DFMEA 邊界圖 / 結構樹拆解分析 (上)

在台灣不論是買房或蓋房之前都會去考慮一件事 ─ 房子有沒有抗震功能？
房子為什麼需要具備抗震功能？

因台灣位於歐亞板塊和菲律賓海板塊的邊界上，故常有地震活動，相對之下抗震便會是在買房、蓋房的一個功能要求，因此，在建築設計的時候，抗震功能便希望透過建築式及建材選擇（柱、樑、樓板、牆體...等）等來實現其抗震要求，這樣的方式也可說是『結構化』的方式進行建構。
從建築設計可理解到，設計『結構』的重要性，並了解這是為了展現『功能』的要求，相同的邏輯與精神，當套用在產品時，『結構』與『功能』便是設計開端的一大重點。
這也是 AIAG（美國汽車工業行動集團）與 VDA（德國汽車工業聯合會）為何在聯合出版 AIAG-VDA FMEA（失效模式和效果分析）時，著重於結構拆解、功能分析的特點。

產品『功能』體現在『結構』上，那到底該如何拆解其產品結構呢？

新版 AIAG-VDA FMEA手冊對結構拆解的要求如下：

1. 分析範圍的可視化
2. 產出結構樹或其他：方塊圖、邊界圖、數字模型、實體零件
3. 識別設計接口、相互作用與間隙
4. 了解客戶、供應商、工程團隊之間的協作關係
5. 功能分析的基礎

其中結構可以由「系統」、「子系統」、「裝配件」、「組件」，並與其相鄰的「接口」註一所構成。

從手冊要求理解，產品分析可分為兩個步驟：

1. 邊界圖（Boundary Diagram）：分析產品應用面及產品特性要求。
2. 結構樹（Structure Tree）：拆解產品結構，可分為系統、子系統、模組、零部件等。

 範例：
     一. 邊界圖 (點開放大🔎)
           分析重點：

1. 深藍方框→ 第一級系統；米黃方框→ 第二級子系統；灰色方框→ 第三級部件/零件
2. 接口/介面：個系統之間的關係，如人-機介面→ 人與自動原子筆系統的連線
3. 箭頭：表示作動的方向；可為單向箭頭或雙向箭頭

     二. 結構樹 (點開放大🔎)

   
        

透過B圖及結構樹的建置後，需轉填入 DFMEA表單進行紀錄，其呈現方式如下：
邊界圖（Boundary Diagram）主要分析產品之應用及內部系統結構，同時也可作為結構樹之前身。可視化的邊界圖分析能夠清楚的了解產品應用在哪個系統或哪個環境中從而確定分析之範圍，同時分析各結構之接口/介面之關係。可視化的結構樹以邏輯性的方式產品拆解產品，同時也是下一個步驟功能分析的基礎，環環相扣密不可分。
這次 AIAG-VDA FMEA改版中，同時也強調各結構與零件之間的介面關係，AIAG 4th 版本雖然已有提到，但實際執行的公司為少數，AIAG-VDA FMEA版本強調要求，期望藉由B圖分析產品的邊界與子系統或零件之關係，再透過結構化方式分析其功能與失效，進而完整的分析整個產品外部與內部可能失效的風險。

可視化分析的優點為透過邊界圖與結構樹讓 FMEA小組更聚焦的討論，同時結構化分析以邏輯的方式識別可能存在的設計缺陷，進而將失效風險降到最低，此為 AIAG(美國汽車工業行動集團)與 VDA(德國汽車工業聯合會)的整車廠和一級供應商成員合作，出版 AIAG-VDA FMEA(失效模式和效果分析)的主要目的。

目前一般的供應商使用 AIAG 4th FMEA版本進行分析，相較於新版 FMEA主要的差異為，AIAG 4th FMEA為表格分析法，其表格是分析的過程也是分析的結果。而 AIAG-VDA FMEA以結構化的方式分析，再將其分析的結果填入表格，其表格只是分析的結果而不是分析的過程。透過這次的分享期望對於學習新版 FMEA的人員能夠有不同的理解。
註1：
接口有五種主要類型：
物理連接(如：螺栓緊固、焊接等) /
能量傳遞(如：能量傳遞、運動傳遞，含齒輪等) /
材料交換(如：冷卻液、廢氣等) /
數據交換(如：電信號、線束等) /
人-機(如：控制、開關等)。

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參考資料來源: https://youtu.be/MhVw-MHGv4s