FMEA Handbuch

Die Fmea (Fehler-  Möglichkeits- und Einflussanalyse) auch Auswirkungsanalyse genannt, ist eine bewährte Methode, um Fehler bei Produktentwicklungen zu vermeiden und Prozessverbesserungen zielgerichtet voranzutreiben. Im Rahmen des Qualitätsmanagements und Sicherheitsmanagements wird die FMEA zur Fehlervermeidung und Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit vorbeugend eingesetzt.

FMEA ( Fehlermöglichkeits und Einflussanalyse )

• Englisch: FMEA – Failure Mode and Effects Analysis.
• Deutsch: FMEA – Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse

Einführung in die FMEA

FMEA Methode

FMEA Team

Eine FMEA wird strukturiert vorbereitet. Sie kennen den Satz von Ihrem Lieblingsfernsehkoch: Wir haben das etwas vorbereitet. Den ehrlich, niemand möchte dem Koch bei Vorbereiten der Zutaten zuschauen.

Teilnehmer im FMEA Projekt

• FMEA Moderator
• FMEA Experte
• FMEA Koordinator

Eine FMEA (Fehlermöglichkeits und Einflussanalyse) von einem bereichsübergreifend zusammengesetzten Team erstellt worden. Die Teamauswahl erfolgt in der Regel durch den Projektleiter gemeinsam mit dem FMEA-Moderator. Präventiv in den frühen Entwicklungsphasen potentielle Fehler- und Versagensursachen in Produkten oder Prozessen aufzuspüren, gelingt wenn ausreichendes Wissen im FMEA-Team vorhanden ist. Das Ergebnis hängt in starkem Maß von dem Wissen der Personen im Team ab. In der Praxis gelingt dies selten. Deshalb ist es sinnvoll, das Team zumindest zeitweise durch entsprechende Experten zu ergänzen. Neben dem Fachwissen fehlt es häufig an Methodenwissen und einer abgestimmten Vorgehensweise. Dann steht einem erfolgreichen Projektstart nichts mehr im Weg. Zusätzliche Spielregeln erleichertn die Zusammenarbeit in FMEA Projekten.

FMEA Moderator

Der Erfolg der FMEA wird maßgeblich durch die Art und Weise der FMEA Moderation beeinflusst. Der FMEA Moderator ist ein Generalist, mit Fachwissen, Methodenwissen und Moderationsfähigkeiten. Ein erfahrener FMEA-Moderator moderiert Ihr FMEA-Projekt und unterstützt bei Vorbereitung, Durchführung, Nachbereitung und Präsentation.

FMEA Ziele

Unternehmensziele sind Ausdruck des Selbstverständnisses und des Anspruchs eines Unternehmens. Eine Zielsetzung gehört zu den betrieblichen Grundentscheidungen eines Unternehmens und wird in der Regel von der Unternehmensleitung festgelegt unter Berücksichtigung der zu erfüllenden Normen.

• Sicherheit gewährleisten
• Qualität sicherstellen / steigern
• Gewinn steigern / Kosten sparen
  • kürzere Entwicklungszeiten
  • störungsarme Serienanläufe
  • Termintreue
  • wirtschaftlichere Fertigung und Montage
• Fehlerkosten minimieren / reduzieren
  • Reduzierung von Garantie- und Kulanzkosten

Die Ziele der FMEA leiten sich aus den sich aus den Unternehmenzielen ab. Gestiegene Qualitäts- und Risikoansprüche der Kunden wirken sich dabei ebenso aus, wie die erforderliche Kostenoptimierung der Produkte und Prozesse. Die Unternehmens Ziele werden zum Qualiäts & Risikomanagement heruntergebrochen, also konkretisiert, dann sind es Handlungsziele.

• Risikominimierung (Risiko bekannt und im Griff)
• Sicherheitsnachweis
• Steigerung der Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit von Produkten und Prozessen
• Entlastungsnachweis im Produkthaftungsfall
• zielgerechte Kommunikation in internen und externen Kunden- und Lieferantenbeziehungen
• umfassende präventive Risikobetrachtung
• Reduzierung von reaktiven, kostenintensiven Korrekturmaßnahmen und Terminverzögerungen
• verbessertes Systemverständnis und Kommunikation
• Aufbau einer Wissensbasis
  • Basis FMEA
    • Varianten – Projekt FMEA

Aufwand / Nutzen der FMEA

In der Einführungsphase der FMEA Methode im Unternehmen ist ein hoher Aufwand zur Erstellung von FMEA’s (Basis FMEA) erforderlich, bis dieser sich in Nutzen umwandelt. Der Aufwand entsteht im Wesentlichen durch ausführliche Beschreibung der Produkte und Prozesse.

