工具機可靠度分析技術

摘要(Abstract)  

工具機的可靠度必然重要，但往往在開發新產品的時候總是不被放在首要的考慮重點，主要因為工具機系統是由多個次系統組合而成的一個複雜系統，其系統結構複雜、功能多樣性及應用範圍廣，整機系統的可靠度不僅須考慮各次系統的問題，還須考慮次系統間的匹配問題，這些問題都會影響整機系統的可靠度，也因此發展工具機可靠度的技術，已是成為主要課題。本文將探討及發展工具機系統於設計階段導入可靠度工程技術的方法。

 Machine tool reliability is inevitably important, however, it has always not been placed as the primary consideration during the development of new product, the main reason is due to the machine tools system consists of multiple subsystems and integrates into one complicated system, the structure of its system is complicated and has multiple functional versatility together with wide application range, the reliability of whole machine tools system does not only consider the problem of each subsystem, but also considers the matching problem between the subsystems, these problems will all affect the reliability of whole machine tools system, therefore, how to development the reliability technology of machine tool is the main issue. This article introduce a machine tool system that introduces the method of reliability engineering technique during the design phase.

關鍵詞(Keywords) 

．工具機 Meahine Tool

．可靠度    Reliability

．失效模式與效應分析 Failure Mode and Effect Analysis

前言

國內的工具機在功能及精度面取得了一定的成果，但在可靠度方面仍與國外先進工具機廠有很大的差距，工具機可靠度水平的高低，嚴重影響產業的製造能力，也因此台灣在高階工具機市場佔有率低，僅能在中低階市場上生存，另外中國大陸在2009年至今針對工具機可靠度已有深入的研究，已漸漸地拉近與國內工具機可靠度的差距，且台灣目前在工具機可靠度的研究技術少，未來國內工具機將陷入被前後包夾造成出口衰退的危機，因此提升國內工具機可靠度是必要的課題。

1.工具機系統可靠度基礎技術研究

(1) 工具機整機系統失效模式與效應分析

FMEA分析過程需了解產品的功能及特徵，在這正常的使用條件下可能有何潛在的失效模式，這些失效影響的效應為何？將這些潛在的效應其嚴重度、發生率及難檢度做評分，並算出各失效的RPN值，並針對較高的RPN值實施建議改正措施，如圖1所示。能在工具機的設計或生產階段找出發生失效問題的主要原因。藉此將工具機系統內所有組件可能發生的各種失效模式與造成的不良後果的效應都辨識出來，並依照每一失效模式對系統任務所造成的損害進行適當的評估。因此未來可以在工具機生產前有效避免潛在失效的問題發生，縱使這些失效問題發生，也能預先擬定的解決的方式，因而有效降低因失效所造成的損失或浪費，且從設計階段，經FMEA分析所獲得的失效分析資料可作為未來設計改善的必要參考資料，未來導入產業能藉此與設計、生產製造、品管及售服人員共同建立FMEA分析並從使用者的回饋資訊，以使設計準則更加正確與完整。

圖1 子系統FMEA分析簡化表

2 可靠度配當與預估分析

工具機系統是以評點配當法的方式，從內部具有設計經驗的工程人員進行評點分析，依據各系統評點資料的結果得到各系統的權重因子，然後預估各系統可靠度值的分配，以達到合理的系統可靠度分配的目的。

可靠度預估是一種在系統研發與製造過程中,以提供設計者固有可靠度期望值的指引，藉此能對產品的可靠度進行評估與驗證其現況是否符合規定需求的技術。圖2可靠度預估程序圖，產品在設計與零件選用應將可靠度配當所評估各子系統的可靠度值列入考量，依照先前的FMEA分析中所列的關鍵零件清單，對這些元件進行失效率預估，評估是否大於設計目標值如未達到需修改設計方式或更換零件，直至預估結果符合設計目標即完成預估程序。