2.1 專案管理

第二章 文獻探討

為了彰顯前人的研究成果，本章將針對傳統專案管理的方法 及 FMEA 做深入的文獻探討，以做為本研究的基礎。

2.1 專案管理

管理者通常會同時監督著好幾個作業。這些作業有些涉及例 行性、重複性的活動，有些則涉及非例行性的活動。專案所指的 即為後者。具體來說，專案是指設計在有限時間內完成某特定目 標的一次作業[23]。專案的實例包括建立一採購體制、裝置新的 電腦系統、把工廠遷移到新地點、興建高速鐵路、發射太空梭、

新產品或服務導入市面、甚至於競選活動等等。

2.1.1 專案之定義與特性

專案是指一個多種活動的組合，可產生一個特定的成果，

Cleland[38]將專案描述為在特定的時間預算下，為了達成特定的 目標所從事的活動，這些活動通常是跨越原來組織中的階層關 係，且與原來組織中例行性的活動有所不同。

王慶富[3]將專案定義為運用系統觀念，以確使專案能在既 定的時間及預算下，完成最終目標。

另外也有學者認為專案是指一組完整而特定目標之活動，具 有明確的起迄時點與成本限制，內容牽涉到各項技術，具有相當 的複雜性，而又不重覆[8]Newman (1972) [55]、 Reeser (1973) [58]、Archibald (1976) [31] 、 Cleland (1975) [38] 。綜合來說，

專案具有以下特性：

1.特定的目標(Goal)：

目標不限大小，可為有形的結果，亦可為無形的勞務；但 必須具體而明確。

2.明確的時程(Schedule)：

在整個的活動過程中，標明起迄的時間。

3. 限制的成本(Cost)：

依時程及所使用資源來估算成本，具有獨立的成本預算。

4.複雜性(Complexity)：

因涉及各項不同領域的技術與知識，需運用來自不同事業 或部門的人才，所以整合時往往非常複雜。

5.非常設(Impermanence)：

為一臨時性組織，有明確的終結點，一但目標達成，或確 定目標無法達成，專案即告結束

6.無經驗(Unfamiliarity)：

工作內容通常無例可循，在人員、方法、設備、時間、環 境等，往往與先前的不同。

7.不確定性(Uncertainty)：

因具非重覆性，工作進行時，隨時可能有新的情況發生，

影響品質、進度、成本、安全甚至於最終的成敗。

2.1.2 專案管理的意義

曹延傑[14]將專案管理之定義描述如下：對於一次性的工作 (例如軟體開發)，憑藉溝通與領導，經規畫、執行、控制等過程，

有效地完成該工作之目標，產生品質好的產品(或服務)，並且使 參與該工作的員工生產力增進、成就感提高的整個過程，可稱為 專案管理。

簡言之，專案管理即運用規劃(planning) 、排程(scheduling) 執行(executing)、控制(controlling)等活動，經由有效協調各種資 源的運用，完成專案的目標與需求。

由於不同的組織或產業對專案管理的運作，均不太一致，現 以人員技術需求等九個特性，比較說明如表 2-1[11,48]：

表 2-1 專案管理特性比較 專案/產業型態

企業內部 研發案

小型建築 專案

大型建築 專案

航 空 / 國 防 武器

資訊系統 工程專案

1.人員技術層次 低 低 高 高 高 低

2.組織結構的重要性 低 低 低 低 高 低

3.時間管理的困難度 低 低 高 高 高 低

4.會議的次數 極多 低 極多 極多 多 中度

5.專案經理的位階 中階 高階 高階 高階 中階 中階

6.專案贊助者的參與 是 否 是 是 否 否

7.衝突的強度 低 低 高 高 高 低

8.成本控制者的位階 低 低 高 高 低 低

9.計畫/時程的管制程度 僅作時程

管制

僅作時程 管制

細部計畫 細部計畫 僅作時程 管制

僅作時程 管制

由以上說明使吾人對專案管理有初步認識之後，那麼為什麼 需要「專案管理」？原因乃為傳統上功能部門運作，無法面對現 今動態且複雜環境的需要。當所遭遇的問題牽涉甚廣時，功能部 門之單一知識或技術專家已無法滿足所需；因此，在傳統(功能) 組織外，另設組織來整合各功能部門之資源，以便執行特定任務 或解決特殊問題。茲將專案管理與傳統(功能)管理之要點比較如 表 2-2。

