柏恩氏电子股份有限公司

柏恩氏電子股份有限公司 FMEA失效模式與效應分析0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control plan-84 1一、產品風險與可靠度 Quality System 9000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 NAO Targets for Excellence克萊斯勒供應商品質保證手冊2一、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QS 9000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。3一、產品風險與可靠度2.QS 9000 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。4ISO 9000 品質系統客戶要求QS 9000+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&CPFMEAMSASPCQS 9000 品質系統要求5二、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6二、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7二、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。8二、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。9二、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(failure mode analysis)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(failure effect analysis)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(critical analysis)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 CA10二、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/NO GO 計數型：較易研判 計量型：功能與規格界限不易確定11二、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。12二、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13二、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電池通訊電腦有否見過PPTC極端失效狀況14二、FMEA 的基本概念電池 failure modeoverchargeShort circuitExcessive currentOver temperature15二、FMEA 的基本概念16二、FMEA 的基本概念17二、FMEA 的基本概念思考各功能參數相互之影響18 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-1629 FMECA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(IEC 812),即參考MIL-STD-1629A加以部份修改而成。二、FMEA 的基本概念19 國際間採用 FMEA 之狀況1.ISO 9004 8.5節FMEA作為設計審查之要項，另FTA、EN 1441風險分析亦是。2.CE標誌，以FMEA作為安全分析方法。3.ISO 14000，以FMEA作為重大環境影響面分析與改進方法。4.QS 9000以FMEA作為設計與製程失效分析方法。二、FMEA 的基本概念20二、FMEA 的基本概念典型車輛工業開發三步驟APQP Timeline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 21二、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-launchproduction22 FMEA FMEA 之之 功功 用用 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23 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.QS 9000 FMEA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24 QS 9000 設計/製程 FMEA 表二、FMEA 的基本概念25 MLD-STD-1629A FMECA二、FMEA 的基本概念26三、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)1 通常於藍圖完成時開始實施27三、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28三、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29過電流Crystalline高分子熱I R2溫升相變Amorphous高分子體積膨脹電阻驟升C B相鄰成chain而導電C B分離電阻升高溫降相變Crystalline高分子恢復導通Amorphous高分子PTC機能方塊圖30三、設計 FMEA 填寫說明(12)嚴重度(S)失效模式一旦發生時，對系統或設備以及操作使用 的人員所造成的嚴重程度的評估指標。嚴重度僅適用於結果，要減少失效的嚴重度等級數字 ，別無他法，只能透過修改設計才能達成。31