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研究生: 溫敏智
Min-chih Wen
論文名稱: FMEA與TRIZ理論應用在動力手工具問題與決策系統之研究
A Study of FMEA and TRIZ Theory Application to Power-Hand-Tool Problem and Decision System
指導教授: 林原慶
Yuan-Ching Lin
口試委員: 黃緒哲
Shiuh-Jer Huang
鍾清枝
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 146
中文關鍵詞: 失效模式與效應分析創意問題解決理論動力手工具
外文關鍵詞: FMEA, TRIZ, Power-Hand-Tool
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  • 本文在於發展一個動力手工具設計與製造過程之問題與知識管理工具的決策推論系統,其目的在於分析動力手具的故障問題,並提供解決的建議。本系統是採用本體論的概念將知識分類,再轉換成適合於推論引擎使用之工程資料庫。此外,利用FMEA(失效模式與效應分析)進行工程上的分析,以找出所有潛在的失效模式,及可能產生的後果,並利用TRIZ理論審視FMEA的建議措施,找出改善惡化項目的解決方法,最後再返回FMEA去審視此解決方法是否會引發其它的破壞模式,以提供使用者一個最完善的建議解決方法。
    本系統不僅可獨立運作,更可連接其它系統或工程代理人,透過XML檔案傳輸機制,先將問題匯入系統中,經由系統分析,推論出最完善的解決方案,再藉由XML將分析的結果匯出,以提供使用者作參考。此外,本系統的TRIZ_動力手工具矛盾衝突矩陣表介面,記錄使用者每次所得到的建議最佳解決方法的次數,此功能可提供動力手工具之創新與研發的正確方向。


    This thesis is to study and develop questions and answers decision system (Q&A system) for Power-Hand-Tool. The Q&A system proposed in this work can be applied to analyze breakdowns of Power-Hand-Tool and give us a perfect suggestion of solution. Domain knowledge classification is achieved by the concept of Ontology for this system, and then transform it to the engineering database. That can be applied to user interface to link using, then utilize FMEA (Failure Modes and Effect Analysis) to do the analysis on the project to finding out all potential Failure Modes, and the consequence that may be produced, and utilize TRIZ theory to examine the suggestion of FMEA to finding out the solution which worsens the project. Finally, returning to FMAE to examine this solution whether it causes other destructive modes , in order to offer a user a perfect suggestion of solution.

    This Q&A system not only can operate independently but also link other systems or engineering agents. Through transfering mechanism of XML , we first enter a question into the system. It can be analysed by this system to get a perfect suggestion of solution, then the XML system can output the result for a user’s reference. Besides, this system of TRIZ_Power-Hand-Tool contradiction matrix’s interface keeps a record of the numbers that a user gets the perfect suggestion of solution each time. This function can offer us a direction of innovation and research in developing a Power-Hand-Tool.