Wer den Aufwand nicht leistet, wird den Nutzen nie erfahren!

FMEA Vorlagen

FMEA Formblatt

Im FMEA Formblatt werden alle potentiellen Fehler ( Fehlerfolgen, Fehler, Fehlerursachen) mit Ihren Maßnahmen dokumentiert. Grundsätzlich dient die das FMEA Formblatt zum systematischen Festhalten der FMEA Teamsitzung. Im FMEA Formblatt enthalten ist auch die FMEA Bewertung.

FMEA Formblatt in FMEA Software

FMEA Formblatt in Excel

FMEA Arten

Mit den drei FMEA Arten nach VDA

• System (S-FMEA, SFMEA)
• Konstruktions / Design (K-FMEA, KFMEA / D-FMEA, DFMEA)
• Prozess (P-FMEA, PFMEA)

werden alle Begriffe der FMEA Arten und Möglichkeiten abgedeckt. Diese können Betrachtungsumfänge haben wie z.B. System, Softwarefunktionen, Schnittstellen, Konstruktion, Komponenten, Fertigungsabläufe, Montageabläufe, Logistik, Transport und Maschinen.

Die Fehler Möglichkeits & Einfluss Analyse in seine FMEA Arten unterteilt:

System FMEA (S-FMEA, SFMEA)

• Die System-FMEA (S-FMEA, SFMEA) untersucht das Zusammenwirken von Teilsystemen in einem übergeordneten Systemverbund (Systemanalyse. Sie zielt auf die Identifikation potenzieller Schwachstellen, insbesondere an den Schnittstellen, die durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten oder die Interaktion des eigenen Systems mit der Umwelt entstehen könnten. Die Aufgabe der System-FMEA ist es einerseits, das Produkt auf Erfüllung der im Pflichtenheft festgelegten Funktionen hin zu untersuchen, andererseits vor allem, Fehlermöglichkeiten, die zur Nichterfüllung der Anforderungen führen, zu sammeln und zu bewerten.

Design FMEA (D-FMEA) oder Konstruktions FMEA (K-FMEA) oder Produkt FMEA

• dient der Entwicklung und Konstruktion dazu, die Fertigungs- und Montageeignung eines Produkts möglichst frühzeitig einzuschätzen. Der Betrachtungsumfang beinhaltet systematische Fehler während der Konstruktionsphase.

Hardware FMEA

• Eine Hardware-FMEA hat zum Ziel, Risiken aus dem Bereich Hardware & Elektronik zu analysieren, zu bewerten und mit Maßnahmen abzustellen.

Software FMEA

• Eine Software-FMEA leistet dieselbe Aufgabe für erzeugten Programmcode.
• Die Software FMEA ist eine Design FMEA / K-FMEA

Maschinen FMEA

• Die Software FMEA gehört in die Design FMEA / K-FMEA
• Input der Maschinen FMEA sind die Ursachen (Fehler) aus der Prozess FMEA

Prozess FMEA (P-FMEA, PFMEA)

• Die Prozess-FMEA (P-FMEA) stützt sich auf die Ergebnisse der Konstruktions-FMEA und befasst sich mit möglichen Schwachstellen im Produktions- oder Leistungsprozess.

FMEA Schritte

Sechs Schritte der FMEA

Sechs Schritte nach VDA – AIAG

Grundlage im Prozess Management: Wer macht? , Was, Wann, Wie , Womit

Scoping*

Scoping ist die Definition von Aufgaben- oder Untersuchungsumfängen in komplexen Planungs-, Management- und Herstellungsprozessen. Das Wort leitet sich aus dem englischen scope ab, was die Bedeutungen Umfang, Abgrenzung, Raum, Aufgabenbereich, Spielraum u.ä. haben kann.

Ziele des Scoping

• Definition von Aufgaben- oder Untersuchungsumfängen in komplexen Planungs-, Management- und Produktentwicklungs- & Herstellungsprozessen
• Abgrenzung des betrachteten Systems

Strukturanalyse

Der Schritt Strukturanalyse analysiert die Struktur der jeweiligen FMEA Arten (System FMEA, Konstruktions- / Design FMEA / Prozess FMEA). Die Systemelemente werden in einem Strukturbaum dargestellt. Bei der Erstellung der Systemstruktur ist der Detaillierungsgrad einer FMEA projektabhängig  und kann deshalb nicht pauschal festgelegt werden.

