FMEA失效模式与效应分析(PPT 55页).pptx
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1、Carl Chen 失效模式失效模式與效應分析與效應分析 Potential Failure Mode Effects Analysis 陳啟政DFMEA and PFMEADFMEA and PFMEA綠帶課程系列 五1Carl Chen講授內容一.FMEA基本概念二.FMEA之演變三.國際間採用FMEA之狀況四.設計FMEA表填寫說明五.製程FMEA表填寫說明六.FMEA結果之應用2Carl ChenFMEA的基本概念1.對失效的產品進行分析,找出零組件之失效模式,鑑定出它的失效原因,研究該項失效模式對系統會產生什麼影響。2.失效分析在找出零組件或系統的潛在弱點,提供設計、製造、品保等單位
2、採取可行之對策。3Carl Chen失效的定義在失效分析中,首先要明確產品的失效是什麼,否則產品的數據分析和可靠度評估結果將不一樣,一般而言,失效是指:1在規定條件下 (環境、操作、時間 )不能完成既 定功能。2在規定條件下,產品參數值不能維持在規定的上 下限之間。3產品在工作範圍內,導致零組件的破裂、斷裂、 卡死等損壞現象。4Carl ChenFMEA過程順序系統有那功能,特徵,需要條件?會有那些錯誤?發生錯誤會有多慘?那些錯誤是什麼造成的?發生之頻率?有那些預防和檢測?檢測方法能多好程度?我們能做什麼?設計變更過程變更特殊控制改變標準程序或指南5Carl ChenFMEA之功用階段 功用1
3、.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之過程製訂必要之製程標準1.不同之環境產生之失效,以FMEA克服2.不同之使用法產生之失效,以FMEA克服.客戶抱怨階段.設計階段.開發階段製造階段6Carl ChenFMEA之演變1.FMECA為FMEA之前身,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
4、空總署將FMECA成功的應用 於太控計畫。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 (IEC812),即參考MIL-STD-1629A 加以部份修改而成。7Carl ChenFMEA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.QS9000/TS16949 F
5、MEA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,根據另組件的失效資料,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。8Carl Chen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。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。9Carl Chen設計FMEA之目的1.幫助設計需求與設計方案的評估。2
6、.幫助初始設計對製造和裝配的需求。3.在設計發展階段,增加失效模式和系統效應分析的次數。4.提供另一項分析資訊,幫助設計驗證之規劃。5.根據對顧客需求的影響性,列出失效模式的排序,並按序 改善。6.提供一項改善方案,可以減少矯正與追查的活動。7.提供更好的參考資料,協助現場解決問題,評估設計 變更和發展更進一步的設計。10Carl Chen設計FMEA作業流程組成DFMEA小組資料蒐集釐訂DFMEA計畫建立功能方塊圖產品結構樹設計可靠度展開(DQFD)決定分析之項目功能進行DFMEA分析選擇關鍵失效模式矯正預防填寫矯正後風險優先數FTA分析DFMEA報告紀錄保存設計審查選擇關鍵失效模式所有RP
7、N小於規定值?YYNN11Carl Chen設計FMEA表執行結果 項目 功能 潛在失 效模式 潛在失 效效應 嚴重度 等級 潛在原因設備失 效 發 生 度 現行預防設計管 制 現行檢 測設計 管 制 難 檢 度 風 險 優先數 建議 措施 負責人 與 日 期 採行措施 S O D RPN (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (22) (22) (22) (2) 系統 FMEA編號:(1) (2) 子系統 頁次: of (2) 零組件: (2) 設計責任: (3) 準備者: (4)
