FDTAIM 分析改善模式之建構與應用
盧昆宏 教授 國立高雄大學亞太工商管理學系 Email: [email protected] 魏振育 研究生 國立高雄大學亞太工商管理學系 Email: [email protected] 歐惠鳳 研究生 國立高雄大學亞太工商管理學系 Email: [email protected]
摘要
本研究整合FMEA、DEMATEL 及 TRIZ 等方法，建構一套「FDTAIM 演算法」，該演算法建構流 程包含三個階段：(1)功能需求之瞭解與失效分析、(2)關鍵失效模式分析及(3)改善與驗證。利用本研究 所建構的分析演算法對於製程或產品的持續改進與創新，將有著具體的執行步驟。最後，本研究以背 光板框架組裝為例，說明本研究所建構之演算法則的應用，以驗證本演算法則之可行性與有效性。 關鍵字：失效模式與效應分析、決策實驗室分析法、發明問題解決理論
1. 前言
1.1 研究背景與動機 企業如何分析各種有價值的問題並創造出各種深具創新發明的概念；如何能讓工程人員在面對複 雜的製程問題時，提升對問題的瞭解及識別可行方案的能力；如何於系統、設計、製程或服務在尚未 送達顧客前，預先發現其在設計或製造過程中，有可能發生的潛在問題及錯誤，進而採取適當的措施 與預防的方法…等。實為企業於製程與產品的持續改進與創新重要的課題。此外，市場要求產品品質 提升的呼聲越加高漲，為了預防上市的產品發生客訴情形，越來越多企業導入失效模式與效應分析 (Failure Model and Effects Analysis, FMEA)，以 FMEA 作為預先發現在設計或製造過程中，將有可能發 生的潛在問題及錯誤，事先採取適當措施與預防的專門技術，以達到事前品管，俾提升顧客滿意度之 目的(今野勤等，2008；高玉惠，2007)。隨著知識的累積，各項產品不斷的創新與進步，讓現代的工業 製程日新月異，導致工程人員在面對問題時，往往忽略了問題背後所隱含的問題，只是利用自己的知 識、想法及過去的經驗來處理表面問題，而非真正的去處理問題背後的複雜問題，讓問題依舊存在。 決策實驗室分析法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)目前被廣泛運用於各種 領域之研究，該方法之應用能讓工程人員在面對複雜糾結製程問題時，可以提升對特殊問題之瞭解、 識別可行方案及解決複雜問題等方面的能力；發明問題解決理論(Teoria Reshenia Isobretatelnych Zadatch, TRIZ) 對於如何解決問題之模式具有系統化和結構化的傳承力，它能提供工程人員去分析各種有價值 的問題，應用於產品創新與工程設計，並創造出各種深具創新發明的概念。 因此，本研究擬透過FMEA、DEMATEL和TRIZ理論建構一套製程改善之分析模式，在此模式演算 流程中，藉由FMEA和TRIZ理論發展出關聯性矩陣，透過DEMATEL量化分析各潛在失效模式，以協助 工程人員釐清製程上之主要問題與次要問題，並運用創新問題解決技巧提出改善對策，以彌補FMEA在 系統惡化分析上的不足。最後再以背光板框架組裝進行改善為例做為本演算流程之實證研究。基於上 述之研究背景與動機，期望本研究建構之算則能有效地改善生產技術和良率，達到品質改善及降低生 產成本之目的，以提昇國內相關產業的市場競爭力。 1.2 研究目的 本研究之主要目的如下：1. 整合 FMEA 和 TRIZ 理論，在 DEMATEL 的架構下，建構一套具發展主、次要失效問題之製程分析 模式。
2. 考慮到 FMEA 所提供之改善建議無法考量到是否會造成系統惡化之情況。因此，本研究擬藉由 TRIZ 理論之矛盾矩陣表(Contradiction Matrix)所提供的解決問題原則，使產品能在改善問題的同時，亦不 致於使其他系統項目的功能惡化，讓問題能獲得真正的解決。
3. 以 LCM 製程之背光板框架組裝為例進行實證分析，以驗證本研究所建構之算則的可行性及有效性。
2. 文獻探討
本章將針對欲研究之範圍進行相關文獻之探討及彙整，其內容包括：失效模式與效應分析 (FMEA)、決策實驗室分析法(DEMATEL)及發明問題解決理論(TRIZ)等。
2.1 失效模式與效應分析(FMEA)
失效模式與效應分析(Failure Model and Effects Analysis, FMEA)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，使產品在設計與製程規劃時，及早發現缺陷及影響程度並提出解決之道 (陳 道宏，2004) 。FMEA 之發展萌芽於 1950 年初期，隨著飛機引擎變更為噴射引擎而開發的設計分析方 法。由於當時油壓裝置或電氣裝置之可靠度不高，為了防範飛行時因裝置失效而造成事故之發生，美 國格魯曼(Grumman)公司開發了 FMEA 的分析手法，並廣泛使用於噴射機之可靠度設計，成果相當顯 著。隨後被美國太空總署(NASA)廣泛應用於太空開發計畫。1970 年代美國軍方開始應用 FMEA 技術， 並於1974 年出版 MIL-STD-1629 軍用標準作業程序，再於 1980 年修訂改版為 MIL-STD-1629A(柯煇耀， 2001)。1970 年代美國汽車工業受到國際間強大的競爭壓力，而導入國防與太空工業之可靠度工程技 術，以提高產品品質與可靠度，FMEA 即為當時所導入的系統分析方法之一；1977 年福特汽車公司(Ford Motor Company)在其教育手冊中公佈 FMEA 作業標準並推廣使用，並依應用對象分為「設計 FMEA」 及「製程FMEA」(Ford Motro Company, 1988)。