FMEA – FEHLER VERMEIDEN, BEVOR SIE AUFTRETEN

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FMEA – Alle Informationen für Sie übersichtlich und verständlich zusammengefasst:

FMEA-DEFINITION

FMEA steht für Failure Mode and Effects Analysis, zu Deutsch: Fehlermöglichkeitsanalyse und Einflussanalyse. Die FMEA ist im Qualitätsmanagement eine standardisierte Methode zur Vermeidung von Fehlern am Produkt und in Prozessen. Dabei werden mögliche Fehlerquellen noch im Entwicklungsprozess eines Produktes oder Prozesses analysiert und Strategien zur Fehlervermeidung entwickelt. Durch die frühzeitige Auseinandersetzung mit möglichen Fehlerursachen werden hohe Folgekosten und -schäden vermieden. Denn je später im Produktlebenszyklus ein Fehler entdeckt wird, desto aufwendiger und teurer ist seine Beseitigung. Zudem nutzt die FMEA die gewonnenen Erkenntnisse zur Vermeidung von Wiederholungsfehlern und für Lessons Learned.

HISTORISCHE ENTWICKLUNG

Die Geschichte der FMEA beginnt Ende der 1940er Jahre beim US-Militär als Vorschrifft MIL-P-1629. Auf dieser Basis entwickelte die NASA in den 1960er Jahren die FMEA für das Apollo-Projekt. Mitte der 1970er Jahre führten die Automobilhersteller Ford, Chrysler und GM jeweils eigene FMEAs verpflichtend für ihre Zulieferer ein. Dabei etablierten sie die Unterscheidung zwischen Konstruktions- und Prozess-FMEA. Zu Beginn der 1980er Jahre führten diese drei großen US-amerikanischen Autobauer auf Initiative der Zulieferbetriebe eine vereinheitlichte FMEA mit der Bezeichnung QS-9000-FMEA ein. Grundlage dafür bildete die Ford-FMEA, die um die spezifischen Anforderungen der anderen beiden Hersteller ergänzt wurde. 1996 brachte der Verband der Automobilindustrie (VDA) eine überarbeitete FMEA-Systematik heraus. Schließlich veröffentlichten der VDA und die US-amerikanische AIAG (Automotive Industry Action Group) im Juni 2019 einen gemeinsamen FMEA-Standard, der die beiden FMEA-Familien für die Automobilindustrie harmonisiert.

FMEA-ARTEN

Der VDA unterscheidet im Wesentlichen zwei Hauptarten der FMEA: die Analyse der Produktfunktionen hinsichtlich möglicher Fehler im Produktentstehungsprozess (Design-FMEA) und die Analyse der Prozessschritte (Prozess-FMEA)

  • Design-FMEA (DFMEA)
    Wird die DFMEA als System-DFMEA durchgeführt, werden im Block/Boundary-Diagramm Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen Systemen, Teilsystemen, der Umgebung, den Abnehmern (Lieferanten (Tier N), OEMs) und den Endnutzern analysiert. In einer Komponenten-DFMEA betrachtet man nur ein Subsystem bzw. nur einen Teil der System-DFMEA. Darüber hinaus kann die DFMEA auch für Maschinen oder Werkzeuge zur Entdeckung von Fehlern verwendet werden. Je nach Betrachtung werden System-FMEA und Komponenten- bzw. Produkt-FMEA als eigenständige FMEA-Arten aufgezählt.
  • Prozess-FMEA (PFMEA)
    Die Prozess-FMEA untersucht, inwiefern Fehler, die bei der Herstellung, Montage und bei logistischen Prozessen auftreten können, das Produkt so verändern, dass es nicht mehr den Konstruktions- bzw. Kundenvorgaben entspricht.

FMEA-DURCHFÜHRUNG

Eine FMEA wird von einem Team, das sich aus Mitarbeitern mehrerer Abteilungen zusammensetzt, durchgeführt und von einem erfahrenen FMEA-Moderator geleitet.