表 2-2 比較專案管理與傳統(功能)管理[ 3 ] 項 目 專案管理 傳統(功能)管理 直線

幕僚組織二元化

層級組織模式仍然存在，但 功能部門轉為支援單位，形 成一網狀權力與義務關係。

功能部門負責完成機構之主 要目標，直線式領導，幕僚 提供意見。

梯形原則 直線主管部屬關係，仍然存 在，但注重平行及斜行之工 作流向，合法性工作均可推 動。

主管部門之權力存在於組織 中，其業務著重上下運作。

主管部屬關係 以同事或管理者與技術專家 關係推動專案。

嚴守主管部屬關係，業務於 金字塔形結構中進行。

組織目標 管理專案為相關單位共同責 任，其目的為多元化。

機構決定組織目標，其目的 為一元化。

統一指揮 專案經理領導並整合各部 門達成組織目標。

功能經理領導部屬完成部門 目標。

權力與義務關係 因支援人員之薪資、升遷及 績效評估為功能經理職 專案經理之義務超過權力。

主管部屬及幕僚之權力義務 關，係明確存在於功能組織 中。

期限 專案於一定期限內結束。 長期提供能力、技術及設備 支援。

2.1.3 專案管理的目標

一個成功的專案，係指在成本(budgeted cost) 、時間 (time limit)的限制情況下，達到預期品質(quality)，因為在執行專案時，

成 本 、 時 間 、 性 能 都 是 事 先 設 定 的 ， 所 以 專 案 管 理 (project management)即在同時達成此三個互相獨立的目標，僅達成一個或 兩個皆不算是成功的專案。

在衡量專案的績效時，通常以規範(specification) 作為品質 (quality)的指標，以預算(budget)作為為成本(cost)的指標，以時程 (schedule)作為時間(time) 的指標；圖 2-1[13]即是代表此種關係，

但因為內在、外在環境的演變，上述三個目標，有時候會產生變 化，這時候專案團隊(project team) 應盡最大努力思考應變的方 法，修正目標的內容，當然最終的目的，仍然以顧客滿意(customer satisfaction)為依歸。

圖 2.1 專案管理的目標及其限制

為了達成上述三個目標，執行專案管理時，可能遇到意料之 外的問題如下：

1.影響達成品質的問題

(1) 合約商與顧客溝通不良的問題：此乃與顧客對規範的 看法不一致或是描述不清楚所造成的誤解，因此專案 品質基準(base line)與相關文字應求完整、明確。

(2) 合約商對於性能承諾及顧客過度預期，造成認知上的 差距及超越科技能力範圍。

(3) 合約商設計錯誤或執行偏差所造成的後果。

2.影響時間的因素

(1) 不同專業人員看法上的歧異：如工程人員為採用發展 中的新科技，電腦人員欲採用新的電腦語言等，都會 造成時間上的延誤。

(2) 專案管理所需的資源未能備妥：如裝備、人員未能及 時獲得。

(3) 由於品質規範改變：規格內容改變，新增或提昇規範 等，均會對時間造成衝擊。

3.影響成本的因素

(1) 合約商過度壓低成本，來爭取合約，於取得合約之後 又無法如預算執行，造成成本的增加。

(2) 成本估算過程中，缺乏可參考的歷史資料，或估算不 正確或過於樂觀等，均偏離實際成本的原因。

(3) 由於成本控制不佳，管理不善，造成成本增加。

(4) 規範、時間改變，對成本的衝擊。

2.1.4 專案管理程序

專案管理程序(project management process)乃為達成專案階 段性目標的一序列活動，專案生命週期的各個階段可以區分為：

起 始 (initiating) 、 規 劃 (planning) 、 執 行 (executing) 、 控 制 (controlling) 、結案(closing) 等五個程序(process)。詳如圖 2.2[7,14], 其 中 計 畫 、 執 行 、 控 制 稱 之 為 「 作 業 管 理 程 序 」 (operational management process)，是確保專案持續運作的主要程序。起始、

結案等則稱為「基本管理程序」(basic management process) 。

圖 2.2 專案管理過程

起始

規畫

執行

結案 領

導

控制

作業 管理 程序

基本 管理 程序

在專案開始前(Preproject)，

與使用者並同決定專案目標 及條件。

規畫專案的各階段，工作分 配，專案組織以及控制方式 等等。

執行之中經由控制步驟，可 以發現與原先規畫有所偏差 之處，一則可能執行不當，

需要調整執行方式或人員，

二則可能規畫過於脫離現實

，則必須回到規畫步驟重做。

依完成標準嚴加檢視產品與 文件，並進行專案完成的評 估與人力資源再分配等任務。

專案經理除了溝通與領導之外，最重要的就是使專案管理過 程順利進行，在規畫階段，大部份的工作都得由專案經理親自參 與或領導去做，其他執行、控制、完成等步驟需要專案小組成員 照計畫實施，而專案計畫，其實與一般組織的計畫在架構上沒有 什麼不同，如表 2.3 所示。

表 2.3 一般計畫與專案計畫的內容概要[18]

一般計畫 專案計畫

組織定位及宗旨 目標

手段 資源 行動計畫 再行動計畫

專案的目的及範圍 專案的目標及管理目標

控制下的專案過程 人、錢、設備、時間…..

