Ein praxisorientierter Ansatz zur Reverse-FMEA (RFMEA)

Einleitung

Die Reverse-FMEA (RFMEA) ist ein strukturierter Prozess der kontinuierlichen Verbesserung, der darauf abzielt, die ständige Aktualisierung und Weiterentwicklung einer FMEA-Studie (Failure Mode and Effect Analysis) sicherzustellen. Diese Methode der Risikobewertung basiert auf der tatsächlichen Situation und nicht auf prädiktiver Zuverlässigkeit. Wir beobachten, dass immer mehr OEM-Unternehmen eine RFMEA verlangen. So fordern beispielsweise Ford, GM und Renault diese im Rahmen ihrer kundenspezifischen Anforderungen (CSR) an.

Die Nachfrage nach RFMEA nimmt zu, da der FMEA-Prozess weniger effektiv ist, als er eigentlich sein sollte, und da einer der wesentlichsten Schritte im FMEA-Prozess nicht immer ordnungsgemäß umgesetzt wird. Damit eine FMEA wirksam ist, muss sie regelmäßig überprüft und als ein wirklich lebendiges Dokument gepflegt werden. Oftmals ist dieser kontinuierliche Verbesserungszyklus in Unternehmen nicht ordnungsgemäß umgesetzt, weshalb OEM-Unternehmen die RFMEA als Lösung für dieses Problem fordern.

Es gibt keinen allgemeinen Standard dafür, wie RFMEA-Analysen durchgeführt werden sollten. Lediglich die französische Organisation FIEV verfügt über einen Leitfaden, in dem beschrieben wird, wie eine RFMEA-Analyse durchgeführt werden sollte. Wenn Sie verschiedene Artikel lesen, werden Sie unterschiedliche Ansätze vorfinden. Zu den gängigen Schritten, die in den meisten Erörterungen zum Thema RFMEA zu finden sind, gehören:

Überprüfung des aktuellen Prozessablaufs

Überprüfung der Wirksamkeit der Kontrollmaßnahmen und Maßnahmen

Neue potenzielle Ausfallarten ermitteln

Überprüfen Sie die Richtigkeit der SOD-Bewertungen

Aktualisierung der relevanten Ergebnisse und der mit der FMEA verbundenen Dokumente – Listenpunkt

Weitere erwähnte Schritte betreffen die Organisation des RFMEA-Prozesses, die Berichterstattung und die zu verwendenden Vorlagen sowie die gezielte Einbringung von Fehlern in den Prozess, um zu überprüfen, ob diese Fehler im Rahmen des Prozesses erkannt werden.

In diesem Blogbeitrag erläutern wir, wie der RFMEA-Prozess mithilfe von DataLyzeRFMEA, MSA und SPC umgesetzt werden kann, um die FMEA zu einem wirklich lebendigen Dokument zu machen. Wir werden jedoch auch auf einige der Schwierigkeiten eingehen, auf die Sie bei der Umsetzung der Reverse-FMEA stoßen werden.

Datalyzer-Lösung für RFMEA

Im Grunde genommen handelt es sich bei der RFMEA um eine regelmäßige Überprüfung der FMEA, also um eine Validierung Ihres FMEA-Prozesses. Es wäre jedoch weitaus besser, wenn die FMEA kontinuierlich überprüft würde, wie es in den ursprünglichen APQP-Anforderungen vorgesehen war. Die ursprünglichen Anforderungen sind in der folgenden Grafik dargestellt

Abbildung 1: APQP-Prozess mit Rückkopplung aus dem FMEA-Prozess

Lassen Sie uns die fünf gängigen Schritte erörtern und untersuchen, wie diese in einer integrierten Lösung aus RFMEA, MSA und SPC umgesetzt werden können.

Schritt 1: Überprüfung des aktuellen Prozessablaufs

Wenn wir den aktuellen Prozessablauf überprüfen, besteht der erste Schritt darin, den Umfang der Überprüfung festzulegen. Die DFMEA, PFMEA oder der Kontrollplan enthalten häufig eine Abfolge von Prozessschritten. Bei einer Inspektion oder im Rahmen der statistischen Prozesskontrolle (SPC) werden diese Abfolgen von Prozessschritten in kleinere Schritte unterteilt, die sich auf einen Arbeitsplatz beziehen, oder sogar in einen Inspektionsschritt, der sich auf einen oder mehrere Arbeitsplätze bezieht. Daher ist die Integration von FMEA und SPC nicht unmittelbar hilfreich, es sei denn, Sie müssen die Prüfung direkt in der Fertigung einrichten, wo Unregelmäßigkeiten innerhalb der Prozessabla﷯inition zutage treten und korrigiert werden können.