Ziel der Strukturanalyse

• eine Strukturierung des betrachteten Systems

Funktionsanalyse

Im Schritt Funktionsanalyse werden die Funktionen der einzelnen Systemelemente beschrieben. Jedem Systemelement der Struktur werden Funktionen, Eigenschaften und Merkmale zuzugeordnet.

Ziel der Funktionsanalyse

• Zielgerichtete Funktionsanalysen
• Definitionen von Funktionen der Strukturelemente,

Fehleranalyse

Ziel der Fehleranaylyse

• eine Analyse auf potenzielle Fehlerursachen, Fehlerarten und Fehlerfolgen, die sich direkt (z.B. unter Anwendung der W-Fragen) aus den Funktionen der Strukturelemente ableiten,
• Anwendung der Methode Ishikawa kombiniert mit 5 x Warum
• Zielgerichtete Fehleranalyse & Ursachenforschung

Risikobewertung

FMEA Berwertung

Die Risikobewertung beurteilt auf Grundlage der Einträge in der FMEA, ob das Risiko, das von Produkt, Prozess oder dem Betrieb ausgeht, unter den gegebenen Rahmenbedingungen akzeptabel und eventuelle Restrisiken vertretbar sind. Um den Umfang von Risiken vergleichen zu können werden die Einzelursachen mit der Risikoprioritätszahl berechnet.

Ziele der Risikobewertung

• eine Risikobeurteilung
• Die Bewertung erfolgt durch interdisziplinäre Teams
• Kritische Auseinandersetzung mit den Bewertungen
• Bewertungskataloge
• Maßnahmen- bzw. Lösungsvorschläge zu priorisierten Risiken

Risikoprioritätszahl RPZ

Die Risikoprioritätszahl berechnet sich als Produkt aus drei Größen

• B x A x E = RPZ  (Nach VDA – AIAG bald ohne RPZ)
• Bedeutung oder Schwere der Fehlerfolge (hoch = „10“ bis gering = „1“).
• Auftretenswahrscheinlichkeit der Ursache (hoch = „10“ bis gering = „1“)
• Entdeckenswahrscheinlichkeit der Ursache oder des Fehlers (gering = „10“ bis hoch = „1“)

FMEA Kennzahlen

Auftretenswahrscheinlichkeit (der Fehlerursache, engl. Occurrence O) und Entdeckungswahrscheinlichkeit (des Fehlers oder seiner Ursache; ggf. auch der Folge; engl. Detection D) sind eine Grundlage zur Risikobeurteilung. Die Kennzahlen sind ganzzahlige Zahlenwerte zwischen 1 und 10 und werden unter Zuhilfenahme von Bewertungskatalogen vergeben.)

Optimierung

Ziele der Optimierung

• Maßnahmen- bzw. Lösungsvorschläge zu priorisierten Risiken
• eine Verfolgung vereinbarter Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen und
• eine Restrisikobeurteilung bzw. -bewertung
• Zusätzliche Maßnahmen sind darauf gerichtet,
  • die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Fehlerursache zu reduzieren
  • die Entdeckenswahrscheinlichkeit für eine potenzielle Fehlerursachen, Fehler zu erhöhen

Hilfsmittel der FMEA

Ishikawa Diagramm

Hilfsmittel  Ishikawa – Diagramm Auch als “Fehlerbaum”, “Ursache-Wirkungs-Diagramm” oder “Fischgrätendiagramm” bekannt. Der Japaner Kaoru Ishikawa (1915 – 1989) entwickelte zahlreiche Qualitätswerkzeuge, u. a. das nach ihm benannte Ishikawa-Diagramm, für das im deutschen auch der Begriff “Fehlerbaum” verbreitet ist. Der Fehlerbaum ist eine universelle grafische Methode zur Systemoptimierung und Fehlerursachenanalyse, mit der logische Zusammenhänge zwischen Fehlern und daraus entstehenden Ereignissen dargestellt werden können. Mit der Fehlerbaumanalyse kann man auch sehr komplexe Zusammenhänge gut überschaubar machen.