工作分配、網路規畫、時程、預算、測試計畫 … 應變計畫、資料蒐集、報告、重規畫….

雖然專案管理程序可區分成五個程序，但以專案的生命週期 看，在管理程序上，會發生重疊現象，如下圖。

圖 2-3 專案管理各階程序之重疊情形[ 13 ]。

2.1.5 專案的生命週期(Project Life Cycle)

因為專案的獨特性，而且又須面臨複雜的不確定性，管理上 可將其區分成若干個專案階段(project phases)，以利於管理和控制, 將這些專案階段集合在一起,即稱為專案的生命週期。

在每一個專案階段皆有其工作內容，完成時間及預算額度 等，但是會因為行業的差異而有不同的特性，Cleland 與 King[38]

以建築、國防武器系統、醫藥研究、軟體發展等四種類型的專案 生命週期。將其歸納成一般化的模式，詳如圖 2-4，它包含了概 念設計(conceptual design)、初步發展(advanced development)、細 部設計(detail design)、生產(production)、及系統使用(operation) 等五個階段。

圖 2-4 一般化的專案生命週期

依據美國國防系統管理學院[40]統計，生命週期中各階段的成 本比率約如圖 2-5：

圖 2-5 生命週期成本比率圖

2.1.6 專案管理之技術

第二次大戰後，甘特圖成為管理階層最常採用之規劃及控制 技 術 ， 爾 後 由 於 工 作 更 趨 細 分 化 、 專 業 化 及 複 雜 化 ， 又 有 PERT/CPM 等網路分析的出現，茲就其要點說明如下：

1.甘特圖(Gantt Chart)

甘特圖如圖 2.6 所示，最主要的優點是能於圖上同時顯示各 作業預定進度與實際的起迄時間，不僅易於瞭解,且可從圖形的變 化發現進度的差異，而能迅速的加以檢討及分析。缺點則是無法 從圖表上評估，某特定作業落後或超前預定進度時，對整個專案 的影響。

由於只有某些特定任務的延誤會對整個專案的進度造成影 響，而且需視各作業間之相互關係而定，無法在甘特圖表上顯示 出來，此時需藉由網路的方法才能計算對專案進度的影響。

圖 2.6 甘特圖[23]

2.要徑法與計劃評核術(PERT/CPM)

要徑法(CPM)與計劃評核術(PERT)為專案規劃、日程安排及 控制時常用的技術。主要是利用網路的方式，展現計劃中各作業 相互間的順序與關係，然後以簡單的數學運算，計算作業時間並 找出專案的要徑所在，再進一步調配各項的資源，以達有效之運 用，最後則於作業進行中追查，控制進度與成本，並配合品質管

制使專案能順利達成目標。

網路圖是由許多箭頭與節點所組成的，箭頭代表專案作業，

網路圖所表示的作業順序關係比甘特圖清楚得多。例如辦公室的 遷移，訂購傢俱之前，必須先找到辦公室地點。同樣地，訓練員 工之前必須招募面談，然而，面試與訓練的活動卻可以與找辦公 室地點等有關作業同時進行。

圖 2-7 簡單專案之網路圖

大體而言，PERT 主要用於不確定時間的計算，採三時法評 估作業所需的時間，進而求出專案整體之工期；CPM 則採單時 法，用於工期與成本的調整，找出使專案總成本最小時之最適工 期。表 2-4 為 PERT 與 CPM 之異同﹝4﹞。

表 2-4 PERT/CPM 之異同

PERT CPM

相異 1. 美 國 海 軍 發 展 北 極 星 飛 彈 計 劃 時 所 創 用 之 規 劃 與控制技術

2. 時間模型為機率性：三時 估計法

3. 適 用 於 作 業 時 間 為 不 確 定狀況下

4. 著重時間之分析(如：專案 完工時間、完工機率之預 估等)

1. 美 國 杜 邦 化 學 公 司 在 因 應 營 建 工 程 之 需 要 而 發 展出來的控制技術

2. 時 間 模 型 為 確 定 性 ： 單時估計法

3. 適 用 於 作 業 時 間 及 成 本 皆為確定之狀況下

4. 除了時間之分析外，並考 慮成本因素(同時考量時 間與成本之抵換關係，如 趕工問題)

相同 1. 以網路圖為分析基礎

2. 適用於大型專案的規則、協調、執行與控制

2.1.7 作業展開圖

大型專案通常涵蓋為數眾多的作業，故規劃者需要一些方法 來正確地決定整個專案需要做什麼事，因此才能實際估計專案中 各種不同作業的完成時間及所需成本，最常使用的方法是作業展 開圖(WBS)。它是將專案所應進行的作業羅列出來。最後會像樹 狀一般涵蓋了整個專案的工作項目。

如圖 2-8 所示。在圖中有好幾個層級的方格，作業展開圖的 第一步驟是辦認專案的主要單元，再依序向下展開成各個細項作 業，某些大型專案可包涵很多的層級，圖 2.8 僅提供作業展開圖 的概念，層級區分愈詳細，則時程、成本與品質之控制將更有效。

但相對的在文件、表格作業方面勢必更為繁瑣。

專案

層級 1

層級 2

層級 3 層級 4

圖 2-8 作業展開圖

1.1 1.2 1.3

1.1.1 1.1.2

1.1.1.1

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3.1 1.3.2 1..3.3

1.1.2.1 1.3.2.4

2.2 失效模式與效應分析

失效模式與效應分析(Failure Mode and Effects Analysis)，簡 稱為 FMEA，為一種預防性之可靠度設計分析技術[12,45,47]，它 是使用結構化的系統程序方法，及早發現產品潛在的失效模式，

探討其失效原因，及失效發生後該失效對上一層分系統、次系統 和系統所造成的影響，並採行適當的預防措施和改進方案。圖 2-9 為 FMEA 手法概要，它通常是在產品生命週期的初期實施，用來 提 高 產 品 或 製 程 的 可 靠 性 ， 降 低 往 後 做 彌 補 改 善 動 作 的 成 本 [44]。本節除了會對 FMEA 的風險評價方法之相關文獻做探討 外，對於 FMEA 的起源與發展、實施步驟也將做簡單的說明。

失 效 影 響 分 l 改正行動 List 析

l Detection 能力 List

元件 潛在 失效模式 (含失效率) 圖 2-9 FMEA 手法概要[ 5 ]

設 計 基本設計 系統

次系統 細部設計 組件 性

能

藍圖草圖 專

業 支 援

R.M.SS CHECK 設計改正/變更

藍圖審定

分 析 層 次 固定技術

失效經驗 危害嚴重等級

FMEA 審查

可靠度問題 改正行動

l 可靠度方塊圖 l 系統硬體分解圖

系統

次系統

元件

2.2.1 FMEA 起源與發展

在 50 年代由於美軍戰鬥機之油壓裝置與電氣裝置之可靠度 不高致失事頻繁，造成機毀人亡嚴重，格魯曼(Grumman)飛機公 司首先將 FMEA 的觀念用於飛機主操縱系統的失效分析。到了 60 年代，美國甘迺迪總統簽署阿波羅計劃，推動太空研究工作，

美國國家航空暨太空總署(NASA)針對任務需要，於 1963 年發佈

「NPC 250-1」之可靠度計劃，明定承製商必須實施設計審查 (Design Review)，在設計審查時必須應用 FMEA 的技術，此一時 期 FMEA 成功的被應用在太空計劃上[39]。同時，美國軍方也開 始應用 FMEA 的技術，並於 1974 年出版軍用標準 MIL-STD-1629 規定 FMECA(Failure Mode，Effects and Criticality Analysis)作業程 序，1980 年將此一標準修訂改版為 MIL-STD-1629A，沿用至今[ 41, 44,53 ]。

1977 年福特汽車公司在教育手冊[41]中公佈 FMEA 的作業標 準並推廣使用，隨後美國各大汽車廠陸續採用，並依應用對象分 成「設計 FMEA」及「製程 FMEA」，除公司內實施 FMEA 外，

並要求供應商對所供應的零件進行設計(Design)及製程(Process) 的 FMEA。

1985 年 國 際 電 工 委 員 會 (International Electronical Commission ，IEC) 出 版 關 於 系 統 可 靠 度 的 FMEA 技術標準，

「IEC812」即是參考美軍標準 MIL-STD-1629A 加以修改而成之 FMEA 作業程序，其內容除對電子、機械及油壓等設備或零件的

FMEA 做說明外，同時提到可將 FMEA 應用在軟體及人員功能的 可靠度分析上[22 ,47 ]。

1993 年美國汽車業所實施的品質系統 QS 9000，也將 FMEA 的技術應用在設計及製程管制上，而歐盟單一市場所實施的 CE 標誌認證，也利用 FMEA 的技術實施產品安全風險分析[32,52 ]。

實際上，目前 FMEA 已經被廣泛使用於太空、航空、國防、

汽車、電子、機械、造船等產業，甚至也被應用到服務業。例如 陳啟斌、林進財等[21]利用 FMEA 的方法做銀行授信避險決策分 析；Willy[64]將 FMEA 的方法應用在 ISO14001 環境管理系統上，

對新產品製造的潛在環境風險做分析。Wang and Labrie [63]結合 FMEA 與布林代數法，應用在系統安全之設計上面。張清亮、陳 文欽、蔡志弘[16]以 FMEA 技術對醫療器材做產品的風險分析。