In diesem Schritt ergibt sich eine Komplikation bei der Festlegung des Geltungsbereichs. Betrachtet man Prozess-Produkt-Kombinationen, so kann es sein, dass zu einem Prozess zahlreiche FMEA-Analysen existieren. Es können eine oder mehrere Referenz- (Basis-)FMEA-Analysen sowie eine größere Anzahl spezifischer FMEA-Analysen und Kontrollpläne vorliegen. Jedes spezifische Teil, das mit einem Prozess hergestellt wird, kann eine eigene FMEA haben. Grundsätzlich sollten alle diese FMEA-Analysen überprüft werden. Es wird empfohlen, zumindest die Referenz-FMEA zu überprüfen, da diese für alle FMEA-Analysen gilt und die richtige Grundlage bildet. Wenn Sie in spezifischen FMEA-Analysen Prozessschritte zur Referenz-FMEA hinzufügen, müssen Sie diese ebenfalls überprüfen.

Schritt 2: Überprüfung der Wirksamkeit der Kontrollmaßnahmen und Aktionen sowie Schritt 3: Ermittlung neuer Fehlermodi

Wir möchten diese beiden Punkte gerne gemeinsam erörtern, da sie eng miteinander zusammenhängen. Zur Umsetzung wirksamer Kontrollmaßnahmen und Reaktionspläne bei Problemen (OCAP) werden die folgenden fünf Schritte durchgeführt:

Wie sieht das in der Praxis aus?

Im SPC-System tragen die Anwender bei jeder Abweichung vom Sollwert oder von den Spezifikationen eine mögliche Ursache sowie die ergriffene Maßnahme ein. Anschließend führen sie eine erneute Messung durch, um zu überprüfen, ob die Maßnahme wirksam war und das Problem behoben ist. Sollte die Maßnahme nicht wirksam sein oder das Problem zu häufig auftreten, müssen wir vorbeugende Maßnahmen ergreifen, um das Problem zu beseitigen, oder nach der richtigen Lösung suchen.

Abbildung 2: OCAP bei Abweichungen vom Sollwert oder außerhalb der Spezifikation

In Abbildung 2 sehen Sie ein Beispiel für den OCAP-Bildschirm. Dem Benutzer steht die vollständige Liste der Ursachen zur Verfügung, und je nach Ursache kann er die entsprechenden Maßnahmen ergreifen. Um dies zu ermöglichen, können vordefinierte Ursachen- und Maßnahmenlisten erstellt und Verknüpfungen zwischen Ursachen und Maßnahmen hergestellt werden. Diese Liste kann auf der Grundlage des Kontrollplans erstellt werden. Die Liste kann in der Fertigung überprüft werden, und etwaige Auslassungen können in den FMEA-Prozess zurückgemeldet werden.

Bei der Verwendung des OCAP gibt es nun einige Möglichkeiten:

Zu 1: Wenn der Anwender die Ursache des Problems nicht ausfindig machen kann, ist entweder der Anwender nicht ausreichend geschult, oder das Problem wurde nicht identifiziert. In beiden Fällen bedeutet dies, dass die derzeitigen Kontrollmaßnahmen nicht wirksam sind und das Problem analysiert sowie die Anwender geschult werden müssen, oder dass ein potenzieller neuer Fehlermodus vorliegt, der in die FMEA aufgenommen werden muss.

Ein Beispiel für die Nutzung von Datalyzer SPC in diesem Fall ist die erneute Überprüfung der Prozessnotizen und Maßnahmen zu jeder Abweichung in den Diagrammen (OOC, OOS usw.).

Abbildung 3: Prozessnotizen aus einer Kontrollkarte

Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für Prozessnotizen in einer Kontrollkarte. Betrachtet man die hohe Anzahl an Abweichungen (7 OOCs in einer Woche) sowie die Notizen, so besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass im Prozess ein Fehler vorliegt, der diese häufigen Fehlalarme verursacht; dies ist ein Hinweis auf einen neuen, bislang nicht erkannten Fehlermodus.

Zu 2: Sollte das Problem bekannt sein, aber in der FMEA nicht erfasst worden sein, muss die FMEA angepasst werden.