1992 年美國汽車工業策進會(Auto Industry Action Group, AIAG)在美國品質學會(American Society for Quality, ASQ)的協助下，提出 QS9000 品質管理系統；1993 年將FMEA 納入產品開發管理體系的一環，發展「潛在模式與效應分析(Potential FMEA)參考手冊」， 以持續改善為目標，藉以提高安全性並滿足顧客要求，強調事先的預防、降低品質差異與保有產品的 再現性及穩定性，同時減少製程中所造成的浪費、不良品及廢棄物等。(吳貴彬等，2003)。Stamatis(1995) 指出，在實際的生產過程中所產生之失效，為設計和規劃階段之潛在產物，而FMEA 可以透過標準表 格來進行分析，有系統地確認問題、評估失效之風險及改善活動之有效性，在設計/製程階段預先排除 系統中之潛在失效問題及錯誤。因此，有效地執行 FMEA，除了可用以研判可能的失效模式，探討失 效發生之原因，並採取預防性措施或尋求改進對策外，更可以減輕事後變更或補救的潛在風險，以提 高產品之可靠度(柯煇耀，2001)。 2.1.1 FMEA 相關實證研究 本節將介紹FMEA 之相關實證研究，整理歸納部份較具代表性之文獻分別論述如下：
Rhee & Ishii(2003)，針對 FMEA 之缺陷運用了以成本為基礎的失效模式，衡量各項目之風險成本， 該方法有益於比較並選擇較佳的設計方案，以降低特定系統之整體生命週期的成本。
陳文彬(2005)，運用 FMEA 與其推廣的手法 EFMEA 作為研究方法，比較 EFMEA 與 FMEA 於滅 火器產品設計階段之評估，並以EFMEA 改善傳統 FMEA 之缺失，使 FMEA 手法更為嚴謹。
曾俊傑等(2008)，運用品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)排列出組織中須被改善的 作業∕程序之優先次序，並以FMEA中的風險優先數(RPN)評核提列的矯正∕預防措施之有效性，以防 範問題於事前。
Almannai et al.(2008)，同時使用品質機展開(QFD)技術和 FMEA 技術，應用於製造系統的設計和 實施階段，以確認相關之風險並加以解決。
劉鐵等(2008)，整合 FMEA 與 KT(Kepner-Tregoe)手法，根據既有的 FMEA 資料庫，界定出特定失 效模式的失效原因，再利用 KT 手法收歛到最可能的原因，讓問題最終不僅獲得解決，同時也降低了 風險，以協助工程師有效而快速地處理緊急日常管理問題。
Chiozza & Ponzetti(2009)，於醫學檢驗上運用 FMEA 技術，在血液交叉試驗(blood cross-matching)、 臨床化學分析(clinical chemistry analytes)及重點照護檢驗(POCT)等方面之風險優先數(RPN)獲得顯著的 改善。
2.2 決策實驗室分析法(DEMATEL)
決策實驗室分析法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)源於 1972 年至 1976 年間的日內瓦Battelle 研究中心，為了釐清有關種族、饑餓、環保、能源等世界性複雜、困難問題所發 展出來的方法。該方法是根據目標事物的具體特徵來確認變數/屬性之間的因果關係，反映出系統本質 與發展趨勢，DEMATEL 可以提升對特殊問題的瞭解、將糾結複雜的問題加以集群以及藉由層級結構 來識別可行方案(Tzeng et al., 2007)。Seyed-Hosseini et al.(2006)提到，DEMATEL 是一種分析系統構成 要素之間關係的有效程序，可以透過系統構成要素間的關聯程度及影響的嚴重程度，決定方案選擇或 改善活動之優先順序；張學孔等(2009)也指出，DEMATEL 可有效建構因素間之因果關係、方案評估架 構與因素權重等，目前已廣泛應用於環保、社會、商業、管理與工程等領域。
2.2.1 DEMATEL 相關實證研究
本節將介紹DEMATEL 之相關實證研究，整理歸納部份較具代表性之文獻分別論述如下： Hori & Shimizu(1999)，在人機介面監控系統之螢幕的設計及評估上，採用 DEMATEL 對結構進行 分析，以彌補設計方法上之限制。
Liou et al.(2008)，於航空公司的具體組織和管理要素之發展上，運用 DEMATEL 及模糊理論以確 認關鍵因子，建立一套有效的安全管理系統。 葉哲宏(2008)，由產品設計者針對零件的關係利用模糊函數評估零件各項關係值，進而使用 DEMATEL 評估零件關聯性強度，協助產品開發設計者能迅速得知各模組的關鍵零件，以縮短產品開 發時程。 張學孔等(2009)，針對計程車產業運用 DEMATEL 和集群分析法，以釐清並篩選產業改善因素間 之因果關係。 2.3 發明問題解決理論(TRIZ)
TRIZ 為俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch 之縮寫，英譯為 Theory of Inventive Problem Solving(TIPS)，意即「發明問題解決理論」。由俄國科學家 Genrich Altshuller 及其研究團隊於 1946 年 根據所研讀之發明專利後，針對創新發明所創造出的一套嚴謹之理論方法(Stan Kaplan, 2008)。
TRIZ 理論為一系統化之創意設計方法，透過有系統、有規則的方法，解決創新過程中有可能碰到 的種種問題，致力於釐清和強調系統中所存在的矛盾。此外，TRIZ 理論具有提升創新及解決抽象問題 的能力，且 TRIZ 理論之應用不局限於某特定領域，能協助工程人員針對技術問題及產品開發流程找 到創新的解決方案，以取代低效率的盲目搜尋。到目前為止，TRIZ 理論被認為是最為全面且有系統地 論述解決發明問題、實現技術創新的理論。(Jugulum et al., 1998；Yamashina et al., 2002；Robles et al., 2009；郭宇智，2008)。
