(E) V5 - Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

• engl. => Failure Mode and Effects Analysis

• Übersetzung im deutschen

  • Fehlerzustands- und Auswirkungsanalyse

  • Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

  • Ausfalleffektanalyse

    
    

• Ganzheitliche und Systematische Methode zur Bewertung einer Betrachtungseinheit oder eines Prozesses zur Identifizierung ihrer Ausfallmöglichkeiten

  • Betrachtungseinheit => Hardware, Software, menschliche Handlungen und die untereinander wirkenden Einflüsse

• Methode zur Bestimmung

  • möglicher Fehlzustandsarten / Ausfallmöglichkeiten

  • ihrer Ursachen

  • ihrer Auswirkungen auf das Systemverhalten (Produkt oder Prozess) zu bestimmen

• FMEA zielt darauf ab unerwünschte Auswirkungen von Ausfällen zu reduzieren und evtl. benötigten Vermeidungsmaßnahmen eine Priorität zu zuordnen

• Durchführung im frühen Entwicklungszyklus zur möglichst kostenwirksame Behebung oder Entschärfung der Fehlerzustandsart.

Untergliederung nach Art Vorgehensweise der Untersuchung bzw. des Betrachtungsgegenstands

• Produkt-FMEA

• Prozess- FMEA

• Wichtig => Beide FMEAs stellen eine ganzeinheitliche und systemhafte Betrachtung dar

Prüft die Zuverlässigkeit eines Produktes und dessen Komponenten bei der Entwicklung

• Untersuchung der funktionalen Zusammenhänge am Produkt

  • Bestimmt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produkt oder eine Komponente im Einsatz versagt (Auftretenswahrscheinlichkeit A)

  • Beurteilt wann und wie sicher eine fehlerhafte Komponente noch während der Entwicklung entdeckt wird (Entdeckungswahrscheinlichkeit E)

• Umfasst die alten Unterteilungen System- und Konstruktions-FMEA

Prüft die Zuverlässigkeit der Abläufe und Prozesse bei der Herstellung von Produkten

• Analyse der Abläufe und Prozesse zur Herstellung von Produkten

  • Bestimmt die Wahrscheinlichkeit der fehlerhaften Herstellung einer Komponente (Auftretenswahrscheinlichkeit A)

  • Bbewertet wie sicher eine fehlerhafte Komponente noch während der Produktion entdeckt wird (Entdeckungswahrscheinlichkeit E)

• Umfasst die alte Unterteilung Prozess-FMEA

  
  

• Steigerung der Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit von Produkten und Prozessen

  • Reduzierung von Garantie und Kulanzkosten

  • Entlastungsnachweis im Produkthaftungsfall

  • Störungsarme Serienanläufe

• Kürzere Entwicklungszeiten

  • Termintreue

• Wirtschaftlichere Fertigung und Montage

• Zielgerechte Kommunikation in internen und externen Kunden- und Lieferantenbeziehungen

• Aufbau einer Wissensbasis im Unternehmen

• Iterativen Prozess

  • Zu Beginn kann in der Entwurfs- und Planungsphase eine vorläufige Analyse durchgeführt werden

  • Später können nach dem Erlangen neuer Informationen erneut FMEAs durchgeführt werden

  • Es entsteht ein geschlossener Kreis, indem die Ergebnisse jeder Analyse in die nächste FMEA zurückgeführt werden

• Schritte:

  • Systemanalyse

    • (1) Planung und Vorbereitung

    • (2) Strukturanalyse

    • (3) Funktionsanalyse

  • Risikoanalyse und Maßnahmen

    • (4) Fehleranalyse

    • (5) Risikoanalyse

    • (6) Optimierung

  • Risikomanagement

    • (7) Ergebnisdokumentation

• Systemanalyse

  • (1) Planung und Vorbereitung

  • (2) Strukturanalyse

  • (3) Funktionsanalyse

• Risikoanalyse und Maßnahmen

  • (4) Fehleranalyse

  • (5) Risikoanalyse

  • (6) Optimierung

• Risikomanagement

  • (7) Ergebnisdokumentation

• Aufgabe / Zweck => Festlegung des Analyseumfangs

  • Gewährleisten einer konsequente Ausrichtung und Fokussierung auf Produkte/Prozesse mit der höchsten Priorität

• Inhalte

  • Projektplan => Dokumentieren des Zweck, Zeitplanung, Teamzusammensetzung, Aufgabenverteilung, Werkzeuge

  • Analysegrenzen => Was soll in die Analyse aufgenommen werden und was nicht?