盧昆宏[27]則應用到資源回收系統之失效模式與效應分析。

2.2.2 FMEA 之相關名詞

在實施 FMEA 作業時，首先需瞭解有關的名詞定義[29,36] ： 1.可靠度(Reliability)：產品在預定時段或任務時間內及環境壓力 下發揮其足夠績效的條件機率。

2.失效(Failure) ：或譯為「故障」，即零組件本身或產品，未能發 揮預定機能的狀態。

3.失效模式(Failure Mode)：係指具體地描述失效發生的方式，如 裂開、腐蝕、洩漏、振動、變形或折斷等。

4.嚴重度(Severity)：失效對於達成系統任務所造成的衝擊，亦即 某失效發生後對顧客、下一製程或對系統產生影響的程度。

5.發生度(Occurrence)：某失效模式會發生的機會大小程度，通常 以每年會發生的次數來決定其等級程度。

6.難檢度(Detection)：某失效的因素能被檢測出來的機率，或者失 效能被顧客察覺出來的機會或難易度。

7.關鍵性(Criticality)：係指失效模式發生的頻率及其發生後果的一 種相對度量。

8.失效率(Failure Rate)：係指產品、零組件或子系統在每單位壽命 度量失效的次數，例如每年失效幾次。

9.方塊圖(block diagram)：乃定義系統各功能本質於操作，相互關 係及相依關係之方形關連圖。

2.2.3 設計 FMEA 及製程 FMEA

美國三大汽車公司─通用汽車(GM)、福特(Ford)與克萊斯勒 (Chrysler) 在 美 國 品 管 協 會 汽 車 分 會 (ASQC) 及 汽 車 工 業 行 動 組 (AIAG)的贊助下，在 1993 年制定一套有效且可以掌握可靠度的 作業手冊「潛在失效模式與效應分析參考手冊，(Potential Failure Mode and Effects Analysis Reference Manual) 」，統一 FMEA 作業 分析的程序與表格[36]如表 2.6。

表 2.5 美國三大汽車公司所使用之 FMEA 分析表格 潛在性失效模式與效應分析(設計 FMEA)

系統 FMEA 編號：

子系統： 設計責任者： 頁：

零組件： 關 鍵 日期： 負責分析者：

型號/年代： 日期：

相關單位：

改善結果 項目

/功能 失效 模式

失效 效應

嚴 重 度

關 鍵 等 級

失效 原因

發 生 度

現行 管制 措施

難 檢 度

風 險 優先數 RPN

建議 改善 措施

負責部 門與完 成日期

嚴 重 度

發 生 度

難 檢 度

R P N

FMEA 分成設計 FMEA 及製程 FMEA 兩種，說明如下[9,11]。

1.設計 FMEA

將 FMEA 技術應用在研發新的產品或零組件等系統之可靠性分 析稱為「設計 FMEA」。設計 FMEA 是指從概念定義到設計確 定的整個研究發展過程中的一項分析手法，目的在預先發掘出 潛在的失效模式，再檢討、評估不同失效模式，對產品功能所 造成的影響程度，以決定改進設計的優先順序，並有效的防止 失效發生。為求達成其效益，設計 FMEA 必須配合設計發展的 程序反覆進行。主要目的在於發現系統設計中的疑點，透過嚴 謹的分析作業，確認所有失效模式於系統設計中，所有會造成 嚴重失效的原因與可能性，以便儘早提出設計變更或修改，使 產品的設計最佳化。

2.製程 FMEA

將 FMEA 技術應用在製造/組裝過程之分析稱為「製程 FMEA」。 製程 FMEA 應以新製程或經修改之製程為對象，並在正式生產 開工前，於品質規劃階段中實施。主要目的在利用 FMEA 技術 分析製程中每一步驟可能的潛在失效模式及影響程度，並找出 失效模式發生的原因與發生機率，尋找各種可能的方法以避免 失效模式發生或降低其發生率，減少其影響程度或提高製程不 良之檢出能力，以便在正式生產前就能預先改善其製程設計；

以利生產出合乎品質、成本、時間所要求的產品。

一般而言，製程 FMEA 可再細分成四種類別：（1）零件製造 FMEA，（2）裝配 FMEA，（3）接收檢驗 FMEA，（4）試驗檢驗 FMEA [11]。

2.2.4 FMEA 作業程序

失效模式與效應分析通常應用在高可靠性的產品、設備或製 程的開發，不論是設計 FMEA 或製程 FMEA，其程序大致上相同。

現將其進行步驟簡略整理如下[5,28,41,60 ]：

1. 確認系統的任務：

工作分析是 FMEA 作業成功的第一步，因為 FMEA 是以完成 產品設計及生產為評估基準。因此 FMEA 工作小組應從基本功 能、設計要求或設計規格書等，詳細確認欲實施 FMEA 之系 統，分系統和展開水準的任務。

