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FMEA und RM 13004, Null Fehler in der Luft-, Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie
Einführung
Null Fehler ist das Ziel der Qualitätsverbesserung in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Es sollte keine Erklärung für die Notwendigkeit von Qualität nötig sein. Die Folgen eines Fehlers können katastrophal sein. Glücklicherweise gibt es Hilfsmittel, die Ihnen helfen, Null Fehler zu erreichen. Ein wesentliches Werkzeug ist die ‚Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse‘
In diesem Blog werden wir die Design-FMEA, die Prozess-FMEA und den Kontrollplan als Werkzeuge zur Erreichung von Null-Fehlern diskutieren.

Um sowohl effizient als auch effektiv im FMEA-Prozess zu sein, ist es wichtig, Referenz-FMEAs als Bausteine für die Erstellung neuer FMEAs zu betrachten. Eine Referenz-FMEA enthält Ihre gelernten Lektionen und Ihr Unternehmenswissen über Ihre Prozesse. Sie sind ein wichtiger Ausgangspunkt für jede neue FMEA, die entwickelt wird.
Damit Design- und Prozess-FMEAs effektiv sind, müssen sie:
- Produktspezifisch sein (System/ Subsystem/ Modul/ Teilenummer)
- Berücksichtigen Sie alle Konstruktionsmerkmale auf der Zeichnung und die dazugehörigen Spezifikationen.
- Die PFMEA muss alle Prozessschritte vom Wareneingang bis zum Versand umfassen, bei denen das Produkt (absichtlich oder unabsichtlich) umgewandelt wird
- Umfassen Sie Maßnahmen zur Verbesserung der Kontrolle von Fehlermodi mit hohem Schweregrad und Eintrittsrisiko.
Um die Effizienz der PFMEA und des Kontrollplans zu gewährleisten, sollten Sie:
- Erstellen Sie PFMEAs mit Teilenummern unter Verwendung von Referenz-FMEAs
- Erstellen Sie Referenz-FMEAs und PFMEAs in einem speziellen Software-Tool (RM13004, Seite 11).
- Planen Sie die kontinuierliche Aktualisierung von Design- und Prozess-FMEAs, um die Gesamtprozessrisiken zu reduzieren.
Konstruktions-FMEA (DFMEA)
Eine DFMEA bewertet, inwiefern der Entwurf möglicherweise nicht ausreicht, um ein Produkt zu entwickeln, das die funktionalen Anforderungen des Kunden erfüllt. Es ist ein systematischer Ansatz zur:
1. potenzielle Funktionsfehler sowie die Auswirkungen und konstruktionsbedingten Ursachen dieser Fehler zu finden und zu bewerten
2. maßnahmen zu identifizieren, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Fehler zu beseitigen oder zu verringern
3. dokumentieren Sie das Management der Designrisiken
Die DFMEA befasst sich mit der Designabsicht und geht davon aus, dass das Design entsprechend dieser Absicht produziert und montiert wird. Sie verlässt sich nicht auf die Kontrolle des Herstellungsprozesses, um potenzielle Designschwächen zu beheben, sondern berücksichtigt die technischen/physikalischen Grenzen des Herstellungs-/Montageprozesses. Als analytisches Engineering-Tool hält die DFMEA die Ideen und Bedenken des Designteams fest. Es versteht sich daher von selbst, dass die in der DFMEA gezeigten Fehler potenziell sind, sie können auftreten oder auch nicht.

Einer der häufigsten Fehler im FMEA-Prozess ist, dass eine einzelne Person die FMEA durchführt. Damit eine FMEA effektiv und effizient ist, ist ein funktionsübergreifendes Team erforderlich. Es wird auch empfohlen, dass ein unparteiischer Moderator (geschult in DFMEA-Methoden) die DFMEA-Aktivität unterstützt.
Der Umfang der DFMEA wird durch ein Werkzeug wie ein Begrenzungsdiagramm, ein Schnittstellendiagramm, einen Strukturbaum oder etwas Ähnliches definiert, das die zu analysierenden Elemente hervorhebt. Wichtig ist, dass das Werkzeug die Beziehung zwischen den Elementen veranschaulicht und dabei hilft, die DFMEA in eine logische Reihenfolge zu bringen. Auf die zur Vorbereitung verwendeten Diagramme sollte in der DFMEA Bezug genommen werden.
Das DFMEA-Team sollte Ergebnisse wie z.B.:
- Risikobewertung des Fehlermodus
- Risikominderung im Fehlermodus
- DFMEA-Dokument(e)
Die Ergebnisse der DFMEA fließen in Aktivitäten wie:
- Plan zur Entwurfsprüfung
- Prozess-FMEA
- Service-Technik
- Programm Risikomanagement
- Bewertung von Sicherheit und Zuverlässigkeit
Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für eine DFMEA in der DataLyzer FMEA-Software.