    • Es werden sämtliche Produkte/Prozesse geprüft und entscheidet, welche Produkte / Prozesse analysiert werden sollen

    • Das Ausschließen von Inhalten ist genauso wichtig wie das Hinzufügen zur Analyse

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für Strukturanalyse

• Aufgabe => Grafische Darstellung des Betrachtungsumfanges

• Inhalte

  • Strukturbaum => beteiligte Elemente und Prozesse erfassen und strukturieren

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Funktionsanalysen

• Der Strukturbaum ordnet einzelne Systemelemente hierarchisch zur Übersicht über das betrachtete Produkt

  • Strukturelle Zusammenhänge werden hierarchisch dargestellt

  • Jedes Systemelement wird genau einmal in der Struktur gelistet

  • Untergeordnete Strukturen eines Systemelements werden als eigenständige Teilstrukturen gesehen

    
    

• Aufgabe => Visualisierung der Funktionen

  • Mittels eines Funktionsnetzes werden Zusammenhänge zwischen System- und Prozesselementen dargestellt

• Inhalte

  • Funktionen werden den Strukturelementen zugeordnet

  • Funktionen miteinander verknüpfen

  • Zuordnung von Anforderungen und Merkmalen zu Funktionen

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Fehleranalyse

• Der Funktionsbaum stellt Funktionen, Aufgaben und Interaktionen / Wechselbeziehungen der einzelnen Systemelemente zur Übersicht der Funktionalitäten dar

  
  

• Aufgabe => Erstellen der Fehlerfolgenkette durch Ermitteln von Fehlern und deren Folgen

  • Aufzeigen aller möglichen Fehlfunktionen in Verbindung von Ursache und Wirkung

• Fehleranalyse baut auf der Struktur- und Funktionsanalyse auf

• Inhalte

  • Funktionen potentielle Fehlfunktionen zuordnen

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Fehlerdokumentation im FMEA Formblatt und für die Risikoanalyse

Fehlerfolgenkette zur Identifizierung der Produkt -/ Prozessfehlerursachen und deren Folgen

• (1) Mögliche Fehler

• (2) Mögliche Fehlerursachen

• (3) Weitere mögliche Fehlerfolgen

• (4) Mögliche Fehlerursachen

• Aufgabe => Aktuelle Vermeidungs- / Entdeckungsmaßnahmen dokumentieren

• Inhalte

  • Die Risiken jedes Fehlers werden untersucht

  • Risikobewertung anhand von drei Kriterien

    • Bedeutung der Fehlerfolge (B)

    • Auftretenshäufigkeit der Fehlerursache (A)

    • Entdeckung / Güte der Überwachungsfunktionen (E)

  • Maßnahmen werden ermittelt

    • Wenn die Risiken trotz aktueller Maßnahmen zu hoch sind, müssen neue Maßnahmen entwickelt werden

  • Aufgabenpriorität (AP) als zusätzliche Methode, um festzustellen, welche Maßnahmen zu priorisieren sind

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Optimierung

• Vermeidungsmaßnahmen => sollen die Auftretenswahrscheinlichkeit eines Fehlers reduzieren

• Entdeckungsmaßnahmen => zielen auf eine Erhöhung der Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Fehlers ab

• Risikobewertung anhand von drei Kriterien

  • Bedeutung der Fehlerfolge (B)

  • Auftretenshäufigkeit der Fehlerursache (A)

    • Auftreten des Fehlers muss immer in Relation zur Gesamtzahl der Produkte gesehen werden

  • Entdeckung / Güte der Überwachungsfunktionen (E)

• Risikobewertung anhand von drei Kriterien

  • Bedeutung der Fehlerfolge (B)

  • Auftretenshäufigkeit der Fehlerursache (A)

  • Entdeckung / Güte der Überwachungsfunktionen (E)

• Risiken wird jeweils eine Zahl zwischen 1 und 10 zugeordnetzugeordnet

• Risikoprioritätszahl (RPZ) = B * A * E

• Bewertung des Risikos jedes Fehlers hinsichtlich

  • Bedeutung der Fehlerfolge (B)

  • Auftretenshäufigkeit der Fehlerursache (A)

  • Entdeckungswahrscheinlichkeit der Überwachungsfunktionen (E)

• Wegen Schwachstellen empfehlen AIAG & VDA die Einführung der Aufgabenpriorität (AP)

• Nicht zur Einschätzung des Handlungsbedarfs geeignet, da B, A und E gleichgewichtet werden

• Die RPZ ist schwer einzuschätzen und nicht zum Vergleich verschiedener FMEAs geeignet

• Sehr hoch => 9 - 10

• hoch => 7 - 8

• mäßig => 4 - 5- 6

• gering => 2 - 3

• sehr gering => 1

• Ausfallrate ppm pro Fahrzeuglebensdauer

  • 500.000 => A = 10

  • 100.000 => A = 9

• Ausfallrate ppm pro Fahrzeuglebensdauer

  • 30.000 => A = 8

  • 10.000 => A = 7

• Ausfallrate ppm pro Fahrzeuglebensdauer

  • 5.000 => A = 6

  • 2.000 => A = 5

  • 500 => A = 4

• Ausfallrate ppm pro Fahrzeuglebensdauer

  • 100 => A = 3

  • 10 => A = 2

• Ausfallrate ppm pro Fahrzeuglebensdauer

  • 1 => A = 1

• sehr gering => 9 - 10

• gering => 8 - 7

• mäßig => 4 - 5- 6

• hoch => 2 - 3

• sehr hoch => 1

• sehr gering => 10

• gering => 7 -8

• mäßig => 4 - 5- 6

• hoch => 2 - 3

• sehr hoch => 1

• Ziel => Einordnung von Aufgaben hoher, mittlerer oder niedriger Priorität

• Priorisierung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung durch Gewichtung von B, A & E

• Zur Bestimmung der Aufgabenpriorität wird im Gegensatz zur RPZ keine Berechnungsformel genutzt

  • Die AP wird nach Bestimmung der Bewertungszahlen B, A und E vonder AP -Tabelle abgelesen

• B > A > E

  • Bedeutung wichtiger als Auftretenswahrscheinlichkeit

  • Bedeutung wichtiger als Entdeckungswahrscheinlichkeit

  • Auftretenswahrscheinlichkeit wichtiger als Entdeckungswahrscheinlichkeit

• Sinn

  • Definition Vermeidungsmaßnahmen

  • Definition Entdeckungsmaßnahmen

• Zur Bestimmung der Aufgabenpriorität wird im Gegensatz zur RPZ keine Berechnungsformel genutzt

• Die AP wird nach Bestimmung der Bewertungszahlen B, A und E von der AP -Tabelle abgelesen

  • Eine Aufgabenprioritätstabelle ordnet anhand der Faktoren jeder Maßnahme eine hohe, mittlere oder niedrige Aufgabenpriorität zu

• Bei Beispiel unten

  • Es ist ersichtlich, dass die AP -TabelleTabelleden Maßnahmen zur Risikoreduzierung eine niedrige Priorität zuordnet, obwohl die RPZ beider Fälle gleich sind

  • Das zeigt den Einfluss der unterschiedlichen Gewichtung der Bewertungszahlen

• Das Team muss angemessene Maßnahmen festlegen, um die Häufigkeit und das Monitoring zu verbessern

• oder begründen und dokumentieren, wieso die bestehenden Maßnahmen ausreichend sind

• Das Team sollte angemessene Maßnahmen identifizieren, um die Häufigkeit und das Monitoring zu verbessern

• oder begründen und dokumentieren, wieso die bestehenden Maßnahmen ausreichend sind

• Das Team kann Maßnahmen identifizieren, um die Häufigkeit zu reduzieren und das Monitoring zu verbessern

• oder begründen und dokumentieren, wieso die bestehenden Maßnahmen ausreichend sind.

• Aufgabe => Identifizierung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung

• Inhalte

  • Umsetzung und Dokumentation der getroffen Maßnahmen

  • Wirksamkeit der Maßnahmen / geänderten Stand bewerten

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Verbesserung der Produktanforderungen und Vermeidungs u-nd Entdeckungsmaßnahmen

• Aufgabe => Identifizierung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung

• Inhalte

  • Umsetzung und Dokumentation der getroffen Maßnahmen

  • Wirksamkeit der Maßnahmen / geänderten Stand bewerten

    • Kommt man zu dem Ergebnis, dass das Risiko immer noch zu hoch ist, müssen neue Maßnahmen entwickelt werden

    • Jedes Mal nachdem neue Maßnahmen umgesetzt werden, muss eine Wirksamkeitskontrolle durchgeführt werden

    • Der tand muss immer in gewissen Zeitabständen bewertet und überprüft werden. Dieses Vorgehen wird wiederholt, bis nur noch vertretbare Risiken vorhanden sind

  • Schaffung einer Ausgangsbasis für die Verbesserung der Produktanforderungen und Vermeidungs und Entdeckungsmaßnahmen

Reduzierung der Auftretenswahrscheinlichkeit

Erhöhen der Entdeckungswahrscheinlichkeit

• Aufgabe / Ziel => Kommunikation der Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Analyse, an interne Personen und externe Kunden / Lieferanten

  • In Form eines Berichts, der die Planung und Ergebnisse zusammenfasst

• Inhalte

  • Dokumentation der getroffen Maßnahmen sowie deren Wirksamkeit in einem Bericht

  • Prüfung, ob Reduzierung auf ein akzeptables Risiko stattgefunden hat

  • Maßnahmen bis hin zum Kunden und ggf. Lieferanten kommunizieren

    
    

• Nach jedem FMEA-Schritt werden die Ergebnisse mit Hilfe eines Formblattes dokumentiert.

• Formblätter ermöglichen eine Kommunikation mit internen Personen und externen Kunden

• Es gibt verschiedene Ausführungen von Formblättern (z.B. nach VDA 4, QS9000)

  • Verschiedenen Formblätter sind unterschiedlich aufgebaut => unterscheiden sich in ihrer Struktur und der Bearbeitungschronologie

  • Wahl des Formblattes nicht entscheidend, da sie auf der selben Methode basieren

Formblätter unterscheiden sich in ihrer Struktur und der Bearbeitungschronologie

• Das Formblatt nach VDA 4 wird vor allem in der Automobilindustrie eingesetzt, ist jedoch für jede Branche geeignet

• Diese Version bietet folgende Vorteile

  • Es ist das übersichtlichste

  • Chronologie der Bearbeitung ist intuitiv

• (1) Kopfdaten => Hinterlegen allgemeiner Produkt- / und Prozessdaten

• (2) Funktion => Erwartungen an das Produkt / Prozess

• (3) Möglicher Fehler => Ableitung der möglichen Fehler aus Nichterfüllung der Funktionen

• (4) Mögliche Fehlerfolgen => Auswirkung eines Fehlers auf das Gesamtsystem

• (5) Mögliche Fehlerursache => Stellen die möglichen Fehlerursachen dar

• (6) Vermeidungsmaßnahmen => Aktivitäten bzw. Lösungen um Fehlerursache zu vermeiden

• (7) Entdeckungsmaßnahmen => Aktivitäten bzw. Lösungen um Fehlerursache zu entdecken

• (8) Faktor B => Bewertet die Bedeutung der Fehlerfolge

• (9) Faktor A => Bewertet die Auftretens wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (10) Faktor E => Bewertet die Entdeckungs wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (11) RPZ => Produkt aus B, A und E

• (8) Faktor B => Bewertet die Bedeutung der Fehlerfolge

• (9) Faktor A => Bewertet die Auftretens wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (10) Faktor E => Bewertet die Entdeckungs wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (11) RPZ => Produkt aus B, A und E

• (1) Kopfdaten => Hinterlegen allgemeiner Produkt- / und Prozessdaten

  • Datum

  • das Modell

  • der Verantwortliche

  • die Firma

• (7) Entdeckungsmaßnahmen => Dokumentation von Aktivitäten bzw. Lösungen um Fehlerursache zu entdecken

• (6) Vermeidungsmaßnahmen => Dokumentation von Aktivitäten bzw. Lösungen um Fehlerursache zu vermeiden

• (5) Mögliche Fehlerursache => Stellen die möglichen Fehlerursachen dar

• Werden rechts der möglichen Fehler aufgeschrieben

• (4) Mögliche Fehlerfolgen => Auswirkung eines Fehlers auf das Gesamtsystem

  • Werden Links der möglichen Fehler festgehalten

• (3) Möglicher Fehler => Ableitung der möglichen Fehler aus Nichterfüllung der Funktionen

