第 15 章機能展開與失效分析

第15章機能展開與失效分析

15.1 引言 • 日人水野滋和幸尾洋二兩位教授合創了品質機能展開技術。 • 從魚骨圖入手很困難，轉移至矩陣表後，總算得以辨識設計諸元對顧客需求的衝擊。 • QFD = VOCVOE 。 • 失效分析係美國格魯曼飛機公司於1950年代初期提出。 • 於1957 年，波音與馬丁公司正式在其設計工程手冊中列出FMEA之程序。 • 北美三大汽車九十年代起將FMEA方法應用到製程。 • FMEA = 風險預防。

15.1.1 傳統設計缺失 • 傳統的設計是聚焦於工程的能力，而不是顧客的需求。 • 致力於加入顧客觀點時，設計者的傾向仍然是工程看法或產品看法。 • 無論是在開發工程的任何階段，像是雷射的功能，QFD都要求將設計焦點放在顧客的需求上。

機能品質與魅力品質 • 消除顧客不滿意的因素，只是避免顧客流失，並非能夠創造出一群忠誠喜悅的顧客。 • 尋覓各式各樣「已說」和「未說」的顧客需求，然後將「正面」的需求放到最大，以創造價值。

15.1.2 狩野的模式 • 產品具有號曲線這些基本性能，顧客並不會感到驚奇。 • 顧客對號曲線這些性能的要求是愈多愈好。 • 顧客對號曲線這些性能的要求是既驚又喜。

Kano案例 • 問卷A~I九項品質特性，調查顧客要求的重要度與顧客的品質滿意度。 • 對高重要度且高滿意度的G品質特性，以及對低重要度且低滿意度的B品質特性，顧客的態度都很漠然。 • 對高重要度但低滿意度的F和I兩項品質特性，顧客態度惱怒。 • 對低重要度卻高滿意度的C和D兩項品質特性，顧客會感到驚喜。

15.1.3QFD的特色

15.1.4QFD的效益

15.2 品質屋 • 品質機能展開的基礎架構，包含西廂、閣樓、屋脊、正廳、東廂、和基礎等等。 • 品質屋的組成包含六大部分：顧客要求、技術諸元、技術相關、相關矩陣、企劃矩陣、及設計矩陣等。 • 建構品質屋的程序包括如下七步驟：(1)客求確認、(2)技術規劃、(3)特性展開、(4) 技術影響、 (5)技術關聯、(6)設定目標和(7)開發計畫。

QFD專案管理 • 從專案管理的角度看，QFD正是乙項大專案。 • QFD專案計畫應當包括下列的內容：（1）組織支援；（2）確定宗旨；（3）顧客明細；（4）時間計畫；（5）產品範圍；（6）專案編組；（7）專案時程；（8）資源計畫。

15.2.1 顧客要求的確認 • 本步驟是在掌握顧客的要求，我們將獲得的數據加以區分，然後經由萃取再轉換成下一步驟的輸入情報，而顧客要求之排序也是其中的情報內涵。 • 將顧客的要求資訊填入西廂部分，通常它可分為投入資訊和回饋資訊兩類。 • 投入資訊扮演產品研發的引動角色，在生產及使用過程中的回饋資訊，扮演著品質改善的觸媒角色。 • 對要求品質的重要度和產品的目前水平，都是問卷應當向顧客收集的資訊。

投入和回饋資訊

顧客要求資訊 • KJ法將語意詞彙變換為明示要求，就20元打火機顧客的要求品質「風大不滅」展開為「風大不滅」、「雨中不熄」、「著火確實」等等。

15.2.2 技術諸元的確定 • 爲了將市場世界變換為技術世界，必須將要求品質轉換為技術諸元。 • 就20元打火機顧客的要求品質「著火確實」，提出「消火風力」、「瞬間風壓」、「環境溼度」以及「著火壓力」等項技術諸元。

技術諸元展開表 • 以上位品質要素展開技術諸元時，將多樣小項目加以群組是有必要的。 • 研發人員應用公司既有的技術、經驗及知識，通常可以分三層次展開產品的工程特性。

15.2.3 相關矩陣的確定 • 顧客要求及技術諸元各自擁有許多項，一項顧客要求可能關聯到多項技術諸元，一項技術諸元可能關聯到多項顧客要求。 • 何可以有條不紊地尋找它們之間的關係呢？

L型陣列 • 讓西廂和閣樓兩部分形成L型陣列，然後從西廂部分之顧客要求項目向閣樓部分之技術諸元追查。 • 或者從閣樓部分之技術諸元項目向西廂部分之顧客要求追查。

相關矩陣 • 顧客要求品質與機能要素的相關矩陣。格內左上角是關係權數；右下角是要素的重要分數，它等於關係權數與重要程度的乘積。

15.2.4 企劃矩陣的建立 • 就相關矩陣中各項顧客需求，我們可以將橫列上所有重要分數加總而得該項需求的絕對權值，再換算該項需求對總值的相對權值，最後就相對權值進行顧客需求的權值排序。

