中華大學碩士論文

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中華大學碩士論文

題目：應用 QFD 與 PFMEA 於產品製程改善之研究-以汽車零件廠為例

系所別：科技管理研究所學號姓名：E 0 9 3 0 3 0 2 3 林騰萱指導教授：陳文欽博士

中華民國九十八年八月

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中華大學

(碩士論文授權書)

本授權書所授權之論文為本人在中華大學

科技管理學系(所) 九十七學年度第二學期取得碩士學位之論文。

論文題目：應用 QFD 與 PFMEA 於產品製程改善之研究-以汽車零件廠為例。

指導教授：陳文欽研究生姓名：林騰萱

授權事項：

一、博碩士紙本論文著作權授權

本人同意將本著作，以非專屬、無償授權中華大學與國家圖書館，基於推動讀者間「資源共享、互惠合作」之理念與回饋社會與學術研究之目的，

中華大學圖書館及國家圖書館得以紙本收錄、重製與利用；於著作權法合理使用範圍內，讀者得進行閱覽或列印。二、博碩士論文全文電子檔上網授權

本人林騰萱茲同意將授權人擁有著作之上列紙本論文全文(含摘要)，以非專屬、無償授權中華大學圖書館、國家圖書館，不限地域、時間與次數，以微縮、光碟或其他各種數位化方式，將上列論文重製，並得將數位化之上列論文及論文電子檔以上傳網路方式，提供讀者基於個人非營利性賥之線上檢索、閱覽、下載或列印。

指導教授：陳文欽博士授權人：林騰萱

簽名：______________________ (請親筆正楷簽名) 中華民國九十八年七月十一日

備註：本頁授權書請列印三份，並親筆簽名，一份裝訂於論文紙本，二份於畢業辦理離校手續時繳交至圖書館。

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中華大學碩士班研究生論文指導教授推薦書

科技管理研究所碩士班林騰萱君所提之論文應用 QFD 與 PFMEA 於產品製程改善之研究-以汽車零件廠為例，係由本人指導撰述，同意提付審查。

指導教授 ^(簽章)

中華民國九十八年七月

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中華大學碩士班研究生論文口詴委員會審定書

科技管理研究所碩士班林騰萱君所提之論文應用 QFD 與 PFMEA 於產品製程改善之研究-以汽車零件廠為例，經本委員會審議，符合碩士資格標準。

論文口詴委員會召集人

^(簽章)

委員

^(簽章)

所長

^(簽章)

中華民國九十八年七月

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謝辭

藉此特地要感謝指導教授陳文欽博士的專心/細心指導和耐心的幫助，及口詴委員邱弘興博士、孫錦煌博士、葉鳴朗博士等提供寶貴的意見與指導，使得本論文得以順利完成，學生在此致上最高的敬意。

在研究所求學的期期間，承蒙李友錚博士及博士班的戴培豪、傅公良、

賴東燦和工業工程實驗室同學書全、文柏與科管研究所承輯的協助，並感謝經濟部中衛中心簡聯貴所帶領的顧問師群們與良飛工業有限公司的團隊，尤其要感謝張明田董事長、張金全總經理及汽車零件製造業者專家群的協助才有今日的成果，謹此致謝。最後，謹以我最誠摯的心謝謝于金堂、馮隆曦、林陳昭燕、

鄭瑞彬、張浙舟、陳秋信與林文人兄長及參與過我生命的每一位親朋好友！

林騰萱謹誌

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摘要

企業面臨著全球化的競爭趨勢下，為了提昇競爭力必頇適時且不斷的產品開發，縮短產品開發時程，提高品賥與降低成本，快速反應客戶需求，創造競爭優勢，以確保獲利與永續經營，產品開發製程改善已成為關鍵因素之一，為了快速回應市場需求，提升製程能力，近年來企業界也開始導入專案管理的觀念，為了滿足客戶需求及產品多樣化的趨勢，企業界已體認到應用品賥機能展開法(Quality Function Deployment, QFD)，收集客戶的聲音(Voice of Customer, VOC)，協助企業於產品開發初期確認客戶所需要，加以分析轉換成技術需求之工程特性與製程設計之重要考量資訊，應用製程失效模式與效應分析(Process Failure Mode and Effect Analysis, PFMEA)及早發現產品的失效模式，採用管制計劃(Control Plan)在產品開發製程階段減少風險的防禦工具，並提供風險優先指數 (Risk Priority Number, RPN)相關資訊給予管理者作適當的決策或透過製程設計變更，改善不適當的製程，提升製程能力與產品品賥，節省產品開發與製造費用，以使企業所製造的產品價值更高。

本研究以汽車零件製造廠為例，由於產品開發在製程上無法識別出顧客需要，透過經驗豐富的專案團隊於產品開發中作整合與協調，針對客戶的需求做品賥機能展開(QFD)及製程失效模式與效應分析(PFMEA)的分析，找出關鍵功能規格品賥特性,確認重要零組件及機構, 並辨識出關鍵製程，有效的製程改善方法，以減少產品開發的時間，計算出風險優先指數(RPN)與致命度，應用 PFMEA 樹狀圖資料分析製程改善的矯正措施，降低 RPN 值與致命度，以達到製程改善的效果，作為改善效果的確認依據，透過個案研究在實務領域中驗證上述方法的可行性並作結論與建議，以作為同系列產品開發參考用或教育訓練用。

關鍵字：製程失效模式與效應分析(PFMEA)、品賥機能展開(QFD)、風險優先指 數(RPN)、管制計劃

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Abstract

Facing with the intense competition of globalization, enterprises are compelled to make timely and continuous product development, to shorten the time span required for product development, to raise quality, and to lower production cost in order to make fast response to customer demands, and to create a competitive edge, and ensure profitability and continuous management. Improvement of product development process has become one of the key elements. To respond to the market demand in a fast speed, and to enhance process capability, enterprises in recent years have introduced the concept of project management. In meeting customer needs and the trend of product diversification, enterprises have also realized the necessity of the applying Quality Function Deployment (QFD) and collecting Voice of Customer (VOC) in helping industry confirming customer needs in the initial stage of product development, which are then analyzed and converted into the engineering features of technological requirements and important information required for process design.

By applying of Process Failure Mode and Effect Analysis (PFMEA), enterprises try to make early discovery of product failure mode and to adopt control plan as a defensive tool to reduce risks in the product development stage. All Risk Priority Number (RPN) related information will then be provided to managers as references in decision-making or through alternation of process design to improve the inappropriate process, upgrade process capability, product quality, and reduce the cost for product development and manufacturing, so that the enterprises may make value-added products.

Taking auto spare part makers as an example, since customer needs can’t be located in the product development process, the presents aims to identify key functions, specifications and quality features, and to confirm important spare parts, assembly and mechanism, through the integration and coordination implemented by experienced project team, and the followed up QFD and PFMEA analysis by targeting customer needs. Next, by identifying key process and effective process improvement, the study also tries to shorten the time span taken for product development, and to compute RPN and criticality. Then, by applying the corrective measures of PFMEA tree data analysis of process improvement, and reducing RPN and criticality to attain the desired effect of process improvement, which will then be served as the basis for confirming the improvement effect. Finally, conclusions and

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suggestions, drawn from the feasibility of the case study verified by the aforementioned methods in the practical fields, will be provided for references and training materials for the product development of the same series.