Prozess-Flussdiagramm
Bevor wir mit der Entwicklung der PFMEA beginnen können, müssen wir die Aktivitäten berücksichtigen, die zur Herstellung und Montage des Produkts erforderlich sind. Die PFMEA wird alle Vorgänge umfassen, die wir im Flussdiagramm auflisten. Prozesse für eingekaufte Materialien, Komponenten und Baugruppen brauchen wir nicht zu berücksichtigen. Es wird erwartet, dass der Lieferant diese in seinem Prozessablauf definiert. Es gibt zwei allgemeine Methoden zur Erstellung eines Flussdiagramms. Es gibt einen grafischen Fluss, bei dem Symbole verwendet werden, um die Art des Vorgangs anzuzeigen.

Die Spalten für Inputs, Outputs und Kontrollen sind nicht obligatorisch, werden aber als gute Praxis angesehen. Die Merkmalsmatrix enthält auch die Vorgänge in der Reihenfolge, in der das Merkmal erstellt wird, und der Kontrollplan gibt an, wie die Anforderungen kontrolliert werden. Die Zeit, die Sie für das Flussdiagramm aufwenden, fließt jedoch direkt in die PFMEA und den CP ein, so dass es von Vorteil ist, in dieser Phase so vollständig wie möglich zu sein.

Details zu den Schritten innerhalb jedes Vorgangs werden in der PFMEA auf der Grundlage des Risikos verwendet. Die PFMEA konzentriert sich auf die Schritte, die das Produkt tatsächlich verändern (absichtlich oder unabsichtlich). Einige Schritte des Ablaufs werden in der PFMEA möglicherweise nicht detailliert beschrieben. Das bedeutet nicht, dass sie nicht an anderer Stelle in der FMEA berücksichtigt werden. Normalerweise werden sie als Fehlerursachen und nicht als Anforderungen oder Fehlermodi betrachtet. Inspektionsvorgänge werden nur als Entdeckungskontrollen aufgeführt, es sei denn, der Inspektionsvorgang könnte das Produkt möglicherweise unbeabsichtigt verändern, z.B. beschädigen.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass alle Schritte, die das Produkt verändern, ob absichtlich oder unabsichtlich, einbezogen werden müssen. Es wird einige geben, die aufgrund des Risikos ausgelassen werden können. Die Bewertung der Fähigkeit des Inspektionsprozesses erfolgt durch die Messsystemanalyse.
Prozess-FMEA (PFMEA)
Die Merkmalsmatrix ist einer der wichtigsten Inputs für die FMEA. Sie ist eine Möglichkeit, die Beziehung zwischen Vorgängen und den bei diesem Vorgang erstellten Merkmalen zu visualisieren. Diese Matrix listet auf, wo die Merkmale erstellt und geprüft werden, und sie hebt auch Vorgänge hervor, die
die sich auf Merkmale auswirken können, die bei früheren Vorgängen erstellt wurden.

Die Prozess-FMEA bewertet jedes Merkmal und jede Spezifikation, die durch das Produktdesign vorgegeben sind. Die Frage, die hier gestellt werden muss, lautet: „Welche Möglichkeiten gibt es, dieses Produkt falsch zu machen?“. Das Team wird dann die FMEA-Methodik anwenden, um die möglichen Auswirkungen auf den Kunden und das Unternehmen zu verstehen, wenn das Produkt falsch gemacht wird. Anhand der Fehlermodi bestimmt das Team, wie diese Fehler auftreten können (Ursachen). Wenn wir wissen, was die Ursachen für die Fehler sind, können wir darüber nachdenken, wie wir sie verhindern können und was wir nicht verhindern können, aken. Nach der Berechnung der Risikoprioritätszahl für jeden Fehlermodus kann das Team nach eigenem Ermessen entscheiden, ob Verbesserungsmaßnahmen zur Senkung des RPZ-Wertes erforderlich sind. Wie bereits erwähnt, ist dies eine Teamleistung. Das Team muss funktionsübergreifend sein, aber nicht jede Funktion muss bei jedem Treffen anwesend sein. Der FMEA-Moderator sollte dafür sorgen, dass die richtigen Leute anwesend sind.
Damit die PFMEA effektiv ist, muss sie alle Merkmale auf der Konstruktionszeichnung mit den dazugehörigen Spezifikationen berücksichtigen und alle Prozessschritte, bei denen das Produkt verändert wird, in Betracht ziehen. Für die Erstellung der FMEA sind mehrere Inputs erforderlich, und es gibt mehrere Outputs der PFMEA.

