FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)

Definition, Inhalt, Herkunft

Definition: Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) ist eine systematische Methode zur Identifizierung potenzieller Fehler in einem Produkt- oder Prozessdesign, bevor sie auftreten, mit dem Ziel, sie durch präventive Maßnahmen zu vermeiden. Die FMEA bewertet die Schwere von Fehlern, deren Auftretenswahrscheinlichkeit und die Wahrscheinlichkeit ihrer Entdeckung, um Risikoprioritätszahlen (RPZ) zuzuweisen.

Inhalt: Die FMEA kann in verschiedene Typen unterteilt werden, darunter Design-FMEA (DFMEA) für Produktentwürfe und Prozess-FMEA (PFMEA) für Herstellungsprozesse.

Herkunft: Ursprünglich in den 1940er Jahren vom US-Militär entwickelt, wurde die FMEA in den 1960er Jahren von der Luft- und Raumfahrtindustrie übernommen und später von der Automobilindustrie und anderen Fertigungssektoren als wichtiges Werkzeug des Qualitätsmanagements und der Risikobewertung eingeführt.

Ziele und Nutzen

Ziele:

• Frühzeitige Identifizierung und Bewertung potenzieller Fehler in Produkten und Prozessen.

• Priorisierung von Risiken basierend auf ihrer Schwere, Auftretenswahrscheinlichkeit und Entdeckungswahrscheinlichkeit.

• Entwicklung von Maßnahmen zur Fehlervermeidung oder Risikominderung.
  

Nutzen:

• Verbesserung der Produktqualität und Zuverlässigkeit.

• Reduzierung von Entwicklungskosten und -zeiten durch Vermeidung von Designänderungen in späteren Phasen.

• Minimierung von Risiken für Kunden und Unternehmen.

• Förderung eines proaktiven Ansatzes zur Fehlervermeidung und Risikomanagement.

Anwendung und Vorgehen

1. Bildung eines Teams: Zusammenstellung eines interdisziplinären Teams, das über das notwendige Wissen in Bezug auf das Produkt oder den Prozess verfügt.

2. Analyse: Identifizierung aller möglichen Fehlerarten, deren Ursachen und Folgen.

3. Bewertung: Bewertung der Schwere jedes Fehlers, der Wahrscheinlichkeit seines Auftretens und der Entdeckungswahrscheinlichkeit vor dem Erreichen des Kunden.

4. Risikoprioritätszahl (RPZ) Berechnung: Berechnung der RPZ für jeden potenziellen Fehler durch Multiplikation der drei Bewertungskriterien.

5. Maßnahmenentwicklung: Entwicklung und Implementierung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung für die Fehler mit den höchsten RPZ-Werten.

6. Ergebnisüberprüfung: Überprüfung der Wirksamkeit der implementierten Maßnahmen und Anpassung bei Bedarf.

Anwendungsbeispiel

Ausgangslage

Ein Automobilhersteller identifiziert während der Testphase eines neuen Fahrzeugmodells wiederholt Probleme mit dem Getriebe, die zu Ausfällen führen. Diese Probleme treten unerwartet auf und variieren in ihrer Natur, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs gefährdet. Um die Ursachen zu ermitteln und zukünftige Fehler zu vermeiden, entscheidet sich das Unternehmen für die Durchführung einer FMEA.

Vorgehen

Teamzusammenstellung: Ein interdisziplinäres Team aus Ingenieuren, Qualitätsmanagern und Produktionsmitarbeitern wird gebildet.

Fehleridentifizierung: Das Team identifiziert verschiedene potenzielle Fehlerquellen im Getriebe, darunter Materialermüdung, unzureichende Schmierung und Fertigungsfehler.

• Prozessschritt / Funktion: Beschreibung des betrachteten Prozessschritts oder der Funktion des Teils.

• Potenzieller Fehler: Möglicher Fehler, der in diesem Prozessschritt oder bei dieser Funktion auftreten kann.

• Potenzielle Fehlerursache: Ursache, die zum potenziellen Fehler führen könnte.

• Potenzielle Fehlerfolge: Mögliche Auswirkung des Fehlers, sollte er eintreten.

Risikobewertung: Jeder potenzielle Fehler wird hinsichtlich seiner Schwere (bei Ausfall), der Auftretenswahrscheinlichkeit und der Entdeckungswahrscheinlichkeit vor Auslieferung an den Kunden bewertet.

• Schwere (S): Bewertung der Schwere der Fehlerfolge auf einer Skala von 1 (geringfügig) bis 10 (kritisch).

• Auftretenswahrscheinlichkeit (A): Bewertung, wie wahrscheinlich es ist, dass der Fehler auftritt, ebenfalls auf einer Skala von 1 (unwahrscheinlich) bis 10 (sehr wahrscheinlich).

• Entdeckungswahrscheinlichkeit (E): Bewertung, wie wahrscheinlich es ist, dass der Fehler vor Erreichen des Kunden entdeckt wird, auf einer Skala von 1 (sehr wahrscheinlich) bis 10 (unwahrscheinlich).

RPZ-Berechnung: Für jeden identifizierten Fehler wird die Risikoprioritätszahl (RPZ) berechnet. Besonderes Augenmerk liegt auf Fehlern mit hoher Schwere und Auftretenswahrscheinlichkeit.

• RPZ (Risikoprioritätszahl): Produkt aus Schwere, Auftretenswahrscheinlichkeit und Entdeckungswahrscheinlichkeit (S x A x E).

Maßnahmenentwicklung: Für Fehler mit den höchsten RPZ-Werten werden spezifische Maßnahmen entwickelt, darunter die Verbesserung der Qualitätskontrolle in der Produktion, die Anpassung der Konstruktionspläne und die Optimierung der Wartungsvorschriften.

• Empfohlene Maßnahmen: Maßnahmen, die ergriffen werden sollten, um den Fehler zu vermeiden oder die Risikoprioritätszahl zu reduzieren.

• Verantwortlich: Person oder Team, das für die Umsetzung der empfohlenen Maßnahmen verantwortlich ist.

• Fälligkeitsdatum: Datum, bis zu dem die empfohlenen Maßnahmen umgesetzt werden sollten.

• Status: Aktueller Status der Umsetzung (z.B. Offen, In Arbeit, Abgeschlossen).

Resultat

Durch die Implementierung der FMEA konnte der Automobilhersteller die Hauptursachen für die Getriebeprobleme systematisch identifizieren und adressieren. Die vorgenommenen Anpassungen führten zu einer signifikanten Reduzierung der Fehlerquote in der Produktion und zu einer Verbesserung der Getriebezuverlässigkeit. Folge waren eine höhere Kundenzufriedenheit und eine Reduzierung von Garantiefällen und Rückrufen. Die frühzeitige Erkennung und Behebung der Probleme resultierte zudem in Kosteneinsparungen für das Unternehmen, da kostspielige Nachbesserungen nach der Auslieferung vermieden wurden.

Referenzen

• Carlson, C. S. (2012). Effective FMEAs: Achieving Safe, Reliable, and Economical Products and Processes using Failure Mode and Effects Analysis. Wiley.

• McDermott, R. E., Mikulak, R. J., & Beauregard, M. R. (2009). The Basics of FMEA. CRC Press.

• ChatGPT: Quality Management Excellence