FMEA
FMEA (Failure Mode and Effects Analysis oder auch deutsch: Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) ist eine Methodik des Qualitätsmanagements zur vorbeugenden Fehlervermeidung. Sie wird insbesondere in der Design- bzw. Entwicklungsphase neuer Produkte oder Prozesse angewandt.
FMEA folgt dem Grundgedanken einer vorsorgenden Fehlerverhütung anstelle einer nachsorgenden Fehlererkennung und -korrektur (Fehlerbewältigung) durch frühzeitige Identifikation potentieller Fehlerursachen bereits in der Entwurfsphase. Damit werden ansonsten anfallende Kontroll- und Fehlerfolgekosten in der Produktionsphase oder gar im Feld (beim Kunden) vermieden und die Qualitätskosten insgesamt gesenkt. Durch eine systematische Vorgehensweise und die dabei gewonnenen Erkenntnisse wird zudem die Wiederholung von Designmängeln bei neuen Produkten und Prozessen vermieden.
Die FMEA ist seit 1980 als *Ausfalleffektanalyse* in die DIN 25448 aufgenommen. Die Methodik der FMEA soll schon in der frühen Phase der Produktentwicklung (Planung und Entwicklung) innerhalb des Produktlebenszyklusses angewandt werden, da eine Kosten-/Nutzenoptimierung in der Entwicklungsphase am wirtschaftlichsten ist. Denn je später ein Fehler entdeckt wird, desto schwieriger und kostenintensiver wird seine Korrektur sein.
Arten
Die FMEA kann in drei Arten unterteilt werden:
- Die Prozess-FMEA stützt sich auf die Ergebnisse der Konstruktions-FMEA und befasst sich mit möglichen Schwachstellen im Fertigungs- oder Leistungsprozess.
- Die Konstruktions-FMEA zielt auf die Konstruktion einzelner Produkte oder Bauteile und untersucht diese auf potentielle Schwachstellen oder Ausfallmöglichkeiten.
- Die System-FMEA untersucht das Zusammenwirken von Teilsystemen in einem übergeordneten Systemverbund bzw. das Zusammenwirken mehrerer Komponenten in einem komplexen System. Sie zielt dabei auf die Identifikation potentieller Schwachstellen, insbesondere auch an den Schnittstellen, die durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten entstehen könnten.
Dabei werden die System-FMEA und die Konstruktions-FMEA zur sogenannten Produkt-FMEA zusammengefasst, da das zu betrachtende System meist nicht eindeutig aufgelöst werden kann.
Anwendung
Bei der Anwendung wird zunächst ein Team aus Mitarbeitern verschiedener Unternehmensfunktionen (Multifunktionales Team) gebildet. Einzubeziehen sind insbesondere Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Einkauf, Qualitätsmanagement etc. Der Analyseprozess selbst wird dann mit Hilfe von Formblättern oder entsprechender Software in formalisierter Weise durchgeführt.
Die FMEA beinhaltet
- eine Eingrenzung des betrachteten Systems,
- eine Strukturierung des betrachteten Systems,
- Definitionen von Funktionen der Strukturelemente,
- eine Analyse auf potentielle Fehlerursachen, Fehlerarten und Fehlerfolgen,die sich direkt aus den Funktionen der Strukturelemente ableiten,
- eine Risikobeurteilung,
- Maßnahmen- bzw. Lösungsvorschläge zu priorisierten Risiken
- einer Verfolgung vereinbarter Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen und
- einer Restrisikobeurteilung bzw. -bewertung.
Potentielle Fehler werden analysiert, indem der Fehlerort lokalisiert wird, die Fehlerart bestimmt, die Fehlerfolge beschrieben und anschließend die Fehlerursache ermittelt wird. Zur Ermittlung denkbarer Fehlerursachen wird häufig ein sog. Ursache-Wirkungs-Diagramm erstellt. Es ist möglich, dass schon aufgrund einer erkannten Fehlerursache unmittelbar Hinweise auf mögliche Massnahmen zur Fehlervermeidung abgeleitet werden können.
Die Risikobeurteilung erfolgt durch Ermittlung einer sog. Risiko-Prioritätszahl (RPZ). Die RPZ quantifiziert in einer Kennzahl die "A"uftretenswahrscheinlichkeit, "B"edeutsamkeit und "E"ntdeckungswahrscheinlichkeit eines Fehlers. Hierfür werden diese drei Aspekte jeweils mit einer Zahl zwischen eins und zehn beurteilt. Durch Multiplikation dieser drei Zahlen errechnet sich die RPZ, die dementsprechend Werte zwischen eins und tausend annehmen kann. () Ziel ist es, die Bedeutung und den Rang eines Fehlers abzuschätzen, um hieraus Prioritäten für die zu ergreifenden Maßnahmen abzuleiten.
Maßnahmen
Maßnahmen sind darauf gerichtet,
- die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Fehlerursache zu reduzieren (z.B. durch den Einbau verbesserter Bauteile).
- die Entdeckenswahrscheinlichkeit für eine potentielle Fehlerursache zu erhöhen, indem bspw. zusätzlich Prüfungen vorgesehen werden.
Bewertung
Die Bewertung der
- Auftretenswahrscheinlichkeit erfolgt durch das interdiziplinäre Team,
- Entdeckenswahrscheinlichkeit ebenso,
- Bedeutung der Fehlerfolge wird aus der Sicht des Kundens bewertet.
Der Kunde kann hierbei sowohl der Endkunde als auch ein (z. B. firmeninterner) Zwischenkunde sein, der die FMEA fordert.
Nach der Erstbewertung und abgearbeiteten Maßnahmen erfolgt eine erneute Risikobewertung: Es wird durch nochmalige Ermittlung eine RPZ geprüft, ob die geplanten Maßnahmen ein befriedigendes Ergebnis versprechen. (Die Bedeutung der Fehlerfolge bleibt unverändert.) Entspricht das Ergebnis noch nicht den geforderten Qualitätsansprüchen des Kunden, so müssen weitere Vermeidungs- oder Entdeckungsmaßnahmen ergriffen und/oder Lösungsansätze entwickelt werden.
Die FMEA ist des weiteren in der DIN 25448 *Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse* verankert. Die VDA Schrift 4, Teil 2 empfiehlt detailliert eine systematische Vorgehensweise.
Software
Die FMEA kann mit einem Formblatt als Hilfsmittel durchgeführt werden. Es bietet sich aber an moderne Hilfsmittel zu nutzen, die die Übersichtlichkeit erhöhen.
Link
Der "Verband der Automobilindustrie" gibt verschiedene Druckschriften zum Thema FMEA heraus: