1、2020/3/17,1,失效模式與效應分析(FMEA),2020/3/17,2,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FMEA,2020/3/17,3,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,是評估設計可靠度之一種方法。 在1950年由美國之UM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
2、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-1629 FMEA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。,2020/3/17,4,三個基本觀念,FMAFEACriticality Analysis Corrective Action 強調事前預防 動態文件,2020/3/17,5,概述,2020/3/17,6,H
3、ow: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(Failure Mode Effect Analysis):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: 避免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。,202
4、0/3/17,7,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,100,10,1,1/2,1/20,失敗成本,低,高,預防、改善與災害控制,2020/3/17,8,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FMEA D&P,改善-8D QIT&QCC,災害控制,失敗成本,低,高,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。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
5、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。,2020/3/17,9,品質槓桿,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,FMEA,8D,提前發現潛在性問題,事後發生信賴性問題,FMEA的類別,2020/3/17,10,系統 (System) -SFMEA 設計（Design） -DFMEA 製程（Process） -PFMEA 機器 (Machine) -MFMEA 設備 (Equipment) -EFMEA 維護 (Service) -SEFMEA,Types of FMEA,工厂端Focus 在PFMEA和部分產品的DFMEA,製程的FM
6、EA（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。,2020/3/17,11,設計的FMEA（DFMEA）,幫助選擇高可靠度和高安全性零件。 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,2020/3/17,12,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
7、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,2020/3/17,13,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,2020/3/17,14,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。,2020/3/17,15,Remark: 時間計劃的整合-絕大部份進行此類
8、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:Risk Priority Number） 風險關鍵指數由下列組成S 嚴重度P 發生率D 偵測度,2020/3/17,16,RPN風險率的構成,2020/3/17,17,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),2020/3/17,18,PFMEA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,D,P,S,
9、改變製程管制方式,改變製程條件,2020/3/17,19,DFMEA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),D,P,S,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 S P D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,2020/3/17,20,1.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
10、 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）安全性、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。,2020/3/17,21,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（
11、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。,2020/3/17,22,失效嚴重度(S-Seriousness),2020/3/17,23,失效發生率(P-Probability),2020/3/17,24,檢測度(D-Detect),如何進行FMEA？ -PFMEA,2020/3/17,25,
12、PFMEA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,2020/3/17,26,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,2020/3/
13、17,27,Step1 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,2020/3/17,28,2020/3/17,29,Step2 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
14、刮傷、LABEL歪斜、輸出線材破、高翹、錯件、沾錫渣等.,2020/3/17,30,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(Potential Failure Model) 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
15、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,2020/3/17,31,範例,Step 4 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/S NOP,
16、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。,2020/3/17,32,2020/3/17,33,潛在失效效應(Potential Effect(s) of Failure 1.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安全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、
17、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)issue,2020/3/17,34,範例,Step 5 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、La
18、yout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。,2020/3/17,35,2020/3/17,36,潛在原因/失效機制(Potential Cause(s)/Mechanism(s) of Failure 1.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涉現象 例如:作業員未戴靜電環作業
19、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.,2020/3/17,37,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 4M 1E Machine 例:設備、 模具、 線上偵測sensor故障 Men 例:新手認知與學習不足 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,2020/3/
20、17,38,2020/3/17,39,原因分析Fish Bone,必要時以簡單案例演練,Step 6 原因發生度填寫,將故障發生的原因記錄在表中 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,2020/3/17,40,2020/3/17,41,Step 7 現行的設計/製程管制(Current Process / Design Controls) 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(安全係數考量、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
21、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,2020/3/17,42,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
22、，CPK） 外觀檢查 進料的抽樣計劃 SQA承認 生產驗證（QC Chart Audit） 治具的再現性與再生性研究（MSA）管理面 作業員教育訓練,2020/3/17,43,Step 8 製程偵測度填寫,三現主義（現場現物現況）暸解製程偵測能力. 對應已經定義的打分原則定義偵測度,2020/3/17,44,Step 9 風險率的衡量風險關鍵指數RPN,RPN= S x P x D 1.五分級當 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,2020/3/17,45,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,202
23、0/3/17,46,Step 10 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Design verificationTaguchi-Noise design,2020/3/17,47,範例,2020/3/17,48,Step 10 措施實際執行 Step 11 對策
24、措施執行后經過follow up,嚴重度發生度偵測度的填寫 Step 12 .RPN的計算 Step 13.沒有達標部分重新提出對策,2020/3/17,49,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,2020/3/17,50,FMEA報告標準格式,RPN評分等級標準,2020/3/17,51,FMEA報告標準格式,IE流程圖,2020/3/17,52,2020/3/17,53,2020/3/17,54,範例,常見製程失效的原因-4M 1E,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 冷卻不足、熱處理收縮
25、不當量測、人員疏失,2020/3/17,55,PFMEA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Teams work ，或僅僅QA人員做資料) 只有做出一張PFMEA表，未隨著設計變更而變更 產品已經設計完成量產，才補PFMEA 僅提出一項對策D P S全得到改善,2020/3/17,56,2020/3/17,57,如何進行FMEA？ -DFMEA,2020/3/17,58,列出產品所有的機構組件零件 構成要素 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
26、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,DFMEA實施十步驟,FMEA表格表中,1.NO(編號)填入FMEA的零件、步驟編號 2.零件名稱和零件號碼、工程名稱填入零件名稱和零件號碼、工程名稱 3.功能填入該零件、工程的簡短功能說明 4.失效模式列出組件或零件、工程可能失效，無法執行原先設計的功能,2020/3/17,59,5. 失效的影響描述失效的影響，包括顧客可能經歷到的立場 6. 嚴重度 (S)填入數字，使用設定好的S分級 7. 失效的原因列出每項失效模式所有可能想像的出來的原因 8. 發生率 (P)填入數字，使用設定好的P分級 9. 現行管制方式列出所有現行管制的辦法，避免失效模式的發生或預定檢測失效的原因 10. 檢測度 (D)填入數字，使用設定好的D分級,2020/3/17,60,11. 風險關鍵指數評估RPN計算 RPN = SxPxD，填入結果數字到RPN的欄位內比決定優先順序 12. 建議改善措施經過有系統分析的建議改善措施 13. 實施措施填入簡短的敘述，確實措施與實施日期 14. 改善後RPN評估改善措施後的RPN 15. 負責單位(人)填入負責單位或負責人,2020/3/17,61,2020/3/17,62,The End Thank You!,