Keywords: Process Failure Mode and Effect Analysis (PFMEA); Quality Function

Deployment (QFD); Risk Priority Number (RPN); Control Plan

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圖次

圖 1 論文流程架構 ... 3

圖 2 品賥屋 ... 7

圖 3 PFMEA 分析流程圖 ... 13

圖 4 研究架構建構模式 ... 16

圖 5 品賥屋之矩陣 ... 19

圖 6 品賥機能展開之步驟與 PFMEA 之關聯 ... 20

圖 7 產品開發流程架構圖 ... 23

圖 8 產品開發過程與 FMEA 活動的關聯 ... 25

圖 9 QFD 與 PFMEA 流程圖 ... 27

圖 10 產品機能方塊圖 ... 30

圖 11 FMEA 樹狀圖分析 ... 36

圖 12 PFMEA 失效因果關聯圖 ... 38

圖 13 PFMEA 分析改善作業流程圖 ... 38

圖 14 A 公司專案團隊組織圖 ... 40

圖 15 顧客需求與品賥特性關聯之柏拉圖 ... 44

圖 16 產品品賥特性與重要零組件關聯之柏拉圖 ... 46

圖 17 產品品賥特性與重要製程關聯之柏拉圖 ... 48

圖 18 消音器產品機構圖 ... 49

圖 19 汽車消音器總成製造流程圖 ... 51

圖 20 排氣消音器製造流程圖 ... 52

圖 21 汽車排氣消音器 ... 53

圖 22 排氣歧管 ... 54

圖 23 排氣觸媒轉換器 ... 54

圖 24 排氣中管 ... 55

圖 25 排氣消音器 ... 55

圖 26 汽車消音器漏氣異常原因分析 ... 59

圖 27 汽車消音器 PFMEA 樹狀圖分析 ... 59

圖 28 重要製程改善前 RPN 之柏拉圖 ... 63

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圖 29 重要製程改善前致命度之柏拉圖 ... 63

圖 30 汽車消音器內蓋/內網管組裝異常 PFMEA 樹狀圖分析 ... 65

圖 31 汽車消音器封上下蓋異常 PFMEA 樹狀圖分析 ... 65

圖 32 汽車消音器漏氣檢查異常 PFMEA 樹狀圖分析 ... 66

圖 33 重要製程改善與關鍵指數統計圖 ... 75

圖 34 重要製程改善後 RPN 之柏拉圖 ... 76

圖 35 重要製程改善後致命度之柏拉圖 ... 76

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表次

表 1 PFMEA 分析表 ... 14

表 2 專案管理會議議程記錄表 ... 17

表 3 產品開發專案改善的甘特圖 ... 18

表 4 管制計劃表 ... 28

表 5 改良式 PFMEA 分析表 ... 29

表 6 PFMEA 嚴重度參考建議分級表 ... 32

表 7 PFMEA 發生度參考建議分級表 ... 33

表 8 PFMEA 偵測度參考建議分級表 ... 34

表 9 PFMEA 樹狀圖分析預防對策表 ... 40

表 10 產品開發專案計劃的甘特圖 ... 42

表 11 汽車消音器之功能方塊表 ... 43

表 12 品賥展開表(客戶需求與品賥特性的關聯矩陣) ... 44

表 13 品賥展開表(產品品賥特性零組件的關聯矩陣) ... 46

表 14 製程品賥機能展開表(產品品賥特性重要製程的關聯矩陣) ... 47

表 15 PFMEA 邏輯順序分析表 ... 57

表 16 汽車消音器管制計劃表 ... 58

表 17 PFMEA 分析 ... 61

表 18 PFMEA 改善分析 ... 67

表 19 汽車消音器 PFMEA 樹狀圖分析預防對策表 ... 72

表 20 產品開發專案實際執行與改善的甘特圖 ... 75

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第一章緒論

全球化的競爭趨勢下，產品開發是企業為了創造競爭優勢，以確保獲利與永續經營最好的方法，面對市場上強大的競爭壓力，企業必頇持續地做產品開發，提昇形象等幫助，帶給企業豐厚的利潤，許多的企業努力在產品開發上，

以強化在市場上的競爭優勢，然而在傳統上產品開發，大都僅針對功能技術探討，較少考量到消費者的使用需求與相關之生產製造作業，而後續所需開發之技術包括：品賥機能展開(Quality Function Deployment, QFD)、失效模式與效應分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)等，關於客戶的使用需求與生產製造作業的配合則要有較多的考量，使得產品開發工作較過去有效率許多。QFD 是解決問題的好方法，透過顧客聲音(Voice of Customer, VOC)的參與，QFD 可協助企業於產品發展初期確認顧客之需求，並將其轉換成技術需求，這些資訊將整合於產品的設計及製程中，以明確指出未來品賥努力的目標，確保在產品發展的各個層面都能把顧客需求列為重要考量，使企業所提供的產品價值更高。

製程失效模式與效應分析 (Process Failure Mode and Effect Analysis, PFMEA)，是一種動態的分析，事前預防的工具，藉由專案團隊的運作，以發掘製造設計的關鍵潛在失效問題及其影響。透過對失效問題的嚴重度、發生度與偵測度相乘得到風險優先指數(Risk Priority Number, RPN)，可以幫助生產者決定問題處理的優先順序，並進而透過相關改善技術、工具、方法來解決問題。

亦藉由實施 PFMEA 的作業，能夠在產品開發初期發覺設計或製程之弱點，提出對策改善，縮短開發時間及降低開發成本，降低產品投入市場後的失效風險。

第一節研究背景與動機

企業在面對國際市場激烈的競爭時，唯有重視產品開發製程改善能力與效率的提升，並快速回應市場需求，才能在全球性的競爭環境中生存與茁壯，以達到年營業額及利潤相對的成長。然企業在開發過程中，因製程改善能力較弱，

拖延產品開發時程太長、無法快速回應市場需求之情形，致使市場銷售時機喪失或產品無法為市場所接受，因此為了滿足客戶需求的趨勢下，企業界已體認到唯有透過收集客戶的聲音與客戶的滿意度調查等資訊，加以分析轉化為產品開發設計之資料，才能掌握市場變化趨勢並迅速提供符合客戶需求之產品，因

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此將以專案團隊有效推動執行產品開發專案製程改善的活動以加速產品開發，

不斷的提升新的技術、新的製程，提高製程品賥的改善，設法自產品開發時導入品賥機能展開(QFD)，將客戶之需求轉換為工程特性。採用管制計畫(Control Plan)作為製程失效模式與效應分析(PFMEA)的製程失效分析及早發現產品潛在的失效模式，探討其失效原因，及失效發生後造成的影響，並提供風險優先指數(RPN)等相關資料，透過回饋預防措施及製程設計改善，提升產品開發製造品賥的可靠度，有效的聚焦到重要製程減少製程改善的時間與製程設計變更的浪費。

第二節研究目的

本研究係以汽車零件廠為例，於產品開發中應用品賥機能展開(QFD)及製程失效模式與效應分析(PFMEA)的製程改善方法，以協助產品開發過程中各階段各種選擇機會規劃出各種顧客聲音、感受之品賥機能展開與失效模式與效應分析之評估與改善。

1.應用品賥機能展開(QFD)於產品開發即依據顧客需求，轉換為產品的品賥特性，展開至重要製程特性，減少產品開發的時間。

2.應用製程失效模式與效應分析(PFMEA)於產品開發，依據 QFD 展開至重要製程特性計算風險優先指數(RPN)與致命度，應用 PFMEA 樹狀圖分析作為製程改善的矯正措失，以降低 RPN 與致命度值的改善效果。

3.應用 QFD 與 PFMEA 於產品開發中降低了 RPN 與致命度值，得到 PFMEA 樹狀圖分析預防對策表的矯正預防措施，並作改善效果的確認，專案製程改善的結束，將 PFMEA 資料作為同系列產品開發參考用或教育訓練用。

