗本钱低高預防、改善與災害控制2024/3/158商品企劃產品設計、試作準備生產銷售、售後服務市場撤退預防－FMEAD&P改善-8DQIT&QCC災害控制失敗本钱低高ＦＭＥＡ的要點是事前改善措施而不是事後矯正行動,在產品設計及製程規劃時成功地應用FMEA可以減少工程變更或容易執行變更，更可將潛在的問題事先預防。ＦＭＥＡ是不良預防的分析工具，是一種有條理的程序、系統化的分析技術,可藉由一張包含所有的失效模式的表，說明失效模式、失效原因與影響性，並以數據來表示風險的大小,並採取預防改善措施。2024/3/159品質槓桿ＦＭＥＡ產品設計及製程規劃量產及客戶端事前改善措施事後矯正行動FMEA8D提前發現潛在性問題事後發生信賴性問題FMEA的類別2024/3/1510系統(System)-SFMEA設計〔Design〕-DFMEA製程〔Process〕-PFMEA機器(Machine)-MFMEA設備(Equipment)-EFMEA維護(Service)-SEFMEATypesofFMEA工厂端Focus在PFMEA和局部產品的DFMEA製程的FMEA〔PFMEA〕確認製造和裝配的失效原因與製程變異，找出管制及改善方法。確認製程潛在的失效模式及影響。

改善順序的依據。包含：設備/機器、工具、工作站、生產線、製程、治具。2024/3/1511設計的FMEA〔DFMEA〕幫助選擇高可靠度和高平安性零件。徹底瞭解各階層機構、組件、零件之功能。設計初期階段了解製造和裝配的需求。改善設計的弱點、改善順序的依據。提供分析資訊，進行設計驗證與設計審查。評估設計變更和新設計的必要性。包含：主系統、次〔子〕系統、零件/組件/機構2024/3/1512誰來作FMEA？〔如何組小組〕為防止分析時的偏差,各個層面的代表,每個功能單位要有,專業技術和管理人員都應有,集思廣益.DFMEA:R&D,TE,QE,ME(材料工程師),QA,PE

PFMEA:PE,ME,TE,QA,IE…2024/3/1513應用FMEA的時機？新設計或工程更改新製程或製程變更或製程轉移新方法導入新設備導入應用及生產環境變動材料更改2024/3/1514準備階段1.確認產品的可靠度要求及目標。2.掌握系統、次系統的構造(列出產品所有的機構組件零件、製程、事務流程所有的步驟)3.決定失效風險分析〔RPN〕水準。4.準備失效模式分析表。2024/3/1515Remark:

時間計劃的整合-絕大部份進行此類分析的人員，都有原本的任務，一方面要能進行日常工作，另一方面要能完成分析工作，因此時間的妥善安排是非常重要的失效風險分析以數據評估失效模式風險－風險關鍵指數〔RPN:RiskPriorityNumber〕

風險關鍵指數由以下組成S＝嚴重度P＝發生率D＝偵測度

2024/3/1516RPN風險率的構成2024/3/1517效應(影響)嚴重度S發生率P偵測度D控制原因失效模式(現象)2024/3/1518PFMEA風險的評估與改善評估失效模式原因分析影響分析管制方式制程管制難易度發生機率失效嚴重度××RPN(風險關鍵指數)製程條件DPS改變製程管制方式改變製程條件2024/3/1519DFMEA風險的評估與改善評估失效模式原因分析影響分析管制方式設計管制難易度發生機率失效嚴重度××RPN(風險關鍵指數)DPS改善設計管制修改設計重新設計RPN的分級〔5分級或10分級〕

等級SPD

極低沒有非常低易/早發現低輕微低低中重要的中中高高高高極高嚴重/致命非常高難/晚發現2024/3/15201.對SPD每一個項目必須先定義出自己的等級2.SPD的尺度可以不同3.SPD的分級比率應用必須持續、一致4.SPD的分級必須在構成要素展開之前被界定清楚5.SPD的分級必須隨著FMEA的結果一起發表失效嚴重度(S-Seriousness)：

指失效模式發生時引發其對零件本身或對其他零件、次系統、主系統的特性、功能、可靠度的影響程度，乃至對顧客〔內外部〕平安性、經濟性及環境的衝擊程度。一般而言，DFMEA小組要降低失效嚴重度只能藉助系統重新設計來改善。PFMEA小組要降低失效嚴重度仍應與DFMEA小組協助改善。2024/3/1521失效發生率(P-Probability)：

指失效模式發生的原因造成失效發生的機率。發生率的判定著重於經驗及歷史數據發生的程度，不在於精確的數值。一般而言，DFMEA小組要降低失效發生率常利用設計修改〔eg.材料、零組件〕，來排除失效的原因；PFMEA小組應針對影響失效控制參數進行改善。檢測度(D-Detect)：