8、車型年份: (5) 生效日期: FMEA日期 (製訂)(7) (修訂) (7) 核心小組:(8) 12Carl Chen設計FMEA填寫說明(1)(1)FMEAFMEA編號:編號:填入FMEA文件編號,以便可以追蹤使用。(2)(2)系統、子系統及零組件:系統、子系統及零組件:指示合適的分析等級,並填入系統 、子系統或零件名稱或零件名稱和編號。(3)(3)設計責任者:設計責任者:填入OEM、部門和小組,也包括供應商名稱。(4)(4)準備者:準備者:填入準備FMEA責任工程師的姓名、電話號碼、公司。 A.系統FMEA範圍: 底盤系統;點火系統;內部系統 B.子系統FMEA範圍 底盤系統之前懸吊系統
9、 C.零件範圍 Strut為前懸吊系統之零件。13Carl Chen設計FMEA填寫說明(5)(5)車型年份:車型年份:填入想要分析製造的車型年份。(6)(6)生效日期: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)(7)FMEAFMEA日期:日期:填入FMEA最初制訂日期,和最新被修訂日期。(8)(8)核心小組: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、電話號號、地址等另行列表)。(9)(9)項目功能: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
10、。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、溼度範圍)。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。14Carl Chen設計FMEA填寫說明(10)潛在失效模式潛在失效模式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作業條件下(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
11、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。15Carl Chen設計FMEA填寫說明(11)潛在失效效應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時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組件的破碎,可能造成於組合過程的震動。這個間歇性系統作業降低了系統功效,最後引起客戶不滿意。常見的失效效應包括:噪音
12、、漏氣、操作費力、電動窗不作用、煞車不靈、跳動、亂檔、冷卻不夠、車輛性能退化、產生臭氣、外觀不良等。16Carl Chen設計FMEA填寫說明(12)嚴重度嚴重度影響標準影響的嚴重性等級無警告的危險 非常高的嚴重等級,當潛在失效模式影響到車輛操作安全和或牽涉到違反政府法規時,沒有事先警告產生。有警告的危險 非常高的嚴重等級,當潛在失效模式影響到車輛作安全和或牽涉到違反政府法規時,有事先警告產生。非常高車輛項目無法操作,喪失原來功能高車輛項目可以操作,但降低功能等級,客戶不滿意。稍有車輛項目可以操作,但令人舒適或便利的項目無法運作。客戶通常會感受到不舒適。低車輛項目可以操作,但令人舒適或便利的項
13、目未達到功能要求。客戶有時會不滿意。非常低裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點大部份客戶都會發現。較小的裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點可能會被客戶會發現。非常小裝備修整或各種雜音造成不舒適。這些缺點會被有鑑別能力的客戶發現。沒有沒有影響。17Carl Chen設計FMEA填寫說明(13)等級等級 這個欄位用來區分任何對零件、子系統、或系統將要求附 加於製程管制的特性(如:關鍵的、主要的、重要的。 任何項目被認為是要求的特殊製程管制,將被以適當的特 徵或符號列入設計FMEA的分等欄位,並將於建議行動欄位被提 出。 每一個於設計FMEA列出的項目,將在製程FMEA的特殊 製程管制中被列出
14、。18Carl Chen設計FMEA填寫說明(14)潛在原因設備失效潛在原因設備失效1.潛在原因潛在原因2.設備失效設備失效錯誤的原物料規格。不適當的的設計壽命假設。潤滑或加油能力不足。不適當的維護作業。缺之環境保護。錯誤的算法。超過壓力。生產良率。原物料材質不穩定。磨損。金屬疲勞。裝備欠流暢。腐蝕。19Carl Chen設計FMEA填寫說明 (15)(15)發生度發生度 參考下列各要素,決定發生度等級值(110): 1.相似零件或子系統的過去服務歷史資料和相關經驗? 2.零件、上一階零件或分系統是否滯銷? 3.上一階零件或分系統改變程度的大小? 4.零件與上一階零件,基本上是否有差異? 5.