In der Regel gliedert sich eine FMEA in sieben Schritte:

  1. Vorbereitung und Projektplanung
  2. Strukturanalyse
  3. Funktionsanalyse
  4. Fehleranalyse
  5. Risikobewertung und Maßnahmenanalyse
  6. Optimierung
  7. Dokumentation

SCHRITT 1: VORBEREITUNG UND PROJEKTPLANUNG

Zu Beginn werden die Rahmenbedingungen für die FMEA festgelegt. Nach dem harmonisierten AIAG/VDA-FMEA-Handbuch gehören dazu die „5Z“:

  • Zweck/Ziel
  • Zusammensetzung des Teams
  • Zeitplan/Meilensteine
  • FMEA-WerkZeuge und FMEA-Methoden festlegen sowie
    Zuweisung der Aufgaben.

Die 5Z werden durch die Lessons Learned aus vorherigen FMEAs ergänzt. In diesem Prozessschritt legt das FMEA-Team auch die Betrachtungstiefe fest und macht die Schnittstellen bis hin zum Endverbraucher ausfindig.

SCHRITT 2: STRUKTURANALYSE

Die Strukturanalyse bildet den Aufbau des Produkts bzw. des Prozesses mittels Konstruktions-/Design-FMEA oder Prozess-FMEA ab. Umfang und Betrachtungstiefe werden sichtbar. Eine hierarchische Einordnung ergibt sich aus den festgelegten Systemelementen.

SCHRITT 3: FUNKTIONSANALYSE

Der dritte Schritt ordnet den Systemelementen Funktionen zu. Diese basieren auf den Anforderungen, vorliegenden Lastenheften und Erfahrungswerten. Die Funktionen teilen sich anschließend auf Subsysteme, Baugruppe(n) und Bauteile, bzw. Prozess, Prozessschritt und Einflussfaktor auf.

SCHRITT 4: FEHLERANALYSE

Ziel der Fehleranalyse ist es, Fehlerfolgen, Fehlerarten und Fehlerursachen eindeutig zu identifizieren und in Zusammenhang zu bringen. Das Ergebnis ist eine Fehlerkette, durch die sich Risiken im Prozess und ihre Wirkung auf das Produkt bzw. den Endkunden erkennen lassen.

SCHRITT 5: RISIKOBEWERTUNG UND MASSNAHMENANALYSE

Im Anschluss an die Fehleranalyse werden die Risikobewertung bzw. die Risikoanalyse und die Maßnahmenanalyse durchgeführt. Dabei sollen Risiken erkannt und priorisiert werden. Folgende Ziele stehen dabei im Mittelpunkt:

  • Zuweisung aktueller Vermeidungsmaßnahmen und Entdeckungsmaßnahmen
  • Bewertung jeder Fehlerkette hinsichtlich Bedeutung, Auftreten und Entdeckung
  • Bewertung der Fehlerketten und die Feststellung der Aufgabenpriorität
  • Zusammenarbeit zwischen Kunde und Lieferant (Bedeutung)

SCHRITT 6: OPTIMIERUNG

Bei der Optimierung werden weitere Maßnahmen und Lösungsvorschläge identifiziert, mit dem Ziel, potenzielle Risiken zu verhindern bzw. die Wahrscheinlichkeit ihrer Entdeckung zu erhöhen. Die Optimierung wird so lange durchgeführt, bis alle Risiken auf einem akzeptablen Niveau sind.

SCHRITT 7: DOKUMENTATION

Abschließend werden Planung und Ergebnisse der FMEA dokumentiert. Die Ziele der Dokumentation sind:

  • Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen darstellen
  • Die Risikoanalyse dokumentieren
  • Die Maßnahmen zur Risikoreduzierung aufführen
  • Die Wirksamkeit der Maßnahmen dokumentieren
  • Das Risiko nach der Umsetzung bewerten

FMEA-SOFTWARE ALS UMFANGREICHES HILFSMITTEL

Wie bereits oben erwähnt erfolgt die Durchführung einer FMEA stets in einem interdisziplinären Team mit Mitarbeitern aus mehreren Abteilungen und unter der Leitung eines Moderators. Bei jeder FMEA ist die Kontinuität entscheidend für den Erfolg. In der FMEA-Praxis besteht immer das Risiko, dass Aspekte übersehen werden, wenn die Beteiligten nicht sorgfältig und transparent zusammenarbeiten.