Ein weiterer nützlicher Input sind Referenz-FMEAs. Referenz-FMEAs sind wiederverwendbare Bausteine. Referenz-FMEAs sind keine Cut-and-Paste-Lösung. Sie enthalten verallgemeinerte Prozessinformationen, die in der spezifischen FMEA ergänzt werden. Normalerweise werden die Spezifikation und die Toleranz, die S,O,D-Werte, die Auswirkungen und die Maßnahmen in der Referenz offen gelassen. Dies sind Informationen, die in der spezifischen FMEA hinzugefügt werden. Durch die Verwendung von Referenz-FMEAs wird der Informationsaustausch zwischen den Werken wesentlich erleichtert. Auch die Erstellung neuer FMEAs wird viel schneller und effizienter sein, wenn Referenz-FMEAs vorhanden sind. Die Abbildung unten zeigt, woher die Informationen stammen.

Eine der wichtigsten Regeln bei der Eingabe von Informationen in das eigentliche FMEA-Formular ist es, alle Beschreibungen so klar wie möglich zu halten. Diese Dokumente werden viele Jahre lang verwendet werden, vielleicht bis zu 20 Jahre oder mehr, und es ist zwingend erforderlich, dass Ingenieure, die nicht an der Erstellung der PFMEA beteiligt waren, alles verstehen, was darin enthalten ist.
Neben der RPZ gibt es noch andere Möglichkeiten, die Risikopriorität zu bewerten. Manchmal wird nur Schwere x Auftreten verwendet, es gibt Raster-Tabellen, die Sie online finden können, oder die Verwendung der Aktionspriorität aus dem AIAG VDA-Handbuch. Wenn Sie AP mit RPZ kombinieren, erhalten Sie eine klare Vorstellung davon, wie Sie die Prioritäten setzen sollten. Siehe das Beispiel unten. Einer der wichtigsten Punkte, den Sie beachten sollten, ist, dass die FMEA nicht abgeschlossen ist, wenn wir die RPZ und / oder AP berechnet haben. Auf der Grundlage der RPZ-Werte, der AP und des Schweregrads müssen wir Verbesserungsmaßnahmen einleiten. Welche weiteren Maßnahmen können wir ergreifen, um die RPZ dieser Punkte zu reduzieren, indem wir idealerweise den Fehlermodus beseitigen, aber wenn das nicht möglich ist, verbessern wir das Auftreten der Fehlerursache und die Erkennung des Fehlermodus. Denken Sie daran, dass es keinen festen Weg gibt, um zu wissen, welche hohen RPZ angesprochen werden sollen. Sie müssen Ihr Urteilsvermögen einsetzen. Einige Unternehmen verwenden einen RPZ-Schwellenwert, um die zu behandelnden RPZ auszuwählen, aber setzen Sie diesen Schwellenwert nicht zu niedrig an. Wenn jeder andere Punkt in der FMEA eine RPZ über dem Schwellenwert hat, ziehen die Teams oft in Erwägung, den Wert von vornherein zu senken, ohne tatsächlich zu versuchen, ihn zu verbessern. Denken Sie daran, dass wir eine kontinuierliche Verringerung des Gesamtrisikos anstreben und deshalb die FMEAs als lebende Dokumente verwenden. Dies ist ein fortlaufender Prozess, der nie aufhört.
Nach der Dokumentation von Verbesserungsmaßnahmen in der FMEA sollten diese umgesetzt und überprüft werden. Es ist eine gute Praxis, den ergriffenen Maßnahmen einen Nachweis der Verbesserung hinzuzufügen. Zu guter Letzt müssen wir die RPZ neu berechnen. Damit ist diese Revision der PFMEA in der Regel abgeschlossen. Sie sollte gesperrt und als historische Daten aufbewahrt werden, aber es sollte eine neue Entwurfsversion des Dokuments erstellt werden, um den laufenden Verbesserungsprozess fortzusetzen.
Kontrollplan
Der Kontrollplan beschreibt die Kontrollen vom Eingang bis zum Verlassen der Anlage. Er muss alle Designanforderungen sowie die Anforderungen aus der DFMEA und PFMEA enthalten. Das Ziel ist es, die Quellen für Abweichungen des Produkts und des Prozesses zu kontrollieren. Wie bei der FMEA handelt es sich auch hier um ein lebendes Dokument, das aktualisiert werden sollte, wenn Änderungen am Prozess oder an der Prozessfähigkeit vorgenommen werden. Einer der wichtigsten Punkte des Kontrollplans ist, dass er mit der PFMEA verknüpft sein sollte.

