FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflußanalyse)

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  Um was geht es?

FMEA (Failure Mode and Effects Analysis oder auch deutsch: Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse oder kurz Auswirkungsanalyse) sowie FMECA (Failure Mode and Effects and Criticality Analysis) sind analytische Methoden der Zuverlässigkeitstechnik, um potenzielle Schwachstellen zu finden. Im Rahmen des Qualitätsmanagements bzw. Sicherheitsmanagements wird die FMEA zur Fehlervermeidung und Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit vorbeugend eingesetzt. Die FMEA wird insbesondere in der Design- bzw. Entwicklungsphase neuer Produkte oder Prozesse angewandt und von Lieferanten von Serienteilen für die Automobilhersteller (siehe ISO/TS 16949) aber auch anderen Industrien gefordert.

FMEA folgt dem Grundgedanken einer vorsorgenden Fehlerverhütung anstelle einer nachsorgenden Fehlererkennung und -korrektur (Fehlerbewältigung) durch frühzeitige Identifikation potenzieller Fehlerursachen bereits in der Entwurfsphase. Damit werden ansonsten anfallende Kontroll- und Fehlerfolgekosten in der Produktionsphase oder gar im Feld (beim Kunden) vermieden und die Kosten insgesamt gesenkt. Durch eine systematische Vorgehensweise und die dabei gewonnenen Erkenntnisse wird zudem die Wiederholung von Designmängeln bei neuen Produkten und Prozessen vermieden.

Die FMEA kann in mehrere Arten unterteilt werden z.B:

System-FMEA

Die System-FMEA (auch S-FMEA) untersucht das Zusammenwirken von Teilsystemen in einem übergeordneten Systemverbund bzw. das Zusammenwirken mehrerer Komponenten in einem komplexen System. Sie zielt dabei auf die Identifikation potenzieller Schwachstellen, insbesondere auch an den Schnittstellen, die durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten oder die Interaktion des eigenen Systemes mit der Umwelt entstehen könnten.

Konstruktions-FMEA

Die Konstruktions-FMEA (auch K-FMEA) zielt auf die Konstruktion einzelner Produkte oder Bauteile und untersucht diese auf potenzielle Schwachstellen oder Ausfallmöglichkeiten.

Prozess-FMEA

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

Die heutige Produktentwicklung muss in immer kürzester Zeit erfolgen. Schon wenige Wochen Verzögerung können wesentlich über den Erfolg oder Misserfolg der Innovation entscheidend sein. Um so wichtiger ist es, sich im Vorfeld der Produktion, bereits bei der Konstruktion und Entwicklung auf mögliche Probleme bei der Herstellung und mögliche Ausfälle Gedanken zu machen.

Eine FMEA bietet hier eine systematische Methode um Fragen schon im Vorfeld zu beantworten. Etwa wie ein Prozess oder ein Produkt ausfallen könnte, wie sich dieser Effekt auf den Rest des Systems oder des Prozesses auswirkt, welche Tätigkeiten oder Maßnahmen notwendig sind um den Ausfall oder aufgetretene Probleme frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.

Die Schwierigkeit bei der Erstellung einer FMEA ist, dass sie richtig durchgeführt werden muss. Dazu ist es notwendig ein Design oder einen Prozess angemessen und objektiv zu hinterfragen. Doch Mitarbeiter, die einen Prozess oder ein Produkt entwerfen sind oftmals widerstrebend dazu zu veranlassen, zuzugeben dass mögliche Schwächen bestehen.

Folglich muss eine FMEA als Teamtätigkeit verstanden werden, die nicht nur aus den Entwerfern besteht sondern auch aus weiteren, in den Prozess eingebundenen Mitarbeitern, die zur Kritik qualifiziert sind, und so konstruktiv auf Schwachstellen und deren Entdeckung bzw. Behebung beitragen können.

Zur Durchführung einer moderierten FMEA bietet sich eine professionelle Softwarelösung an. Dazu werden Sie am Markt zahlreiche Anbieter finden. Doch auch bei den angebotenen FMEA-Softwaresystemen gibt es viele Unterschiedliche Lösungsansätze und im Verbund mit einer CAQ-Software zahlreiche Fallstricke, auf die wir hier hinweisen möchten.

Die FMEA sollte ein wesentlicher Bestandteil der frühen Designauswertung sein und regelmäßig aktualisiert werden, um Änderungen im Design oder in der Anwendung zu reflektieren. So ist es notwendig, dass die FMEA in das Gesamtsystem der CAQ-Lösung integriert ist.

Dazu ist es zunächst wichtig, dass die FMEA datenbankorientiert aufgebaut ist und auf die Fehler- und Maßnahmenkataloge des übrigen CAQ-Systems zugreifen. Einheitliche Kataloge bieten Ihnen in diesen Fällen ein Höchstmaß an Integration in die CAQ-Software, denn alle Module die auf Fehler verweisen, wie etwa das Reklamationsmanagement oder die Fertigungsprüfung tragen so Ihre Beitrag zur Vermeidung von zukünftigen Fehlern, auch bei neuen Produkten oder Prozessen bei.