Die oben genannten Beispiele entsprechen genau dem, was unter „2. Überprüfung der Wirksamkeit der Kontrollmaßnahmen und Aktionen“ sowie „3. Ermittlung neuer Fehlermodi“ zu verstehen ist; daher sollte dies in den laufenden Prozess integriert werden, anstatt kostspielige Überprüfungen durchzuführen, bei denen es nicht immer möglich ist, alle Probleme zu identifizieren. Es gibt eine weitere Möglichkeit, die oben nicht beschrieben wurde: Das Problem kann durch einen vorgelagerten Prozess verursacht worden sein, der außerhalb des Geltungsbereichs der bestehenden FMEA liegt, oder ein in diesem Prozess verursachtes Problem wird erst später entdeckt, beispielsweise während der Montage oder der Prüfung.

Um sicherzustellen, dass Probleme bei der Analyse eines Vorfalls angemessen behandelt werden, muss dies dem Verantwortlichen der entsprechenden FMEA mitgeteilt werden. Dies gilt auch für Kundenbeschwerden; daher sollte die Aktualisierung der FMEA ein fester Bestandteil der Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen im RFMEA-Prozess sein.

Bei einer ordnungsgemäßen SPC-Implementierung muss es möglich sein, Rückmeldungen aus der Produktion an den zuständigen FMEA-Ingenieur weiterzuleiten, was mitunter weitaus komplizierter ist, als es klingt. Denn wie lässt sich feststellen, welche FMEA damit in Zusammenhang steht? Wie oben bereits erwähnt, kann es sein, dass zahlreiche FMEA-Dokumente mit einer Kontrollkarte verknüpft sind. Wen informieren wir also, falls ein Problem festgestellt wird? Alle FMEA-Verantwortlichen oder nur den Verantwortlichen der referenzierten FMEA-Analysen?

Dies kann von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich sein: In manchen Fällen ist es einfach, und eine Kontrollkarte ist direkt mit nur einer FMEA verknüpft. In anderen Fällen kann es wesentlich komplexer sein, sodass zwischendurch ein Überprüfungsschritt eingefügt werden muss, um zu analysieren, welche FMEAs von dem festgestellten Problem betroffen sind.

Insgesamt ist es jedoch eine äußerst effektive und effiziente Methode, die Überprüfung des Kontrollplans und der FMEA zu einem integralen Bestandteil des OCAP-Prozesses zu machen, um diesen Teil der RFMEA umzusetzen.

Neben der Einbindung der FMEA-Prüfung in den OCAP-Prozess benötigen wir zudem einen Prüfschritt, wenn wir Attribut-Kontrollkarten anpassen. In Abbildung 4 sehen Sie ein Beispiel für eine Attribut-Kontrollkarte.

Abbildung 4: Attribut-Kontrollkarte mit Dateneingabe

Wenn wir ein Produkt prüfen und einen neuen Fehler feststellen, der noch nicht beschrieben wurde, können wir diesen in die Attribut-Kontrollkarte aufnehmen, z. B. Fehler 6; in diesem Fall müssen wir jedoch auch die FMEA überprüfen, um den Fehler als potenziellen Fehlermodus hinzuzufügen, und die Auswirkungen dieses Fehlermodus analysieren.

Schritt 4. Überprüfen Sie die Richtigkeit der SOD-Bewertungen

Bei der FMEA berücksichtigen wir die Faktoren Schweregrad, Auftretenswahrscheinlichkeit und Erkennbarkeit (SOD). Da sich der Schweregrad natürlich nicht im Rahmen des Prozesses überprüfen lässt, konzentrieren wir uns auf die Auftretenswahrscheinlichkeit und die Erkennbarkeit.

Für die Erkennung ist die Einstufung klar definiert (siehe Abbildung 5 unten), sodass wir möglicherweise nur die Einstufungen 2, 3 und 4 analysieren müssen, sofern die Leistungsfähigkeit der Messung im Rahmen einer MSA-Studie als angemessen befunden wird.

In Abbildung 6 ist die Häufigkeitsbewertung gemäß AIAG dargestellt.

Abbildung 5: Erkennungsbewertung gemäß AIAG

Abbildung 6: Eintrittswahrscheinlichkeitsbewertung gemäß AIAG

Bei Attributdiagrammen stehen diese Werte in direktem Zusammenhang mit dem Fehleranteil. Bei variablen Untersuchungen lässt sich der prognostizierte Anteil außerhalb der Spezifikation anhand der Verteilungskurve und der Spezifikationen leicht berechnen. In Abbildung 7 ist der prognostizierte Anteil außerhalb der Spezifikation dargestellt, der sich aus der Summe des Prozentsatzes oberhalb der USL und des Prozentsatzes unterhalb der LSL ergibt.