Ein wichtiges Hilfsmittel bei der Durchführung der FMEA ist daher eine FMEA-Software. Dabei muss das FMEA-Tool zentral sowohl für den FMEA-Moderator als auch allen unternehmensinternen Beteiligten zugänglich sein.

Die FMEA-Software, zum Beispiel die CASQ-it FMEA von Böhme & Weihs, unterstützt die Beteiligten während des gesamten FMEA-Prozesses. Bei der Strukturanalyse stellt das FMEA-Tool Baumstrukturen bereit, die helfen, die Übersicht herzustellen, während grafische Systemnetze den Produktaufbau und die Prozesskette visualisieren. Selbstlernende Kataloge schlagen dabei die passenden Begrifflichkeiten automatisch vor. Dadurch entsteht eine umfangreiche Wissensdatenbank, mit der neue FMEAs immer schneller erstellt werden können.

FEHLERMÖGLICHKEITEN SYSTEMATISCH IDENTIFIZIEREN

Mit der FMEA-Software lassen sich systematisch Fehlerursachen, Fehlerfolgen und deren Zusammenhänge identifizieren und miteinander verknüpfen. So entstehen durchgängige Fehlerketten, die in übersichtlichen Netzwerken dargestellt werden. Dadurch ist im Reklamationsfall sofort erkennbar, mit welchen Folgefehlern möglicherweise zu rechnen ist.

Angaben zu Fehlfunktionen, Ursache und Wirkung werden direkt in normenkonforme Druckformulare, wie das FMEA-Formblatt, übertragen. Die CASQ-it-Software liefert dazu die Bewertung der Funktions- und Fehlfunktionszusammenhänge per Katalog.

RISIKOBEWERTUNG AUF GRUNDLAGE FRÜHERER FMEAS

Die mehrsprachig kataloggesteuerte Fehlerauswahl hilft dem FMEA-Team, die erforderlichen Maßnahmen festzulegen. Die Kataloge schlagen dazu passende Formulierungen vor, die bereits in früheren FMEAs verwendet wurden. Vorhandenes Wissen wird so auch hier effizient genutzt. Zur Risikobewertung wählen die Anwender zwischen normenkonformen Bewertungsschemata und unternehmensspezifischen Bewertungssystemen.

Anhand der übersichtlichen Risikobewertung lenkt die FMEA-Software den Blick direkt auf Bereiche mit Handlungsbedarf für Optimierungsmaßnahmen. Die Software erstellt für jeden Mitarbeiter eine persönliche To-Do-Liste mit offenen Maßnahmen.

UNTERSTÜTZUNG BEI DER DURCHFÜHRUNG UND DER DOKUMENTATION

Der FMEA-Moderator erhält von der FMEA-Software eine zusätzliche Unterstützung. Alle Status werden kontinuierlich aktualisiert, und der Moderator hat jederzeit direkten Zugriff auf alle Informationen.

CASQ-it FMEA erstellt die Risikoanalyse als normgerechte Dokumentation nach AIAG/VDA oder eigenen Formaten. Gebündelte Berichte, Prozessablaufdiagramme im Control Plan, Vergleichsanalysen und Maßnahmenübersichten sichern ein transparentes Risikomanagement. Die Weiterverarbeitung der Ergebnisse erfolgt mit CASQ-it lückenlos bis zum erfolgreich abgeschlossenen Produktentstehungsprozess. Denn die FMEA liefert die Prozessschritte für den Control Plan mitsamt den Detailprüfplänen.

Die FMEA-Software unterstützt die abschließende Dokumentation, indem sie Informationen zur Rückverfolgbarkeit der wichtigsten Änderungen, Generierung von Maßnahmenübersichten, Formblättern und Risikoübersichten liefert.