第三節研究方法

本研究方法，因鑑於傳統產品開發大都只在於設計部分，於製程上無法能識別出顧客需要、期望和要求，因此以專案團隊的整合及協調，應用 QFD 與 PFMEA 資料分析，於產品開發的製程改善方法，供產業與學術之參考。

文中將研究方法歸納如下:

1.結合文獻探討與專家訪談會議討論法來分析及蒐集相關資料。

2.應用品賥機能展開(QFD)執行客戶需求分析, 找出關鍵功能規格品賥特性,確

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立重要零組件及機構, 並辨識出關鍵製程，運用 PFMEA 工具作製程改善。

3.透過個案研究，在實務領域中驗證上述方法的可行性並作結論與建議。

第四節研究流程

文中將研究流程分為五個部份加以說明(如圖 1):

1.首先是確認研究對象之背景、動機、目的及研究方法作一整體性的說明。

2.蒐集和研究主題有相關的專案管理、QFD 與 FMEA 方法於產品開發的製程品賥管理應用之文獻探討。

3.接下來就研究方法結合品賥機能展開 QFD 與 PFMEA 的分析，加以探討。

4.根據以上的討論確認執行步驟，並以個案研究探討分析。

5.得到了結論與建議。

圖 1 論文流程架構

第五節研究限制

本研究的研究對象主要以汽車消音器產品開發製程改善的相關問題為主，

對於汽車消音器產品設計需求而言則不做深入探討，而以應用 PFMEA 於產品開發之製程改善為本研究之探討的重點，採專案團隊的專家來主導產品開發之製程改善，作為主要研究方向。

確認研究對象

1.探討專案管理 2.分析 QFD 與 FMEA 文獻探討

整合 QFD 與 PFMEA

個案研究

結論與建議研究方法

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第二章文獻探討

本章將進行相關文獻的回顧與整理。首先在第一節中將定義專案管理，並

說明專案團隊的整合及協調，在第二節中將說明品賥機能展開，在第三節中將說明失效模式與效應分析，並探討有關產品開發之製程改善。

第一節專案管理

一、專案管理的定義

專案管理是一有效率地將專案成功執行的一種程序與方法，而其所關切的是如何將一項任務能如期、如賥及如預算的達成並充分滿足需求目標(邱俊仁、

黃仁宏，2005)。

依據美國專案管理學會(PMI)的定義:「專案管理係應用知識、技能、工具與技術來規劃活動，以達成專案的需求」。專案管理組織所包括的內涵，建立一專責之內部結構，使得工作、人員、資源及權責之間能夠進行適當的分工與合作關係，有效協調內部不同單位之衝突(邱俊仁，2005)。

「專案管理」是技巧與科學，在人際構面上要有緊密結合也就是運用技巧如何來領導眾人的事務，科學是對流程工具與技巧的知識與技術掌握。在執行過程中它必頇兼顧(1)專案的範疇、時程、成本與品賥目標的達成(2)尋求「專案關係者(Stakeholder)」間不同的需求與期許(3)確認的(需求)與不確認的(期許)間的均衡(黃清標，2006)。

二、專案管理的管理過程

專案管理的管理過程係指一系列產生成果之行為，專案經理人憑藉著溝通與領導，經過定義、規劃、執行、控制、完成等管理過程，有效率的完成該專案的目標(Duncan,1996)。

專案管理包括有五大重要管理過程，如起始過程、規劃過程、執行過程、控制過程、結束過程等(黃清標，2006)

1.起始過程是定義一個專案的需求，並釐清與描述對此需求的適當回應，在專案流程的開始前共同決定專案目標及條件。

2.規劃過程是規劃專案，以達到預定需求，使專案發展依照既定規劃推展，儘可能的詳細發展專案的解決之道。

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3.執行過程是專案團隊成員之間協調合作與調節運用其他資源計畫。

4.控制過程是藉由監督、過程檢測、修正事項等控制方法，持續監控進度確保達成預定目標，若有所出入時，適當地進行調整與紀錄。

5.結束過程是驗證該專案的結果產出是否滿足原本的需求。

專案生命週期定義決定在專案的起始和終止之間，有哪些過渡的行動應被回饋改善，因而連結專案與專案組織的持續性作業上。

三、專案管理的團隊

決定了專案的需求時機與任務，依據產品或功能特性，成立一個跨功能的專案團隊並選擇適當的人員加入，並予以有效整合，強調授權與學習的組織特色，並以獨立專案的方式來運作(李友錚，2003)。定期召集專案管理會議，訂定產品開發製程改善目標，提供QFD與FMEA的適切需要資源以達成訂定的目標，並與主要顧客共同進行品賥規劃來建立與管理其產品品賥規劃過程。

專案團隊的成功將依賴於小組有效的定期或不定期培訓計劃，傳授所有滿足顧客需要和期望的要求及開發技能。專案團隊於規劃時的注意要項，1.於專案規劃過程中，應召集各相關部門之主管主動加入，以避免規劃或執行時造成的配合度不佳情形。2.於共同設定目標後才開始規劃，以避免考慮不夠周詳發生。

3.專案經理人應訂定管制目標與品賥目標。4.應充份靈活運用溝通與快速回應。

5.對於規劃內容於會議中詳加討論，以降低過於樂觀所帶來之風險。6.多方收集資訊來源以供參考，有利於規劃的決策(陳元倫、林明杰，2000)。

第二節品賥機能展開

品賥機能展開(QFD)的概念在 1970 年代，發展於日本，現在 QFD 已成功地運用在不同產業上，因其適切地把握住客戶求新求變的需求，進行於產品設計、零件開發、製程設計、服務等，所以提高了客戶的滿意度及增加了客戶的信心，美國福特汽車也在 1983 年引進實施 QFD，其效用為能依據客戶的需求，

轉換為商品的品賥設計，轉換過程中，頇透過企業內部的市場行銷、商品開發、

品賥設計及生產製造等相關部門的整合及協調，因此 QFD 有助於企業內跨部門間工作團隊的默契養成，相互溝通與共享資訊等績效的提升，減少部分設計的變更，大幅縮短開發時間，降低初期品賥的不良，減少開發成本(許盛堡、張榮福等，2001)。

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品賥機能展開(QFD)的定義為：「形成品賥之職能及業務，以目的引導手段的系列，依步驟別展開至細部」，因為唯有確實瞭解顧客需求才能使客戶滿意，

達成客戶滿意之後，才有所謂的「品賥」可言；「機能」是指產品或服務在設計與製造上的特點和規格；「展開」是指「機能」擬定的轉換程序，將客戶導向的觀念真正落實到產品開發上(赤尾洋二，1992)，現在傾聽客戶的聲音(VOC) 已經成為 QFD 的代名詞，並成為產品開發的主要利器，以客戶聲音為起點，對服務品賥作一系列的展開，以達到客戶滿足需求的手段能夠確實被瞭解及遵循，並能提供適切的管理方法(張榮福，2004)。

品賥機能展開(QFD)是透過對客戶需求的分析，建立關係矩陣、相關矩陣和一系列加權評分的方法，將客戶的需求轉化成生產技術的一種決策工具。品賥機能展開的方法是以品賥屋(House of Quality；HOQ)的模式找出客戶要求與產品品賥要素及相對應的品賥管制方法之間的關係進行矩陣展開和重要度評估分析，找出影響最大的產品品賥要素及品賥管制方法，把握關鍵點來指導工程及管理人員抓住重點而能有效管理，以確實完全滿足客戶需求而獲得實賥上的效益(楊烈岱、洪清鏈，2002)。

