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研究生:簡志郎
研究生(外文):Chih-Lang Chien
論文名稱:模糊理論與TOPSIS法於失效模式與效應分析之應用
論文名稱(外文):Application of Fuzzy Set Theory and TOPSIS for Failure Mode and Effects Analysis
指導教授:王瑞德王瑞德引用關係
指導教授(外文):Jui-Te (Ray) Wang
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:工業工程學所
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:模糊理論TOPSIS失效模式與效應分析多準則決策
外文關鍵詞:Multi-Criteria Decision MakingFMEAFuzzy Set TheoryTOPSIS
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摘要
失效模式與效應分析(Failure Mode & Effects Analysis;FMEA)係一種預防性可靠度工程技術,它可以協助工程人員在產品開發初期確認設計或製程上潛在的缺陷,以及早採取必要的措施,提高產品的可靠度。因此這種方法常被使用在產品設計階段或應用於製造工程的改善與安全性的解析。然而傳統FMEA大都以效用函數來評價失效風險的大小,以作為執行改善的依據。尤其傳統風險優先數(RPN)的評價法,是將發生度、難檢度及嚴重度三個因子由定性或不明確的描述準則分別給予1~10不等的分數,再將三者相乘而得,常予人有不甚客觀之爭議。
本研究乃將FMEA之失效風險評價視為一多準則決策問題,捨棄傳統FMEA以一效用函數來計算其失效風險的觀念及作法,而嘗試結合模糊理論及多準則決策之TOPSIS法,應用於FMEA風險優先順序的評估。首先由系統專業人員對FMEA各個失效模式之發生度、難檢度及嚴重度等決策因子給予模糊語意等級評估,並經由運算轉換成明確值。然後,再以多準則決策之TOPSIS排序法排列出失效風險的順序。最後則以某型戰機的環境控制系統失效模式來驗證本研究所提出之方法,並將FMEA的應用範圍由產品的設計或製程改善延伸至產品的使用階段。
ABSTRACT
Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) is used as a reliability evaluation technique to determine the effects of system and equipment failures for many industries. It can help engineers to find defects of a product in design or manufacturing processes and take some corrective actions to eliminate or prevent the failures. Most of the current FMEA uses the Risk Priority Number (RPN) to evaluate the risk of failure. However, several shortcomings in the RPN calculation and its interpretation have been found in the literature.
This thesis considers FMEA as a fuzzy multi-criteria decision making problem and develops an approach to rank a set of identified failure modes according to their importance. A number of criteria are defined to evaluate the importance of each failure mode and linguistic ratings for each failure mode are given by experts regarding each criterion. The linguistic ratings can be further characterized by fuzzy sets. A multi-criteria decision making approach based on the concept of TOPSIS is applied to determine the raking order of identified failure modes. The developed approach can identify the important failure modes without the shortcomings of the RPN number. We also extend the application of FMEA to the service stage of the products. The developed concept is illustrated with an application of Aircraft Environmental Control System.
目 錄
中文摘要…………………………………………………………………….i
英文摘要…………………………………………………………………….ii
目錄…………………………………………………………………………iii
圖目錄…………………………………………………………………….…v
表目錄………………………………………………………………………vi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍與限制 2
1.4 研究方法與架構 2
第二章 文獻探討與理論基礎 5
2.1 失效模式與效應分析 5
2.1.1 FMEA的起源與發展 5
2.1.2 FMEA的實施對象與應用時機 7
2.1.3 FMEA的實施步驟 9
2.1.4 FMEA的評價方法 17
2.2 模糊理論 27
2.2.1 模糊集合與模糊數 27
2.2.2 語意變數 30
2.2.3 解模糊化的方法 31
2.3 多準則決策 36
2.3.1 多準則決策的評估方法 37
2.3.2 模糊多準則決策 41
2.3.3 TOPSIS評估方法說明 42
第三章 模糊理論與TOPSIS法於FMEA模式之應用 45
3.1 模糊函數的選用 45
3.2 決策因子語意變數解模糊 49
3.3 多準則評估TOPSIS法於FMEA風險值排序的應用 53
第四章 案例驗證 57
4.1 研究個案簡介 57
4.2 戰機環控系統功能分析 58
4.3 驗證案例―戰機環境控制系統失效模式與效應分析 62
4.3.1 決策因子的選取及評等 62
4.3.2 決策因子的解模糊 64
4.3.3 失效風險的排序 64
4.4 應用案例―失效模式與效應分析的擴充應用 68
4.4.1 決策因子的選取及評等 68
4.4.2 決策因子的解模糊 71
4.4.3 失效風險的排序 71
第五章 結論與建議 74
5.1 結論 74
5.2 建議 75
參考文獻 76
謝誌 83
作者簡介 84

圖目錄
圖 1.1 研究架構及流程 4
圖 2.1 雙槽洗衣機功能方塊圖 12
圖 2.2 雙槽洗衣機可靠度方塊圖 12
圖 2.3 FMEA作業程序 16
圖 2.4 關鍵性矩陣圖 21
圖 2.5 梯形模糊數隸屬度關係圖 30
圖 2.6 三角形模糊數隸屬度關係圖 30
圖 2.7 右偏好值圖 35
圖 2.8 左偏好值圖 35
圖 2.9 多準則決策方法之分類 38
圖 3.1 Chen及Hwang建議之八種模糊語意尺度 47
圖 3.2 模糊語意轉換成明確值示意圖 50
圖 3.3 語意轉換尺度3 52
圖 4.1 戰機環控系統工作原理 60
圖 4.2 戰機環控系統功能方塊圖 61


表目錄
表 2.1 FMEA演進的歷史概況 7
表 2.2 設計FMEA與製程FMEA的比較 9
表 2.3 設計失效效模式與效應分析表 13
表 2.4 製程失效模式與效應分析表 14
表 2.5 失效模式、效應與關鍵性分析表 14
表 2.6 發生度評估標準表 18
表 2.7 難檢度衡量標準表 19
表 2.8 嚴重度衡量標準表 20
表 2.9 評點要因與係數的關係 23
表 2.10 指數與失效等級對照表 23
表 2.11 致命度評點的基準 24
表 2.12 指數與嚴重等級對照表 25
表 2.13 多準則決策方法及優缺點比較 39
表 3.1 模糊語意項與語意變數表 48
表 3.2 失效模式決策因子之語意變數評等 48
表 3.3 符合決策因子模糊語意變數評等之轉換尺度及選用之轉換尺度 49
表 3.4 失效模式決策因子模糊語意評等解模糊成明確值 53
表 3.5 正規化後之決策矩陣 54
表 3.6 各個失效模式距離理想解與負理想解之分離度 55
表 3.7 各個失效模式與理想解的相對接近度 56
表 4.1 戰機環控系統失效模式與效應分析語意評估 63
表 4.2 戰機環控系統失效模式與效應分析決策矩陣 64
表 4.3 戰機環控系統失效模式與效應分析正規化矩陣 65
表 4.4 各個失效模式距離理想解與負理想解之分離度 65
表 4.5 各個失效模式與理想解的相對接近度 66
表 4.6 某型戰機環控系統失效模式嚴重等級統計 66
表 4.7 某型戰機失效模式與失效嚴重等級 67
表 4.8 戰機環控系統失效模式與效應分析(使用階段) 70
表 4.9 戰機環控系統失效模式與效應分析決策矩陣 71
表 4.10 戰機環控系統失效模式與效應分析正規化矩陣 72
表 4.11 各個失效模式距離理想解與負理想解之分離度 73
表 4.12 各個失效模式與理想解的相對接近度 73
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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