今野勤等(2009)，認為 Altshuller 所開發之 TRIZ 理論，可以在創意發想階段縮短因試行錯誤所造 成的時間浪費，透過 TRIZ 理論所進行的構想設計，可以揪出問題的根本原因，並且擬定出許多因應 根本原因的創意策略。
TRIZ 理論解決問題之工具包括：矛盾矩陣(Contradiction matrix)、40 項發明原則(The 40 Principles)、 物質－場分析(Substance-field)、76 個標準準則(76 Standard solutions)、發明問題解決演算法(Algorithm for Inventive Problem Solving, ARIZ)等。
Altshuller 觀察了所有與創造發明有關的問題後，所歸納而成的第一個重大突破發現，即為技術矛 盾(Technical Contradiction)。所謂「技術矛盾」係指當嘗試著去改進一個技術系統參數 A 時，會使得 參數 B 惡化，例如欲使產品本身更為堅固而增加厚度，反而使該產品重量增加，如果改用更好的材 料，又會增加生產成本…等等之類的問題(Stan Kaplan, 2008)。當傳統的工程方法面對這些問題的時 候，多半會用「妥協」去面對系統中所產生的矛盾；但是，在TRIZ 理論中，則是透過「矛盾矩陣」 來解決問題。 矛盾矩陣為一個39¯39 階的矩陣，矩陣中 i 代表改善的特徵，以 j 代表避免惡化的結果，而矩陣
中間方格內之數字代表 i 與 j 所對應之 40 項發明原則。其中，構成矛盾矩陣之 39 項工程參數為 Altshuller 分析各種工程問題狀況，所歸納出之系統衝突矛盾特徵。當系統進行改善產生矛盾現象時， 可以藉由矛盾矩陣來找到相對應的發明原則，提供解決特定問題之思考方向。
2.3.1 TRIZ 理論相關實證研究
本節將介紹TRIZ 理論之相關實證研究，整理歸納部份較具代表性之文獻分別論述如下： Kobayashi(2006)，以生命週期規劃 (Life Cycle Planning, LCP)之架構為基礎，結合 TRIZ 理論的矛 盾矩陣表，建構系統化之產品創新考量機制。
Hua et al.(2007)，結合泛函分析(Functional Analysis, FA)和 TRIZ 軟體工具，以協助工程師於產品開 發之技術問題上尋找創新的解決方案。 陳以明等(2007)，於產品設計之概念過程，針對顧客需求系統化建置一個「整合創新流程」。藉由 名義群組技術(NGT)收集顧客需求，並有效地整合 QFD 與 TRIZ 於「整合創新流程」中，以明確界定 出矛盾問題。 曾朝泉(2008)，以半導體晶圓研磨製程證明 TRIZ 理論創新結果之可行性，並改良 TRIZ 理論無法 量化之缺點，結合田口實驗設計的敏感度分析之優點，以突破技術上的瓶頸，解決品質衝突問題。 張旭華等(2009)，以工程上之 TRIZ 理論為基礎，建立一個保險服務的 TRIZ 初始雛型與架構。以 此架構協助企業進行創新服務品質之設計，藉以改善品質機能間的衝突並有效提升顧客滿意度。
Robles et al.(2009)，結合案例式推理(Case-Based Reasoning, CBR)與 TRIZ 理論的主要優點並應用於 化學工程上，以縮短發明設計之時間。
Fresner et al.(2010)，透過 TRIZ 理論針對清潔生產(Cleaner Production)標準程序中－確認可行方案 (Identify options)，為沒有相關工程背景之團隊開發一套通用的方法。研究結果顯示，藉由 TRIZ 理論 之概念，可以有效且有系統地選擇改善方案。
因此，本研究將整合FMEA、DEMATEL 及 TRIZ 理論建構一製程分析模式。透過 FMEA 進行製 程分析，以DEMATEL 強調製程上之主、次要失效問題，最後運用 TRIZ 理論提出解決方案並驗證其 改善成效。
3. 研究方法
本研究整合FMEA、DEMATEL 及 TRIZ 理論等方法，旨在建構一套製程分析之演算法則，本章內 容將逐一陳述「FDTAIM 演算法」建構流程所包含之三個階段：(1)功能需求之瞭解與失效分析；(2)關 鍵失效模式分析；(3)改善與驗證。 3.1 算則之建構 本研究之算則建構流程如圖 3-1 所示，其主要之目的在於協助尋找製程上之關鍵失效模式，透過 系統化之方法擬定改善對策，而算則建構之流程大致上可以分為三個階段，說明如下： 階段一：功能需求之瞭解與失效分析 針對欲研究之主題收集相關文獻，並到現場瞭解製程實際狀況，透過專業工程人員所提供的 資訊與協助，進行失效模式與效應分析。 階段二：關鍵失效模式分析 根據相關文獻之探討，將失效模式與效應分析之結果與DEMATEL、TRIZ 理論加以結合，即 運用TRIZ 39 項工程參數審視功能需求與潛在失效模式，進行產品潛在失效模式之關聯性分 析，藉以掌握製程改善條件或限制的本質，而後利用 DEMATEL 彌補傳統風險優先數(RPN) 有許多重複數之缺點，並針對各潛在失效模式進行分類，歸納出製程上之主、次要失效問題， 進而獲得關鍵失效模式。階段三：改善與驗證 為彌補FMEA在改善建議方面，對系統惡化分析上之不足，本研究運用TRIZ理論中的矛盾矩 陣，針對所獲得之關鍵失效模式尋找改善的建議並擬定解決方案。最後，重新評估RPN，以 驗證改善之成效。 相關文獻與工程人員意見 進行失效模式與效應分析
Step 1
Step 0
Step 2
Step 4
Step 3
評估工程參數權重值 擬定改善對策 並驗證改善之成效 發展關聯性矩陣 進行決策實驗室分析法 獲得關鍵失效模式 建立矛盾矩陣Step 6-10
Step 5
Step 11
Step 12
功能需求 潛在失效模式階段二
階段三
發展潛在失效模式之關聯性矩陣 發展功能需求之關聯性矩陣階段一
圖1 研究算則之建構流程圖4.實例驗證
