Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)

Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) ist ein strukturierter Ansatz zur Ermittlung potenzieller Fehler, die in der Konstruktion eines Produkts oder Prozesses auftreten können. Das Ziel ist, die Prozesse so weit zu optimieren, dass die Wahrscheinlichkeit von Produktrückrufen sinkt, die auf mangelhafte Verfahren zurückzuführen sind. Als FMEA-Moderator führe ich Ihr Unternehmen durch die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse und unterstütze Sie dabei, Ihre Entwurfs- und Herstellungsprozesse zu optimieren.

Es gibt zahlreiche öffentlichkeitswirksame Beispiele für Produktrückrufe, die auf mangelhaft konstruierte Produkte und/oder Verfahren zurückzuführen sind. Diese Fehler werden in der Öffentlichkeit diskutiert, wobei Hersteller, Dienstleister und Zulieferer als unfähig dargestellt werden, ein sicheres Produkt zu liefern. Eine FMEA-Risikoanalyse dient dazu, solche Fehler zu vermeiden. Davon profitieren Unternehmen und Kunden gleichermaßen.

Die FMEA wurde in den 1950er Jahren entwickelt und war eine der ersten strukturierten Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. Auch heute noch ist sie ein hochwirksames Mittel, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu verringern. Sie sollten eine FMEA-Analyse durchführen, wenn Sie

• ein neues Produkt, einen neuen Prozess oder eine neue Dienstleistung entwerfen.
• planen, einen bestehenden Prozess auf eine andere Weise durchzuführen.
• ein Qualitätsverbesserungsziel für einen bestimmten Prozess haben.
• die Fehler eines Prozesses verstehen und verbessern müssen.

In der Regel gilt: Je früher ein Fehler entdeckt wird, desto weniger kostet er. Identifiziert man einen Fehler erst spät in der Produktentwicklung oder -einführung, sind die Auswirkungen exponentiell verheerender. Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse ist eines von vielen Instrumenten, die eingesetzt werden, um Fehler zum frühestmöglichen Zeitpunkt in der Produkt- oder Prozessentwicklung zu entdecken. Daraus ergeben sich für Sie zahlreiche Vorteile.

Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse ist auf alle funktionalen und prozessorientierten Systeme anwendbar. Mit der Veröffentlichung der harmonisierten Norm wird nur noch zwischen Konstruktions-FMEA / Design-FMEA (DFMEA) und Prozess-FMEA (PFMEA) unterschieden.

Design-FMEA

Die DFMEA untersucht die Möglichkeit von Produktfehlfunktionen, verkürzter Produktlebensdauer sowie Sicherheits- und Regulierungsbedenken, die sich aus folgenden Faktoren ergeben:

• Materialeigenschaften
• Geometrie
• Toleranzen
• Schnittstellen mit anderen Komponenten und/oder Systemen
• Technisches Rauschen: Umgebungen, Benutzerprofil, Degradation, Systeminteraktionen

Prozess-FMEA

Die PFMEA deckt Fehler auf, die sich auf die Produktqualität, die verringerte Zuverlässigkeit des Prozesses, die Unzufriedenheit der Kunden und die daraus resultierenden Sicherheits- oder Umweltgefahren auswirken:

• Menschliche Faktoren
• Angewandte Methoden
• Verwendete Materialien
• Verwendete Maschinen
• Einfluss von Messsystemen auf die Abnahme
• Umweltfaktoren auf die Prozessleistung

Der Prozess einer Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse besteht aus sieben Schritten. Jeder von ihnen hat eine bestimmte Zielstellung, spezifische Werkzeuge und FMEA-Software, die dafür zum Einsatz kommen. Die Schritte sind getrennt, um sicherzustellen, dass nur die für jeden Schritt geeigneten Teammitglieder anwesend sein müssen.

Schritt 1: Planung und Vorbereitung

Ziele: Projektumfang definieren, Team zusammenstellen, Projektstruktur planen, Wissen nutzen

Schritt 2: Strukturanalyse

Ziele: Visualisierung der Design- oder Prozessstruktur, Analyse von Hierarchien, Systemgrenzen und Interaktion von Komponenten oder Prozessschritten

Schritt 3: Funktionsanalyse

Ziele: Analyse von Funktionen und Fehlern im Gesamtsystem, Identifizierung von Fehlervariablen, grafische Darstellung des Pfades von der Eingabe zum Ergebnis

Schritt 4: Fehleranalyse

Ziele: Analyse von Fehlerart, Fehlerursache und Fehlerauswirkung

Schritt 5: Risikoanalyse

Ziele: Beobachtung des Ist-Zustandes und Bewertung der Risiken

Schritt 6: Optimierung

Ziele: Festlegung von Maßnahmen zur Risikominderung, um den Zielzustand zu erreichen

Schritt 7: Ergebnisdokumentation

Ziele: Dokumentation und Kommunikation der FMEA-Ergebnisse, Aufbau einer Wissensdatenbank

Das Kürzel RPZ steht für Risikoprioritätszahl. Der Wert gibt an, wie hoch die Priorität eines identifizierten Risikos ist. Für jeden identifizierten Fehler/Risiko werden die folgenden drei Parameter bewertet:

• Auftreten (A): Wie wahrscheinlich ist es, dass der Fehler auftritt?
• Bedeutung / Schweregrad (B): Welche Auswirkungen wird das Auftreten des Fehlers/Risikos haben?
• Entdeckung (E): Wie wahrscheinlich ist es, dass das Auftreten der Störung/des Risikos bemerkt wird?

Die Skala dieser Bewertung reicht von 1 bis 10 für jeden Parameter. Die drei Werte werden miteinander multipliziert, so dass die Risikoprioritätszahl (RPZ) einen Wert zwischen 1 und 1000 haben kann.

Die FMEA geht auf die US-Militärnorm MIL-P-1626 aus den 1940er Jahren zurück, die Verfahren zur Durchführung einer Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Kritikalitätsanalyse (FMECA) beschreibt. Diese Analysemethode wurde durch fehlerhafte Munition ausgelöst. Im Anschluss daran entwickelte die NASA 1963 die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse für die Apollo-Mission. Die erfolgreiche Mondlandung führte man zum Teil auf die Anwendung der FMEA-Risikoanalyse zurück.

Als mehr als ein Jahrzehnt später bei einem Auffahrunfall mit einem Ford Pinto ein Gastank platzte, führte die Ford Motor Company die FMEA ein. In den 1980er Jahren erhielt die deutsche Norm DIN 25 448 zur Fehlereinflussanalyse den Untertitel FMEA. Der Verband der Automobilindustrie (VDA) entwickelte die Methode für den Automobilbereich weiter und veröffentlichte 1986 eine Beschreibung im VDA Band 4. 1994 nahm die AIAG (Automotive Industry Action Group) die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse in die Qualitätsnorm 9000 für die Automobilproduktion und ihre Zulieferer auf. Dieser Standard wurde dann zur Norm 16949 der IATF (International Automotive Task Force) und damit zum Standard für OEMS weltweit. Ende Mai 2019 wurde ein harmonisierter transatlantischer Standard von der AIAG und dem Quality Management Center (QMC) des VDA veröffentlicht.