Doch auch wenn Fehler erkannt und Maßnahmen ergriffen werden, muss der Verantwortliche der FMEA ggfls. automatisch informiert werden, damit die FMEA angepasst und somit auch aktuell gehalten werden kann. Achten Sie deshalb auf eine Möglichkeit dieser Informationsverteilung.

Wenn eine FMEA auf Grund von Problemen im der Herstellung oder Kundenreklamationen angepasst werden muss, wäre eine Funktion wünschenswert, die Sie bei der Aktualisierung der FMEA auf evtl. Wiederholfehler oder ähnliche Probleme aus anderen FMEAs aktiv hinweist.

Hier sprechen die Anbieter dann von der so genannten Wissensbasis. Doch Vorsicht – auch hier gibt es eine große Interpretationsbandbreite und wichtige Feinheiten der Anbieter.

Bei der Erstellung einer neuen FMEA sollten Sie auf jeden Fall die Möglichkeit haben nachzuschauen, ob Sie für dieses Produkt oder den Prozess für den sie die FMEA erstellen, in Bezug auf den möglichen Fehler bereits eine andere FMEA mit den gleichen oder ähnlichen Strukturen erzeugt haben.

Auf diese Funktionalität sollten Sie auf jeden Fall achten. Wenn diese Möglichkeit besteht, können Sie die FMEA-Struktur der bereits erstellten FMEA in der Regel auch in Ihre neue FMEA übernehmen. Dabei sollten Sie durch einen Dialog angeben können welche Informationen Sie nun in die neue FMEA übertragen möchten.

Die meisten Anbieter bieten Ihnen die Möglichkeit FMEA-Strukturen, teilweise mit den entsprechenden RPZ (Risiko-Priorität-Zahl) in eine neue FMEA zu kopieren. Das kann Ihre Arbeit bei der Erstellung einer neuen FMEA deutlich erleichtern.

Falls Sie viele FMEAs, unter Zuhilfenahme der Kopierfunktion erzeugen, oder sich die Anlage von neuen FMEAs mit einzelnen FMEA-Bausteinen erleichtern möchten, sollten Sie neben der Funktion zum Kopieren auch auf die Möglichkeit einer Vererbung achten.

Nehmen wir einmal an, Sie haben für einen Prozess mögliche Fehler mit den entsprechenden Fehlerfolgen und Maßnahmen erzeugt, und dieser Fehler sowie Maßnahmen können in mehreren Prozessen für die Sie auch FMEAs erzeugen auftreten.

Durch das Kopieren dieser FMEA-Struktur können Sie diese schnell und einfach einführen. Bei Änderungen z.B. im Prozess müssen Sie die kopierten Strukturen allerdings einzeln von Hand nachpflegen. Anders beim Vererben von Strukturen. Dann genügt es den Quelleintrag anzupassen und alle daraus abgeleiteten Einträge und Strukturen sind automatisch geändert.

Da eine FMEA keine statische Planung sein sollte, sondern mit dem Prozess oder dem Produkt leben soll, ist es auch wichtig, dass das FMEA Modul in die übrige CAQ-Software integriert ist. Dabei ist darauf zu achten wie die Integration z.B. zur Prüfplanung oder dem Reklamationsmanagement gelöst ist.

Achten Sie bei dieser Integration auf die Möglichkeit direkt aus den jeweiligen Modulen in andere Softwaremodule des CAQ-Systems zu „springen“, ohne die erforderlichen Stammdaten erneut eingeben zu müssen. Das setzt allerdings auch voraus, dass die CAQ-Software die Möglichkeit bietet, mehrere Masken aus verschiedenen Modulen gleichzeitig zu öffnen.

Bei der Erstellung oder Bearbeitung einer FMEA bieten viele Anbieter verschiedene Darstellungsmöglichkeit an. Diese können formularbasierend, also in einer Art Tabelle oder als Strukturansicht ähnlich der Baumdarstellung im Explorer erfolgen. Welche Darstellung Sie präferieren müssen Sie entscheiden. Wichtig ist, dass Sie diese verschiedenen Möglichkeiten zur Darstellung erhalten.

Nachdem Sie eine FMEA erstellt haben, sollten Sie auch die Möglichkeit besitzen, die einzelnen RPZ auszuwerten, damit Sie in einer übersichtlichen Anzeige erkennen können, welche RPZ noch überarbeitet werden muss. Achten Sie deshalb auf eine solche Auswertung. Die Anbieter sprechen in diesem Falle oft von einem RPZ-Gebirge. Achten Sie dabei auch auf die Möglichkeit direkt von der RPZ-Auswertung in die entsprechende Struktur der FMEA zu springen, ohne dass Sie den Eintrag manuell suchen müssen.

