Was bedeutet FMEA ?
Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) ist derzeit das meistgenutzte Verfahren in der Risikoanalyse. Die Risikoanalyse ist eine sehr natürliche, menschliche Aktivität. Stellen Sie sich selbst als einen Jäger oder Sammler vor, der damit beauftragt ist, das Abendessen zu organisieren. Zusammen mit Ihrem Team organisieren Sie eine Jagdpartie und ein Teil des Planes wird eine intuitive Risikoanalyse sein.

Welches sind die Gefahren? Sie können Raubtiere, Durst und während der Jagd auftretende Verletzungen berücksichtigen. Wenn alles gut geht, dann führen die Vorsichtsmaßnahmen zu einer erfolgreichen Jagd, jeder kehrt heil nach Hause zurück und die Gemeinschaft genießt ihr Abendmahl. Die Risikoanalyse bildet einen wichtigen Baustein in unseren Geschäftsaktivitäten. Wir analysieren Situationen routinemäßig und ergreifen Maßnahmen, um Geschäfts- und Sicherheitsrisiken zu minimieren. FMEA ist ein effektives Verfahren zur Risikoanalyse für Konstruktion und Produktion. Es untersucht Ihre Konstruktions- und Produktionsprozesse und sorgt für Kundenunzufriedenheit durch fehlerfreie Produkte.

Bevor wir ins Detail gehen, sollten Sie einen kleinen Test machen. Gehen Sie in Ihre Produktionsabteilung und überlegen Sie für sich ‘Welche Fehler können am Produkt auftreten, die sich auf den Kunden auswirken? Was tun wir dagegen?’ Fragen Sie die Produktionsmitarbeiter, was routinemäßig im Prozess falsch läuft und überlegen Sie ‘Wie kann dass das Produkt beeinflussen?’

In der FMEA wird all dieses Wissen und Erfahrungen in einer strukturierten Art erfasst und es ermöglicht Ihnen, Maßnahmen zu ergreifen, die das Risiko minimieren, enttäuschte Kunden zu haben.

Eine kurze Geschichte der FMEA
Die FMEA wurde vom amerikanischen Militär Ende der 1940er Jahre entwickelt. Dessen Frustration wegen schlecht funktionierender Munition führte zur Entwicklung eines Verfahrens, welches alle möglichen Grundursachen dafür beseitigt. Die Methodik MIL-P-1629. Es funktionierte und wurde demzufolge von der Nuklear- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Die NASA machte den Erfolg der Mondlandung an dem Einsatz von FMEA fest. Ebenso war die NASA besorgt über möglicherweise kontaminierte Lebensmittel bei Weltraummissionen, so dass sie eine sehr ähnliche Methode, genannt HACCP (Gefahrenanalyse und kritische Kontrollpunkte) für die Lebensmittelindustrie entwickelte.

In den 1970er Jahren genügte bei einem Ford Pinto schon ein Auffahrunfall bei geringer Geschwindigkeit, um fatale Brände nach einem Reißen des Benzintanks auszulösen. Wie Sie sich vorstellen können, war dies ein Desaster für die Firmenwerbung. Um ein Wiederauftreten dieses und weiterer gravierender Probleme zu vermeiden, führte die Ford Motor Company FMEA in ihren Konstruktionsprozess ein. Immer mehr Unternehmen nutzen FMEA als Instrument zur Risikoanalyse und 1993 fügte die AIAG (Automotive Industry Action Group) sie in den QS9000-Standard für die Automobilproduktion und deren Lieferanten ein.

Aus QS9000 wurde TS16949. Während FMEA speziell auf die Automobilindustrie ausgerichtet war, haben andere Branchen, welche höchste Zuverlässigkeitsansprüche haben, wie z.B. die Halbleiter-, Öl- und Gasindustrie, sie eingesetzt. Diese Zuverlässigkeitsstandards werden nun auf Weißware und Elektronikgeräte des täglichen Bedarfs ausgeweitet. Streng genommen ist das aktuelle Format die FMECA (Failure Modes and Effects and Criticality Analysis); die Kritikalität des Mangels für den Endverbraucher ist in dieser Methode einbezogen. Für praktische Zwecke ist sie eine Risikoanalyse und Methode zur Mängelreduzierung, die drei Dinge berücksichtigt: der SCHWEREGRAD eines Mangels aus der Sicht des Endverbrauchers, das AUFTRETEN der potentiellen Grundursache und das AUFDECKEN oder BESEITIGEN eben dieser Ursache.

