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1、主講魏建國FMEA FMEA 技技 術術 的的 應應 用用失效模式與影響分析失效模式與影響分析 一一. .起源起源: : FMEA:FMEA:失效模式、效應與關鍵性分析是一種系統化工程失效模式、效應與關鍵性分析是一種系統化工程設計輔助工具設計輔助工具, ,利用表格方式協助工程師進行工程分析利用表格方式協助工程師進行工程分析, ,使其發使其發現潛在缺陷及影響程度現潛在缺陷及影響程度, ,以避免失效發生或降低其發生時產生之以避免失效發生或降低其發生時產生之影響影響. . 美國格魯曼飛機公司於美國格魯曼飛機公司於19501950年首先提出年首先提出, ,作為一種可靠度分作為一種可靠度分 析技術析技術
2、. . 六十年代初期六十年代初期, ,美國航空太空總暑將美國航空太空總暑將FMEAFMEA技術運用於太空計技術運用於太空計 劃劃,1974,1974年出版軍用標準年出版軍用標準MILSTD1629A.MILSTD1629A. 1985 1985年年, ,IECIEC發布國際標準發布國際標準IEC 812IEC 812將之標準化將之標準化. .1二二. .FMEAFMEA的技術發展與應用的技術發展與應用可靠性分析技術可靠性分析技術系統化工程設計輔助工具系統化工程設計輔助工具利用表格進行工程分析利用表格進行工程分析在設計階段早期發現問題在設計階段早期發現問題及早謀求解決措施及早謀求解決措施三三.
3、.FMEAFMEA之必要性之必要性目的目的-防患於未然防患於未然本質本質-工程分析工程分析分類分類-設計設計FMEAFMEA 制程制程FMEAFMEA控制措施一般應從以下方面著手控制措施一般應從以下方面著手: : A.A.操作方法改進、調整操作方法改進、調整, ,必要時文件化、標必要時文件化、標 準化準化. . B.B.增加輔助治工具增加輔助治工具. . C.C.制程條件改善制程條件改善( (機台、設備、模具等機台、設備、模具等).). D.D.增加測試手段增加測試手段. . E.E.設計方案改變等設計方案改變等. .提升工程師工程分析能力提升工程師工程分析能力. .列出所有可能的原因列出所有
4、可能的原因, ,按優先順序予以解決按優先順序予以解決, ,提出所有提出所有對應措施改善對應措施改善, ,避免遺漏避免遺漏, ,避免抓不到重點避免抓不到重點, ,避免作不必避免作不必要的責任追查要的責任追查.(.(尤其是處理客訴尤其是處理客訴) )國際知名公司成功的經驗國際知名公司成功的經驗( (美國汽車業、航空業等美國汽車業、航空業等).).提升制程品質可靠度提升制程品質可靠度. .是一種預防手段是一種預防手段, ,提前預估問題的發生提前預估問題的發生. .下一次工程分析之參考下一次工程分析之參考. .IECIEC國際電工委員會發布的國際電工委員會發布的“IEC 812”IEC 812”已將已
5、將FMEAFMEA作業作業程序標準化程序標準化. .系統文件系統文件ES13-001ES13-001提出了明確的要求提出了明確的要求. . 4制程失效定義制程失效定義: : 產品在經過一制造程序時產品在經過一制造程序時, ,因制因制程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞程而造成其特性無法滿足產品規格或甚至損壞者者, ,即為制程失效即為制程失效. . 失效效應的嚴重等級分為四級失效效應的嚴重等級分為四級: :( (A).IA).I級級: :致命失效致命失效 此類失效模式發生可能會導致整個系統此類失效模式發生可能會導致整個系統 喪失或造成人員傷亡喪失或造成人員傷亡. .( (B).IIB).II
6、級級: :嚴重失效嚴重失效 此類失效模式發生可能會造成嚴重傷害此類失效模式發生可能會造成嚴重傷害, ,主要性能受損主要性能受損, ,或主要系統受損而導致功能失效或主要系統受損而導致功能失效. .2( (C).IIIC).III級級: :主要失效主要失效 此類失效模式發生可能會造成輕微傷害此類失效模式發生可能會造成輕微傷害, ,次要性次要性 能受損或次要系統受損而導致系統可靠度降低能受損或次要系統受損而導致系統可靠度降低. .( (D).IVD).IV級級: :次要失效次要失效 此類失效模式發生不足以造成傷害此類失效模式發生不足以造成傷害, ,性能受損或性能受損或 系統受損系統受損, ,惟將導致
