FMEA 이론 (잠재적인 고장형태 및 영향 분석) (1)

▣ FMEA 이론
▶ FMEA의 필요성
- FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) : 잠재적인 고장형태 및 영향 분석
종전에는 우주항공산업분야와 방위산업의 일부에 응용 전용되었던 FMEA는 현재 자동차산업, 전기/전자산업, 기계분야 및 장치산업으로 확산되어 제품 및 공정의 설게 및 개발 단계에서 필수적으로 요구하고 있으며 특정 고객은 FMEA 활동의 수행을 가장 중요한 개발단계의 품질보증활동으로 정의하고 신뢰성 및 안전성의 개선을 요구하고 있다. 현 산업 단계에서의 FMEA의 필요성을 생각하면 첫째로 수출 다변화에 따른 수출시장의 사용 환경 및 사용조건에 맞는 제품 개발 둘째로 제조물책임법 시행에 따른 보증기간의 연장으로 신뢰성 및 안전성의 향상이 요구 셋째로 제품 개발단계의 품질보증 활동이 제품 품질의 기준이 되며 요구 품질과의 일치성 필요 넷째로 제품 결함 발생 시 고객이 감지 못하는 경우가 많고 결함 재현이 어렵다. 다섯째로는 제품 기능이 추가로 여러 부품의 조합으로 되어 시스템, 서브시스템 간의 조합으로 구성되기 때문이다.
▶ FMEA역사 및 유래
- 유래 : 1950년대 초 프로펠러 추진 항공기가 제트엔진으로 전환될 때 문제
1960년대 NASA
1970년대 RAC (신뢰성분석센터)
1990년대 ISO 9000, QS 9000
Process FMEA for SPC system design (6 sigma movement)
시스템을 구성하는 모든 요소를 찾아내고, 이 부품들의 고장 모드가 타 부품과 시스템에 미치는 영향과 고장의 원인을 bottom-up 방식으로 조사
- 고장발생률이 적은 설계 대안 선택
- 시스템 작동에 문제가 되는 고장 모드와 영향에 대한 일관성 있는 평가
- 시스템 문제점 조기 발견, 신뢰성 시험 선정, 신뢰성 Knowledge base
▶ FMEA의 정의
- 제품 설게 / 공정 설계자들이 제품 및 공정에서 발생될 수 있는 잠재적인 고장 모드와 그 영향을 도표/목록을 확인할 수 있도록 체계적인 접근을 통하여 개선의 우선순위를 결정하는 개발단계의 품질관리 도구이다.
- 체계적 접근을 통하여 설계 / 공정 상의 결함에 의해 발생되는 고장 모드의 확인
- 문제점 발생을 방지하고 품질개선의 필수적 도구
- 설계의 문제, 공정의 문제점을 정량화하여 개선 우선순위를 결정한다.
▷ FMEA를 수행하면 기대되는 이익
: 제품의 품질, 신뢰성, 안정성 개선
: 회사의 이미지 제고 및 경쟁력 확보
: 캠페인 / 리콜의 최소화
: 제품 개발기간 및 비용의 절감
: 불만 대책 및 이력 제공
▶ FMEA 목적
- FMEA는 고객 불만을 사전에 예방하는 측면에서 개발된 기법이며 목적은 아래와 같이 정의할 수 있다.
: 잠재적인 결함을 확인하고 그 영향의 심각성을 평가한다.
: 중점관리항목(Critical Chaeacteristics)을 확인한다.
: 제품의 불량을 예방하여 고객 불만을 최소화한다.
: 결함의 영향을 제거 / 감소시키기 위해 각 부문의 대책 수립 및 실시를 추진한다.
: 설계 / 생산 문제점을 검증하여 그 효율을 제고한다.
▶ FMEA 종류
(1) 시스템 FMEA
- 초기 개발 concept / 설계단계에서 제품의 시스템 / 서스 시스템 분석에 사용
- 시스템의 기능에 관한 잠재적 고장 모드에 중점을 둔다.
- 시스템 간의 상호작용과 시스템 내 서브시스템 간의 상호작용에 중점
(2) 설계 FMEA
- 설계 시작 단계에서 시작하여 양산도면 출도 이전에 1차로 완성해야 한다.
- 제품의 구성요소인 부품, 어셈블리, 유닛, 시스템의 단계별 분석에 사용
- 설계 결함에 기인한 부품 또는 Haedware의 잠재적 고장 모드에 중점을 둔다.
- 설계출력 이전의 설계 결함의 예방활동이다.
- 향후 설 계출도에 필요한 제반 활동에 중점(향후 FMEA시 정보로 활용)
(3) 공정 FMEA
- 공정설계 및 개발단계 초기에 시작하여 Line편성 및 구성 이전 단계에 1차로 완성하여야 함
- 제조 / 조립공정의 분석에 사용
- 제조 / 조립공정의 결함에 기인한 제품의 잠재적 고장 모드에 중점을 둔다.
- 제품이 고객 인도 이전에 고장 및 영향을 제거하기 위한 공정 활동을 확인한다.
▶ FMEA 실시 시점 및 시기
(1) FMEA 전개 흐름
- 일반적으로 system FMEA는 고객이 제품의 설계구상을 할 경우 각 시스템 간의 영향에 대하여 분석하여 주요 system의 구성을 확정할 때 사용하고 Top-down 방식을 이용한다.
- 설계 FMEA는 부품의 최종 분해 level까지 분해하여 해석하는 것이 원칙이다. 단, 기능 부품은 분해하지 않고 최소의 단위로서 취급하는 것이 효과적이다.
- 설계 FMEA와 공정 FMEA는 Bottom-up 방식을 이용한다.
(2) FMEA 간의 관계
- S-FMEA, D-FMEA, P-FMEA는 작성하는 시점과 고장의 원인은 서로가 다른 관점에서 파악하지만 각 FMEA 간에는 긴밀한 연계성을 갖추어야 함.
- System FMEA는 상품기획단계에서 시작 실시한다.
- Design FMEA는 제품 설계 및 개발단계에서 시작 실시한다.
- Process FMEA는 공정설계 및 개발단계에서 시작 실시한다.
(3) FMEA의 실시 시점 및 시기
- 신규의 시스템, 부품, 공정이 채택 또는 신기술이 채용되었을 때
- 현재의 설계가 변경되었을 때
- 현재의 공정이 변경되었을 때
- 문제점에 대한 개선활동이 완료되어 제품 및 공정의 영향을 분석할 때
- 시스템 FMEA에서 시스템 기능은 정의되었으나 특성 H/W가 선정되지 않았을 때
- 신규 상품에 대한 개발계획이 수립되었을 때
(4) 품질계획에 따른 FMEA 실시 시점
- FMEA는 지속적으로 개정되므로 실질적으로 완성되지 않음-살아있는 문서임
- S-FMEA는 제품 설계 및 개발단계에서 H/W의 정의가 완료되었을 때 1차적인 완성을 하여 D-FMEA추진팀원에게 전달되어야 한다.
- D-FMEA는 설계 입력 이전에 FMEA를 시작하여야 하며 시작 도면 출도 이전에 1차적인 완성을 하여 P-FMEA 추진팀원에게 전달되어야 한다.
- P-FMEA는 공정흐름도가 완성되면, 시작하여 설비 및 툴링이 생산 라인에 설치하기 이전 단계에 완성되어야 하며 P-FMEA결과는 D-FMEA추진팀에 피드백되어야 한다.