Die ersten Schritte mit der Risikoanalyse
Ein wichtiger Teil einer jeden Risikoanalyse ist das Prozessziel. Dies mag trivial klingen, aber es ist grundlegend zu wissen, ob Ihre Analyse beispielsweise auch das Lager des eingehenden Materials berücksichtigen soll. Dann haben wir einen kompletten Prozessablauf zu erstellen. Dies ist eine entscheidende Aufgabe und sollte jeden Schritt im Prozess, auch die Nachbesserungsschritte, enthalten. Bei jedem der Prozessschritte sind wir gehalten, mögliche Abweichungs- und Problemquellen aufzudecken. Wir müssen Mängel, die beim Produkt auftauchen können, dokumentieren. Ebenso müssen wir Probleme mit Anlagen und Prozessen auflisten, die Produktmängel hervorrufen können. Im Prozess der Risikoanalyse kann das Erstellen eines kompletten Prozessablaufes und das Erstellen einer Liste mit möglichen Problemen die Hälfte Ihrer Zeit in Anspruch nehmen. 

Woher kommen die Ideen?
Traditionsgemäß wurde die Brainstorming-Methode genutzt, um eine Liste der möglichen Probleme zu jedem Prozess- oder Konstruktionsschritt anzufertigen. Obgleich dies sinnvoll ist, ist es oft zielführender, all die aktuellen Abweichungsquellen in die Anfangs-FMEA einzupflegen. Diese beinhalten:

• Eingabe von Ausschussfällen
• Eingabe von Kundenrückläufern
• Eingabe von Beinaheunfällen
• Eingaben vom nächsten Prozess
• Konstrukteursmeinungen
• Meinungen der Maschinenbediener
• Meinungen des Wartungsteams
• Sollten Sie SPC haben, dann beachten Sie Out-of-Control-Punkte
• Vorfälle auf ähnlichen Anlagen
• Ratschläge von Industrieexperten
• Ratschläge Ihrer Material- und Anlagenlieferanten

Die Berücksichtigung dieser Quellen erfasst eine ganze Reihe von Problemen und Grenzwerten, die bereits existieren und macht Ihre FMEA praktikabel und hilfreich vom ersten Tag an.

Von der IATF16949 FMEA zur VDA AIAG
Bei der Bewertung potenzieller Risiken in einem Prozess ist es sinnvoll, die Informationen in einem strukturierten FMEA-Format zu dokumentieren. Das Format IATF16949 aus der Automobilindustrie ist weit verbreitet und ein Beispiel ist in der folgenden Grafik dargestellt;

In den ersten 4 Spalten dokumentieren Sie die Prozessschritte, die Prozessanforderungen, potenzielle Fehlermöglichkeiten und die Auswirkungen der Fehler. Im nächsten Schritt identifizieren Sie die Prozessprobleme, die den Fehler verursachen können, und die Kontrollen, die Sie zur Vermeidung oder Erkennung der Probleme eingerichtet haben. Die letzten Spalten enthalten die ergriffenen Abhilfemaßnahmen und die Ergebnisse dieser Maßnahmen.

Im Juni 2019 wurde das neue VDA AIAG-Format veröffentlicht. Dieses Format unterstützt einen 7-stufigen Ansatz:

Die 7 Schritte sind wie folgt:

Schritt 1: Planung und Vorbereitung. In diesem Schritt werden die Kopfdaten ausgefüllt und der Umfang der FMEA festgelegt.
Schritt 2: Strukturanalyse. Eine detailliertere Aufschlüsselung des Herstellungsprozesses wird hinzugefügt. Fokuselement der PFMEA: die Nummer und der Name der zu überprüfenden Prozessschrittstation. Nächsthöhere Ebene: Prozesselement-System (der gesamte Fertigungsprozess). Nächstniedrigere Prozessebene: Arbeitselement 4M-Typ (basierend auf dem Ishikawa-Ansatz). Dies ermutigt die Benutzer, die Kategorien Mensch, Maschine, Material, Methode usw. zu berücksichtigen, was zu einer vollständigeren Liste von Fehlerursachen (FC) führt.
Schritt 3: Funktionsanalyse. Hinzufügen der Beschreibung von Funktionen und Anforderungen in Bezug auf die nächsthöhere und nächstniedrigere Ebene. Dies unterstützt eine klare und vollständige Beschreibung der Fehlereffekte (FE) und Fehlerursachen (FC).
Schritt 4: Versagensanalyse. Der potenzielle Fehlermodus wird durch den Fehlermodus (FM) des Fokuselements ersetzt. Potenzielle Auswirkung(en) des Versagens wird durch die Auswirkungen des Versagens (FE) auf das nächsthöhere Element und/oder den Endnutzer des Fahrzeugs ersetzt. Potenzielle Fehlerursache wird durch die Fehlerursache (FC) des Arbeitselements ersetzt.
Schritt 5: Risikoanalyse. Klassifizierung wird durch Besondere Merkmale und Filtercode ersetzt. Auftreten wird durch Auftreten der FC ersetzt. Die Einstufung des Auftretens basiert nun auf der “Vorhersage des Auftretens der FC”, was zur Bestimmung der tatsächlichen Robustheit der Präventionskontrollen (PC) führt. Aktuelle Prozesskontrolle – Prävention wird durch aktuelle Präventionskontrolle (PC) der Fehlerursache (FC) ersetzt. Die aktuelle Prozesskontrolle – Erkennung wird durch die aktuelle Erkennungskontrolle (DC) der Fehlerursache (FC) oder des Fehlermodus (FM) ersetzt. Die Erkennung wird durch die Erkennung der FC oder FM ersetzt. Die Erkennung basiert nun auf drei Faktoren: Reife der Erkennungsmethode, Möglichkeit zur Erkennung und Fähigkeit zur Erkennung. RPZ wird durch AP ersetzt.
Schritt 6: Optimierung: Empfohlene Maßnahmen ersetzt durch Präventivmaßnahmen und Erkennungsmaßnahmen. Die Spalten wurden hinzugefügt: Status (geplant, Entscheidung/Durchführung ausstehend, abgeschlossen, verworfen), Ergriffene Maßnahme mit Verweis auf den Nachweis, Besonderes Merkmal und Bemerkungen.
Schritt 7: Ergebnisdokumentation: Interne Berichterstattung an das Management und Kundenberichterstattung.
Schweregrad, Auftreten und Entdeckung werden auf einer Skala von 1 bis 10 bewertet. 1 ist die beste Bewertung und 10 die schlechteste. Multipliziert man sie miteinander, erhält man die Risikoprioritätszahl (RPZ). Ursprünglich zielte die FMEA darauf ab, die RPZ zu senken, aber die Entdeckung ist weniger wichtig als der Schweregrad und das Auftreten, so dass der Schweregrad und das Auftreten an Bedeutung gewinnen. All diese Informationen werden in der FMEA gespeichert. Wenn ein Lernzyklus abgeschlossen ist, wird die FMEA freigegeben. Die FMEA ist ein lebendiges Dokument, das regelmäßig überprüft und aktualisiert wird. Neue Ursachen, Fehlermodi und werden hinzugefügt, wenn Sie mehr über Ihren Prozess lernen.

FMEA-Software
Die meisten Unternehmen beginnen mit der Anwendung der FMEA in Excel. Obwohl Excel sehr flexibel ist, ist es für die Anwendung der FMEA nicht wirklich geeignet. Der Benutzer muss viel zusätzliche Arbeit leisten, um die FMEA-Regeln zu befolgen, die Dokumente zu erstellen, Verknüpfungen zwischen Prozessablauf, FMEA und Kontrollplan herzustellen und vor allem die Dokumente zu pflegen.

Um schnell mit der FMEA zu beginnen, können Sie eine Testversion unserer FMEA-Software herunterladen. DataLyzer FMEA ist sehr kostengünstig im Vergleich zur Implementierung eines eigenen Systems in Excel. Die Testversion kann 30 Tage lang verwendet werden, so dass sie Ihnen zumindest den Einstieg in die FMEA-Implementierung kostenlos ermöglicht. Diese Einführung ist auch in Form eines Whitepapers erhältlich. Auf unserer Seite Whitepapers finden Sie weitere Hintergrundinformationen zur FMEA. DataLyzer bietet sehr kostengünstige Online-FMEA-Schulungen an. Für weitere Informationen laden Sie bitte die Broschüre hier herunter.