7、非預期之維護或修理需求惟將導致非預期之維護或修理需求. .3四四. . FMEAFMEA分析方法的流程分析方法的流程先期規劃先期規劃主流程主流程結果應用結果應用五五. .先期規劃先期規劃組成組成FMEA團隊團隊資料收集資料收集訂定執行方案訂定執行方案產品設計產品設計制造工藝制造工藝使用維修使用維修環境環境表格格式表格格式分析層次分析層次失效定義失效定義成果整合成果整合時機時機六六. .主流程主流程8分析制程特性分析制程特性定義製造流程定義製造流程分析產品特性分析產品特性分析失效模式分析失效模式分析失效原因分析失效原因分析現行控制方法分析現行控制方法分析失效效應分析失效效應分析發生率分析發生率分
8、析難檢度分析難檢度分析嚴重度分析嚴重度計算風險優先數計算風險優先數決定優先改善之失效模式決定優先改善之失效模式建議改善措施建議改善措施改善實施改善實施ODSRPN=S O D七七. .兩類兩類FMEAFMEA a.a.設計設計FMEA:FMEA: 工標主導. 各處QE 、工程及模具設計 單位配合. 目的目的: : 發現系統設計中的疑點與盲點. b.b.制程制程FMEA:FMEA: QE主導. 工標、工程、製造單位配合. 目的目的: :分析現有制程中可能的失效,改善制造/ 組裝程序,使製造不良品的機會降低,提 升制程品質. 1.后工程抱怨. 2.制程之重大異常. 3.重復發生的異常. 4.客戶投
9、訴等.制程FMEA應用時機5制程FMEA範例制制程程名名稱稱/目目的的預估預估失效失效模式模式預估預估失效失效影響影響嚴嚴重重度度S預估預估失效失效原因原因發發生生率率O現行現行控制控制措施措施難難檢檢度度DRPN建議建議控制控制措施措施責責任任人人完完成成日日期期狀狀態態已採已採取之取之措施措施S O DRPN裝裝上上蓋蓋卡鉤卡鉤卡不卡不到位到位影響影響外觀外觀和功和功能能6人工人工操作操作3無無6108使用使用夾具夾具-OK使用使用夾具夾具和增和增加檢加檢驗工驗工站站6 2 224裝裝FDDFDD錯位錯位FDD磁片磁片彈不彈不出出8人工人工操作操作3無無8192使用使用夾具夾具-OK使用使
10、用夾具夾具和增和增加檢加檢驗工驗工站站8 2 116八八. .作制程作制程FMEAFMEA須具備的方法和工具須具備的方法和工具: : 1.1.品管七大手法品管七大手法: :運用柏拉圖、分層法、直方圖等方法 進行數據匯總分析. 2.2.腦力激蕩法腦力激蕩法: :挖掘可能的原因.(失效原因分析) 3.3.對比分析法對比分析法: :進行等級界定與優先順序劃分.(控制 措施確定) 4.4.愚巧法愚巧法: :利用輔助方法去“防呆”也是措施之一. 5.5.樹圖、樹圖、KJKJ法等法等: :由各因素之間的關係、關聯,來確定 采取的控制措施. 6.6.精密量測精密量測: :通過高度規、三次元、二次元、投影儀等
11、 獲取所需的數據. 7九九. .幾個重要的分析指標幾個重要的分析指標: :嚴重度嚴重度, ,發生率發生率, ,難檢度難檢度, ,風險優先數風險優先數嚴重度嚴重度-S S發生率發生率-O O難檢度難檢度-D D風險優先數風險優先數-RPN=SRPN=S* *O O* *D DRPN-Risk Priority NumberRPN-Risk Priority Number9十十. .嚴重度嚴重度( (Severity)Severity)恒量失效的影響程度恒量失效的影響程度失效影響失效影響: :產品或制程的某一失效對產品外產品或制程的某一失效對產品外 觀觀, ,結構結構, ,功能功能, ,性能穩定性
