0 FMEA失效模式與效應分析 1 講授內容 A 入門班頁次一 產品風險與可靠度 1二 FMEA基本的概念 5三 設計FMEA表填寫說明 20四 製程FMEA表填寫說明 41五 FMEA實施步驟 56B 實用班六 FMEA精義與要項說明 59七 應用FMEA提升產品可靠度 72八 如何有效施行FMEA 74九 FMEA學員演練 82十 如何應用FMEA與controlplan 84 2 一 產品風險與可靠度 QualitySystem9000是美國汽車工業的品質管理系統 以持續改善為目標 強調缺點預防 降低品質差異 減少生產線的浪費與廢棄物 QS 9000訂定了美國三大汽車公司 福特 克萊斯勒 通用汽車公司 以及卡車製造業者 和其他相關產業 的品質標準 作為內外服務 零件 材料供應的要求規範 1 什麼是QS 9000 福特Q 101品質管理系統標準 通用汽車NAOTargetsforExcellence 克萊斯勒供應商品質保證手冊 3 一 產品風險與可靠度 1 面對市場開放與日本車的競爭壓力 美國福特汽車 克萊斯勒 與通用汽車等三大車廠共同主導制訂QS9000品質系統 並結合美國品管學會 ASCQ 與車輛工程學會 SAE 開始研究如何將可靠度之失效預防觀念工程技術導入車輛業 善用現有之可靠度工程分析工具 如FMEA FTA等 作為前端工程作業 以提供開發產品過程中之工程決策支援 並發展新的前端工程分析工具 4 一 產品風險與可靠度 2 QS9000品質系統之各種作業程序與參考手冊 成為美國車輛工業共同之作業準則 並且有成為全世界車輛業共同規範之趨勢 3 工程人員普遍缺乏整體系統開發觀念 前端工程分析作業無法連貫 分析工作變成多餘而無效的 造成許多在研發初期就應該做好預防的工作 卻要等到進入原型生產 才提出修改建議進行矯正如此不僅浪費時間 而且浪費金錢 4 必須要有整體性之規劃 並且循序漸進地逐步改善企業之研發環境 ISO9000品質系統 客戶要求QS9000 IASG生產零件核准程序 PPAP 客戶指定要求 品質手冊程序作業指導書其他文件 客戶參考手冊APQP CPFMEAMSASPC QS9000品質系統要求 6 二 FMEA的基本概念 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 早知道作好橋樑維護就不會造成高屏大橋倒塌 有些早知道是必需的 有些就不會是不允許發生的 核能電廠 水庫 衛星 飛機 有效運用FMEA可減少事後追悔 7 二 FMEA的基本概念 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駭客入侵 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 8 二 FMEA的基本概念 1 對產品設計與製程進行失效分析 找出元 組件的失效模式 鑑定出它的失效原因 並評估該項失效模式對系統會產生什麼影響 2 找出元 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 及早進行設計與製程研改 強化產品品質 3 書面描述上述分析過程 確保產品品質符合顧客需求 9 二 FMEA的基本概念 1 及時性是成功實施FMEA的最重要因素之一 2 它是 事前的預防 而不是 事後的追悔 3 事先花時間進行FMEA分析 能夠容易且低成本地對產品設計或製程進行修改 從而減輕事後修改的危機 4 FMEA能夠減少或消除因修改而帶來更大損失的機會 它是一個相互作用的過程 永無止境的改善活動 10 二 FMEA的基本概念 利用表格方式協助工程師進行工程分析 使其在工程設計早期發現潛在缺陷及其影響程度 及早謀求解決之道 以避免失效之發生或降低其發生時產生之影響 1 失效模式分析 failuremodeanalysis 由下而上分析 即由元件 組件至系統 確定在系統內不同結構層或功能層次的失效模式 2 失效效應分析 failureeffectanalysis 對每一個失效模式 確定其失效對其上一層模組及最終系統的失效影響 了解其組件介面失效關聯性 做為改進行動的依據 3 關鍵性分析 criticalanalysis 對每一個失效模式 依其嚴重等級和發生機率綜合評估並予以分類 以便確定預防或改正措施的內容和優先順序 FMEA內容 FM EA CA 11 二 FMEA的基本概念 失效的定義根據Collins 1981 的定義 失效為一件裝備 裝備的組件或一件結構發任何形狀 尺度或材料性質的變化 造成這些物品處於無法充分地執行其特定的功能的狀態 規格 對於系統或裝備的性能或功能範圍 必須驗証時可以量測 GO NOGO計數型 較易研判計量型 功能與規格界限不易確定 12 二 FMEA的基本概念 物品直接表現失效的形式如下 1 實體破壞 硬式失效2 操作功能中止3 功能退化4 功能不穩定 軟式失效 2 4項物品機能因老化 Aging 退化 Degradation 或不穩定 Unstable 而不能滿足原設定的要求標準 所以失效現象及研判準則必須量化 13 二 FMEA的基本概念 將失效依照其應用的目的或特性加以分類 1 依失效發生原因分類 先天性弱點的失效誤用失效 2 依失效發生時間情況分類 突發性失效漸次性失效 3 依失效範圍程度分類 局部性失效全面性失效 4 依失效根源分類 老化 組件 環境 人員 14 二 FMEA的基本概念 列出PPTC之失效定義 功能 外觀 尺寸 列出下列系統對PPTC之特殊功能需求車用连接器通訊電腦 