  • Spalte für die möglichen Fehler einer jeden Funktion

  • Ein Fehler bedeutet die Nichterfüllung einer Funktion

• (2) Funktion => Erwartungen an das Produkt / Prozess

  • Es werden in einer Reihe das Systemelement genannt und die Funktion beschrieben

• (8) Faktor B => Bewertet die Bedeutung der Fehlerfolge

• (9) Faktor A => Bewertet die Auftretens wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (10) Faktor E => Bewertet die Entdeckungs wahrscheinlichkeit der Fehlerursache

• (11) RPZ => Produkt aus B, A und E

• wird, anders als das Formblatt nach VDA 4,von links nach rechts ausgefüllt

• Dabei berücksichtigt es die logischen Zusammenhänge zwischen Fehler-Folge-Ursache nicht

• Daher wurde es inzwischen von den AIAG Formblättern ersetzt

• Präventive Methode

• Frühzeitiges Erkennen und Bewerten von Fehlern

• Höhere Planungsqualität bei richtiger Anwendung

• Verkürzung der Entwicklungszeit und Vermeidung von Doppelarbeit

• Zusammenarbeit über die Bereichsgrenzen hinaus (Durchgängigkeit der Methode)

• Präzisierung von Zielvorstellungen

• Risikoprioritätszahl (RPZ) hat viele Schwachstellen:

  • Stark subjektiv

  • Ähnliche Risiken bekommen nicht zwingend gleiche RPZ

• Hoher zeitlicher und personeller Aufwand

• Bürokratisierung durch Formblätter kann Ablehnung hervorrufen

• FMEA bringt keine neuen Erkenntnisse, sobald Produkte und Prozesse einen hohen Reifegrad erreicht haben

• Eine Methode, die sich auf technische Aspekte der Risikominimierung konzentriert

• Teamorientiert, systematisch und qualitativ

• Auftretenswahrscheinlichkeit eines Fehlers wird bereits im Voraus untersucht

• Bewertung technischer Risiken eines Fehlers und dessen Folgen auf Produkt oder Prozess

• Empfehlung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung

• bietet für jeden Schritt grafische Editoren / Grafiktools

  • So können Daten für jeden der 7 Schritte bearbeitet und visualisiert werden

  • Bspw.: Strukturbaum, Fehlernetz, Betrachtungsstruktur, FMEA Formblatt

  • System und seine internen Zusammenhänge können so optimal analysiert und visualisiert werden

• Ermöglicht simultane Zusammenarbeit der Teammitglieder

  • Durchführung einer FMEA erfordert ein hohes Maß an Koordination

  • Parallelarbeit an gemeinsamen Datenbestand => Alle Teammitglieder verfügen über den selben Wissenstands

  • Ermöglicht effiziente Kommunikation in mehreren Sprachen

• Zentrales Wissensmanagement und Rückverfolgbarkeit durch

  • Zentrale und webbasierte Terminverfolgung

  • Zentrale, firmeninterne Verwaltung der Inhalte

• Software sollte alle Formblätter, sowie Harmonisierung von AIAG und VDA unterstützen

• APIS-IQ Software

• Fehler Feuer

  • Kenzahl B: Da direkt Gefahr für Kunden in Verzug --> 10

  • Kennzahl A: Ziemlich unwahrscheinlich, dass Materialfehler auftritt, da Komponente oft getestet wird --> 2

  • Kennzhal E: Da Testfahrten nicht oft möglich (nicht repräsentativ, Übersehen wahrscheinlich) --> 8

• Fehler Lackierung

  • Kenzahl B: Nur Schönheitsfehler, keien direkte Gefahr --> 2

  • Kennzahl A: Verstopfte Düse kommt ab und zu vor --> 5

  • Kennzhal E: Fehler durch 100% Inspektion nicht zu übersehen --> 1

    
    

• RPZ für Feuer => B10 x A2 x E8 = 160

• RPZ für Fehler in Lackierung => B2 x A5 x E1 = 10

• Die Fehlerursache mit Brand als Folge sollte deutlich kritischer betrachtet werden => Die RPZ ist deutlich höher

• Besondere Augenmerk sollte zusätzlich auf die Werte von B gelegt werden, da die Bedeutung am stärksten gewichtet werden sollte