FMEA Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse

Was ist die FMEA? Wie funktioniert die Analyse und wozu dient sie?

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Fehlermöglichkeits und Einflussanalyse FMEA

FMEA Entstehung

Die Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse FMEA ist eine Methode zur System- und Risikoanalyse mit der Zielsetzung, potenzielle Risiken in Systemen, Produkten und Prozessen frühzeitig zu finden. Die FMEA geht auf die US-amerikanische Militärnorm MIL-P-1626 aus den 1940ern zurück, in der Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) beschrieben wurden. Grund für diese Analyse war damals mangelhafte Munition. 1963 hat die NASA dann die Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) für die Apollo-Mission entwickelt. Die erfolgreiche Mondlandung wurde unter anderem dem Einsatz der FMEA zugeschrieben. Als über ein Jahrzehnt später bei einem Auffahrunfall in einem Ford Pinto ein Benzintank zerbarst, führte die Ford Motor Company 1977 in den USA die FMEA ein. Auch in Deutschland wurde 1980 in der DIN 25 448 die Ausfalleffektanalyse mit dem Untertitel FMEA versehen. Der Verband der Automobilindustrie (VDA) entwickelte die Methode für den Automotive-Sektor weiter und gab 1986 eine Beschreibung im VDA Band 4 heraus. 1994 fügte die AIAG (Automotive Industry Action Group) die FMEA in den Qualitätsstandard 9000 für die Automobilproduktion und deren Lieferanten ein. Aus diesem Standard wurde 1999 die Norm 16949 der IATF (International Automotive Task Force) und damit Vorschrift für viele OEM weltweit. Ende Mai 2019 wurde ein harmonisierter transatlantischer FMEA-Standard von AIAG und dem Qualitäts Management Center (QMC) im VDA veröffentlicht.

System-FMEA

Die System-FMEA analysiert das Zusammenwirken von Teilsystemen in einem übergeordneten Systemverbund. Mittels System-FMEA kann man z.B. einen Elektromotor für ein Auto auf die Erfüllung der im Pflichtenheft festgelegten Funktionen hin untersuchen und außerdem Fehlermöglichkeiten, die zur Nichterfüllung der Anforderungen führen, sammeln und bewerten.

Design/Produkt/Konstruktions FMEA

Die DFMEA wird bei der Neuentwicklung eines Produktes (z.B. eines Elektromotors) angewendet. Sie wird manchmal auch als Konstruktions-FMEA bezeichnet.

Prozess-FMEA

Die PFMEA stützt sich auf die Ergebnisse der Konstruktions-FMEA und analysiert den Herstellungsprozess eines Produkts (z.B. die Fertigung oder Montage eines Elektromotors).

Die 7 Schritte der FMEA

  1. Planung und Vorbereitung / Scoping
  2. Strukturanalyse
  3. Funktionsanalyse
  4. Fehlerananlyse
  5. Risikoanalyse ausgehend vom Ist-Zustand
  6. Optimierung = Maßnahmen identifizieren / Soll-Zustand definieren
  7. Ergebnisdokumentation

7 Schritte der FMEA

Die Zehnerregel (Rule of Ten)

Kosten zur Behebung eines Fehlers verzehnfachen sich mit jeder Produktionsstufe.

W-Fragen zur Fehleranalyse

Zur Analyse potentieller Fehler, Folgen und Ursachen sollten die folgenden W-Fragen beantwortet werden:

  • Welche Fehler können passieren?
  • Welche potentiellen Fehler können in den identifizierten Teilprozessen auftreten? (durch Rückschlüsse aus Fehlern in der Vergangenheit)
  • Welche Folgen hätte der Eintritt der Fehler?
  • Wodurch können die Fehler entstehen?

Für jeden potentiellen Fehler wird untersucht, wodurch er entstehen könnte, also welche potentiellen Ursachen es für seine Entstehung gibt.

So visualisieren Sie Strukturen und planen Maßnahmen zur Risikovermeidung.

Bewertung von Fehlern und Risiken

Für jeden ermittelten Fehler/jedes Risiko werden folgende drei Parameter bewertet:

  • Auftrittswahrscheinlichkeit A: Wie wahrscheinlich ist es, dass dieser Fehler vorkommt beziehungsweise das Risiko eintritt?
  • Bedeutung B: Welche Wirkung entsteht durch das Auftreten des Fehlers/das Eintreten des Risikos?
  • Entdeckungswahrscheinlichkeit E: Wie wahrscheinlich ist es , dass das Auftreten des Fehlers beziehungsweise der Eintritt des Risikos bemerkt wird?

Risikoprioritätszahl

Um das potentielle Risiko einzuordnen, wird eine Risikoprioritätszahl (RPZ) errechnet. Seit Herausgabe des harmonisierten Standards 2019 heißt dieser Wert Action Priority (AP).

RPZ = A x B x E

Die Risikoprioritätszahl kann einen Wert von 1 bis 1.000 annehmen: 1 ≤ RPZ ≤ 1.000

Je höher die RPZ ist, desto gravierender ist der Fehler/das Risiko und desto größer ist der Handlungsbedarf.

RPZ Fehlerrisiko Handlungsbedarf Maßnahmen
100 ≤ RPZ ≤ 1.000 hoch dringender Handlungsbedarf müssen formuliert und umgesetzt werden
50 ≤ RPZ ≤ 100 mittel Handlungsbedarf sollten formuliert und umgesetzt werden
2 ≤ RPZ ≤ 50 akzeptabel kein zwingender Handlungsbedarf können formuliert und umgesetzt werden
RPZ = 1 keines kein Handlungsbedarf keine

Die FMEA dient nicht nur der präventiven Risikovermeidung, sondern sichert auch das Wissen von Organisationen.

Parameter-Diagramm

Das Parameter-Diagramm ist ein Blockdiagramm, das die Verbindungen zwischen verschiedenen Parametern eines Systems aufzeigt. Es visualisiert auf einfache Weise Systemelemente und deren Funktionen.

FMEA Blockdiagramm Parameterdiagramm

Blockdiagramme können darüber hinaus zur Visualisierung der Systemgrenzen und Schnittstellen eines Systems genutzt werden. Damit verschafft man sich einen guten Überblick, denn die Funktionen (und Fehlfunktionen) eines Systems werden an den Schnittstellen realisiert.

FMEA Blockdiagramm Schnittstellen

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Benefits der FMEA

Die FMEA ist eng verwandt mit weiteren Qualitätsmanagement-Maßnahmen und Zielen. Darunter sind:

  • KVP Kontinuierlicher Verbesserungsprozess
  • Genchi Genbutsu aus dem Lean Management  “Gehe an den Produktionsort (Gemba) und überprüfe dort in der Realität (Genjitsu) in der Realität die Mitarbeiter und Maschinen im Herstellungsprozess (Gembutsu)”
  • Evolutionäre Qualitätsentwicklung gemäß eines Plan-Do-Act-Check Zyklus (Shewhart/Deming Kreislauf)
  • Wissensmanagement
  • Lessons Learned
  • Ideenmanagement

Einige dieser Disziplinen können von der systemischen Betrachtung der Produktionsprozesse, wie sie die FMEA vorsieht, profitieren.

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