指零件、組件、機構裝置或系統投產前現行控制方法偵測發生失效的原因或失效模式的評價指標。DFMEA小組要降低檢測度，常改變設計測試方式、驗證方式、實驗計畫或強化設計審查；PFMEA小組要降低檢測度，改善檢驗對象、方式、方法與頻率。

2024/3/1522失效嚴重度(S-Seriousness)2024/3/1523失效發生率(P-Probability)

2024/3/1524檢測度(D-Detect)如何進行FMEA？

-PFMEA2024/3/1525PFMEA實施步驟列出產品製程所有的步驟製程展開要求功能敘述，確認輸入輸出關係失效模式〔現象〕敘述失效的效應〔影響〕失效的原因調查與記述現行的管制方式風險關鍵指數〔RPN〕評估擬定高風險率項目之改善措施改善與追蹤、修訂FMEA表2024/3/1526腦力激盪法〔BS法〕腦力激盪法由美國人奧斯本1939發展出來，對於激勵人們引發思考是一項很有效的方法，它重視的是構想的產生及多樣化，使得各種富有創意的構想都能在自由、開放、相互溝通交流的情形下產生。是美國人最常用的技法，德國人普及率最高的工具

不作任何好壞的評價

自由奔放，大膽提出各種奇發突想

愈多愈好

搭便車2024/3/1527Step1製程展開

(1)製程展開

(2)找出關鍵工程/工序,決定重要管制製程

(3)找出製程與產品品質特性之關係,將各製程之品質保證上之確認重點明化。

表1-2製程展開表2024/3/15282024/3/1529Step2功能敘述

必須執行作業、工程的目的，以一種簡明的、精密的和容易了解的方法來敘述，使任何人均能了解。

Step3失效的模式/現象〔功能變異或喪失〕

O/I、設備、作業不能發揮原先預定功能或意圖的事項。過去之異常、故障情報；列舉因使用、環境條件之不良事件。

可能的製程失效模式例子：

反向、錫裂、錫洞、漏件、OPEN、SHORT、零件破損、CASE刮傷、LABEL歪斜、輸出線材破、高翹、錯件、沾錫渣等.

2024/3/1530項目/功能1.請填寫進行分析中製程設計之項目名稱及詳細功能.2.應該力求精確描述製程欲達成的結果。潛在失效模式(PotentialFailureModel)1.指製造過程有可能未能達到或完成該製造過程的設計目的。2.對於特定項目item及其功能functional，列出每一個潛在失效模式。它有可能以前類似情形(類似產品設計或類似製程)，因此建議以往錯誤案件(包括研究開發過程的失敗經驗、製程失敗經驗、市場客訴)進行研究收集分析整理。3.也有可能未曾發生，但是評估有可能發生，也必須要進行評估。可以透過小組的『腦力激盪』進行小組審查。例如:零件偏移、斷線、短路、線路太細……2024/3/1531範例Step4失效的效應填寫〔影響S)一個部位產生故障，都可能會連鎖地造成其他影響。因此對在構造、功能上相鄰接之系統的影響要能清析的記錄，才能正確分析失效模式。失效的模式發生的結果在系統、產品、製程或設備上各種影響必須被考慮局部的

(Local)–零件組件、系統單獨發生失效不會影響其它的組件。例:一些外觀性不良,或LED燈不亮不致影響整套系統操作,故屬局部影響效應整體的

(Global)–會影響其它零件、組件、次系統、系統功能，甚至系統最終的功能。例:P/SNOP,BRO將使系統之功能無法正常運行、當機或損毀,屬整體影響效應其他-作業人員、使用者、設備、建築物。2024/3/15322024/3/1533潛在失效效應(PotentialEffect(s)ofFailure1.潛在失效效應就是潛在失效模式產生的一項或是多項的影響(Impact)2.失效模式產生的的影響，其嚴重程度應該是根據顧客在該功能使用下，要求使用功能之重要性或平安性給予不同的嚴重等級或評分.3.客戶包括內部顧客及下製程對於上製程或設計結構下，造成的生產的不順暢、不穩定或功能上的缺失.4.這些影響的嚴重情況評點，可以根據以往錯誤案件(包括研究開發過程的失敗經驗、製程失敗經驗、客訴)造成損失或傷害的情況(QFD也是資料提供之一)，加以收集進行分析，給予失效評分。例如:ORT實驗中NOP,或Vibration實驗過程中螺絲鬆脫,DPS-450DB系列,DPS-500EB系列機種客訴D2(D802)issue2024/3/1534範例Step5失效原因分析將故障發生的原因記錄在表中。這些原因的剖析必須由小組來討論確定，集思廣益獲得最適當的原因。質問為何發生失效的真正原因狀況描述〔4W1H〕、原因分析〔可能、重要、主因〕設計的原因零件選擇不當導致匹配性不良、設計margin、電壓/電流stress的計算錯誤、材料規格錯誤、Layout安規距離不夠等。

製程的原因IE排程不良、作業不良,TE治具誤測………等。

管理的原因標示不當………等。

使用的原因操作錯誤、環境差異、干擾………等。

保養的原因保養作業不當、保養不落實………等。2024/3/15352024/3/1536潛在原因/失效機制(PotentialCause(s)/Mechanism(s)ofFailure1.潛在原因/失效機制即發生潛在失效模式的原因。2.一個失效模式可以有多數個潛在原因/失效機制，必須儘可能的進行探討及原因分析3.發生度(率)則是指造成潛在失效模式的發生的原因機會(率)例如:CASE組裝設計上有過度干预現象例如:作業員未戴靜電環作業致材料被靜電打死.材料過期例如:設備未定時保養和校正線路變更未作Verify.