DARAUF IST BEI EINER FMEA ZU ACHTEN

Neben den norm- oder organisationsspezifischen Vorgaben zur Durchführung einer FMEA gibt es typische menschliche Fehlerquellen, die sich oft aus dem Betriebsalltag ergeben und oft nicht beachtet werden. Zum Beispiel spielen Mitarbeiter Kritik an ihren Entwicklungen herunter, es herrscht Angst vor schlechter Stimmung zwischen den Kollegen, wenn ein Fehler aufgedeckt wird, oder die Teammitglieder sind einfach nicht gut genug in der FMEA-Methodik geschult. Daher sollte der Moderator bereits in der Planungsphase der FMEA mit seinem Team folgende Punkte ansprechen und für deren Einhaltung sorgen:

  • Mitarbeiter ausreichend in der FMEA-Methodik schulen
  • Konzentration auf wesentliche Funktionen eines Objekts
  • FMEA nicht nur oberflächlich durchführen
  • Geheimhaltungsvereinbarung unter den Beteiligten
  • Fehler objektiv und realistisch bewerten
  • Kritik an der eigenen Entwicklung zulassen
  • Keine negativen Folgen für den Entdecker eines Fehlers

KOSTEN UND NUTZEN EINER FMEA

Bei Einführung der FMEA-Methodik erscheint zunächst der mit einer FMEA verbundene Aufwand den Nutzen zu übersteigen. Ein Team von Mitarbeitern ist an dieses Projekt gebunden, das sich über viele Arbeitsstunden mit Fehlern eines Produktes auseinandersetzt, das noch nicht einmal real existiert. Die Mitarbeiter darüber hinaus zu motivieren, mögliche Fehler am eigenen Entwurf aufzuzeigen, benötigt das Führungsvermögen und die Menschenkenntnis eines erfahrenen Teamleiters.

Wo liegen also Nutzen und der ROI einer FMEA? Bei Einführung der FMEA-Methode kann der Aufwand tatsächlich zunächst den Nutzen übersteigen. Ein Projekt verlangsamt sich, Mitarbeiter sind gebunden. Jedoch spielt sich das Vorgehen im Laufe der Zeit ein. Die an den FMEAs beteiligten Mitarbeiter lernen den Umgang mit FMEA-Software und FMEA-Tools und sie erhalten einen Einblick in das Projekt, der über ihre Sicht auf ihren jeweiligen Aufgabenbereich hinausgeht. Fehlerquellen können immer besser und schneller identifiziert werden. Jede im Vorfeld erkannte und abgestellte Fehlerquelle erspart dem Unternehmen Kosten, die sonst für Nachbesserungen, Reklamationen oder sogar Schadensersatz entstehen würden. Hochgerechnet auf die Anzahl der in Umlauf gebrachten Produkte rechnet sich bereits die erste gewissenhaft durchgeführte FMEA.
Wird ein Nachfolgeprodukt entwickelt, kann das neue FMEA-Team auf die Ergebnisse und Erfahrungen der vorangegangenen FMEA zurückgreifen. Fehlerquellen werden schneller gefunden und Vermeidungsmaßnahmen oder Entdeckungsmaßnahmen nach Vorbild der früherer FMEAs schneller ergriffen werden – der Aufwand verringert sich enorm.

Kein Unternehmen sollte daher eine FMEA aufgrund eines augenscheinlich hohen Startaufwands scheuen. Das Ergebnis wird sich in niedrigeren Kosten für Reklamationen, einer höheren Kundenzufriedenheit und generell einem ausgereifteren Produkt niederschlagen.

Haben Sie Fragen dazu, wie Sie eine Softwarelösung zur professionellen Durchführung von FMEA in Ihrem Unternehmen einführen können oder benötigen Sie Trainings und Schulungen zur CASQ-it FMEA, dann sprechen Sie uns gerne an

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© , Böhme & Weihs Systemtechnik GmbH & Co. KG