本章將以背光板框架組裝為例，說明本研究所建構之演算法則的應用，以驗證演算法則之可行性 與有效性。 4.1 背光板框架組裝之分析與改善 階段一：功能需求之瞭解與失效分析 Step 1. 進行失效模式與效應分析 根據相關文獻及專業工程人員的意見，針對機構設計機能之主要項目：機構強度、組裝信賴度及 外觀，進行失效模式與效應分析(FMEA)，經評估計算可以得知，產品潛在失效模式中，風險優先數(RPN) 最高的前三項分別為：(1) 蟲蟲 Mura(RPN=49)；(2) 因 Lamp Holder 與低壓線接觸無保護而造成低壓 線被Lamp Holder 壓破(RPN=48)；(3) LGP 跳脫(RPN=48)。如表 1 所示。 表1 失效模式與效應分析 現行的設計 項 目 功能 需求 潛在 失效模式 潛在 失效效應 嚴 重 度 潛在失效原因 發 生 度 預防 檢測 檢 測 度 RPN 5 LGP Stopper 處 R 角 不夠平滑 4 要求供應商加 工平滑之R 角 實物確認 1 20 5 LGP R 角過小 1 LGP R 角為 0.5mm Design Review 2 10 5 Housing 拔模角過 大 8 Housing 未支 撐LGP Design Review 1 40 LGP 破裂 漏光 5 Housing R 角過小 4 Housing 未支 撐LGP Design Review 1 20 LGP 跳脫 漏光或暗 線 6 Holder 夾持 LGP 不 足 4 挾持量0.5mm Design Review 2 48 燈管受撞 擊斷裂 8 背板stopper 與 LGP 接觸面左右減去 gap 後支撐面不足 4 支撐距離 1.2mm Design Review 1 32 燈管受撞 擊斷裂 8 Housing stopper 與 LGP 之 Y 方向 Gap 過大4 Gap = 0.2mm Design Review 1 32 通過 50G 11ms 衝 擊測試 LGP Shift 燈管受撞 擊斷裂 8 LGP 與燈管距離過 近 4 距離1.2mm Design Review 1 32 機 構 強 度 通過 Bumpin g Test 蟲蟲Mura 模組出現 異物刮傷 Panel 或 Film 7 玻璃四邊未磨邊 7 玻璃四邊磨邊 Design Review 1 49 燈 管 線 受 拉扯斷裂 無法點燈 8 高低壓線等長長 度，受力於高壓燈 管線 4 低壓線較高壓 線長 Design Review 1 32 8 Lamp Holder 毛邊 向外 2 Lamp Holder 毛邊向內 實物確認 1 16 組 裝 信 賴 度 降低人 員組裝 過程中 造成的 不良 低 壓 線 被 Lamp Holder 壓 破 無法點燈 8 Lamp Holder 與低 壓線接觸無保護 2 rubber 高於 Lamp holder 0.1mm Design Review 3 48
Pooling 外觀不良 4 Metal Frame 壓住Cell gap 過小 5
調整鐵框 opening area 補強深度為 0.25mm 尺寸量測 2 40 5 使用較薄的擴散片 6 上擴散片更換 厚度較厚之 Film Design Review 1 30 Film 點 燈 後翹曲 外觀不良 5 擴散片與上膠框
gap 過大 6 gap= 0.06mm Design Review 1 30
O-ring 漏
光 外觀不良 5 使用雙C 型 O-ring 6
使用單O 型
O-ring Design Review 1 30 外 觀 外觀檢 測無異 常 上下亮線 漏光 4 Reflector sheet 未 緊貼LGP 6 Lamp hoder 夾LGP Design Review 1 24
階段二：關鍵失效模式分析
Step 2. 發展功能需求與 TRIZ 39 項工程參數之關聯性矩陣
透過專業工程人員之協助，利用專家訪談的方式訂定功能需求(含通過 50G 11ms 衝擊測試、通過 Bumping Test、降低人員組裝過程中造成的不良、外觀檢測無異常) 與 TRIZ 39 項工程參數間之關聯程 度，進而發展功能需求與工程參數關聯性矩陣。舉例來說，在人員組裝的過程中，雖然使用之零組件 其製造是否與設計規格相符可能會影響人員的組裝，但是，絕大多數造成不良的原因仍為組裝過程中 之人為因素，因此，「製造準確度」和「降低人員組裝過程中所造成的不良」兩者之間具有輕微關聯性。 Step 3. 發展潛在失效模式與 TRIZ 39 項工程參數之關聯性矩陣 利用專家訪談的方式發展潛在失效模式與工程參數關聯性矩陣。舉例來說，Mura 為一重要之顯示 器缺陷，其典型的表現為顯示器在均勻顯示亮度時，出現低對比度的斑點、汙跡、各種形狀及尺寸的 條紋等，因此，「可靠度」和「蟲蟲Mura」兩者之間具有絕對關聯性，如表 2 所示。 表2 潛在失效模式與工程參數關聯性矩陣表 潛在失效模式 工程參數 LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲 Mura 燈管線 受拉扯 斷裂 低 壓 線 被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點 燈後翹 曲 O-ring 漏光 上下 亮線 04.靜止物體的長度 1 3 1 0 1 4 3 1 0 0 06.靜止物體的面積 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 10.力量 2 0 0 0 0 0 0 2 0 0 11.張力、壓力 0 0 0 2 3 0 0 0 0 0 12.形狀 3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 13.物體穩定性 2 4 2 4 2 3 3 2 2 1 14.強度 0 4 0 0 2 4 0 0 0 0 21.功率 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 25.時間的浪費 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 26.物質數量 1 0 0 0 0 0 0 3 2 1 27.可靠度 3 4 2 5 2 4 0 0 0 0 28.量測準確度 1 0 0 4 0 5 3 0 0 0 29.製造準確度 1 3 1 0 0 4 3 0 0 0 31.有害副作用 2 3 3 4 3 5 4 1 1 1 36.設備複雜性 1 3 1 4 0 0 0 0 0 0 37.控制複雜性 1 2 1 2 1 3 3 1 1 1 38.自動化程度 3 4 2 3 0 0 0 0 0 0 Step 4. 評估工程參數之權重值 考量專業工程人員之意見及工程上之需求，藉由公式1 進行各功能需求重要性程度之評估，如「通 過Bumping Test」之加權值為 0.05。接續計算各工程參數之權重值，例如：「有害副作用」之權重值為 13.40%，「可靠度」之權重值為 11.43%。如表 3 所示。
∑
n RPN /1000 ) ( = 需求功能重要性程度之加權值 (1) Step 5. 發展潛在失效模式與加權後工程參數之關聯性矩陣 將Step 3 所獲得之關聯值與工程參數權重值相乘，以建立「潛在失效模式與加權後工程參數之關 聯性矩陣」。舉例說明，「LGP 跳脫」與「靜止物體的長度」關聯值為 3，「靜止物體的長度」權重值為 2.76%，故加權後之關聯值為 3×2.76％＝0.08。Step 6. 建立直接關係矩陣
首先，計算潛在失效模式間之影響幅度。本研究是分別比較兩失效模式間之關聯值大小來訂定影 響的幅度，再將求得之所有影響幅度值加總，該值即代表失效模式間的影響落差。舉例說明，靜止物 體的長度，LGP Shift 之關聯值為 0.03，蟲蟲 Mura 為 0，則在系統中之失效問題 LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura，其影響幅度為 0.03-0＝0.03；功率，LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura，其影響幅度為 0.07-0＝0.07； 製造準確度，LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura，其影響幅度為 0.03-0＝0.03。因此，在不考量 LGP Shift 關 聯值等於或小於蟲蟲Mura 關聯值的情況下，LGP Shift 相較於蟲蟲 Mura，其在系統中之總影響幅度為 0.03＋0.07＋0.03＝0.13，如表 4 所示。 表3 工程參數權重值評估表 功能需求 通過50G 11ms 衝擊測 試 通過 Bumping Test 降低人員組 裝過程中造 成的不良 外觀檢測無 異常 Σ(RPN/1000)／n 0.0293 0.0500 0.0320 0.0308 加總值 權重值 04.靜止物體的長度 1 0 1 1 0.09 2.76% 06.靜止物體的面積 0 0 0 2 0.06 1.85% 09.速度 3 0 0 0 0.09 2.64% 10.力量 4 0 0 1 0.15 4.44% 11.張力、壓力 0 3 2 0 0.21 6.42% 12.形狀 3 0 0 0 0.09 2.64% 13.物體穩定性 4 3 2 0 0.33 9.93% 14.強度 4 0 2 0 0.18 5.44% 21.功率 4 2 0 0 0.22 6.52% 25.時間的浪費 0 1 0 0 0.05 1.50% 26.物質數量 3 2 0 1 0.22 6.56% 27.可靠度 4 4 2 0 0.38 11.43% 28.量測準確度 1 0 1 1 0.09 2.76% 29.製造準確度 2 0 1 0 0.09 2.72% 30.作用於物體的有害因素 0 0 0 1 0.03 0.92% 31.有害副作用 3 4 4 1 0.45 13.40% 34.維護性 0 0 1 0 0.03 0.96% 36.設備複雜性 1 2 0 0 0.13 3.88% 37.控制複雜性 1 1 2 1 0.17 5.22% 工程參數 38.自動化程度 4 3 0 0 0.27 8.01% 加總值 3.33 100.00% 表4 直接關係矩陣表 LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲 Mura 燈管線 受拉扯 斷裂 低壓線 被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點 燈後翹 曲 O-ring 漏光 上下 亮線 加總值 LGP 破裂 0.00 0.27 0.52 0.40 0.82 0.65 0.99 1.03 1.15 1.25 7.08 LGP 跳脫 0.98 0.00 1.10 0.59 1.29 0.67 1.35 1.90 1.93 2.03 11.84 LGP Shift 0.13 0.00 0.00 0.13 0.30 0.27 0.50 0.80 0.83 0.93 3.89 蟲蟲Mura 1.13 0.61 1.25 0.00 1.32 0.82 1.31 1.95 1.95 2.05 12.39 燈管線受拉扯斷裂 0.43 0.19 0.30 0.20 0.00 0.19 0.53 0.80 0.83 0.93 4.40 低壓線被Lamp Holder 壓破 1.22 0.53 1.23 0.66 1.15 0.00 0.93 1.76 1.79 1.89 11.16 Pooling 0.69 0.34 0.59 0.28 0.62 0.06 0.00 0.89 0.92 1.02 5.41 Film 點燈後翹曲 0.13 0.29 0.29 0.32 0.29 0.29 0.29 0.00 0.19 0.35 2.44 Oring 漏光 0.06 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.00 0.00 0.16 1.00 上下亮線 0.00 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.00 0.00 0.00 0.42 最大值 12.39