Der Kontrollplan wird traditionell in den 3 Phasen des Produktlebenszyklus verwendet:
- Prototyp: Inspektionen und Tests, die in der Prototyp-Phase durchgeführt werden
- Vor der Markteinführung: Produktverifizierungsprozesse, die als Teil von APQP und PPAP eingesetzt werden, um zu überprüfen, ob das Produkt der Designabsicht entspricht
- Produktion: Kontrollen, die für das Produkt und den Prozess während der normalen Produktion erforderlich sind, um ein konformes Produkt durch Kontrolle der Abweichungsquellen zu gewährleisten.
Der Kontrollplan ist eine Beschreibung dessen, was der Bediener während der Produktion tun muss. Er sollte ein leicht zu lesendes, einfaches Dokument bleiben. Merkmale, die in einem Arbeitsgang entstehen und erst in einem späteren Prozessschritt geprüft werden, werden dem Schritt hinzugefügt, in dem sie geprüft werden, und nicht dem, in dem sie entstanden sind. Die im Kontrollplan festgelegten Kontrollen und Reaktionspläne werden in einer Arbeitsanweisung und/oder einem Inspektionsplan dokumentiert. Der Zweck des Kontrollplans besteht darin, dem Bediener als schnelle Referenz zu dienen. Zusammen mit den Arbeitsanweisungen ist der Kontrollplan daher eine wichtige Referenz für die Produktion. Er definiert, was gemäß der FMEA kontrolliert werden muss. Es sollte also eine klare Verbindung zwischen der FMEA und dem CP bestehen. Änderungen werden durch die FMEA gesteuert. Deshalb verknüpfen wir in der DataLyzer FMEA die Spalten Vorgang, Schritt und Funktion zwischen den Dokumenten.
Im Kontrollplan sind die ersten 3 Spalten mit rotem Text versehen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass diese Informationen mit einem anderen Dokument verknüpft sind, im folgenden Beispiel mit der PFMEA. Wir gehen noch weiter und kopieren auch einige Informationen aus der PFMEA in den Kontrollplan. Im folgenden Beispiel werden das Produktmerkmal, das Klassifizierungssymbol und die Kontrollmethode direkt aus der FMEA in den CP kopiert. Auf diese Weise vermeiden Sie Fehler und Diskrepanzen zwischen den Dokumenten. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für einen verknüpften Kontrollplan in DataLyzer FMEA.

Fazit
Die Schwierigkeiten bei der Durchführung effektiver und effizienter FMEAs lassen sich in 3 Hauptbereichen finden:
- Mangelndes Wissen/ Wie man
- Nicht Teil des kontinuierlichen Verbesserungszyklus
- Keine Verbindung zwischen den verschiedenen Dokumenten
Ein spezielles Software-Tool wie Datalyzer FMEA kann Ihnen dabei helfen, das Unternehmenswissen mit Hilfe von Referenz-FMEAs aufzubauen, die leicht zur Erstellung von FMEAs für neue Produkte auf der Grundlage bekannter Prozesse verwendet werden können. Auf diese Weise können Sie auch eine historische Datenbank von Fehlern aufbauen, um zu verhindern, dass diese erneut auftreten. Ein Software-Tool kann Ihnen zwar nicht beibringen, wie man effektive und effiziente FMEAs erstellt, aber es hilft Ihnen dabei, diese in einer strukturierten Datenbank zu speichern und ermöglicht es Ihnen, Beispiele sowie Hinweise im FMEA-Formular zu hinterlegen, um neue Benutzer anzuleiten und zu unterstützen. Sie hilft auch beim Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Standorten. Die Software hilft Ihnen auch dabei, den Überblick über offene Maßnahmen zu behalten, um sicherzustellen, dass diese umgesetzt werden und tatsächlich zu einer Verbesserung der Risikobewertungen führen.
Datalyzer FMEA verfügt über ein integriertes Benachrichtigungsmodul, das automatisch E-Mail-Benachrichtigungen versendet, wenn Aktionen fast fällig sind. Das Benachrichtigungsmodul kann auch verwendet werden, um automatisch eine E-Mail zu versenden, wenn ein Dokument über einen bestimmten Zeitraum nicht geöffnet wurde, um sicherzustellen, dass es wiederholt ausgewertet wird. Die Pflege von FMEAs in Excel – wie es seit vielen Jahren Standard ist – bedeutet stundenlanges manuelles Verknüpfen Ihrer Dokumente und Abtippen aller Anforderungen. Spezielle Software-Tools helfen Ihnen dabei, diese Verknüpfung automatisch zu pflegen und diese Informationen weiterzuleiten, anstatt alle Ihre Dokumente durchzugehen, um sicherzustellen, dass die Schritte und Prozesse aufeinander abgestimmt sind. Datalyzer ist in der Lage, DFMEA, Flussdiagramm, PFMEA und Kontrollplan zu verknüpfen.
9%
Kostenreduzierung durch Kunden erreicht


Was Kunden sagen
„Datalyzer hat uns dabei geholfen, Qualitätsdaten aus allen Prozessen automatisch zu verknüpfen, um erweiterte Analysen durchzuführen
Dave Beeren
Yield engineer, Philips
Industrien, die wir bedienen

ISO-zertifiziert
ISO 27001 & SOC2