圖 2.10 機能別可靠度方塊圖 2. 決定展開水準

FMEA 實施是否有效果取決於作業的展開水準，所謂展開水準 是指將系統細分的程度，如果每件設計的產品都分解至零組 件，則會太過繁瑣，造成任務時效延誤、無法確認等等困擾；

但是如果解析水準層次過高，則會產生真正失效原因是什麼難 以確認，以致無法採取適當的矯正行動，所以適切的展開水準 才能收到預期的效果。

3. 繪製機能別可靠度方塊圖與系統編號圖

可靠度方塊圖如圖 2.10 [28 ]，係指壽命週期內系統各單元間在 可靠度計算上之串、並聯關係。以輔助 FMEA 作業的實施，並 系統

分系統

組件

且在各不同層次的功能別應如圖 2-11 加以編碼，並結合資訊管 理，以建立各展開層次的追溯標準和索引依據。這對後續 FMEA 的維持有很大助益。

冰箱

冷凍機能 控制機能 貯藏機能

凝

縮 部

冷

卻 部

壓

縮 部

貯

藏 棚

放

熱 部

溫度控制 始動控制 保護裝置 斷 熱 箱

斷

熱

門

分系統

4.列舉潛在性的失效或不良模式

由 FMEA 的成員，經由類似的工程資料與經驗，對無法達到 預定功能要求之所有可能失效或不良問題一一列舉。在列舉 時需考慮下列因素：（1）參照類似的設備或零組件、（2）參 照類似的搬運作業或輸送方法、（3）檢討因環境條件等所引 起的失效或不良模式、（4）檢討人為的作業失誤及（ 5）設備 與製品之間的干擾等。

5.建立 FMEA 分析表：

FMEA 分析表格見表 2.6。將失效模式內容整理，並記錄於 FMEA 表中。此時記述要簡單明瞭使第三者能輕易了解。

1

1-2 1-3

1-1 1-5

1-3-2 1-3-1

1-3-12-3 1-3-12-2

1-3-12-1 1-4

圖 2.11 系統數字編號圖

1-3-12

零件 組件

系統

表 2.6 失效模式與效應分析表例 [ 5 ] 失效模式與效應分析表

系統： 日期：

分解水準： 頁： 之 參考圖號： 分析者：

任務： 審核：

失效造成的影響 編

號 零組件

名稱 功能 失效 模式

失效 原因

作業

模式 對零組 件本身

對其它 零 件

對整個 系 統

失效偵 測裝置

補救 措施

嚴重性 分 類 備 註

6. 推定造成失效模式的原因

每一個失效模式的原因也許不只一種，須把相關的原因一一列 出。依據 Stamatis[59 ]所述對於產生失效的原因，可分成六類：

（1）人員、（2）設備、（3）方法、（4）材料、（5）量測、（6）

環境等，以特性要因圖方式逐一推敲失效發生的原因。再配合 事先訂立的基準來決定故障等級程度。

7.矯正行動擬定與實施：

FMEA 分析表填完之後，先依故障嚴重程度檢討何項失效須優 先處理，再決定適當矯正行動，有些矯正行動需涉及設計變 更，有些需以技術試驗改善品質，有些則只需採用並聯系統即 可解決之。至於取決何種矯正方式，平衡點為成本考量、改正

行動的難易和滿足消費者需求。

8.改善成果評估

經過製程重新設計或補救措施實施後，應評估系統失效率是否 改善，如果失效率仍然偏高，則可能是因為沒有找到失效的主 因，或者改正的方案選擇不當，那麼就應該再來一次，重新的 作檢討。當然成效不佳，也有可能是 FMEA 參加人員的專業知 識不足，另一方面 FMEA 可協助設計人員洞燭其對該研究產品 專業設計知識的弱點，並得以及早充電獵取，以使新產品的可 靠度和功能可以展現最佳成果。

2.2.5 失效風險評價與決策

利用 FMEA 的技術來對問題做改善的決策，必須以問題的嚴 重性為依據，來排定優先解決的順序。其決策的法則，傳統上可 依據風險優先數或關鍵值的大小。目前有學者提出數種方式來求 風險優先數。本節將綜合歸類 FMEA 失效風險評價與決策方法之 相關文獻[1,17,28]，分別說明如下。

1. 風險優先數法(Risk Priority Number)

福特教育手冊[41]對於 FMEA 的失效風險評價方法最為傳統

，目前仍被各行業普遍所採用。其方法是採用風險優先數(RPN) 的數據，來做風險評估(Risk Assessment)。其風險的因子由下列組 成：

Sf：發生度 ─ 失效發生的機會。

Sd：難檢度 ─ 失效不被顧客察覺出來的機會或檢測的難易 程度。

S：嚴重度 ─ 失效產生的後果。

此三個因子依程度大小，以 1 至 10 的分數來衡量給分，如 表 2.7∼2.9 [43 ]，分別為三個因子的程度等級與分數之對照表。

表 2.7 發生度( Sf )

