這個單元要來探討的主題是：如何應用FSMIVCI及FCAIVCI心法於【馬達振動試驗失效】的現象、原因探討與改善對策？
首先破題來看，參閱圖1，中間的FSMIVCI及FCAIVCI流程圖，一是實驗方法的【F-S-M-I-V-C-I】，一是分析方法的【F-C-A-I-V-C-I】，簡單的定義說明如下：
1.
Function：功能/目的。
2.
Analytical approach分析方法：
(1)
CAE(FEA)：電腦輔助工程分析(computer aided engineering, CAE)，有限元素分析(finite element analysis, FEA)。
(2)
Analysis：分析。
2.
Experimental approach實驗方法：
(1)
Sensor：感測器。
(2)
Measurement：量測。
3.
Index：指標、評估指標、性能指標。
4.
Value：指標對應的數值。
5.
Criterion：指標對應的允收標準。
6.
Improvement：因應對策及改善作業。
(1)
分析手法：進行虛擬測試(virtual testing, VT)。
(2)
實驗手法：進行試誤法(trial-and-error method)。
如果，Value指標對應的數值，不符合Criterion指標對應的允收標準，則是NG = No Go = Not Good，需要啟動Improvement因應對策及改善作業。如果，Value數值符合Criterion允收標準，則是OK，完成設計變更(Design Modification, DM)。
這個單元要來看：如何應用FSMIVCI及FCAIVCI心法於【馬達振動試驗失效】的現象、原因探討與改善對策？
第1個步驟，確認Function功能/目的：參閱圖1左邊的馬達照片以及振動試驗規範，馬達在振動試驗後，出現裂紋(crack)、而失效(failure)。得知振動試驗條件的𝒇𝒆𝒙 激振頻率(excitation frequency)範圍：𝒇𝒆𝒙 = 𝟏𝟕~𝟐𝟎𝟎 Hz。
既然知道【馬達振動試驗失效】，如主題的敘述，隱含了處理解決問題的三個步驟，SCR=3K的心法：
(1) Situation = Know What？瞭解現象。
(2) Cause = Know Why？探討原因。
(3) Resolution = Know How？尋求對策。
在前一個單元，#492：【如何應用SPR心法於【馬達振動試驗失效】的現象、原因探討與改善對策？】，以SPR心法，來思考、規劃、執行這個專案。就是：Source – Path – Response，激振源 – 路徑
– 響應。參閱圖2，簡要回顧如下：
1. 第1個步驟，透過R-test-V，進行馬達在振動試驗中的振動量測。觀察可能的、潛在的、被激發的馬達𝒇𝒓自然頻率(natural frequency)。
2. 第2個步驟，執行P-test-S，簡單的說，就是對馬達進行EMA實驗模態分析。也是在取得馬達的𝒇𝒓自然頻率。
3. 第3個步驟，比較分析R-test-V和P-test-S的量測結果，探討確認馬達的𝒇𝒓自然頻率(natural frequency)。
4. 第4個步驟，進行P-analysis-S，以CAE取得馬達的「振動模態」。工作目標：模型驗證(Model Verification, MV)，在確認馬達的CAE模型，能夠等效於馬達實體結構。
5. 第5個步驟，明確地診斷出【馬達振動試驗失效】的原因，來自共振，而且是來自𝒇𝒓=187 Hz的振動模態。
6. 第6個步驟，進行馬達結構的設計變更(Design Modification, DM)。DM設計變更的目標，就是避開共振，就是要讓𝒇𝒓自然頻率遠離𝒇𝒆𝒙激振頻率，以遠離20%為原則。
7. 第7個步驟，進行設計驗證(Design Verification, DV)。確認馬達DM設計變更的改善對策是有效的、成功的。
有別於採用SPR心法，這個單元探討同樣的【馬達振動試驗失效】的現象、原因探討與改善對策？但是，以FSMIVCI及FCAIVCI心法，來思考、規劃、執行這個專案。也可以定義這個單元的主題是：如何結合MADI與應用FSMIVCI及FCAIVCI心法於結構NVH問題之SCR改善？
其中，MADI是：(1) Measurement量測，(2) Analysis分析，(3) Diagnosis診斷，(4) Improvement對策。要處理結構NVH問題，MADI也是重要的心法。分成4個階段，缺一不可，是有邏輯性的思維、考慮。讀者可參考先前單元，#164：【產品振動噪音之量測、分析、診斷與對策 MADI for Product
Noise and Vibration】。
第2個步驟，啟動MADI的(1) Measurement量測，對應採用FSMIVCI實驗方法，需要規劃Sensor感測器，以及安排Measurement量測相關事宜。
在SPR心法的流程，規劃了兩個實驗量測：(1) R-test-V，進行馬達在振動試驗中的振動量測。(2) P-test-S，簡單的說，就是對馬達進行EMA實驗模態分析。