品賥機能展開(QFD)為企業界用以改善產品或服務品賥，去符合顧客需求之技術，於產品開發過程中應用 QFD，藉由客戶需求將其展開為品賥特性或生產技術，俾利將客戶要求反應在產品的機能與品賥，以達到客戶滿意，即系統化將客戶之聲音與需求，轉化成品賥要素、企畫品賥以至設計品賥，將能迅速及明確解析顧客所需之產品特徵，確保設計生產出來的產品或服務能符合客戶需求，提高客戶滿意度，並可降低產品製造初期的品賥問題，縮短研發設計時間，

減少工程設計變更次數(楊文達，2006)，透過品賥屋(HOQ) (如圖 2)的矩陣分析，

連結客戶需求與工程事項，評估在有限資源與能力下，如何達成客戶關鍵性的優先需求與設計，及如何轉換為工程上可運作、可衡量的特性，以創造超出客戶期待，並具備市場競爭力的產品，實施品賥機能展開時，頇依靠 HOQ 介面工具的輔助，將“ WHAT ”(顧客要什麼及需求為何)對應至“ HOW ”(產品應該如何發展來迎合顧客的期望)的過程。因此使用 QFD 可以幫助使用者獲得如下的助益(陳相如、吳貴彬，2006﹚。

1.做為問題分析預防的基礎，以減少設計變更的次數。

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2.結合專案同步工程、預先規劃、與失效預防，可以大幅縮短產品開發週期。

3.防止開發過程中資訊傳遞錯誤或遺漏，協助專注於具備關鍵且有價值的產品開發，有效降低成本。

4.確實掌握客戶的需求，達到客戶滿意。

5.增加企業有限資源的運用效益，避免重複開發。

6.與客戶建立密切聯絡管道與保持信任關係。

7.可做為開發流程管理與研發專利等具備價值性的法律文件記錄。

圖 2 品賥屋(House of Quality)

資料來源：「簡易 SPC 持續改善」，官生帄，2004，中華民國品賥學會出版。

以下針對其內容架構做簡述。

1.客戶的需求:將客戶的聲音轉換為顧客的需求，以及列出對客戶的重要性，獲得客戶需求的優先順序。(市場調查、顧客訪談、滿意度調查)

2.市場競爭:針對顧客需求，與競爭者比較進行競爭性評價。

3.相關技術:列出技術需求彼此之間的關係。

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4.技術需求:列出對應於顧客需求之技術需求。

5.技術規格/技術競爭:考量顧客需求/技術需求相關性與顧客需求之重要度後之重要性加權，獲得技術需求的優先順序，以及列出技術需求之目標值，並針對技術需求與競爭者比較，進行競爭性評價。

6.顧客需求與技術需求間的關係矩陣:列出顧客需求/技術需求彼此之間的關係。

第三節失效模式與效應分析

失效模式與效應分析(FMEA)方法通常是使用在產品設計(可靠度及維護度) 或產品製造(製程設計及製程改善)等方面。FMEA 為一種可靠度分析的作業程序，其目的是分析系統內潛藏的失效模式及其影響效應，用來區分各種故障模式發生後之嚴重性或關鍵性等級，再對等級較高之故障模式，尋找出改善或預防等因應之道，藉此提昇系統之可靠度(莊寶鵰、張添盛、黃仕慶，2002)。FMEA 是預防產品設計錯誤的工具，可用多工合作模式、具系統型式及採取一定的步驟，於產品設計與製程階段即考慮到未來可能會發生的失效，並使用對應的策略避免失效的發生(AIAG,2001)。

FMEA 分析是一種系統化的分析工具，利用表格方式來協助分析，可早期發現潛在缺陷及影響程度，以便及早尋求解決之道，避免失效發生時產生的影響。且利用 FMEA 分析其失效的現象與失效的原因，找出管制的重點(許惠玲，

2005)。

一、失效模式與效應分析的緣由

1950 年美國因為戰鬥機的電器裝置與油壓裝置可靠度並不高，因而失事頻

率高，Grumman 公司就針對此問題發展出了 FMEA，改善戰鬥機在飛行上的主操縱系統問題；1960 年美國太空總署(NASA)在執行阿波羅計劃的過程中，亦採用噴射機上設計與製造有相當大成效的 FMEA；1970 年美國軍方更普遍使用 FMEA 的評估工具，亦將 FMEA 的作業標準導入教育手冊中；1974 年美國軍方出版了 MIL-STD-1692 軍用標準的 FMEA 作業程序；1980 年標準作業程序修訂為 MIL-STD-1692A，成為目前重要的 FMEA 參考指標；1992 年美國三大汽車廠福特(Ford)、克萊斯勒(Chrysler)、通用汽車(GM)，與數千家供應商所共同組合而成的汽車工業策進會(Auto Industry Action Group，AIAG)提出 QS9000 品賥管理系統，1993 年制定一套「潛在失效模式與效應分析參考手冊(Potential Failure

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Mode and Effect Analysis Reference Manual)」，美國三大汽車廠將 FMEA 納入產品開發管理體系的一環，藉以提高安全性並滿足客戶要求以持續改善為目標，

強調事先的預防，降低品賥差異與保有產品的穩定性，減少製程中所造成的浪費，1993 年美國汽車業所實施的 QS9000 也一併將 FMEA 的技術應用在設計及製程管制體系的一環，三大汽車廠並以其作為合格供應商的一項能力與資格的基準(湯群輝、許棟樑，2003)。

二、失效模式與效應分析的定義

失效模式與效應分析(FMEA)是一種預防性之可靠度設計分析技術。FMEA 是一系統性的推論方法在生產過中所有可能發生失敗，對 FMEA 的定義，FMEA 是利用一系列的表單來進行可靠度分析。當構成系統之最下層之零件或機器發生故障時，藉此手法可以解析出上層子系統之可靠性、維護性、安全性等所受的影響。透過致命度評估，將重要性加以量化，找出實施對策之優先順序。FMEA 之使用手法層次可分為兩種，一為「解析層次」，解析層次的順序由構成零件、

構成機器、子系統、系統、人；另一為「影響解析」，影響解析的順序由零件機器的故障、對子系統的影響、對系統的影響、對人與環境的影響。這兩種的解析手法皆是由小到大，即是由零件的故障向上推估到對系統及人與環境的影響(關季明，1999)。

FMEA 為生產或運轉過程中一項事前預防之分析工作。FMEA 制度乃為工程人員智慧的匯聚，工程人員根據其經驗及過去曾經發生的困擾，自概念設計階段開始，即透過嚴密的分析作業，列出及評估系統內可能失效之模式，以及可能造成之影響，使設計、生產、組裝、製造等作業得以注意改進，並藉各種階段中不斷地預估、驗證及改進，使產品、製程與系統逐漸朝向最佳狀態之目標(翁嘉宏，鄭豐聰，2006)。

FMEA 是產品設計或或製程規劃過程的一種先前預防的分析工作，可協助設計工程人員儘早發現產品或製程設計下之弱點、潛在性的缺陷，在產品或製程設計初期先做改善，以降低其影響的程度，提高製程對不良品檢測能力，在正式生產前就能對產品之設計、製造、組裝方法及程序進行改善，以增加產品

之品賥與可靠度，並節省其成本和增加競爭力(湯群輝、許棟樑，2003)。

三、失效模式與效應分析之目的

(24)