有否見過PPTC極端失效狀況 15 二 FMEA的基本概念 Connectorfailuremode Poorwetting Opencircuit Poorcoplanarity Overgap 16 FMEA之演變 1 FMECA之前身為FMEA 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成功的應用於太空計畫 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 二 FMEA的基本概念 17 國際間採用FMEA之狀況 1 ISO90048 5節FMEA作為設計審查之要項 另FTA EN1441風險分析亦是 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 二 FMEA的基本概念 18 二 FMEA的基本概念 典型車輛工業開發三步驟 APQPTimeline 過程流程圖 包含所有流程 設計FMEA 包含所有流程 製程FMEA關鍵特性與失效影響議題 在所有流程 有些要素可能含在 過程管制計畫 關鍵特性與特性管制議題 過程 流程管制計畫 所有主要流程 由APQP程序啟動過程 19 二 FMEA的基本概念 車輛文件發展 發展過程流程清單 檢查顧客需求 將流程清單主要的流程填入FMEA 仔細考量什麼是主要的過程 運用FMEA思索每一個過程的要素 使用RPN指標及相關資訊決定關鍵特性 針對關鍵特性發展管制計畫 對關鍵特性發展合適的管制機制 仔細考量每一階段之管制計畫prototypepre launchproduction 20 FMEA之功用 階段功用1 設計階段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2 開發階段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3 製造階段1 活用工程設計 進而改善製程上之弱點2 利用FMEA之過程製定必要之製程標準4 客戶抱怨階段1 不同環境產生之失效 以FMEA克服2 不同使用法產生之失效 以FMEA克服 二 FMEA的基本概念 21 FMEA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 QS9000FMEA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 根據零組件的失效資料 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 二 FMEA的基本概念 22 QS9000設計 製程FMEA表 二 FMEA的基本概念 23 MLD STD 1629AFMECA 二 FMEA的基本概念 24 三 設計FMEA填寫說明 1 FMEA編號 填入FMEA文件編號 以便可以追蹤使用 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 設計責任者 填入OEM 部門和小組 也包括供應廠商名稱 4 準備者 填入準備FMEA責任工程師的姓名 電話號碼 公司 5 車型 年份 填入想要分析 製造的車型年份 6 生效日期 最初FMEA發佈日期 不能超過開始計畫生產的日期 7 FMEA日期 填入FMEA最初制定日期 和最新被修訂日期 8 核心小組 列出有權限參與或執行這項工作的負責個人和單位 建議將所有小組成員名字 單位 電話號碼 地址等另行列表 通常於藍圖完成時開始實施 25 三 設計FMEA填寫說明 9 項目 功能填入要被分析的名稱和編號 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 1 設計內容 列出清單 確認何項設計是期望的 何項設計是不想要的 2 顧客需要 可被規範及被量測 3 產品需求 4 製造組裝的需求 所需的工具QFD 顧客面談 可靠度需求比較分析 產品品質資訊製程需求 26 三 設計FMEA填寫說明 運用QFD將PPTC系統機能展開並列出PPTC功能方塊圖 系統 車身 次系統 門 窗 內裝 外裝 組件 門內板 玻璃窗 密封條 門閂 27 三 設計FMEA填寫說明 10 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效應 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 一般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 28 三 設計FMEA填寫說明 Contact splatingandsolderingContact sretentionforceConnectorcontinuityConnectorcoplanarityOthers 由下列方向思考PPTC之失效模式1 不符合功能規格時之產品現象2 使用者 系統 之環境3 不當之使用方式 worstcase 29 三 設計FMEA填寫說明 11 潛在失效效應為被客戶查覺在功能特性上失效模式的效應 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影響 一般在討論失效效應時 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