表5 標準化直接關係矩陣表 LGP 破裂 LGP 跳脫 LGP Shift 蟲蟲 Mura 燈管線受 拉扯斷裂 低壓線被 Lamp Holder 壓 破 Pooling Film 點 燈後翹曲 O-ring 漏光 上下 亮線 LGP 破裂 0.00 0.02 0.04 0.03 0.07 0.05 0.08 0.08 0.09 0.10 LGP 跳脫 0.08 0.00 0.09 0.05 0.10 0.05 0.11 0.15 0.16 0.16 LGP Shift 0.01 0.00 0.00 0.01 0.02 0.02 0.04 0.06 0.07 0.08 蟲蟲Mura 0.09 0.05 0.10 0.00 0.11 0.07 0.11 0.16 0.16 0.17 燈管線受拉扯斷裂 0.03 0.02 0.02 0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.07 0.08 低壓線被Lamp Holder 壓破 0.10 0.04 0.10 0.05 0.09 0.00 0.08 0.14 0.14 0.15 Pooling 0.06 0.03 0.05 0.02 0.05 0.00 0.00 0.07 0.07 0.08 Film 點燈後翹曲 0.01 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.00 0.02 0.03 Oring 漏光 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 上下亮線 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 Step 7. 建立標準化直接關係矩陣 根據表4 尋找加總值中的最大值 ，經計算後可以得知最大值出現在「蟲蟲Mura」列， 即1.13＋0.61＋…＋1.95＋2.05＝12.39。因此，將 Step 6 所建立之直接關係矩陣除以 12.39，可得到標 準化直接關係矩陣。 ) ( max 1 1
∑
= ≤ ≤ j ij n i Z n Step 8. 建立直接/間接矩陣 藉由MATLBA 軟體計算 ，將標準化直接關係矩陣轉換為直接/間接矩陣，如表 6 所示。 1)
(
−
−=
X
I
X
T
表6 直接/間接矩陣表 A B C D E F G H I J LGP 破裂 LGP 跳脫 Shift LGP 蟲蟲 Mura 燈管線 受拉扯 斷裂 低壓線 被Lamp Holder 壓破 Pooling Film 點 燈後翹 曲 O-ring 漏光 上下 亮線 A LGP 破裂 0.03 0.04 0.07 0.05 0.10 0.07 0.11 0.12 0.14 0.15 B LGP 跳脫 0.11 0.03 0.13 0.08 0.15 0.08 0.16 0.21 0.23 0.24 C LGP Shift 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.03 0.05 0.08 0.09 0.10 D 蟲蟲Mura 0.13 0.08 0.15 0.03 0.16 0.10 0.16 0.23 0.24 0.26 E 燈管線受拉扯斷裂 0.04 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03 0.06 0.08 0.10 0.11 F 低壓線被Lamp Holder 壓破 0.13 0.06 0.14 0.08 0.13 0.03 0.13 0.20 0.21 0.23 G Pooling 0.07 0.04 0.07 0.03 0.07 0.01 0.02 0.10 0.10 0.12 H Film 點燈後翹曲 0.02 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 0.04 0.02 0.04 0.06 I O-ring 漏光 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.02 J 上下亮線 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 Step 9. 計算中心度(D+R)與原因度(D-R) 計算直接/間接矩陣各列與各行之總和，分別以Di及Rj表示並加以排序，其中，Di+Rj及 Di −Rj 分別為中心度與原因度。舉例說明，A之中心度為DA+RA=0.88+0.57=1.45，如表7 所示。表7 直接/間接矩陣之行列運算表 列的和 ( D ) 行的和 ( R ) 中心度 ( D+R ) 原因度 ( D-R ) 排序 值 排序 值 排序 值 排序 值 D 1.54 J 1.30 D 1.92 D 1.16 B 1.42 I 1.17 B 1.76 B 1.08 F 1.34 H 1.06 F 1.74 F 0.94 A 0.88 G 0.77 A 1.45 A 0.31 G 0.63 E 0.73 J 1.43 G -0.14 E 0.54 C 0.68 G 1.40 E -0.19 C 0.44 A 0.57 H 1.40 C -0.24 H 0.34 F 0.40 I 1.31 H -0.72 I 0.14 D 0.38 E 1.27 I -1.03 J 0.13 B 0.34 C 1.12 J -1.17 Step 10. 