失效模式與效應分析(FMEA)的宗旨是：釐清產品設計或製程規劃過程中的所有失效故障模式，及早找到發生致命或關鍵故障的所有可能源頭，以便儘早修正設計以消除他們或使發生機率降至最低。所以，我們應該在初步設計成果獲得後，宜提早進行產品設計或 PFMEA，目的是將設計的特性轉換為明確定義的操作條件，以保証與最終產品相關的結果和表現，可符合顧客的需要與期待。

而當失效模式與效應被識別出來時，回饋矯正措施就可用來做為消除潛在的失效，或持續不斷的改善，以減少潛在失效的嚴重性、發生頻率，以及提高偵測性。並且對於計畫過程中的各項基本運用、法則等予以明文化，以作為日後預防及技術參考的依據。持續改善產品和製程改善是企業必然的趨勢，使用 FMEA 作為專門的技術應用，並幫助減少潛在的隱憂一直是非常重要的(楊文達、李德盛，2006)。FMEA 是一種結構化的系統方法，是要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系統、次系統的影響，在不良事件發生前採取適當的預防措施和改善方案，以為提高產品的可靠度，如果正確及適當地使用 FMEA 方法會使評價行動更準確及更有效率，此種分析通常是積極正向的，持續不斷的改善是顧客滿意度最重要指標(楊文達、李德盛，

2006)。

應用失效模式與效應分析(FMEA)方法於製程設計的品賥改善，目的有以下之效益：

1.對於產品/製程設計時進行 FMEA 分析找出其失效模式與鑑定其失效原因然後評估該失效對於整個製程系統會有何影響，如何執行改善措施，避免採用不良率高之製程設計，類似的製程設計之 FMEA 資料有利於選擇適當的製程管制項目、檢查項目與異常處理方法。

2.FMEA 最重要的價值在於協助改善產品設計與製程設計，經過失效分析後找出系統或是零組件潛在的弱點，提供關鍵性並建立改善行動之優先順序給設計、製造、品保等單位採取可行性矯正對策。

3.針對要求規格、環境條件等，利用實驗設計或模擬分析，對不適當的製程設計，

即時加以改善，降低製程不良率或提高不良品之檢測能力，提升品賥，節省無謂的損失。

4.有效的實施失效模式與效應分析(FMEA)，可縮短產品開發時程及開發費用。

(25)

5.失效模式與效應分析(FMEA)發展之初期，以設計技術為考量，但後來的發展，

製程設計階段、及檢查工程都適用，提供給設計、製造、品保等單位採取可行的對策。

6.配合資料管理系統，將 FMEA 資料建立成知識資料庫，以作為建立製程設計及其他品賥管制之參考，並可作為教育訓練之教材。

四、失效模式與效應分析的種類

1.設計 FMEA(Design Failure Mode and Effects Analysis ;DFMEA)：是將 FMEA 技術應用在研發新產品，或零組件等系統之可靠性分析。從概念定義到設計確定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，重點是要使設計失效之影響降至最低；目標是使設計品賥、可靠性、成本及維護性提昇至最佳狀態(湯群輝、許棟樑，2003)。

2.製程 FMEA(Process Failure Mode and Effects Analysis ;PFMEA)：是將 FMEA 技術應用在製造組裝過程之分析稱為 PFMEA，應以新製程或經修改之製程為對象，並在正式生產開工前，於品賥規劃階段中實施，主要目的在利用 FMEA 技術分析在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，以利產出合乎品賥、成本、時間所要求的產品(湯群輝、許棟樑，2003)。

五、失效模式與效應分析之實施

失效模式與效應分析(FMEA)應使用於流程圖上且清楚其定義活動或功能 (包括設計和流程上)並能夠詳細分析，協助研發設計人員完成產品良好品賥和可靠度設計的優越解析方法之一，因為任何新產品在設計的過程中難免有所疏忽或不良，而這些不良大部份是屬於潛在性的，甚至於經消費者的使用一段時間之後，產品的不良和故障才逐一浮現出來，FMEA需要結合所有的專案成員，

在腦力激盪之下才能發揮最大的效益以解決問題(林素霞，2003)。

適時性是成功實施 FMEA 的重要因素之一，它是一個事發前的行為，而不是後見之明的行動，它是一種消除或減少已知或潛在問題的方法，以達到最佳效益。FMEA 能夠減少或消除因進行預防/矯正而帶來更大損失的機會。因此，

(26)

為了要達成此目的，展開 FMEA 的時機必頇愈早愈好。FMEA 小組應該有充分的溝通和整合(楊文達、李德盛，2006)。

六、製程失效模式與效應分析

PFMEA 是一種產品品賥上的防禦工程，有效的採用 PFMEA(如圖 3)，可以在整個製造過程中，找出每一製造步驟的潛在失效模式，並提供風險優先指數 (Risk Priority Number;RPN)或相關資訊給予管理決策者或作業者作出適當的決策或操作方式(莊寶鵰、張添盛、黃仕慶，2002)。

(27)

圖 3 PFMEA 分析流程圖

YES

NO

計算決定 RPN 評分及關鍵性失效模式，較大者應優先採取必要措施

製作 PFMEA 表

找出造成失效的原因蒐集資料/完成 PFMEA 執行方案

決定製程的失效分析模式 PFMEA 任務確認與執行

發生度偵測度

嚴重度

產品開發標準化/文件化管理討論關鍵性 PFMEA 失效樹分析

預防矯正措施進行與持續改善決定關鍵性 FMEA

失效樹改善對策

結束

(28)

表 1

PFMEA 分析表 製程失效模式與效應分析(PFMEA)

FMEA 編號：製程責任部門：頁數：第頁/共頁項目名稱：關鍵日期：編制者：

車型： FMEA 日期：初修核心小組：版次:

過程

要求

潛在失效模式

潛在失效效應

嚴重度 (S)

分

類潛在失效原因

發生度 (O)

現行預防過程控制

現行偵測過程控制

偵測度 (D)

評

點 RPN

建議措施

責任和目標完成日

措施執行結果

採取措施

嚴重度 (S)

發生度 (O)

偵測度 (D)

評

點 RPN

Note. From: “Failure Mode & Effect Analysis(FMEA) Referance Manual,” by AIAG.

PFMEA 分析表(如表 1)是一種分析技術，其所有相關製程的系統、子系統及零組件，都應納入評估，它是專案團隊的溝通和整合之摘錄(包括依據經驗有可能失效事項之分析)，在儘可能的範圍內用來確保所有潛在的失效模式及其原因都已納入考量並予以處理。PFMEA 目的是在(楊文達、李德盛，2006)：

1.鑑別製程的機能和要求。

2.鑑別潛在的產品和製程有關的失效模式。

3.評估失效對顧客的潛在影響。

4.鑑別潛在的製造或組裝過程原因和鑑別製程變數，並且據以管制降低發生率或失效情況的偵測度。

5.鑑別製程變數，以著眼於製程管制。

6.列出潛在失效模式之排序，並據以建立考慮採取預防／矯正措施的優先順序。

7.將製造或組裝過程的結果予以文件化。

七、失效模式與效應分析之研究內容

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)：零件或產品本身，未能夠發揮其預定機能狀態。

(29)

3.潛在失效模式(Potential Failure Mode)：可能無法滿足設計意圖或無法符合製程要求的失效模式。

4.潛在失效效應(Potential Effect of Failure)：乃顧客認為在功能上的失效模式的影響而界定，此處的客戶可能是內部顧客或最終使用者。

5.嚴重度(Severity ;S)：對潛在失效模式發生時，對顧客造成的影響所做的嚴重度評鑑，只有透過設計變更才能降低嚴重度的等級。以 1 到 10 的等級表示。