發生的機會 分數 發生機率

幾乎不可能 1 0

2 1/20000 很低 3 1/10000 4 1/2000 5 1/1000 中等

6 1/200 7 1/100

高 8 1/20

9 1/10 很高 10 1/2

表 2.8 難檢度( S^d )

失效難檢等級 分數 缺陷到達 顧客的機率(%) 幾乎不可能 1 0－5

2 6－15 很低 3 16－25

4 26－35 中等 5 36－45 6 46－55 7 56－65

高 8 66－75

9 76－85 很高 10 86－100

表 2.9 嚴重度( S )

嚴重等級 分數

顧客可能沒有注意 1

顧客稍覺困擾 2

3 4

顧客不滿意 5

6 顧客高度不滿意 7

8 影響顧客生命安全 9

10

風險優先數(RPN)是由發生度、難檢度及嚴重度三者相乘而 得，如以式子可表示如（2.1）式。對於風險優先數的決策因子數，

可依 FMEA 的應用場合定出不同的決策因子與分數評定準則。圖 2.12 為風險評估示意圖[16 ]。

RPN = Sf × Sd × S （2.1）

風險評估

×

×

圖 2.12 風險評估示意圖 失效模式 失效原因

如何控制

造成影響

嚴重度

發生度 難檢度

2. 評點法(Criticality Score Evaluate)

鈴木順二郎、牧野鐵治等[ 5 ]對日本產業所提供的失效風險 評價方式，建議採用評點方式做失效等級的評價，分為失效評點 法與致命度評點法兩種。

（1）失效評點法

所謂失效評點法，就是將故障所造成的影響大小進行綜合的 判斷與分級，以做為決定改善順序及範圍的依據。其評點的值（Cs） 可由下式求得：

i i

S

C C C

C =

×

⋅ ⋅⋅ ⋅⋅ ⋅⋅

其中1

≤ C

≤

在上式中之評點要素與係數的關係如表 2.10 所示[5,28 ]。

表 2.10 評點要素與係數的關係 評點要素 係數 Ci

1.機能性失效影響的重要度 2.影響系統的範圍

3.失效發生的頻度 4.失效防止的可能性 5.能重新設計的程度

Ci = 1∼10

其失效等級的評價是由 Cs的大小，經表 2.11[5,28 ]的關係轉換成 四個程度的失效等級，以決定設計是否需變更或改善。

表 2.11 Cs與失效等級的關係

失效等級 Cs

Ⅰ ： 致命性 7 以上∼10 Ⅱ ： 重大 4 以上∼7 Ⅲ ： 輕微 2 以上∼4 Ⅳ ： 微小 2 以下

但在實施製程 FMEA 時，則除了用設計 FMEA 所求出的失 效等級外，並同時再考慮其它的評點要素來做綜合評點[5,28]。以 式子表示為

5

C

C

C

C

C

C

= × × × ×

其中，C1：設計 FMEA 所評定的等級 C2：對下一個製程影響的程度 C3：不良的發生頻度

C4：不良品能檢測出來的難易度 C5：是否初次使用的裝置或設備

（2）致命度評點法

所謂致命度評點法是利用影響致命度的各因子相乘，得出致 命度評點（CE），如以式子可表示為：

CE = F1×F2×F3×F4×F5 （2.4）

其中 F1：失效影響的大小

F2：對系統造成影響的範圍 F3：失效發生的頻率

F4：失效防止的難易

F5：是否重新設計的必要性

致命度評分的各項因子及準則如表 2.12 所示[5,28]。

表 2.12 致命度評點的基準

項 目 內 容 係數

失效影響的大小 F1

造成致命性損失的的失效 造成相當損失的的失效 喪失機能的失效

不喪失機能的失效

5.0 3.0 1.0 0.5 對系統影響的程度

F2

造成系統內 2 個以上的重大影響 造成系統內 1 個的重大影響 造成系統的影響不大

2.0 1.0 0.5 發生頻度

F3

發生頻度高 有發生的可能性 發生的可能性小

1.5 1.0 0.7 防止的可能性

F4

不能 防止可能 很簡單的防止

1.3 1.0 0.7 重新設計的程度

F5

需相當大變更的設計 類似設計

同一的設計

1.2 1.0 0.8 致命度評點（CE）求出後，再依表 2.13[5,28]所示將嚴重性等 級分成四級。

表 2.13 CE與失效等級的關係 失效嚴重等級 CE

Ⅰ 3 以上

Ⅱ 3 以下∼1.0 以上

Ⅲ 1.0

Ⅳ 1.0 以下

3. 風險水準法(Level of Risk)