    目 錄 中文摘要………………………………………………………………..Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………..Ⅱ 誌謝……………………………………………………………………..Ⅲ 目錄……………………………………………………………………..Ⅳ 表索引…………………………………………………………………..Ⅷ 圖索引……………………………………………………………..……IX 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 研究背景與動機..………………………………………...1 1.2 研究目的………………………………………………….2 第二章 文獻回顧………………………………………………………4 2.1 失效模式與效應分析(FMEA)………………………...….4 2.1.1 FMEA之起源與發展………….……………….….4 2.1.2 FMEA之目的………………….……………….….6 2.1.3 FMEA之種類………………….……………….….7 2.1.4 FMEA-失效的定義…………….……………….….8 2.1.5 FMEA的範圍與應用時機…….…………….….….8 2.1.6 FMEA各參數的關係與相關名詞的定義…..….….8 2.1.7 FMEA結果之應用…………….……………….…12 2.2 TRIZ創研方法………………………………….………..13 2.2.1 TRIZ之起源與發展背景………….……………...13 2.2.2 TRIZ規則……….………………………………...14 2.2.3 TRIZ創研方法介紹…………..……..……………15 2.2.4 矛盾衝突矩陣表方法……………………………15 2.2.5 TRIZ創研的作法……………..……..……………16 2.3 本體論…………………………………………………...17 2.3.1 本體論之起源與發展背景…………..………..…18 2.3.2 本體論知識之建構………………………..…..…18 2.3.3 本體論與資料庫…………………………..……..19 2.4 專家系統………………………………………………...19 2.4.1 專家系統之起源與發展背景………………..…..19 2.4.2 專家系統簡介…………………………………....22 2.4.3 專家系統VS人類專家&專家系統VS一般電腦.23 2.4.4 專家系統之基本架構…………………………....23 2.4.5 知識表示法……………………………………....25 2.4.6 推論機制………………………………………....26 第三章 動力手工具問題與決策系統之系統架構……….……….....27 3.1 系統架構…………….…………………………………...27 3.2 FMEA的建構與相關法則………………………………28 3.2.1 FMEA資料庫的建構……………………….…….28 3.2.2 FMEA的建構案例…………………………..……30 3.3 TRIZ的建構與相關法則………………………………...34 3.3.1 TRIZ使用上的問題………………………….…...34 3.3.2 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表法則的轉換…...35 3.3.3 TRIZ資料庫的建構………………………….…...36 3.3.4 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表與FMEA的交互確認….41 3.3.5 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表的萃取法則…...41 3.4 TRIZ-FMEA的建構與相關法則…………………….….43 3.4.1 TRIZ結合FMEA的運作方法……………….…...43 3.4.2 TRIZ-FMEA破壞模式資料庫的建構…………...44 3.4.3 TRIZ-FMEA的建構案例…...……………….…...45 第四章 系統測試與案例分析…………………………………….….51 4.1 系統安裝&移除.……………………………...………....51 4.2 系統介面………………………………………………...51 4.3 案例說明………………………………………………...51 4.4 案例過程的分析與結果………………………………...51 4.4.1 主系統執行流程…………..……………………..52 4.4.2 FMEA執行流程……………………………….….53 4.4.3 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表執行流程….…..53 4.4.4 TRIZ-FMEA破壞模式分析執行流程流程….…..55 第五章 結論與未來研究方向……….………………….………..…..58 5.1 結論……………………………………………………...58 5.2 未來研究方向…………………………………………...59 參考文獻………………………………………………………………..60 附錄A TRIZ矛盾衝突矩陣表的39個參數……………………..…...122 附錄B 解決TRIZ矛盾衝突矩陣表的40個法則……….……..…...128 附錄C TRIZ矛盾衝突矩陣表……………………..………………....135 附錄D 系統安裝之流程………………………….……….……..…...141 表 索 引 表2.1設計FMEA與製程FMEA的比較………………..………..…...67 表2.2 FMEA表各欄位關連性說明….………………………...……....68 表2.3系統用之失效模式與效應分析表………………………...….....69 表2.4 FMEA嚴重度評估表…………………………………………...70 表2.5 FMEA發生度評估表…………………………………………...71 表2.6 FMEA難檢度評估表…………………………………………...72 表2.7 TRIZ矛盾矩陣表簡表……………………………….………….73 表2.8 專家系統(人工專家)與人類專家之差異………………….…...74 表2.9 專家系統與一般電腦系統之差異…………………..………….75 表3.1 FMEA案例……………………………………………..………..76 表3.2 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表總表……………..…………....77 表3.3 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(葉片)..……………..…….…..78 表3.4 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(進氣接頭)..………..…….…..79 表3.5 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(轉子)..……………..…….…..80 表3.6 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(鐵砧)..……………..…….…..81 表3.7 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(板機)..……………..…….…..82 表3.8 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表(監測擊錘)..………..…….…..83 表3.9 TRIZ-FMEA破壞模式資料庫…………………………………..84 圖 索 引 圖2.1 風險評估示意圖………...……………………..……….…….…88 圖2.2 FMEA之流程步驟……………………………….……………...89 圖2.3 TRIZ概念流程圖……….……………………...………...…...…90 圖2.4 TRIZ的創研程序………………….…………...……...……...…91 圖2.5 TRIZ解題架構圖…………………….………...………..………92 圖2.6 專家系統之基本架構-1……………….………..………...….…93 圖2.7 專家系統之基本架構-2……………….………..………...….…93 圖3.1 動力手工具Q&A整體系統架構圖…………………….………94 圖3.2 氣動板手系統架構圖……………....………………….….….…95 圖3.3 釘槍系統架構圖………………………………………………...96 圖3.4系統組成……………………….………………………………...97 圖3.5 資料的傳遞與資料庫的連結……………………………….…..98 圖3.6 資料庫系統………………..…..…………………………….…..99 圖3.7 FMEA資料庫建構流程……………………………………..…100 圖3.8 TRIZ資料庫建構流程……………………………………..…..101 圖3.9 TRIZ-FMEA資料庫建構流程………………………………....102 圖3.10 前向鏈結推論…..……………..……………………………...103 圖3.11系統推論流程…………………………………………...…….104 圖3.12 動力手工具各參數之間的關連性…………………………...105 圖3.13 系統運作流程圖………………………………………...……106 圖4.1 氣動板手立體圖(前)……………………………………….….107 圖4.2 氣動板手立體圖(後)……………………………………….….107 圖4.3 氣動板手的零件分解圖……………………………………….108 圖4.4 系統主畫面………………………..…………………………...109 圖4.5 氣動板手問題與決策系統介面&匯入XML檔案…………...109 圖4.6 XML匯入問題的格式……………………….………………...110 圖4.7 選擇欲解決問題選項…………………………..……………...110 圖4.8 其它異常現象視窗………………..…………………………...111 圖4.9 考慮重新設計的機構元件………………..…………………...111 圖4.10 主系統提供初步答案…………..………..…………………...112 圖4.11 FMEA調出相關案例…………..…….…..…………………...112 圖4.12 FMEA修正後結果………………………..…………………..113 圖4.13 TRIZ-氣動板手矛盾衝突矩陣表介面………………………..113 圖4.14 風險優先數(RPN)降冪排序……………………..…………..114 圖4.15風險優先數(RPN)昇冪排序……………………..…………...114 圖4.16 選擇欲分析的案例…………………………..…..…………...115 圖4.17 依FMEA建議措施選擇欲改善的項目……………………...115 圖4.18 系統提供惡化項目&建議解決方法………………………....116 圖4.19 TRIZ-FMEA分析建議最佳解決方法………………..……....116 圖4.20 選擇欲分析的建議最佳解決方法………….………..……....117 圖4.21 TRIZ-FMEA調出相關的破壞模式類型案例…………….….117 圖4.22 改良材質的破壞模式分析結果………………….……….….118 圖4.23 系統警告可能引發其它破壞模式……………….……….….118 圖4.24 葉片加石墨或二硫化鉬………………………….……….….119 圖4.25 葉片增加儲油孔(一)………………………….….……….….119 圖4.26 葉片增加儲油孔(二)………………………….….……….….119 圖4.27 葉片增加儲油孔(三)………………………….….……….….119 圖4.28 匯出XML………………………….……………..……….….120 圖4.29 匯出的XML格式………………………………..……….….120 圖4.30 TRIZ-FMEA破壞模式資料庫編輯區………………….…….121 圖4.31 重新開始或離開系統…………………………….…….…….121

    參 考 文 獻

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