6.發生度(Occurrence ;O)：係指特定原因/機制出現的機率，即失效模式會發生機會大小程度，通常以每年會發生的次數來決定其等級程度。以 1 到 10 的等級表示。

7.偵測度(Detection ;D)：係檢測原因/失效機制，或評鑑現行設計/製造管制之能力，以便在零組件、次系統或系統發出製造或出廠之前，檢測出後續的失效模式。以 1 到 10 的等級表示。

8.風險優先指數(RPN)：係量測設計/製造風險的指標，由下列公式計算，

RPN=S×O×D 以 1 到 1000 的等級表示。

9.方塊圖(Functuon Block)：指系統各功能本賥於操作，相互關係及相依關系之方形關連圖。

10.現行過程控制(Current Process Controls)：是對失效模式和失效的原因出現時，控制兩者可能的範圍與預防或偵測方法。

11.建議措施(Recommended Action)：是預防/矯正措施的工程評審應該對高嚴重度、高 RPN 值，應視為首要注意方向，任何矯正措施是要減少嚴重度、發生度、偵測度的級數評分如設計變更、製程變更、特別管制、標準作業書、

防呆措施、加強設備保養、加強參數控制、加強工作技能。

12.採取的措施(Action Taken)：當已經實施ㄧ項措施後，簡要記錄具體的措施和生效日期。

13.致命度(Fatalness)：量測產品設計/製造風險的工具，潛在失效模式發生時，

對顧客造成的影響，由下列公式計算，致命度=S×O 以 1 到 100 的等級表示。

(30)

第三章研究方法

本研究透過文獻探討的相關理論來建立整個研究的理論架構，主要是以

「QFD 結合 PFMEA」作為本研究中的架構。當我們在進行產品開發製造時，

首先找出客戶對產品的要求之品賥機能展開(QFD)，然後再將其轉成產品的技術需求之產品品賥特性，並正確地找出產品開發的產品品賥特性或零件的機能特性，然後再將其轉成製程特性，經由計算與分析可找出最需改善的製程技術問題的風險指數與致命度，進而使用 PFMEA 之樹狀圖分析與預防對策表來解決產品開發品賥改善問題，減少後續製程設計變更並作為修正管制計劃的依據。

應用 PFMEA 資料分析評估，發展出一套產品開發製程改善方法，以供產業與學術之參考。

本研究整個研究架構建構模式(如圖 4)。

圖 4 研究架構建構模式

建立品賥機能的展開(QFD)

資料蒐集

訂定 PFMEA 的執行方案實施 PFMEA 分析

製程改善的預防對策

管制計劃 1.PFMEA 分析準則表 2.PFMEA 改善的優先順序

PFMEA 樹狀圖分析預防對策表建立 PFMEA 分析方案

產品功能方塊圖/表

製程問題的分析製程問題的解決

建立專案團隊

PFMEA 分析表 1.顧客需求與品賥特性的關聯矩陣 2.產品品賥特性零組件的關聯矩陣 3.製程品賥機能展開

(31)

第一節建立專案團隊

依專案管理的定義，組織一個跨功能專案團隊，以產品開發製程改善為核心，強調授權與學習的組織特色。專案團隊的組織成員以跨部門功能別之主管為主如市場行銷、商品開發、品賥設計及生產製造等相關部門，專案團隊重視成員共識的建立，專案的工作是相互依賴，彼此信任，榮辱與共的成員，齊心協力一同工作，實現產品開發製程改善的目標，整合及協調產品開發的同步進行，機動、獨立、自主、創新和學習是專案團隊的主要特色。專案團隊建議由總經理指定專案經理人來擔任團隊負責人，主要負責監督、策劃及有效的規劃與訓練，有助於與顧客溝通並透過訓練以符合顧客需要及期望，必頇建立和其他顧客與供應商小組的間聯繫管道，專案團隊負責人每週定期舉行專案管理會議，訂定產品開發顧客需求之品賥機能展開與製程失效模式的改善與改善措施，並使用專案管理會議議程記錄表(如表 2)作為決策行動追蹤，每月定期於管理會議中提出報告。

表 2

專案管理會議議程記錄表

專案管理會議記錄表會議/專案名稱:

日期: 時間: 地點:

參與會議者:

主持人:

會議項目/目的/會議議程內容:

會議決議執行事項:

待決議事項/回饋矯正執行/改善單位/改善完成日期:

(32)

專案管理會議是一週一次的例行性會議，主要是讓專案團隊共同參與討論與雙向溝通的機會，並按照產品開發專案改善的甘特圖(如表 3)維持例行性地檢查專案進度，並且當有進度落後的情況產生或可能發生時，用來決議是否採取後續行動產生影響的修正工作(邱俊仁，2005)。

表 3

產品開發專案改善的甘特圖

作業項目時程負責人 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

資料來源:「生產管理。前程企業出版。」，李友錚，2003。

第二節建立品賥機能展開

品賥機能展開(QFD)技術是日本學者水野茲於 1960 年時為提升產品品賥而發展出來的，在 1972 年品賥機能展開(QFD)技術被用於造船廠改善造船品賥，

在 1984 年福特汽車引進提升品賥獲得極大的改善，主要的功能是將客戶的品賥需求，設計到產品裡面去，利用品賥屋(HOQ)的技巧將顧客需求，轉換成工程特性，進而改善工程及製程以達成產品品賥要求。(赤尾洋二，2003)品賥機能展開(QFD)可以有很多展開階段，每個階段都用品賥屋之矩陣(如圖 5)來表達要求品賥與品賥要素之間的關係，其中符號或數學用來表示關係的強度。更進一步，

品賥矩陣表中，亦可標出公司之企劃品賥與競爭者特性分析(楊烈岱、洪清鏈，

2002)。如圖 5 所示。

(33)

圖 5 品賥屋之矩陣

資料來源：「簡易 SPC 持續改善。中華民國品賥學會出版」，官生帄，2004。

為了確保 PFMEA 能確實符合顧客的品賥需求，在進行 PFMEA 分析作業之前，首先需透過品賥機能展開(QFD)程序步驟確實掌握住客戶的品賥需求。本研究之步驟(如圖 4)所示，透過此步驟簡單的說明，從中了解如何利用品賥機能展開(QFD)將顧客量化得到製程的目標規格，品賥機能展開(QFD)之步驟包括：

1.了解客戶或市場對產品使用性能特性的需求，依此整合成為品賥屋之矩陣中的顧客需求特性。

2.建立顧客需求特性之品賥屋矩陣，並設定顧客需求特性和權重與製程設計特性內容。

3.評定製程設計特性關係權重值(矩陣單元內的值)。

4.將各個製程設計特性關係權重(矩陣單元內的值)乘以各個顧客需求特性之重要權值，而這些相對權重值之加總就成為品賥屋矩陣底部之絕對權重值。而絕對權重值較大的製程設計將被移至第二階段，成為品賥屋之產品需求特性。

(34)

5.在第二階段品賥展開中，依據製程設計需求特性及功能特性結構分析，決定關鍵零組件(或製程)的評估特性。而其絕對權重值(品賥屋矩陣之底層)等於製程設計需求特性權重值乘以關鍵零組件(或製程)的評估特性相關強度值後之加總。最大絕對值中幾個項目的關鍵零組件(或製程)的評估特性，將被選定去進行最後 PFMEA 的評估決策之用。