Abbildung 7: Histogramm mit dem prognostizierten prozentualen Anteil der Werte außerhalb der Spezifikation

In diesem Fall erwarten wir eine Abweichung von 0,9812 % von der Spezifikation, daher wählen wir die nächsthöhere Einstufung, nämlich eine 7 (1 zu 100). Die Einstufung der Auftretenswahrscheinlichkeit in unserer FMEA sollte mit den im SPC-System ermittelten Ergebnissen übereinstimmen.

Könnten wir Ppk als Indikator für das Auftreten heranziehen? Nicht wirklich, da Ppk lediglich die kritischste Spezifikationsgrenze berücksichtigt. Wenn wir jedoch davon ausgehen, dass der Prozess im Sollbereich liegt und wir zweiseitige Spezifikationsgrenzen haben, gibt die folgende Tabelle einen Anhaltspunkt für den Zusammenhang zwischen Ppk und dem Auftreten.

Das oben Gesagte ist jedoch wiederum eine Vereinfachung der Realität. Erstens: Wenn wir uns die prognostizierten Prozentsätze außerhalb der Spezifikation ansehen, muss unser Prozess unter Kontrolle sein; andernfalls könnte der prognostizierte Prozentsatz außerhalb der Spezifikation beliebig hoch sein, und der Wert sollte 10 betragen.

Zweitens: Welchen Zeitrahmen ziehen wir in Betracht? Für eine zuverlässige Vorhersage müssen mindestens hundert Messungen herangezogen werden; bei einem sehr langen Zeitrahmen besteht jedoch eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass Werte außerhalb der Kontrollgrenzen liegen. Ein guter Kompromiss besteht darin, die letzten 125 Messungen für diese Auswertung heranzuziehen.

Der komplexeste Aspekt dürfte darin bestehen, dass es viele Kontrollkarten gibt, die sich auf denselben Fehlermodus beziehen. Wenn wir beispielsweise die Temperatur eines Bohrkopfes als wichtige Kontrollgröße überprüfen, haben wir für jede Maschine eine eigene Kontrollkarte; statt eines einzigen prognostizierten Prozentsatzes außerhalb der Spezifikation haben wir also mehrere. Man könnte argumentieren, dass wir den Durchschnitt aller Maschinen heranziehen sollten; da ein Produkt jedoch nicht auf einer durchschnittlichen Maschine hergestellt wird, ist es besser, die Maschine mit den schlechtesten Werten zu berücksichtigen und diesen Wert für die Überprüfung des Auftretens zu verwenden.

Um eine Vielzahl von Überprüfungen zu vermeiden, können wir die Ausfallwahrscheinlichkeit in die Kontrollkarte aufnehmen. Übersteigt der „prognostizierte Ausfallanteil“ den „Referenz-Ausfallanteil“, wird automatisch eine Warnmeldung an den zuständigen Ingenieur gesendet, der die Situation analysieren und gegebenenfalls eine Anpassung der Ausfallwahrscheinlichkeit in den entsprechenden FMEA-Analysen veranlassen muss.

Schritt 5. Vorhandene Dokumente aktualisieren

Grundsätzlich gilt: Sollten in allen oben beschriebenen Schritten Abweichungen zwischen der jeweiligen aktuellen FMEA und der Praxis festgestellt werden, sollten alle Ergebnisse und die mit der FMEA verbundenen Dokumente aktualisiert und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen zur Verbesserung des Prozesses hinzugefügt werden. Wie bei allen anderen Instrumenten zur kontinuierlichen Verbesserung muss eine Liste der RFMEA-Maßnahmen sowie Änderungsprotokolle der SOD-Bewertungen vor und nach der RFMEA geführt werden, was mit der Datalyzer-FMEA-Software erfolgen kann.

Abschließende Bemerkung

Wir hoffen, Ihnen in diesem Blog einen Einblick darin gegeben zu haben, wie Sie RFMEA als Prozess zur kontinuierlichen Verbesserung umsetzen können. Selbstverständlich sind darüber hinaus organisatorische Maßnahmen erforderlich, um die Aufgaben den richtigen Personen zuzuweisen, und Sie müssen Genehmigungsabläufe konzipieren und einführen. Bei Ergänzungen oder weiteren Fragen können Sie sich gerne an uns wenden.