認知：不同的實驗量測，會有不同的Sensor感測器配置，須注意選擇的量測點之位置、方向。同時，也須規劃對應的Measurement量測步驟與程序。須注意頻譜分析儀(FFT Analyzer)的量測設定，如：FFT參數的Fmax和LOR；Window窗函數的選用；頻譜的Averaging平均處理設定。
當決定了Sensor感測器配置，以及對應的Measurement量測步驟與設定。需要知道這兩個實驗量測的目的：主要是要得到馬達實體結構的𝒇𝒓自然頻率(natural frequency)。
確實也發現：可能的、潛在的、被激發的馬達自然頻率(natural frequency)，𝒇𝒓=105 Hz, 173.8 Hz, 186.3 Hz。會落在激振頻率範圍：𝒇𝒆𝒙 = 𝟏𝟕~𝟐𝟎𝟎 Hz，大概可以推測【馬達振動試驗失效】是來自共振(resonance)的影響。
不過，還沒有能夠判斷：(1)共振是來自哪一個𝒇𝒓的影響？以及(2)馬達的裂紋(crack)為什麼會出現在照片顯示的位置？
第3個步驟，啟動MADI的(2) Analysis分析，對應採用FCAIVCI分析方法，需要使用CAE(FEA)軟體，進行馬達結構的Analysis分析。
在SPR心法的流程，規劃了P-analysis-S，以CAE分析，取得馬達的「振動模態」。工作目標：模型驗證(Model Verification, MV)，在確認馬達的CAE模型，能夠等效於馬達實體結構。
在P-analysis-S，會進行兩個CAE分析：(1) Modal模態分析，求得馬達的「振動模態」。(2) Harmonic簡諧響應分析，求得馬達的「頻率響應函數」。
MV模型驗證流程，理念上，先進行馬達的component-level MV零組件層次模型驗證，再進行馬達整機系統的system-level MV。當CAE/FEA分析與EMA實驗，取得的模態參數能夠相等或相近時，可謂之完成MV模型驗證。
第4個步驟，啟動MADI的(3) Diagnosis診斷，對應採用FSMIVCI心法，就是：Index指標 – Value數值
– Criterion允收標準。在此，要診斷是否有共振？Index指標就是：馬達的𝒇𝒓自然頻率。Criterion允收標準是：𝒇𝒓自然頻率必須遠離𝒇𝒆𝒙激振頻率，理想上，以遠離20%為原則。
在本案例，透過馬達CAE的Modal模態分析，可以取得von
Mises stress麥西斯應力，又稱等效應力(equivalent stress)的𝝓𝒓模態振型。可以觀察，應力集中位置，剛好就是馬達出現裂紋(crack)的位置。至此，可以很篤定、確認【馬達振動試驗失效】來自共振，而且是來自𝒇𝒓=187 Hz的振動模態。
由於𝒇𝒆𝒙激振頻率是測試條件：𝒇𝒆𝒙 = 𝟏𝟕~𝟐𝟎𝟎 Hz。共振是來自𝒇𝒓=187 Hz的振動模態。此𝒇𝒓=187 Hz的Value數值，不符合Criterion允收標準的要求。𝒇𝒓自然頻率沒有遠離𝒇𝒆𝒙激振頻率。所以，需要啟動改善對策的作業。
第5個步驟，啟動MADI的(4) Improvement，對應FSMIVCI心法，就是：Improvement因應對策及改善作業。
因為，𝒇𝒆𝒙激振頻率是測試條件：𝒇𝒆𝒙 = 𝟏𝟕~𝟐𝟎𝟎 Hz，無法變動。那麼就是要提高馬達的𝒇𝒓自然頻率。進行馬達結構的設計變更(Design Modification, DM)。DM設計變更的目標，就是避開共振，就是要讓𝒇𝒓自然頻率遠離𝒇𝒆𝒙激振頻率，理想上，以遠離20%為原則。
DM設計變更，參考𝒇𝒓=187 Hz，對應的𝝓𝒓模態振型，在馬達出現裂紋(crack)的位置，進行加肋骨的補強處理。由於馬達CAE模型已經完成MV模型驗證，據以進行DM設計變更分析，分析結果可以接近實際的結構狀態。
最後採行方案，馬達DM設計變更後，𝒇𝒓=187 Hz，提升到𝒇𝒓=217 Hz，大約遠離𝒇𝒆𝒙 = 𝟏𝟕~𝟐𝟎𝟎 Hz，10%。雖然，沒有達到理想上的20%原則，不過，DM設計變更後的馬達確實也能通過振動試驗，可以確認這個改善對策是有效的、成功的。
綜合這個單元的討論：如何應用FSMIVCI及FCAIVCI心法於【馬達振動試驗失效】的現象、原因探討與改善對策？總結如下：
1. 以FSMIVCI及FCAIVCI心法的思緒流程來規劃、執行【馬達振動試驗失效】的改善專案。在此案例，是共振問題，所以，Index指標就是：馬達的𝒇𝒓自然頻率。Criterion允收標準是：𝒇𝒓自然頻率必須遠離𝒇𝒆𝒙激振頻率，理想上，以遠離20%為原則。
2. 搭配MADI心法：(1) Measurement量測，(2) Analysis分析，(3) Diagnosis診斷，(4) Improvement對策。4個階段的處理步驟，逐步的由SCR=3K的心法：(1) Situation
= Know
What？瞭解現象。(2) Cause =
Know Why？探討原因。(3) Resolution = Know How？尋求對策。達到改善【馬達振動試驗失效】的問題。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2026.08.18
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