依據 DINV 19250 對 風 險 評 價 的 度 量 ， 是 採 用 4 個 因 子 S-A-G-W 來評估產品的風險水準(Level of Risk)，四個因子的評定 準則如表 2.14 所示[46]。

其風險大小評估是以一個決策樹（如圖 2.13），經由決策路 線得出相當的風險水準，例如：S2-A1-G2-W2 其風險水準為 2。

風險水準值愈高代表愈需要做更完備的改善。

表 2.14 風險水準法的因子判定準則

項 目 準 則 S：造成傷害(Harm)的嚴重性 ─ S1：輕微損傷

─ S2：嚴重傷害或引起一人死亡 ─ S3：引起少數人死亡

─ S4：大災難(Catastrophe)或引 起多數人死亡

A：被察覺(Exposure)的頻率 ─ A1：很少至經常性 ─ A2：經常至連續 G：可避免的程度 ─ G1：可能被避免

─ G2：無法避免 W：會引起傷害之事件發生

的機會

─ W1：低（發生機會極微）

─ W2：中（有時候發生）

─ W3：高（經常發生）

圖 2.13 風險水準法 4. 關鍵性分析與關鍵性矩陣法

MIL-STD-1629A 中對於零組件失效的嚴重等級評定，可採用 定量或定性的關鍵性矩陣來評定，如圖 2.14[5]。

嚴重性分類

圖 2.14 關鍵性矩陣

1 - - 2 1 - 3 2 1 4 3 2 5 4 3 6 5 4 7 6 5 8 7 6 W3 W2 W1 S1

S2

S3

S4

A1 A2 A1

A2

G1 G2 G1 G2

A B C

D

E

4 3 2 1 高 低

高 增加關鍵性

失效發生的機率

C^r

定量方法需先做關鍵性分析，求出零組件的關鍵度值（ Cr），

再利用 Cr及嚴重性的分類構成關鍵性矩陣。而定性方法則以零組 件失效模式發生的機率與嚴重性的分類來構成關鍵性矩陣。愈居 於關鍵性矩陣圖右上方之失效模式，其嚴重性愈高，改善措施需 優先考慮 [5,18 ,39 ,53]。

零組件失效模式的關鍵度值 Cr 可由零組件中所有失效模式 的關鍵性值（Failure Mode Criticality Number, Cm）加總而得，公 式如下：

∑

=

i

i m

r

C

C

1

)

( （2.5）

其中 n 為零組件同一嚴重等級失效模式的數目，Cm =βαλp t 。 在 Cm中的各項因子為

β：失效效應機率(Failure Effect Probability) α：失效模式比(Failure Mode Ratio)

λp：零件失效率(Part Failure Rate) t：零件的作業時間

從上式很明顯的可以得知，欲實施關鍵性分析，各項參數須 能明確的量化，這對大多數產品來說是比較困難，所以應用的範 圍相對也較狹窄。表 2.15 為 關鍵性分析(CA)表[5,18 ]。

表 2.15 關鍵性分析表

編 號

功能 規格

失效 模式

失效 原因

嚴重 等級

失效率 來 源

失效率 λ

失效效 應機率 β

失效模 式分布 α

操作 時間 t

失效模式 失效機率

Cm

系統失 效機率

Cr 備 註

2.2.6 FMEA 的優點與缺點[18]

FMEA 是一種廣泛被採用的工程管理技術，結構化的系統程 序方法，其優點有：

1. 原理簡單、方法簡便，基本上是定性分析，也可進行定 量分析。

2. 適合在設計階段使用（DFMEA），也可在製造階段使用 (PFMEA)，任何生產事業，如機械、航空、汽車、半導 體等均可適用。

3. 可以根據顧客對產品設計與製造需求的影響性，列出失 效模式的改進順序，由企業按優先順序逐一改進。

4. 提供製作 FTA(失效樹)的基礎，有助於編寫失效檢修手 冊。標準之建立，有助於企業內之教育訓練成效。

5. 提供設計評估、製造現場解決問題的參考資料，用以累 積工程經驗，締造「知識管理」的效果。

此外 FMEA 也有其不足之處，說明如下：

1. 具有多功能、大量零組件的複雜性產品，將其系統分解後 施以 FMEA 要考慮的細節太多，執行起來就顯得繁雜而 困難。

2. FMEA 主要是進行表格化、文件化並需要隨時修訂，工作 量大且費時，尤其是系統末端的零件評價改變時。

3. FMEA 是探討單一因素的失效模式，若是多項失效模同時 作用或相互影響，就難以分析了。

但無論如何，FMEA 是失效分析的一個重要工具，是提 高產品品質重要方法和措施之一，企業若能積極而有效的規 劃與執行，定能發揮其功效。