FMEA 잠재 고장 모드 해석 종류 및 전개 방법

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) 종류별 특징과 전개방법에 대해 알아보겠습니다. 

 

 

FMEA는 고객 불만을 예방하는 측면에서 개발된 기법으로 수행 과정과 목적을 축약하면 아래와 같습니다.

첫 번째, 잠재적인 결함을 확인하고 그 영향의 심각성을 평가합니다.

두 번째, 중점 관리 항목 (Critical Characteristics)을 확인합니다.

세 번째, 발생할 가능성이 있는 잠재적인 설계와 공정상의 결함을 도출하고 중요도 등급을 설정합니다.

네 번째, 결함의 영향을 감소 및 제거하기 위해 각 부문에서 대책을 수립하고 시행합니다.

위의 수행 결과로써 설계와 생산의 문제들이 해소되고 제품의 불량을 예방하여 고객의 불만을 최소화할 수 있습니다.

 

FMEA 종류 및 전개방법

 

FMEA (Failure Mode and Effects Anaysis)의 종류

FMEA의 종류로는 System FMEA (S-FMEA), Design FMEA (D-FMEA), Process FMEA (P-FMEA)가 있습니다.

 

System FMEA (S-FMEA)는 개발 초기의 Concept 구상 단계에서 제품의 시스템 (System)과 서브 시스템 (Sub System) 간의 영향 분석에 사용합니다.

여기서 얘기하는 시스템과 서브 시스템이 구체적으로 어떻게 구분되는지 TV를 예로 들어 설명드리면, 75" OLED TV Set는 최종 완성품으로 품질 기능 전개 측면에서는 System이라고 부릅니다.

서브 시스템 (Sub System)은 System 구성하는 반 제품 또는 주요 기능 모듈인데 TV의 예에서는 TV를 구성하는 디스플레이 패널 (Display Panel), 회로부, 기구부, 백 라이트 유닛부 (Back light unit) 등을 서브 시스템으로 분류할 수 있습니다.

 

 

Design FMEA (D-FMEA)는 설계 시작 단계에서 시작하여 공정 검증을 실시하는 시점에는 1차 완성해야 합니다.

제품의 서브 시스템 (Sub System)을 구성하는 요소인 어셈블리 (Assembly), 유닛 (Unit), 부품의 결함에 기인한 잠재적 고장 모드 해석에 중점을 두고 있습니다.

TV의 예에서 어셈블리 (Assembly)는 디스플레이 패널 Assy, 구동 회로 Assy, 전원 회로 Assy, Back Cover Assy 등과 같이 나눌 수 있고 부품은 구동 회로 PCB, IC, MLCC 등 실장 되는 부품을 의미합니다.

 

D-FMEA 바로가기

 

Process FMEA (P-FMEA)는 공정 설계 및 개발 단계 초기에 시작하여 생산 라인 할당 또는 편성 이전에 1차 완성하는 것이 목표입니다.

제조와 조립 공정의 결함에 기인한 제품의 잠재적 고장 모드를 분석하기 위해 진행하며, 제품이 고객에게 출하되기 전에 고장 요인 및 영향을 제거하여야만 합니다.

간단한 예를 들면 디스플레이 패널과 Back Cover를 부착하는 공정에서 부착 시 Screw의 토크가 부족하여 제대로 장착이 되지 않고 출시되어, 출시 뒤 패널이 낙하하는 사고가 발생한다면 당사의 품질 신뢰도에 큰 손실을 야기할 수 있으니 이런 잠재 문제를 검토하고 해결해야 하는 것입니다.

 

P-FMEA 바로가기

 

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)의 전개

FMEA의 전개는 개발 프로세스가 진행됨에 따라 System FMEA (S-FMEA), Design FMEA (D-FMEA), Process (P-FMEA)의 순서대로 진행되는 것이 일반적입니다.

 

 

개발을 진행하기 위해서는 제품을 구성하는 가장 상위 단위인 시스템과 서브 시스템 간의 영향을 먼저 검토해야 합니다.

고객이 요구하는 제품의 주요한 목표가 있고 이 목표를 달성하기 위해 시스템과 서브 시스템을 구성하고 상호 간의 미치는 영향과 고장 모드를 분석하여 고객의 요구 목표를 달성할 수 있겠구나 하는 확신이 System FMEA (S-FMEA)를 진행한 결과로써 입증되어야 합니다.

이렇게 System FMEA (S-FMEA)를 가장 먼저 수행하고 형태는 Top Down 방식으로 진행됩니다.

 

Design FMEA (D-FMEA)는 서브 시스템 (Sub System)부터 부품의 최종 분해 레벨까지 분해하여 분석하는 것이 원칙입니다만, 하나의 기능 모듈로 구성되는 경우는 분해하지 않고 모듈 레벨로 분석하는 것이 효과적인 경우도 있습니다. 예를 들면 단위 기능 PCB 기판이나 릴레이와 같은 것입니다.

 

Process FMEA (P-FMEA)는 제조 공정이 부품 레벨에 미치는 영향과 고장 모드를 분석합니다.

설비의 Setting 조건과 공정의 작업 SOP (Standard Operating Procedures)가 부품 레벨에 미치는 영향을 최소화하고 안정된 품질을 확보하기 위해 진행합니다.

 

 

Design FMEA와 Process FMEA는 Bottom Up 방식으로 이용한다고 교과서적으로는 얘기합니다만, Top Down 방식이든 Bottom Up 방식이든 방식에 관계없이 잠재적인 영향도를 얼마나 충실하게 검증하고 대책을 수립하였는가가 가장 중요한 포인트가 되어야 한다고 생각합니다.