5x Warum

Die 5-Why-Methode, auch 5-W-Methode oder kurz 5 Why beziehungsweise 5W genannt, ist eine Methode im Bereich des Qualitätsmanagements zur Ursache-Wirkung-Bestimmung.  Ziel dieser Anwendung der fünf „Warum?“-Fragen ist es, eine Ursache für einen Defekt oder ein Problem zu bestimmen. Die Anzahl der Nachfragen ist nicht auf fünf begrenzt, diese Zahl ist symbolisch zu verstehen. Wichtig ist, dass so lange nachgehakt wird, bis der fehlerverursachende Prozessschritt eindeutig identifiziert und nicht mehr weiter aufteilbar ist. Dies lässt sich z. B. überprüfen, indem der Kausalzusammenhang umgekehrt formuliert wird. Toyoda Sakichi gilt als Erfinder dieser Methode.

FMEA Wissenswertes

Die FMEA

• obligt der Geheimhaltung
• spiegelt das Know How der Firma
• Fehlervermeidung vor Fehlerentdeckung

Praxiserfahrungen mit der “klassischen”FMEA

In der Praxis ist die Notwendigkeit des Risikomanagements mit FMEA akzeptiert. Kritisiert wird die unbefriedigende Beschreibung von Fehlerfolgen, die unzureichende Ursachenanalyse sowie die zeitraubende Zahlendiskussion im schlimmsten Fall mit “Gesundrechnen”, falls harte RPZ-Grenzen nicht erreicht werden. Wir haben deshalb eine modifzierte Vorgehensweise entwickelt, die diese Kritikpunkte beseitigt, von der die Teilnehmer sagen: “Pragmatisch, zielorientiert, einfach und logisch” und die durch die bestehenden Normen gedeckt ist. Bitte fragen Sie nach.

Historisches

Die NASA hat 1963 die “Fehlermöglichkeits und Einflussanalyse” (FMEA) für das Apollo-Projekt entwickelt. 1965 hat die Luft- und Raumfahrt- technik diese Methode übernommen. Die ursprüngliche Herkunft kommt von: “Was passiert wenn”

Normen und Standards zur FMEA Methode

• VDA – AIAG
• ITAF
• Maschinenrichtlinie
• Medizintechnik ISO 14971

DRBFM – Die kreative FMEA von Toyota

Design Review Based on Failure Mode ist eine Entwicklungsmethode ( Methodik ) im Engineering , die den Entwicklungsprozess eines Prozesses/Produktes begleitet.

Ziele der DRBFM

• Verringerung potentieller Risiken, die sich durch Design-Änderungen ergeben
• Design-Review

FMEA Software Anbeiter

Führunde FMEA Lösungen der Firma APIS ( IQ FMEA ) und PLATO (PLATO SCIO / PLATO e1ns ) sind am Markt etabliert. Folgende Lösungsabieter stellen wir Ihnen vor:

• PLATO SCIO / PLATO e1ns
• APIS IQ FMEA
• Babtec
• Siemens (IBS AG)
• CAQ AG

FMEA Coaching

Unsere FMEA Coaching-Konzepte oder das FMEA Coaching gehen weit über traditionelle Trainings- und Beratungsmaßnahmen hinaus. Mehr als “Hilfe zur Selbsthilfe” durch unsere erfahrenen FMEA-Moderatoren /-Trainer & Mentoren. Ein FMEA Coach & Mentor befähigt Mitarbeiter & Unternehmen gleichermaßen.

FMEA Videos

Video: FMEA Ablauf

Video: K-FMEA / Produkt FMEA

FMEA Literatur

FMEA Literatur – Hier finden Sie empfehlenswerte Literatur zur FMEA Methode.

Fachbuch / Lehrbücher

Hanser Verlag / Author: Kamiske

Author: Martin Werdich

DGQ – Deutsche Gesellschaft für Qualität / FQS

FMEA in der Automobilindustrie

Erwartete Änderungen durch gemeinsamen VDA | AIAG Band

• Konsequente Befolgung 7 Schritte der FMEA nach VDA | AIAG
• Risikoprioritätszahl RPZ entfällt und wird durch AP ersetzt
• Risikomatrix (RMR)
• K-Spalte nur noch in der Prozess-FMEA
• Hohe Akzeptanz und universelle Anwendbarkeit in allen Branchen durch VDA | AIAG Konformität
• Software- und Formablattunabhängige Schulung
• Verbesserter Umgang mit der FMEA Methode im Einzelprojekt
• Erhöhte Akzeptanz der FMEA im Unternehmen

FMEA Muster und Beispiele

Link für Muster und Beispiele

FMEA Veranstaltungen / Schulungen / Fachportale / Links

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