12、性能穩定性, ,可靠性可靠性 影響影響. . 或對下一個制程或對下一個制程, ,使用者和設備的影響使用者和設備的影響 或對最終客戶或對最終客戶, ,政府法規政府法規, ,安全安全, ,環保的違及環保的違及. .劃分標準劃分標準-主觀判定主觀判定 1- 1-幾乎不會有甚麼影響幾乎不會有甚麼影響 10- 10-會違及安全會違及安全, ,法規法規嚴重度(S)劃分標準等級等級/評分評分(Rank)劃分標準劃分標準(Criteria)1 (Minor)幾乎不會幾乎不會對產品有任何影響對產品有任何影響,即使有影響即使有影響,客客戶亦不會注意戶亦不會注意.23(Low)客戶可能會注意客戶可能會注意,可能會可
13、能會對客戶造成裝配和對客戶造成裝配和使用上的輕微不便使用上的輕微不便.可能會使下道工站輕微可能會使下道工站輕微的重工的重工.46(Moderate)會造成會造成客戶的不滿意客戶的不滿意,造成客戶抱怨造成客戶抱怨,甚至會甚至會導至重工動作發生導至重工動作發生.78(High)可能造成客戶可能造成客戶很不滿意很不滿意,並導致客戶重大抱並導致客戶重大抱怨怨,但不會導致安全事故或違及政府法規但不會導致安全事故或違及政府法規.910(Very High)導致客戶停線或對產品有致命性的功能性影導致客戶停線或對產品有致命性的功能性影響響,或可能導致安全事故或可能導致安全事故,或違及政府法規或違及政府法規.十
14、一十一. .發生率發生率( (Occurrence)Occurrence)某一原因而導致某一原因而導致失效發生的幾率失效發生的幾率劃分標準劃分標準: : Cpk Cpk 主觀判定主觀判定 統計資料統計資料 1- 1-幾乎不會發生幾乎不會發生 10- 10-幾乎肯定會發生幾乎肯定會發生舉例攻牙無限位舉例攻牙無限位發生率發生率( (O)O)劃分標準劃分標準等級等級/評分評分劃分標準劃分標準描述描述發生率發生率Cpk1(Remote)幾乎幾乎不可能發生不可能發生1/1500K1.672(Very Low)有輕度發生的可有輕度發生的可能能1/150K1.503(Low)有可能有可能發生發生1/15K1
15、.334(Moderate)偶爾偶爾發生發生,但不但不佔有大的比例佔有大的比例1/2K1.175(Moderate)1/4001.006(Moderate)1/800.837(High)經常經常發生發生1/200.678(High)1/80.519(Very High)幾乎幾乎不可避免不可避免1/30.3310(Very High)1/20.3313十二十二. .難檢度難檢度( (Detection)Detection)在現行的控制措施下在現行的控制措施下, ,偵測失效發生的能偵測失效發生的能力力劃分標準劃分標準 主觀判定主觀判定 統計資料統計資料 1- 1-有有效手段完全可以檢測出來有有效手
16、段完全可以檢測出來 10- 10-無任何手段可以檢測出來無任何手段可以檢測出來難檢度難檢度( (D)D)劃分標準劃分標準等級等級/評分評分劃分標準劃分標準描述描述可偵度可偵度12 幾乎幾乎可以肯定地檢測可以肯定地檢測出來出來99.99%35有良好的手段有良好的手段可以可以檢檢測測99.80%68可能可能檢測出來檢測出來98.00%9很有可能很有可能檢測不出檢測不出90.00%10很可能很可能檢測不出來檢測不出來90.00%15制程制程FMEAFMEA範例範例制制程程名名稱稱/目目的的預估預估失效失效模式模式預估預估失效失效影響影響嚴嚴重重度度S預預估估失失效效原原因因發發生生率率O現行現行控制
17、控制措施措施難難檢檢度度DRPN建建議議控控制制措措施施責責任任人人完完成成日日期期狀狀態態已採已採取之取之措施措施S O DRPN6十三十三. .實施實施FMEAFMEA應注意的問題應注意的問題導入時機導入時機: :FMEAFMEA團隊必須包括產品設計及其相團隊必須包括產品設計及其相關工程人員關工程人員FMEAFMEA分析分析 重在工程分析重在工程分析FMEAFMEA先期規劃應做好先期規劃應做好FMEAFMEA建義改善措施必須認真執行建義改善措施必須認真執行, ,並追蹤改善並追蹤改善效果效果FMEAFMEA導入時機導入時機 貫穿產品設計貫穿產品設計, ,制程設計制程設計FMEAFMEA是個循