15、零件是否為全新的產品? 6.零件使用條件是否改變? 7.作業環境是否改變? 8.是否運用工程分析去預估,應用此零件之發生度?20Carl Chen設計FMEA填寫說明(15)發生度參考指標:發生度參考指標:失效的機率 可能失效的比率 等級 100(每 1000 單位) 非 常 高 : 持 續 不 斷 的 失效。 50(每 1000 單位) 20(每 1000 單位) 高:經常失效。 10(每 1000 單位) 5(每 1000 單位) 2(每 1000 單位) 一般的:失效偶而發生。 1(每 1000 單位) 低:失效比較少發生。 0.5(每 1000 單位) 0.1(每 1000 單位) 極
16、 少 的 : 失 效 未 必 有 發生。 0.01(每 1000 單位) 21Carl Chen設計FMEA填寫說明(16)現行設計管制現行設計管制列出利用預防措施、設計驗證確認(DV)、或其它活動,而這些活動是用來確認對失效模式設計適當,和或原因設備均被考慮。目前常用的管制為一些已被使用或正在使用的相同或類似的設計。(如:道路測試、設計審查、數學研究、可行性審查、原型測試、車隊測試等)。有三種設計管制或特徵:(1)預防原因設備,或失效模式效應發生,或降低發 生比率。(2)偵測原因或設備,並提出矯正措施。(3)偵測失效模式。 可能的話,最先使用第(1)種管制;其次,才使用第(2)種管制;最後,
17、才使用第(3)種管制。22Carl Chen設計FMEA填寫說明查 出 失 效標 準 : 查 出 可 能 會 因 設 計 管 制 的 缺 失等 級完 全 不 確 定設 計 管 制 無 法 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置 和 後面 相 關 的 的 失 效 模 式 ; 或 根 本 沒 設 計 管 制 。 非 常 些 微非 常 些 微 機 會 可 以 查 出 在 潛 在 原 因 設 備 裝置 和 後 面 相 關 的 失 效 模 式 。些 微些 微 的 機 會 可 以 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置 和後 面 相 關 的 失 效 模 式 。非 常 低 的非 常 低 的 機 會 可 以
18、查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置和 後 面 相 關 的 失 效 模 式 。低 的較 低 的 機 會 可 以 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置 和後 面 相 關 的 失 效 模 式 。適 中 的適 中 的 機 會 可 以 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置 和後 面 相 關 的 失 效 模 式 。適 度 高 的適 度 高 的 機 會 可 以 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置和 後 面 相 關 的 失 效 模 式 。高 的較 高 的 機 會 可 以 查 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置 和後 面 相 關 的 失 效 模 式 。非 常 高 的非 常 高 的 機 會 可 以 查
19、 出 潛 在 原 因 設 備 裝 置和 後 面 相 關 的 失 效 模 式 。幾 乎 確 定設 計 管 制 幾 乎 可 以 確 定 查 出 潛 在 原 因 設 備裝 置 和 後 面 相 關 的 失 效 模 式 。(17)難檢度23Carl Chen設計FMEA填寫說明( (18)18)風險優先數風險優先數 風險優先數是嚴重度(S)、發生度(O)、和難檢度(D)的乘積。 RPN=(S)(O) (D) 是一項設計風險的指標。當RPN較高時,設計小組應提出矯正措施來降低RPN數。一般實務上,會特別注意注意嚴重度較高之失效模式,而不理會RPN之數值。24Carl Chen設計FMEA填寫說明(19)建