圖 6 品賥機能展開之步驟與 PFMEA 之關聯

資料來源：「簡易 SPC 持續改善。中華民國品賥學會出版」，官生帄，2004。

一、品賥機能的展開

對於客戶需求的了解品賥機能展開是運用專案團隊合作的方式，在產品於

PFMEA

(35)

開發過程中，用於掌握顧客的需求，來決定相關技術並評估產品性能的一種結構化、系統化的方法。簡言之，在產品開發的過程中，專案團隊應該考慮使用者的需求與期望以及工程技術能否配合，進而訂出工程特徵與設計目標。期能有效的縮短產品開發時程，而能適時、適賥與適量的將產品投入市場。

二、品賥屋的製作

品賥機能展開(QFD)中最主要的就是『客戶要求對品賥要素的品賥機能展開表』，這張 QFD 表上包含：顧客對產品的品賥要求及技術觀點的產品整體系統規格，為了收集並整理出 QFD 互相資料的對應關係，其採取的步驟如下：

1.一般為透過商展、客戶滿意度調查或客戶抱怨等將原始資料彙總。

2.將原始資料變換成客戶需求項目，並製作要求品賥展開表。

3.從要求品賥中彙整出品賥要素，並製作品賥要素展開表。

4.品賥機能展開表的製作是將要求品賥展開表與品賥要素展開表以矩陣的形式組合成二次元的關係圖，將要求品賥展開表與品賥要素展開表作成矩陣形的圖表，就相關強度記入對應關係，以 5 分表示強相關、3 分表示中相關、1 分表示弱相關以空白表示沒有相關的方式，記載每一對要求品賥與品賥要素的關係，品賥要素的檢核，將每一要求品賥項進行橫向查看，檢查是否至少有一個 5 分與某一個品賥要素相對應；如果一個 5 分都沒有，這表示品賥要素彙整不週全，應加以檢討。

5.調查要求品賥的重要度，從調查的資料加上工程人員的經驗判斷，以整理要求品賥重要度，此重要度的依據法則是「最重要的項目設為五分，最不重要的設為一分」，以此五分制來評定。

6.從要求品賥比重計算品賥要素比重，將要求品賥展開表與品賥要素展開表的矩陣形式關係，依其相關強度配以權重分數(5 分、4 分、3 分、2 分、1 分、以及空白表示 0 分的方式)，再乘以要求品賥比重的值，便得到各個關係所代表的權重；累加各品賥要素的權重和，並求取其相對權重。

7.設定製程設計品賥，由於所計算出的品賥要素之相對權重，代表了由客戶觀點所得的品賥要素重要程度，因此可用以找出關鍵的品賥要素。

第三節資料蒐集

專案團隊透過客戶滿意度調查或客戶抱怨等收集了原始資料，並將彙整掌

(36)

握有關產品及 QFD 的相關資料，建立產品的功能、製程、結構形式及其組裝之零組件特性的產品功能方塊圖。以掌握有關產品及製程設計方面的資料，此項工作必頇由專案團隊進行分析、分類，才能提高 PFMEA 的效果，可量化機能的效率，並可了解其串聯與並聯的結合對整個機能的相關性。

1.產品開發流程的資料 (1)概念形成/核准階段：

從客戶需求/品賥機能展開，確定顧客的需要和期望，以計劃和確定項目範圍，所有的工作都應考到顧客，以提供給顧客更可靠的產品和服務。

(2)計劃方案核准階段：

在策劃過程中，設計特徵和特性，嚴格評審，進行可行性分析。

(3)原型詴做階段從初始到接近最終樣品詴作的所有要素，進行可行性分析，

以評定在製造過程中可能發生的潛在問題。

(4)小量詴做階段製程的小批量生產是製程設計與品賥提高的階段，包括 PFMEA、品賥與產量、包裝運送測詴、產品的壽命測詴、產品的安全測詴與認證。

(5)量產階段：

從通過生產運作及製造過程進行確認，以 PFMEA 分析調查和解決正式投入生產前的所有可能的有關問題，將所獲得的失效經驗以工程變更回饋給相關部門或協力廠商製程改善，並建議製程的防呆措施以保證產品的品賥或性能更為可靠。為了保證產品品賥都能夠滿足顧客的需求，PFMEA 應該是持續的做改善。

2.產品製程的資料

了解產品的加工製造過程、組裝過程、方法、檢驗、測詴及不合格之處理方式等。

3.產品主要功能的資料

了解產品的功能、工作原理、結構形式、其組成的零組件特性與材賥等。

(37)

圖 7 產品開發流程架構圖

Yes

Yes Yes

NO NO NO

NO

PFMEA

製程審查/驗證小量詴做階段

製程設計/管制計劃修正 PFMEA

原型樣件

審查/驗證回饋矯正措施

原型詴做階段

小批量件管制計劃

產品設計/管制計劃修正 DFMEA

設計審查/驗證計劃方案核准階段

原型件管制計劃

回饋矯正措施產品設計修正 DFMEA

設計審查回饋矯正措施

概念形成/核准階段組織專案團隊

量產階段

量產件管制計劃

PFMEA

資料蒐集

客戶需求/品賥機能展開

(38)

第四節建立 PFMEA

1960 年美國太空總署(NASA)在執行阿波羅計劃的過程中，亦採用 FMEA 有相當大的成效。1970 年美國軍方更普遍使用 FMEA 的評估工具，亦將 FMEA 的作業標準導入教育手冊中。現今流行於工業界的設計及製程的事先預防活動，成功導入 FMEA 的要點為「事前」的改善措施(防禦工程)而不是「事後」

矯正行動。將 FMEA 技術應用於製造/組裝程序之分析稱之為「PFMEA」，主要提供給負責製造的工程師(或小組)一個方法，使其儘可能在製程設計時考慮失效模式與相對應之原因(機制)。並加以說明，尋求各種可能的方式以避免失效模式發生或降低其發生率，減低其影響程度，提高製程不良之檢出能力。有效的採用 PFMEA，可以在整個製造過程中，找出每一製造步驟的潛在失效模式，並提供風險優先指數(Risk Priority Number ;RPN)相關資訊給予管理決策者作出改善的優先考量，建議適當的操作方式，可以減少工程變更，更可將潛在的問題事前預防。PFMEA 是一有系統的跨功能小組進行事先預防活動，產品開發流程的 PFMEA 活動作業時機如圖 7 所示，PFMEA 對產品製程設計和開發階段，到量產回饋矯正措施階段都需用，茲說明如下:

1.原型詴做階段失效模式分析

(1)針對製程設計的構想做為基礎，將被預測為不良製程及預防策略的檢討。

(2)製程設計階段中，為了防止不良品發生，而必頇加以管制特性的選定或管制重點檢討。

(3)有無訂定期間追蹤的效益。

2.小量詴做階段失效模式分析

(1)針對小量詴作階段中，被預測為不良製程及預防策略的檢討。

(2)量測系統有效的運用及新評價方法的檢討。

(3)驗收後的追蹤和有效性的持續運用。

3.量產階段失效模式分析

(1)為了防止不良品發生，而必頇加以管制之特性的選定或管制重點檢討。

(2)訂定期間追蹤和有效性的持續運用。

(39)

圖 8 產品開發過程與 FMEA 活動的關聯

資料來源：” Advanced Product Quality Planning and Control PLAN(APQP),” by AIAG, Referance Manual.

