浅谈FMEA（失效模式与效应分析）

FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)的基本理念

• 对失效的产品进行分析，找出零组件之失效模式，鉴定出它的失效原因，研究该项失效模式对系统会产生什么影响。

• 失效分析找出零组件或系统的潜在弱点，提供设計、制造、品保等单位而采取可行之对策。

何谓FMEA

为一组系统化的活动，其目的是：

• 发现和评价产品/过程中潜在的失效及其失效效应。

• 找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施。

• 将上述整个过程文件化。它是对设计过程的完善化，明确必须做何种设计和过程才能满足顾客的需要。

推行FMEA的优点

• 在早期设计阶段，协助选定设计替换之方法以提高产品可靠度与安全性。

• 所有可能的失效模式及其效应皆已考虑，以使生产顺利作业。

• 能清楚了解并确认潜在失效之原因及其对应之效应大小。

• 提供一个在开发与最后之设计验证中，测试规划之基础。

• 在协助市场失效之分析与设计变更之考虑时，提供历史文档以供参考。

• 工程师于设计审查阶段中，能提报管理层以肯定此组织不良预防之努力。

FMEA过程顺序

FMEA型式

一、设计FMEA

• 何谓设计FMEA

设计FMEA主要是由负责设计的工程师／小组采用的一种分析技术，用来保证在可能的范围内已充分地考虑到，并指明各种潜在的失效模式及其相关的起因／机理。应该评估最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零组件。

FMEA以其最严密的形式总结了设计一个零部件、子系统或系统时，一个工程师和设计小组的设计思想（包括：根据以往的经验和教训，对可能出现问题的项目的分析）。这种系统化的方法体现了一个工程师在任何设计过程中正常经历的思维过程，并使之规范化、文件化。

• 设计FMEA的效益
  

有助于对设计要求和设计抉择的客观评估。

有助于有关制造和装配要求的初次设计。

提供额外信息，有助于全面的、有效的设计测试及开发方案的规划。

开发出一套按它们对"顾客 "的影响来排列的潜在失效模式，因此为设计改进和开发测试建立了一个优先系统。

为推荐与跟踪减少风险行动提供了一种开放式格式。

提供参考，以助于分析实际问题，评估设计变更和开发先期设计。

将系统之失败效应减至最低。

将系统之质量与可靠度提升之最高。

二、制程FMEA

• 何谓制程FMEA

制程不良模式分析，系在正式生产之前，于品质规划阶段中实施，本项分析，系以新制程或经修改之制程为对象做系统化讨论及分析。用意在于事项预测，解决或侦查制程中之潜在问题。

• 制程FMEA的效益

确定潜在的与产品相关联的制程失效模式。

评估失效之潜在顾客效应。

建立一套改善优先系统。

将生产制程对系统之失败效应减至最低。

将系统之质量、可靠度及产能提升至最高。

如何组织FMEA小组

• 设计FMEA小组

设计工程师

测试/开发工程师

可靠度工程师

材料工程师

售后服务工程师

制造/制程工程师

• 制程FMEA小组

设计工程师

制造/制程工程师

质量工程师

可靠度工程师

工具工程师

各站担当之工作人员

注：当第三方之质量需被应用与整合时，此外部厂商之工程师与其制程应视为此小组之一部份。

失效(Failure)

在失效分析中，首先要明确产品的失效是什么，否则数据分析和可靠度评估结果将不一样。

失效是什么：

• 在规定条件下(环境、操作、时间)不能完成既定功能。

• 在规定条件下，产品参数值不能维持在规定的上下限之间。

• 产品在工作范围内，导致零组件的破裂、断裂、卡死、不顺畅等损坏现象。

失效模式(Failure Mode)

在零件/次系统/系统上，在其应有之功能无法使用之情形(功能要求为负面表象者)。典型之失效模式如疲劳、破裂、泄露、无法开/关等。

记得总是问：机能失效后，将会发生何事?

例：球阀(水龙头)失效可能有：

无法开/关、流速慢或只能开一半、不好开、内部/外部泄漏。

潜在失效效应

潜在失效效应就是失效模式对功能的影响，就如顾客感受的一样。要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的效应，要记住顾客可能是内部的顾客，也可能是外部最终的顾客。

• 局部的(Local)：不致影响其他零件

例：计算机之喇叭、或HDD之LED灯不亮不致影响整套系统之操作，故属局部影响效应。

• 整体的(Global)：对零件及其他机能造成影响

例:计算机之电源供应器不良，将对系统之电力供应造成系统不起动、当机或损毁，属整体影响效应。

潜在失效起因

所谓潜在失效起因是指一个弱点的迹象，其结果就是失效模式。在该可能发生的范围内，例出对每一个失效模式的所有可以想到的失效起因，应该尽可能简明扼要、完整地将起因例出来，使得对相应的起因能采取适当的矫正措施。

• 设计FMEA失效的起因

不适当之允差

不适当之应力计算

错误之材料规格

焊接不良

零件过负载

脏污

震动

不适当之组合/装配

扭力规格

• 制程FMEA失效的起因

电压突变

脏污

不适当之组装

扭力

工具损坏

轴承磨耗

搬运不当

防护措施不当

冷却不足

热处理收缩

位置不当

工具不灵光

设定不正确

不适当之量测

人员疏失

压力下降

现行控制方法(Current Control)

现行的控制方法指那些已经用于或正在用于相同或相似设计中的那些方法。

小组应该一再的把重点放在设计控制的改进上。例如，在实验室进行新系统试验、或对算法进行新系统的修改。

• 设计控制项目(Design Control)

设计规范

图面核准前，检查员之查验

设计审查

在一材料确认后，其他原材料工程规格之书面废止

焊接规范指南

• 制程控制项目(Process Control)

制程能力研究

量具再现与再生性研究(GR&R)

统计制程管制(SPC Xbar-R, P, C Charts...)

目视检查

进料之抽样计划

协力厂品质评鉴之核准

量产可行性验证

• 装配控制项目(Assembly Control)

压合组装之压力Xbar-R管制

扭力工具之校准

表面外观之不良率P Chart管制图

烤漆或电镀涂装之表面缺点C Chart管制图

作业训练

量具之再现与再生性实验

风险顺序数（RPN）

风险顺序数是严重度（S）、发生率（O）和侦测度（D）的乘积。其数值愈大，潜在问题愈严重。

RPN=Risk Priority Number=（S）╳（O）╳（D）。