Welche FMEA Sie erstellen hängt im Wesentlichen von Ihren Kunden oder Ihrer Philosophie ab. Die wichtigsten FMEA-Arten möchten wir Ihnen kurz aufzeigen, ohne näher darauf einzugehen:

Die System-FMEA untersucht das funktionsgerechte Zusammenwirken der Systemkomponenten. Ziel ist es, Fehler bei der Systemauswahl und -auslegung zu vermeiden. Sie ist der Konstruktions-FMEA zeitlich und systematisch vorgeschaltet. Zur System-FMEA gehören auch Fehler- und Funktionsnetze

Die Konstruktions-FMEA untersucht die Gestaltung und Auslegung der Komponenten hinsichtlich der Erfüllung beschriebener Teilfunktionen zur Vermeidung von Entwicklungsfehlern und konstruktiv beeinflussbaren Prozessfehlern.

Die Prozess-FMEA untersucht die Prozessplanung und -ausführung der Teile und Baugruppen zur Vermeidung von Fertigungs- und Montagefehlern. Es liegt also nicht das Funktionsteil im Vordergrund, sondern ein Prozessschritt innerhalb der Herstellung. Die Schritte werden bis ins Detail analysiert, um die risikoärmste Machbarkeit aufzuzeigen mit dem Ziel der Gestaltung beherrschbarer Prozesse.

Achten Sie bei der Auswahl der FMEA Software auf die Terminologie des Anbieters. Wir treffen immer wieder auf Anbieter, die übliche Begrifflichkeiten der FMEA für Ihre CAQ-Software neu definieren, um von Unzulänglichkeiten der FMEA-Software abzulenken. Lassen Sie sich dadurch nicht aus dem Konzept bringen und fragen Sie so lange nach, bis alle Zweifel beseitigt oder die Terminologie restlos geklärt ist. Bleiben Sie hartnäckig – oft sind Vertriebsmitarbeiter der CAQ-Anbieter FMEA-technisch eher „bildungsneutral“ und versuchen durch gekonnte Erklärungen von Ihrem Halbwissen abzulenken.

Hintergrund dafür ist vielfach, dass die FMEA erst in den letzten Jahren neu entwickelt und bis zu diesem Zeitpunkt eher stiefmütterlich behandelt wurde. Viele Anbieter haben aus diesem Grund auch keine eigene FMEA Softwarelösung sondern Vertriebs-Kooperationen mit klassischen FMEA Anbietern.

Wir konzentrieren uns für unser fiktives Unternehmen aber auf eine integrierte FMEA-Lösung des selben Anbieters um die Vorteile der Integration zum CAQ-System ohne Schnittstellen nutzen zu können.

In einer FMEA werden vielfältigste Maßnahmen getroffen. Diese Maßnahmen werden Verantwortlichen zugeteilt und mit entsprechenden Terminen belegt. Achten Sie unbedingt auf ein zentrales Maßnahmenmanagement, dass die Erledigung und die Einhaltung von Terminen aktiv überwacht. Empfehlenswert sind Lösungen die die Möglichkeit eines Eskalationsmanagements bieten. Offene Termine oder Maßnahmen sollten nicht nur durch eine „Holschuld“ des Anwenders überwacht werden, sonst gehen diese erfahrungsgemäß unter.

Eine FMEA ist ein wissensbasiertes Planungswerkzeug das Ihr Know-how über Ihre Prozesse widerspiegelt. Doch Ihr Know-how wächst mit jedem Problem weshalb Sie Ihre FMEA stets nachpflegen und aktuell halten sollten. Wenn Sie für Ihre Kunden nicht nur „Alibi“-FMEAs erstellen, sondern die Methodik der FMEA ernst nehmen, können Sie die FMEA als zentrales Element innerhalb einer CAQ-Software als Ihre Wissensbasis nutzen und profitieren im Laufe der Zeit immer mehr daraus.

Ihrem Kunden stellen Sie die FMEA in Form eines Ausdruckes zur Verfügung. Deshalb ist es notwendig die jeweiligen FMEA-Formblätter normengerecht zu erzeugen. Auch hier gibt es viele Fallstricke. Entscheidend ist wie viel Mühe sich der CAQ-Anbieter macht diese Formblätter zu hinterlegen. Unsere Erfahrung hat gezeigt, das manche Formblätter eher halbherzig programmiert wurden.

Empfehlenswert ist, dass Sie den CAQ-Anbietern vor einer Präsentation Ihre benötigten Formblätter ausdrucken und zur Verfügung stellen. Die Anbieter haben so die Möglichkeit sich mit Ihren tatsächlichen Anforderungen auseinander zu setzen und können Ihnen so beweisen, dass Sie Ihren Anforderungen gerecht werden können. Dabei muss nicht die ganze FMEA angelegt werden. Hierfür sind nur wenige Einträge in die FMEA ausreichend.