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Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

19.03.2015 10:22

Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

Mit der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (auch Failure Mode and Effect Analysis, kurz FMEA genannt) ist ein Werkzeug vorhanden, das hilft, durch präventive Überlegungen Fehler in frühen Phasen der Produktentwicklung und Prozessplanung zu identifizieren und durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen zu vermeiden. 

Das Sicherheitsbewusstsein der Kunden und die Verantwortung des Herstellers fordern im höchsten Maße abgesicherte Produkte. Um diesen Kundenbedürfnissen Rechnung zu tragen, sind Hersteller drauf angewiesen, ihren Prozess zur Risikoabsicherung ständig zu optimieren. Mit der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (auch Failure Mode and Effect Analysis, kurz FMEA genannt) ist ein Werkzeug vorhanden, das hilft, durch präventive Überlegungen Fehler in frühen Phasen der Produktentwicklung und Prozessplanung zu identifizieren und durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen zu vermeiden. Die FMEA ist eine Methode welche zuerst systematisch und kreativ nach möglichen Fehlern sucht, diese dann bezüglich der Auswirkungen bewertet und durch die Beschreibung von Abstellmaßnahmen verhindern hilft.

Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz der FMEA sind der Zeitpunkt der Durchführung und der praktische Prozess der Anwendung. Wenn der Grundgedanke stimmt, dass je früher ein Fehler entdeckt wird, umso kostengünstiger seine Behebung sei, dann wird die FMEA meistens zu spät durchgeführt. Damit ist die Bereitschaft Änderungen durchzuführen bei allen Beteiligten sehr niedrig.

Entwickelt wurde die FMEA bereits in den er Jahren von der NASA im Rahmen des Apollo-Projektes. Andere Industriezweige, wie z.B. die Atomwirtschaft und die Automobilindustrie, haben die FMEA aufgegriffen. Daher findet die FMEA mittlerweile eine breite Anwendung. In der QS sowie der VDA 6.1 wird die Anwendung der FMEA explizit von Lieferanten im Bereich der Automobilindustrie als vorbeugende Maßnahme gefordert.

Bei einem FMEA-Projekt, welches in fünf Stufen durchlaufen wird, werden alle kri­tischen Elemente innerhalb eines interdisziplinären, abteilungsübergreifenden Teams einer Analyse unterzogen. Damit ist sichergestellt, dass alle für eine fehlerfreie Produkterstellung relevanten Aspekte berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck wird ein Strukturbaum mit Systemelementen erstellt, dem Funktionen und alle möglichen Fehlfunktionen bzw. Fehlerursachen zugewiesen werden. Anschließend werden diese Daten in ein Formblatt übertragen und einer Risikoanalyse unterzogen.

Aufgrund der strukturierten Vorgehensweise der FMEA wird ein hoher Entdeckungs­grad von Fehlern und Risiken gewährleistet. Identifizierte Fehler und Risiken werden systematisch auf deren Ursachen und Auswirkungen hin analysiert und entsprechend definierter FMEA Kriterien mit einer RPZ-Kennzahl (Risiko­prioritätszahl) bewertet. Die FMEA Bewertungskriterien und die RPZ-Kennzahlen ermöglichen es, die erkannten Fehler durch gezielte Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen zu minimieren und abzustellen. Somit werden aufgezeigte Fehler und Risiken beherrschbar gemacht, die Qualität von Produkten und Prozessen gesteigert und die Herstellkosten systematisch reduziert.

Je nach Aufgabenstellung lassen sich zwei FMEA-Arten unterscheiden: 

  • System-FMEA Produkt 
    und
  • System-FMEA Prozess.

Die System-FMEA Produkt entstand aus einem Zusammenschluss der Konstruktions- und der System-FMEA, um einen besseren Überblick über das Gesamtsystem zu gewährleisten. Die System-FMEA Produkt beginnt in der Entwicklungsphase eines Produktes und begleitet die Produktentwicklung bis hin zur Produktionsphase. Innerhalb ihres Einsatzgebietes beinhaltet die System-FMEA Produkt das Aufspüren von potentiellen Fehlfunktionen mit ihren zugehörigen Ursachen und Folgen im Hinblick auf das Gesamtprodukt.

Aus der „alten“ Prozess-FMEA entstand die System-FMEA Prozess, die im Wesentlichen die gleiche inhaltliche Vorgehensweise wie die System-FMEA Produkt aufweist. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der weiterführenden Analyse der System-FMEA Produkt, um mögliche ungeplante Störfaktoren in der Herstellungskette offenzulegen. Dabei wird eine logische Struktur der Fehlerbetrachtung, beginnend mit der System-FMEA Produkt, aufgebaut. Die Gliederung wird stufenweise von dem Produktionssystem über einzelne Prozessschritte bis in die Auslegungsdaten von Fertigungseinrichtungen aufgeschlüsselt, um alle denkbaren Ursachen für eine Fehlfunktion zu identifizieren.

Das Einsatzspektrum der FMEA erstreckt sich von der Entwicklung über den Produktionsbeginn bis in die Produktion, um objektive und subjektive Kundenqualität mit möglichst wenigen Fehlern zu erreichen. Weiterhin kann die FMEA

  • zur Erhöhung Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit,
  • zur Reduzierung von Fehlerkosten (Nacharbeit, Garantie, Kulanz),
  • zur Steigerung der Produktqualität und Prozesssicherheit,
  • zur Verbesserung der Termintreue,
  • zur Erhöhung der Rechtssicherheit in Produkthaftungsfällen
    und
  • zur Förderung des Kommunikationsflusses in der Team- und Projektarbeit sowie den erforderlichen Wissenstransfer im Unternehmen

herangezogen werden.

Fehlerbaumanalyse

Die Fehlerbaumanalyse (auch Failure Tree Analysis, kurz FTA oder FBA genannt) verfolgt das Ziel, eine abgesicherte Aussage über das Verhalten eines Systems hinsichtlich des Auftretens eines definierten Fehlers zu machen. Insbesondere wird dabei eine Abschätzung der Ausfallwahrscheinlichkeit angestrebt. Weiterhin dient sie zur systematischen Suche nach allen möglichen Ursachen für einen vorgegebenen Fehler. Dazu wird eine Systemanalyse durchlaufen, auf deren Basis ein Fehlerbaum erstellt wird. Ziel ist es, die Fehlerfolge möglichst exakt darzustellen. Dies wird solange durchgeführt, bis in allen Fehlerbaumzweigen nur noch Basisereignisse vorkommen. Die anschließende Bewertung bzw. Auswertung geschieht dann qualitativ (mathematische Berechnung der Zuverlässigkeitskenngrößen).

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