品質企劃 (1) 重要程度：係針對原品、擬製產品與競爭產品，就市場觀點和原品滿意實績來分析和比較長短。 (2) 競爭分析：針對原品、擬製產品與競爭產品，就市場觀點和原品滿意實績來分析和比較長短。 (3) 品質企劃：以目標水準（target value）決定新產品的方向和定位。 (4) 提升倍比：取舊品的目前水準為基準，與企劃目標比較品質，以了解必須努力的程度。 (5) 產品賣相：產品賣相（sale point）是指新產品能夠吸引顧客的話題程度，通常以◎、○和無記號（空白）分別代表1.5、1.2和1.0來加以量化。 (6) 絕對權值：取重要程度、提升倍比及產品賣相的乘積之數值，來顯示顧客要求品質的總合權值。 (7) 相對權值：視各項總合評價為絕對權值，將之轉算為百分的相對權值。

餐館案例

15.2.5 設計矩陣的設定 • 採用獨立配點法，將相關矩陣各項技術項目的直欄之下各項要求品質的重要分數，逐一乘以右端相對權值，再加總這些乘積而得該技術項目的總計分數。 • 轉換各項技術諸元的總計分數成為相對分數。 • 就各件競爭商品的性能分數來比較分析，參酌相對分數來決定新產品各項性能的設計品質，並且訂定規範。

餐館案例 • 將各式競品的技術性能都置入基礎矩陣之中，以便突顯新產品有何特色，或許柏拉圖於此際是不錯的分析工具。

15.2.6 技術屋脊的調節 • 顧客要求的項目往往會在技術諸元之間產生矛盾的關係。 • 技術作為之間是可能相互加強，但也可能相互抵消。 • 對各項技術作為，我們必須能夠區分它們之間的正性相關或負性相關。

餐館案例 • 專業人才、容貌儀態及衣着服飾均有關係，在當今專業人材難求的情況下，可考慮加強訓練來提升儀態以彌補人才之不足，亦可用服飾的美觀大方來提升人之容貌和儀態的印象。

15.3 品質機能展開 • 產品設計之品質機能係透過品質屋的方法來完全展開，其過程包括展開至性能諸元、應用技術、製造工程、生產規範及品質工程等等。

15.4 失效分析 • 失效分析手法是以預防措施為重。 • 利用圖形和表格工具來協助工程師進行風險分析，俾能在早期設計或製造時即時發現高風險的潛在障式，預先謀求必要的對策措施 • FMEA 手法的特色：系統方法：探究產品、系統或服務的潛在缺失及成因和效應。量化風險：將攸關缺失的風險水準加以量化。品管系統：TS 16949或QS 9000品管系統的強制要求。方法工具：適用於既有、新穎或擬作的系統。

FMEA全程圖 • 利用產品的機能方塊圖很有機會挖掘出潛在的失靈模式，因為效應經常出現在機能方塊的接合之處或者介面。 • FMEA手法將固有技術、失靈經驗及邏輯推理等視為「FMEA用表」的三項輸入來源，然後對高風險的潛在障式要求預防措施。

FMEA效益 • 對設計需求和設計方案，協助進行客觀評價。 • 針對製造裝配的要求，協助進行基本設計。 • 於設計開發階段，協助將思慮儘量及於各式各樣的潛在障式，和它對系統及產品的嚴重。 • 提供額外資訊，協助企劃高效能的設計試驗和開發計畫。 • 按對「顧客」之效應嚴重區分等級，編製一份障式清單，進而對設計改善與開發試驗擬訂優先順序。 • 提供一份開放式表格，以廣徵降低風險之卓見，和跟催各項對策行動。 • 就未來的市場關切，對設計變更和新式設計，預先提供參考資料。

FMEA要領 • 客戶包括「最終的使用人」和成品或上位組件之設計相關的諸位工程師，以及和製造程序相關的製造、裝配及服務的諸位工程師。 • 當全面實施時，所有新的零件、修改零件以及新用途或新環境之流用零件，都要執行設計失效分析。它是由負責設計的工程師主導。 • 在 DFMEA 進行初期，主擔當的工程師宜主動積極介入所有相關工作，至少應包括了製造、裝配、採購、品保、服務和供應廠商，以及為下一裝配的設計等。 • 如果是專利性的設計時，也可能是由供應廠商主導，不論是內作或外作，負責設計的工程師也應納入團隊工作。

製造與組立 • 設計 FMEA 宜強調設計之內涵，並且假設會製造或組立成該水準。 • 在製造裝配時可能產生之潛在障式、源流或機構，則必須在製程FMEA 涵蓋這類障式之辨識、嚴重和管制等等。 • 在進行設計失效分析時，對製造裝配之技術或限制應當納入考慮。必要之模具草圖。表面光度之限制。組立的空間和便利。鋼材硬度之限制。製程能力或實績。