2024/3/1537範例失效原因-魚骨圖分析找真因設計的原因零件選擇不當導致匹配性不良、設計margin,、電壓/電流stress的計算錯誤、材料規格錯誤、Layout安規距離不夠等。未考慮物理&化學變化。未考慮使用環境影響。製程的原因4M1EMachine例:設備、模具、線上偵測sensor故障Men例:新手認知與學習缺乏Material例:供應零件及原物料暇庛Method例:組合扭力不當Environment例:生產線振動、灰塵、潮濕、電磁場干擾2024/3/15382024/3/1539原因分析—FishBone必要時以簡單案例演練Step6原因發生度填寫１﹒將故障發生的原因記錄在表中２﹒根据歷史資料或成員的經驗﹐通過多數表決方法決定發生度﹒2024/3/15402024/3/1541Step7現行的設計//製程管制(CurrentProcess/DesignControls)1.PFMEA:列出現行製程分析中之預防措施(一般指製程檢驗、工程檢查、…)。DFMEA現行設計分析中，有關DFMEA在此處為設計確認、設計驗證或其他活動(平安係數考量、數學模擬分析、2.預防：預防潛在失效之起因/或降低失效機制，所採行之預防性措施。3.偵測：在(設計階段)正式量產前，DFMEA分析以任何解析方式或物理方法，查出失效或失效模式之起因。而針對PFMEA，應該以任何4M1E解析方式及量測方面的合理分析。4.偵測度:設計階段之分析及驗證出設計錯誤的能力﹔製程階段則利用檢查、抽樣、保養…可以檢查出錯誤的能力

例如:FQC抽驗,U-chart,進料檢查,1PC外觀尺寸檢查加嚴抽驗,增加測試ITEM進行sorting,加BURN-IN等2024/3/1542範例現行的管制方式現存管制發生失效的原因或企圖發現失效的原因的方法〔包括制度面和手法面〕。製程面相關規格的指導書SPC管制圖製程能力研究〔Ca，CP，CPK〕外觀檢查進料的抽樣計劃SQA承認生產驗證〔QCChart＆Audit〕治具的再現性與再生性研究〔MSA〕管理面作業員教育訓練2024/3/1543Step8製程偵測度填寫１﹒三現主義〔現場﹐現物﹐現況〕暸解製程偵測能力.２﹒對應已經定義的打分原則定義偵測度﹒2024/3/1544Step9風險率的衡量－風險關鍵指數RPN

RPN=SxPxD1.五分級當P或D是4或5時，矯正措施必須能降到3或更低2.當S是5時，P或D必須是2或更低2024/3/1545擬定高風險率項目之改善措施實施改善措施

改善與追蹤、修訂FMEA表2024/3/1546Step10建議措施,責任人﹐完成日前1.當相對較高的RPN，應該列為要求進行改善之優先考慮2.任何建議措(施矯正措施〕的意圖是要減少RPN中的嚴重度(S)、發生率(P)、和提升偵測度(D)3.建議修改方向:

製程:

防呆措施檢驗水準及驗收水準設備模具保養週期線上檢查設計設計:

材料選定公差設計考慮零件間搭配問題(交叉料)

線路或Layout修改(可藉由模擬)

進行環境應力實驗

DesignverificationTaguchi-Noisedesign2024/3/1547範例2024/3/1548Step10措施實際執行Step11對策措施執行后﹐經過followup,嚴重度﹐發生度﹐偵測度的填寫Step12.RPN的計算﹒Step13.沒有達標局部重新提出對策﹒2024/3/1549範例FMEA報告標準格式RPN評分等級標準IE流程圖FMEA分析過程2024/3/1550FMEA報告標準格式RPN評分等級標準2024/3/1551FMEA報告標準格式IE流程圖2024/3/15522024/3/15532024/3/1554範例常見製程失效的原因-4M1E電壓不穩髒污不適當之組裝扭力不當、條件設定不正確工具損壞軸承磨耗搬運不當防護措施不當冷卻缺乏、熱處理收縮不當量測、人員疏失2024/3/1555PFMEA常犯的錯誤一般在PFMEA嚴重度是不能改變的,卻在PFMEA中改善除非DFMEA中,其失效潛在效應已經透過機構設計,使嚴重度改變無有效措施(非Teamswor