18、環過程是個循環過程FMEAFMEA結果利用結果利用十四十四. .幾個原則幾個原則: :原則一原則一: : 一般情況下一般情況下, ,制程制程FMEAFMEA之嚴重度之嚴重度S S因因 為設計方案已經決定了為設計方案已經決定了S S的大小的大小, ,因因 此此S S不可降低不可降低, ,應主要從降低發生率應主要從降低發生率O O 及難檢度及難檢度D D入手入手, ,當降低了二者當降低了二者, ,RPNRPN 仍無法滿足要求時仍無法滿足要求時, ,須制作須制作DFMEA,DFMEA,改改 變設計方案變設計方案, ,降低嚴重度降低嚴重度S. S. 17原則二原則二: : 所有人的因素均須設定為完全可
19、所有人的因素均須設定為完全可 靠靠, ,因此除非牽涉到方法的調整因此除非牽涉到方法的調整 不可將不可將“提高人員素質提高人員素質”、“加加強強 人員熟練程度人員熟練程度”、“提升個人能提升個人能力力” ” 等模糊字眼作為等模糊字眼作為“控制措施控制措施”.”.18原則三原則三: : 當同樣的失效重復發生時當同樣的失效重復發生時, ,必然有必然有 某些失效原因未被分析出來某些失效原因未被分析出來, ,必須必須 在原有制程在原有制程FMEAFMEA基礎上補充被遺漏基礎上補充被遺漏 的的“失效原因失效原因”.”.原則四原則四: : 在在S S、O O、D D三者參數的選定時三者參數的選定時, ,小組
20、小組 成員如有不同意見成員如有不同意見, ,則取其平均值則取其平均值, , 而非取最小值而非取最小值. .19十五.設計FMEA定義定義: : 預測產品設計中某些設計目標值可能預測產品設計中某些設計目標值可能產生的失效及分析這些失效會對個產品產生的失效及分析這些失效會對個產品外觀外觀, ,結構結構, ,功能功能, ,及必能穩定性及必能穩定性, ,可靠性可靠性及對制程造成的影響及對制程造成的影響, ,並針對之從產品設並針對之從產品設計和制程設計等方面提出改善措施計和制程設計等方面提出改善措施設計FMEA表單格式產產品品要要求求預預估估失失效效模模式式預預估估失失效效影影響響嚴嚴重重度度S預預估估
21、失失效效原原因因發發生生率率O現現行行控控制制措措施施難難檢檢度度DRPN建建議議控控制制措措施施責責任任人人完完成成日日期期狀狀態態已已採採取取之之措措施施S O D RPN設計FMEA範例之一產產品品要要求求預估預估失效失效模式模式預估預估失效失效影響影響嚴嚴重重度度S預估預估失效失效原因原因發發生生率率O現行現行控制控制措施措施難難檢檢度度DRPN建議建議控制控制措施措施責責任任人人完完成成日日期期狀狀態態已採已採取之取之措施措施S O DRPN凸凸包包式式的的主主機機板板架架平面平面翹曲翹曲損壞損壞主板主板7凸包凸包過高過高7治具治具298降低降低高度高度-OK降低降低高度高度7 3
22、242凸包凸包破裂破裂裝配裝配困難困難6凸包凸包過高過高5治具治具260降低降低高度高度-OK降低降低高度高度6 2 224凸包凸包形狀形狀不良不良2無無672更改更改凸包凸包形狀形狀-正正在在進進行行設計FMEA範例之二產產品品要要求求預估預估失效失效模式模式預估預估失效失效影響影響嚴嚴重重度度S預預估估失失效效原原因因發發生生率率O現行現行控制控制措施措施難難檢檢度度DRPN建議建議控制控制措施措施責責任任人人完完成成日日期期狀狀態態已採已採取之取之措施措施S O DRPN采采用用抽抽芽芽孔孔以以螺螺絲絲固固定定FDD抽芽抽芽破裂破裂裝配裝配不良不良7抽抽芽芽過過高高7治具治具298降低降
23、低高度高度-OK降低降低高度高度7 2 228材材質質不不良良3無無484更換更換材質材質-OK更換更換材質材質7 1 428十六十六. .結果應用結果應用實際實際-避免採用不良率高的設計和制程避免採用不良率高的設計和制程集中資源集中資源, ,循序改善產品設計和制程循序改善產品設計和制程循環改善循環改善, ,不斷提升設計和制程可靠度不斷提升設計和制程可靠度改進設計之參考改進設計之參考制程檢驗制程檢驗, ,測試標準測試標準, ,檢驗程序檢驗程序, ,檢驗規範等之檢驗規範等之參考參考下次下次FMEAFMEA分析之參考分析之參考產品可靠性產品可靠性, ,制程安全性制程安全性, ,環保之評估參考環保之評估參考工程師訓練之參考工程師訓練之參考誤解誤解-滿足客戶要求滿足客戶要求 工作負擔工作負擔