繪製因果圖 分別以D+R 為橫座標、D-R 為縱座標，繪製潛在失效模式之因果圖，如圖 2 所示。依據原因度計 算的結果，將製程上之潛在失效模式分類為主要問題及次要問題，其中「蟲蟲Mura」、「LGP 跳脫」、「低 壓線被Lamp Holder 壓破」及「LGP 破裂」屬於必須優先處理的主要問題，尤其是前三項失效模式； 依據中心度計算之結果可以得知，「蟲蟲Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線被 Lamp Holder 壓破」三項 失效模式與製程失效問題之間有高度的關聯性，即當製程發生失效問題時，有極大的可能為「蟲蟲 Mura」、「LGP 跳脫」或「低壓線被 Lamp Holder 壓破」。因此，因果圖凸顯出產品失效之情況主要來自 於製程中的「蟲蟲Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線被 Lamp Holder 壓破」三項關鍵失效模式。
圖2 因果圖 階段三：改善與驗證 Step 11. 建立矛盾矩陣 由於FMEA 缺乏對改善建議其可能引發之惡化效應進行分析，而導致有產生不良後果之虞。因此， 本研究結合TRIZ 理論中的矛盾矩陣，利用 FMEA 所提供之潛在失效原因作為矛盾矩陣中所要改善之 項目，再經由矛盾矩陣告知相對惡化的項目，並提供改善惡化項目之建議解決方法。
將Step 10 所獲得之關鍵失效模式：「蟲蟲Mura」、「LGP 跳脫」及「低壓線被 Lamp Holder 壓破」， 分別透過TRIZ 39 項工程參數篩選出相對惡化的項目，並找到所對應之 40 項發明原則。 Step 12. 改善成效之驗證 由40 項發明原則中，針對各關鍵失效模式找尋合適的發明原則，作為擬定改善對策之方向，並利 用 FMEA 之評估模式衡量改善建議之嚴重度、發生度、檢測度及改善後之 RPN 值，以確認改善之可 行性及有效性，說明如下： 1. 蟲蟲 Mura：採用「抽取」原則，將玻璃四邊進行磨邊的動作，減少失效問題的發生，並透過光學檢 測技術進行邊緣瑕疵檢測，以確保後段製程之正常運作。改善前RPN 值為 49，改善後 RPN 值為 14。 2. LGP 跳脫：採用「事先緩和」原則，事先增加 Holder 之挾持量，以減少 LGP 跳脫之現象發生。改 善前RPN 值為 48，改善後 RPN 值為 12。
3. 低壓線被 Lamp Holder 壓破：採用「事先緩和」原則，事先讓 rubber 高於 Lamp Holder，以減少低壓 線被壓破之現象發生。改善前RPN 值為 48，改善後 RPN 值為 16。 綜合以上結果，利用本研究之「FDTAIM 演算法」確實有效地降低關鍵失效模式之 RPN 值，減 少失效效應之發生。
5.結論
本研究建構了一套「FDTAIM 演算法」，在本文闡述了各步驟之具體作法，透過該分析演算法對於 製程或產品的持續改進與創新，提供了具體的執行步驟。最後，本研究以背光板框架組裝為例，說明 本研究所建構之演算法則之應用，以驗證本演算法則之可行性與有效性，具體有效地降低關鍵失效模 式之RPN 值，減少失效效應之發生。參考文獻
1. Stan Kaplan，姜台林譯，2008，TRIZ 發明問題解決理論，台北：宇河文化出版有限公司，初版。 2. 今野勤、井上清和、中野惠司、安部有正、林裕人、池田光司，唐一寧譯，2009，利用 QFD、TRIZ、 田口方法提升開發暨設計的效率，台北：財團法人中衛發展中心。 3. 吳貴彬、陳相如，2003，失效模式與效應分析之應用：中華民國品質學會第 39 屆年會暨第 9 屆全 國品質管理研討會。4. 柯煇耀，2001，預防性失效分析－FMECA & FTA 之應用，台北：中華民國品質學會，初版。 5. 陳文彬，2005，推廣與傳統的失效模式與效應分析之比較－以滅火器產品設計為例，國立台灣科
技大學工業管理系碩士論文。
6. 陳以明、吳繪華，2007。以顧客導向之 TRIZ 方法於產品創新設計，品質學報，第十四卷第四期， 457-477。
7. 陳道宏，2004，檢測 PCBA 之 FMEA 系統建立，元智大學工業工程與管理系碩士論文。
8. 高玉惠，2007，FMEA 結合 TRIZ 運用於 TFT-LCD COG 製程中 TRAY 盤刮屑之改善，中華大學科 技管理學系碩士論文。 9. 郭宇智，2008，應用萃思工具解決封裝元件導線架脫層問題，國立清華大學工業工程與工程管理 學系碩士論文。 10. 張旭華、呂鑌洧，2009。運用 TRIZ-based 方法於創新服務品質之設計－以保險業為例，品質學報， 第十六卷第三期，179-193。 11. 張學孔、吳奇軒、陳育生，2009。計程車產業政策關鍵因素分析，運輸計劃季刊，第三十八卷第 二期，173-200。 12. 曾朝泉，2008，以萃思創新理論解決晶圓製造廠研磨區品質衝突之研究，國立交通大學工業工程 與管理學系碩士論文。 13. 曾俊傑、童超塵、廖乃毅，2008。運用品質機能展開及失效模式與效應分析建構顧客稽核管理系
統，品質學報，第十五卷第五期，313-322。
14. 葉哲宏，2008，結合設計結構矩陣法與決策實驗室法於新產品開發－模糊理論之應用，國立虎尾 科技大學工業工程與管理研究所碩士論文。
15. 劉鐵、林啟良、劉智強，2008。失效模式效應分析與 KT 手法於半導體晶圓代工廠日常管理之應用， 品質學報，第十五卷第六期，399-407。
16. Almannai, B., Greenough, R. and Kay, J., 2008. A decision support tool based on QFD and FMEA for the selection of manufacturing automation technologies, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol.24(4), 501-507.