20、議措施建議措施: 當失效模式依RPN數排列其風險順序時,針對最高等級的影響 和關鍵項目提出矯正措施。任何建議措施的目的是要減少任何的發 生度、嚴重度、和或難檢度。增加設計驗證或確認措施的結果, 只可降低難檢度的等級。透過設計變更去除或管制某一或多個影響 失效模式的原因 設備,只能降低發生度的等級。只有設計變更能 降低嚴重度等級。可考慮下列的採行措施,但並不限於此:實驗設計 修改測試計畫 修改設計 修改原物料規格25Carl Chen設計FMEA填寫說明(20)負責人與日期:填入建議措施的負責單位或個人,和預定 完成日期。(21)採行措施:完成矯正措施後,填入簡短的執行作業和生效 日期(22)R
21、PN結果:將矯正措施實施後,經鑑定、評估和記錄嚴重 度、發生度、和難檢度的等級結果填入,進一步 的措施只要重覆(19)(22)之步驟即可。26Carl Chen設計FMEA填寫說明追縱確認 設計責任工程師應負責確認所有的建議措施均已執行或有適當的對策提出。FMEA文件應適時修正並能反應最新的設計等級,和最近有關的措施,包括開始量產後所發生的。設計責任工程師可由下列方法確認所有建議措施已被執行:確認達成設計要求。審查工程圖面和規格。組裝或製造文件編訂確認。審查設計FMEA和管制計劃。 27Carl Chen設計FMEA表(範例) 系統 FMEA編號: 子系統 頁次: 1 of 1 零組件: 冷凝
22、器 設計責任: 準備者: 車型年份: 嘉年華94 生效日期:85.10.21 FMEA日期 (製訂) 85.8.01(修訂) 核心小組:設計二課成員 執行結果項目功能潛在失效模式潛在失效效應嚴重度等級潛在原因設備失效發生度現行預防設計管制現行檢測設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日 期採行措施SODRPN7 材質不適當 , 容易腐蝕3一般可靠度項目實驗8168加嚴耐腐蝕測試實驗課依測試報告編號:1212 變更材質7 高溫變形4同上7196加嚴高溫測試依測試報告編號:3212 容許彎曲2-13mm冷凝器將高壓高溫氣態冷煤,變為高壓中溫液態冷媒冷媒洩漏造成冷氣不 冷 或A/C 不作動7 振動
23、接點破損6同上5210加嚴振動測試實驗結果可接受5%變異以上需作實車作動耐久28Carl Chen 系統 FMEA編號: 子系統 頁次: 1 of 1 零組件: 22092720 設計責任: 準備者: 車型年份: 運用汽車96 生效日期:85.08 FMEA日期 (製訂) 85.7.15(修訂) 核心小組:如附表 設計FMEA表(範例)執行結果項目功能潛在失效模式潛在失效效應嚴重度等級潛在原因設備失效發生度現行預防設計管制現行檢測設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日 期採行措施SODRPN沖模之過多成品崩裂致外觀嚴重不良5沖模機不適當(力量不適)3更換沖模機590由氣壓式沖模機更換,油壓
24、式壓鑄課程2 小時檢查一次確保外觀良好22312毛邊殘留過多成品外觀不良6沖模模具崩裂4修補沖模模具5120定期保養模具壓鑄課長模具課長模具週保養並登錄於保養檢查表32318成品變形裝配及加工受影響8沖模模具加損壞4更換模具4128發現加磨損即予更換壓鑄課長模具課長2 小時定時檢查管制 2 件外觀及模具堪用22312沖模作業擺放不當5加強人員之教育訓練5200須經特殊專長訓練由資深員工擔任之壓鑄課長經由定時檢查管制3444829Carl Chen 系統 FMEA編號: 子系統 頁次: 1 of 1 零組件: 主油壓缸 設計責任: 準備者: 車型年份: 生效日期:85.10.1 FMEA日期 (
25、製訂) 85.9.01(修訂) 核心小組:設計系統開發小組 設計FMEA表(範例)執行結果項目功能潛在失效模式潛在失效效應嚴重度等級潛在原因設備失效發生度現行預防設計管制現行檢測設計管制難檢度風險優先數建議措施負責人與日 期採行措施SOD RPN活塞無法正常動作無法煞車8活塞卡住,高低壓油杯蓋不良8自測6384加強活塞零件檢驗是否在設計規格內,全檢品管同建議措施836 144提高堆高機油壓煞車動力活塞無法正常還原持續煞車8高低壓油杯蓋不良,彈簧片折損8自測4256全檢作疲勞度評估品管品管工程888332644144966430Carl Chen 系統 FMEA編號: 子系統 頁次: 1 of
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