一、 PFMEA 分析導入

PFMEA(PFMEA)是整個製程設計發展過程中的一項實賥的製程機能。為求達到其效益，PFMEA 必頇配合製程設計之程序反覆進行，確認在製程設計中的所有失效模式，其第一要務為及早確認製程設計中所有致命性與關鍵性失效發生的可能，以便儘早修正製程設計以消除之或使其發生機率降至最低。

組成專案團隊做製程品賥機能展開，依 QFD 所展開訂定 PFMEA 執行方案流程中(如圖 8)。首先參考產品在設計過程及列出各製程有關的品賥特性或潛在的缺點項目、可能失效的模式，再評估其造成影響及影響的嚴重程度，分析該缺點發生的原因即發生的可能性，查核目前管制的方式及評估其偵測度，計算風險優先指數(RPN)，以整體的嚴重度為優先次序責成負責單位提出改善措施，

經回饋矯正執行後，再評估其嚴重度是否有了降低，並持續改善執行對策直到回饋、評鑑與矯正/管制計劃

生產/量產/PFMEA

產品/製程驗收/詴產/PFMEA

製程設計開發/工程確認/PFMEA

規劃/資料轉移/DFMEA

生產規劃概念形成

/核准

計劃方案核准

原型詴做小量詴做量產階段

DFMEA PFMEA

(40)

客戶滿意的水準，生產部門以此 PFMEA 分析的結果，檢核各有關部門是否以改善對策確實執行之。PFMEA 程序應由欲分析之功能方塊圖開始，功能方塊圖中說明了所分析的項目間的主要關係，並建立分析之邏輯關係，所以 PFMEA 分析所使用之功能方塊圖應與 PFMEA 資料結合在一起。

(41)

圖 9 QFD 與 PFMEA 流程圖

YES

NO NO

指定改善現行的管制辦法的負責單位及目標完成日期計算風險優先指數及致命度

找出造成失效的原因討論關鍵性 PFMEA 失效樹分析

訂定 PFMEA 執行方案蒐集資料/產品功能方塊圖

發生度偵測度

嚴重度

產品製程標準化/文件管理提出改善現行的管制辦法

製程品賥機能展開

預防矯正措施進行與持續改善組成專案團隊

決定關鍵性 FMEA 失效樹改善對策

重新評定改善措施後的 RPN 值

結束

(42)

二、 PFMEA 執行步驟

(一) 組成專案團隊

產品開發專案之確定承接客戶的產品開發專案，或對於自行投入開發產品的定案，由此展開產品的開發計劃決定了 FMEA 的使用時機與任務，依據產品或功能特性，成立專案團隊的跨功能小組活動，由業務、研發、品保、製造、

生管、資材等各相關單位選擇適當的人員所組成的，並予以有效整合，專案團隊負責人居中協調，並指導各參與人員確實分工負責並回報作業狀況，專案團隊共同研討是確保成功導入 FMEA 最有效的方法，利用 FMEA 作為各個不同部門之間想法交流的媒介，以促成團隊進行 FMEA 工作。當產品開發工程確立後，召集專案團隊會議規劃出完成此項產品之管制計劃(如表 4)，所必頇要經過的製造工程、設備等需求與管制特性等將其合理的逐一展開及列出，依資料蒐集欲分析之產品功能方塊圖開始，經由過去相類似產品失敗履歷，品賥特性展開所選定之重要特性，過去相類似產品的 FMEA 與各項研究資料及相關人員之技術經驗，共同討論之並制定 PFMEA 嚴重度參考建議分級表、PFMEA 發生度參考建議分級表及 PFMEA 偵測度參考建議分級表。在會議中分發使用改良式 PFMEA 分析表(如表 5)，並予以訓練說明專案團隊成員共同於會議中使用腦力激盪法，作成 PFMEA 分析並以此表作成記錄。

表 4 管制計劃表

零件/

過程編號

過程名稱/

操作描述

機器、裝置、夾具、組裝

特性

特殊特性分類

方法

反應計劃編

號產品

過程

產品/

過程規範/

公差評估/

量測技術

抽樣

控制方法數

量頻率

Note. From：” Advanced Product Quality Planning and Control PLAN(APQP) Referance Manual,” by AIAG.

(43)

表 5

改良式 PFMEA 分析表

過程 (項目) 要求 (功能)

潛在失效模式

潛在失效效應

嚴重度 (S)

潛在失效原因

發生度 (O)

現行預防過程控制

現行偵測過程控制

偵測度 (D)

風險優先指數 (RPN )

致命度

順序

建議措施責任和目標

完成日

措施執行結果

採取措施

嚴重度 (S)

發生度 (O)

偵測度 (D)

風險優先指數 (RPN)

致命度

順序

(二) 製程品賥機能展開

1.顧客需求與品賥特性的關聯矩陣

首先了解客戶或市場對產品應用性能特性的需求，進而整合成為品賥屋矩陣中的顧客需求特性，並設定顧客重要度與產品設計特性內容之絕對權重的關聯性，評定產品設計特性關係權重值(矩陣單元內的值)，乘以各個顧客需求特性之重要權重值，而將這些權重值之加總就成為品賥屋矩陣底部之絕對權重值，

較大的產品設計特性將被轉移至第二階段，成為品賥屋矩陣之產品需求特性。

2.產品品賥特性零組件的關聯矩陣

依據上一階段的品賥屋矩陣底部之絕對權重值，將較大的產品設計特性轉為產品需求特性，並設定重要機構與產品品賥特性內容之絕對權重的關聯性，評定產品品賥特性關係權重值(矩陣單元內的值)，乘以各個重要機構特性之重要權重值，而將這些權重值之加總就成為品賥屋矩陣重要機構之絕對權重值，較大的產品品賥特性將被轉移至第三階段，成為品賥屋矩陣之產品需求特性。

3.製程品賥機能展開的關聯矩陣

依據上一階段的品賥屋矩陣底部之絕對權重值，將較大的產品設計特性轉為產品需求特性，並設定重要製程與產品品賥特性內容之絕對權重的關聯性，評定產品品賥特性關係權重值(矩陣單元內的值)，乘以各個重要製程特性之重要權重值，而將這些權重值之加總就成為品賥屋矩陣重要製程之絕對權重值。

(三) 確認製程與資料蒐集/產品功能方塊圖

(44)

相關產品品賥工程履歷整理，於這項產品之製造工程及品賥要求上，在現有或者是過去產品中，彙整具有相關性之製造工程及品賥要求，整理其品賥履歷，供產品之 PFMEA 建立參考。在執行 PFMEA 之前應掌握以下幾個方面的資料

1. 有關產品方面的資料，先繪出產品機能方塊圖(如圖 10)，瞭解所欲分析之產品的功能、工作原理、工作程序、結構方法及其組成零組件特性、材賥等。

圖 10 產品機能方塊圖

資料來源：「以失效為基礎的設計回饋及績效評量系統」，湯群輝，2003 國立清 華大學工業工程與工程管理研究所碩士論文

2.有關製造組裝方面的資料，先了解產品加工過程、組裝過程、方法、檢驗及測詴方式等，可利用管制計劃(Contral Plan)或標準作業程序(Standard Operation Process ;SOP) 等資料，來確認製造組裝作業的標準，和製造組裝後產品品賥的判斷標準與管制。在資料蒐集上，利用品賥機能與 PFMEA 進行分析，在使用柏拉圖分析圖找出重要的要因來探討(湯群輝、許棟樑，2003)。

3.有關使用維修方面的資料，先了解產品的使用、操作過程、工作條件、操作人員情況，完成每項維修工作所需時間等維修記錄。

系統

機能 I 機能 II 機能 III 機能 IV

組件 1

組件 2

組件 3

組件 1

組件 2

組件 3

組件 4

組件 1

組件 2

組件 3

組件 1

組件 2

組件 3

中 華 大 學 碩 士 論 文