17. Chiozza, M. L. and Ponzetti, C., 2009. FMEA: A model for reducing medical errors, Clinica Chimica Acta, Vol.404(1, 6), 75-78.
18. Fresner, J., Jantschgi, J., Birkel, S., Barnthaler, J. and Krenn, C., 2010. The theory of inventive problem solving (TRIZ) as option generation tool within cleaner production projects, Journal of Cleaner Production, Vol.18(2), 128-136.
19. Hori, S. and Shimizu, Y., 1999. Designing methods of human interface for supervisory control systems, Control Engineering Practice, Vol.7(11), 1413-1419.
20. Hua, Z., Huang, F. and Wang, W., 2007. A method of product improvement by integrating FA with TRIZ software tools, International Journal of Product Development, Vol.4(1/2), 122.
21. Jugulum, R. and Sefik, M., 1998. Building a robust manufacturing strategy, Computers & Industrial Engineering, Vol.35(1-2), 225-228.
22. Kobayashi, H., 2006. A systematic approach to eco-innovative product design based on life cycle planning, Advanced Engineering Informatics, Vol.20(2), 113-125.
23. Liou, James J. H., Yen, L. and Tzeng, G. H., 2008. Building an effective safety management system for airlines, Journal of Air Transport Management, Vol.14(1), 20-26.
24. Rhee, S. J. and Ishii, K., 2003. Using cost based FMEA to enhance reliability and serviceability”, Advanced Engineering Informatics, Vol.17(3-4), 179-188.
25. Robles, G. C., Negny, S. and Le Lann, J. M., 2009. Case-based reasoning and TRIZ: A coupling for innovative conception in Chemical Engineering, Chemical Engineering and Processing, Vol.48(1), 239-249.
26. Seyed-Hosseini, S. M., Safaei, N. and Asgharpour, M. J., 2006. Reprioritization of failures in a system failure mode and effects analysis by decision making trial and evaluation laboratory technique, Reliability Engineering & System Safety, Vol.91(8), 872-881.
27. Tzeng, G. H., Chiang, C. H. and Li, C. W., 2007. Evaluating intertwined effects in e-learning programs: A novel hybrid MCDM model based on factor analysis and DEMATEL”, Expert Systems with Applications, Vol.32(4), 1028-1044.
28. Yamashina, H., Ito, T. and Kawada, H., 2002. Innovative product development process by integrating QFD and TRIZ, International Journal of Production Research, Vol.40(5), 1031-1050.
29. Yamashina, H., Ishida, K. and Mizuyama, H., 2005. An Innovative Product Development Process for Resolving Fundamental Conflicts, Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol.71(2), 216-222.