15.4.1 產品企劃與FMEA • 市調情報：競品在市場分佈、需求及反應狀況。 • 顧客需求：客戶對性能規格及其他有關開發之需求。 • 法令規章：有關製造、使用及安全等之法規限制。 • 環保考量：有關材料選用對於環保及回收等之考量。 • 專利分析：有關專利衝突所進行之預防分析。 • 開發計劃：有關開發初期擬定之相關計劃書。品質性能規格(Q) 開發成本預算(C) 開發日程日曆(D)

產品企劃 • 五步驟：界定產品開發目標、製作產品地圖、執行DFMEA、展開對策措施及列管對策專案。準備資料產品開發目標機能/規格/成本/日程步驟一 D 1.市調情報 2.客戶需求 3.相關法規 4.環保考量 5.專利分析 6.開發計劃製作產品地圖 ( Product Map) 步驟二 M 1. 產品開發計劃(Q/C/D) 2. 產品設計概念構想 3. 品質機能展開(QFD) 4. 風險評估 5. 競品及資料執行DFMEA ( Team Work ) 步驟三 A 展開對策措施步驟四 I C

範例15.1

瓦斯供應系統(範例15.1) 瓦斯流向－打開瓦斯主閥，當溫度閥門處在開啟狀態時，瓦斯經由支管流向母火口；打開瓦斯主閥，當溫度閥門和電磁閥門都處在開啟狀態時，瓦斯經由主管流向燃燒室。熱氣流向－當銅藕片處於炙熱狀態時，溫度閥門被觸開；當水槽之水溫低於設定溫度時，溫感計會引開電磁閥門。

系統可靠塊圖(範例15.1) 可靠塊圖－將瓦斯系統區分成瓦斯系、控制系和溫感系等等；瓦斯系包括燃燒室、母火口、瓦斯主管、和瓦斯支管；控制系包括瓦斯主閥、溫度閥門和電磁閥門；溫感系包括溫感計和銅藕片。

演習：手電筒 手電筒的分解任務：能發出光芒，使用於近距照明。點火栓接觸子絕緣片開關件緊壓彈簧尾蓋反射鏡座外筒透鏡電池(2個) 頭蓋絕緣體環燈泡

練習：手電筒可靠塊圖 由電燈迴路、光線發生部份和構體等，形成「結構系」、「電力系」、「操用系」、「點火系」、和「照明系」等五機能方塊

15.4.2 風險分析 • 在設計正式出圖、製造正式量產或服務正式啟動之前，若能利用FMEA手法及早發現高風險的失靈模式，並且採取有效措施來減低影響、消除發生或提高檢知能力，那麼產品或服務的可靠度就可望大大提升。 • 將風險視為有嚴重度 S、發生度 O和難檢度D等三種來源 • RPN = SOD。總合風險

FMEA用表

FMEA Table

潛在障式

失靈效應 • 填入潛在障式發生時的不良效應。在本欄界定顧客所察覺的失靈效應或經歷的狀態，若有影響安全或不符合法令之可能時，應加以詳加說明，並註明法規條款。 (a) 組件本身之功能 (b) 上位組件之功能 (c) 系統之功能 (d) 產品之運轉、操控與安全； (e) 顧客之感覺 (f) 政府法規之符合性。

嚴重度 • 元件材料、套件或作業失靈時對同位（local）、上位（next）系統及最終（end）性能、財物或生命所產生效應的程度。

失靈源流 • 肇生產品/服務失靈模式的設計、製造或用料的原因。

發生度 • 針對失靈障源和失靈機構以評點的方式來評定其發生之頻度。

管制方法 • 針對潛在障式或其發生機件，列出預防方法、設計確認或驗證或其他可確保設計之有效活動，而且目前已用於或即將用於此設計或類似設計者。譬如路試、設計審查、失靈保全、洩壓閥、數學分析、裝備或實驗室試驗、可行性分析、原型試驗、車隊測試等等

難檢度 • 設計管制對失效樣式之難檢程度。參用該表以評定難檢度，若同一潛在障式有數種設計管制方式時，則從中選取難檢點數最低者。

範例15.2

Causes & Effects Worksheets Final OccurrenceScore: 6 Larger Occurrence: 5 Larger Occurrence: 3 Larger Occurrence: 3 Larger Occurrence: 6 Larger Occurrence:N.A. Materials Causes 1. Supplier mis-labeled parts (3). 2. Supplier sent wrong parts (5). Machine Causes 1. Wrong program (3). Methods Causes 1. Old version of feeder set-up sheet (3). Man Causes 1. Operator load wrong part or into wrong feeder (6). Environment Causes 1. None. Final Severity Score: 8 Failure Mode #: Wrong part mounted Current Detection for Failure Mode and Score: Part Verification System (2) Measurement of component values at Kitting (3) Larger Severity: 7 Larger Severity: 8 In-house Effects 1. Fail at Visual (5) 2. Fail at ICT (6) 3. Fail at OQC (7) Ex-factory Effects 1. Fail at Customer’s IQC (8) 2. Fail at end-user (8)

第 15 章機能展開與失效分析