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FMEA – Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

Die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) stellt eine Methode zur Risikoanalyse für die Untersuchung von möglichen Fehlerarten sowie deren Ursachen und Folgen bezogen auf eine bestimmte Einheit dar. Die FMEA hat die dauerhafte Beseitigung von Fehlern durch Erkennung potentieller Fehlerursachen und Einführung geeigneter Maßnahmen zu deren Vermeidung zum Ziel. Zudem sollen Wiederholfehler bei neuen Produkten und Prozessen durch die Nutzung der gewonnenen Erfahrungen mit einem prozessorientierten Ansatz der Methode vermieden werden. Die konsequente Vermeidung von Fehlern ist immer wirtschaftlicher als die nachträgliche Fehlerbehebung. Im Allgemeinen gilt: Je später ein Fehler entdeckt wird, desto kostenintensiver und schwieriger ist dessen Korrektur, was durch die sog. „Zehnerregel der Fehlerkosten“ untermauert wird. Sie besagt, dass für jede Phase im Produktentstehungsprozess, die ein Fehler später entdeckt und behoben wird, die Kosten zur Fehlerbeseitigung um eine Zehnerpotenz zunehmen.

FMEA AIAG und VDA

Bei den neuen FMEA Standard der beiden nationalen Verbände AIAG und VDA (Harmonisierung des Standards von AIAG und VDA) handelt es sich um einen Leitfaden der nicht verbindlich umzusetzen ist. Nichtsdestotrotz verweisen die OEM (Original Equipment Manufacturer) und grossen Automobilzulieferer in ihren kundenspezifischen Anforderungen darauf hin, dass dieser neue Standard für zukünftige Projekte angewendet werden muss.


Nachfolgende Abbildung veranschaulicht die Fehlerentstehung und -behebung im Produktlebenszyklus sowie die „Zehnerregel der Fehlerkosten“.

Fehlerkosten
Fehlerkosten
FMEA-Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse
FMEA-Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

Nachfolgende Abbildung verdeutlicht die Kostenveränderung durch den Einsatz von FMEA. Durch die Erhöhung der Fehlervermeidungskosten können sowohl die Prüfkosten als auch die Fehlerkosten minimiert werden

FMEA Typen (Klassifizierung)

  • Konstruktions-FMEA: Ziel ist es, mögliche Fehlerquellen oder Funktionsstörungen einzelner Bauteile bereits bei der Konstruktion zu bewerten und so ihr Auftreten frühzeitig zu verhindern. Konstruktions-pläne und Zeichnungen bilden die Grundlage der Konstruktions-FMEA
  • Prozess-FMEA: Untersuchung von Fertigungs-, Montage- und Dienstleistungsprozessen, wodurch mögliche Fehlerquellen entdeckt und eine fehlerfreie Realisierung der Produkte sichergestellt werden soll. Durch den Einsatz der FMEA in der Fertigungsplanung kann die Eignung des angestrebten Produktionsablaufes frühzeitig festgestellt und damit die Qualitätsfähigkeit gewährleistet werden
  • System-FMEA: Weiterentwicklung der Konstruktions- und Prozess-FMEA. Die System-FMEA stellt ein ganzheitliches Risikoanalysekonzept dar, welches alle Phasen der Produktentstehung integriert und das Zusammenspiel einzelner Komponenten innerhalb des Gesamtsystems analysiert. Ziel ist die Fehlervermeidung bei der Gestaltung des Systems sowie die Gewährleistung der Sicherheit und Funktionsfähigkeit des Systems. Grundlagen bilden die Systemkonzepte und das Pflichtenheft

Ablauf einer FMEA

Der Ablauf einer FMEA gliedert sich in die folgenden sieben Schritte:

  1. Schritt: Planung und Vorbereitung
  • Zweck der Planung und Vorbereitung ist die Definition der FMEAs, welche im FMEA-Projekt eingeschlossen bzw. ausgeschlossen sein sollen.
  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Festlegung des Analyseumfangs
  • Projektplan – Zweck, Zeitplan, Zusammensetzung des Teams, Zuweisung der Aufgaben, Zusammenstellung der Werkzeuge (5Z)
  • Analysegrenzen
  • Betrachtung Lessons Learned
  • Schaffung Ausgangsbasis für Strukturanalyse

Besonders bei der Zusammenstellung des abteilungsübergreifenden FMEA-Teams ist darauf zu achten, dass, je nach Art des betrachteten Objekts, Experten aus den verschiedenen Fachabteilungen, wie z. B. Forschung und Entwicklung, Konstruktion und Produktion vertreten sind.

2. Schritt: Strukturanalyse

Zweck der Strukturanalyse ist die Identifizierung von und Aufgliederung des Untersuchungsgegenstandes in Systemkomponenten sowie die Untersuchung deren Zusammenwirken.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Grafische Darstellung des Betrachtungsumfangs
  • Strukturbaum oder alternative Darstellungen – Prozessflussdiagramm
  • Identifizierung der Prozess(unter)schritte
  • Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten (Schnittstellenverantwortlichkeit)
  • Schaffung Ausgangsbasis für Funktionsanalyse

3. Schritt: Funktionsanalyse

Zweck der Funktionsanalyse ist die Kontrolle der korrekten Zuordnung der festgelegten Funktionen / Anforderungen des Produktes / Prozesses.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Grafische Darstellung des Betrachtungsumfangs
  • Strukturbaum oder alternative Darstellungen – Prozessflussdiagramm
  • Identifizierung der Prozess(unter)schritte
  • Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten (Schnittstellenverantwortlichkeit)
  • Schaffung Ausgangsbasis für Funktionsanalyse

4. Schritt: Fehleranalyse

Zweck der Fehleranalyse ist die Identifizierung der Folgen der Fehler, Fehlerarten und Fehlerursachen sowie die Darstellung ihrer Beziehungen.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Darstellung von Fehlerfolgenketten
  • Beschreibung von Fehlerfolgen, Fehlerarten und Fehlerursachen
  • Identifizierung von Fehlerursachen (z. B. Ishikawa)
  • Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten (Fehlerfolgen)
  • Schaffung Ausgangsbasis für die Fehlerdokumentation (FMEA-Formblatt, Risikoanalyse)

5. Schritt: Risikoanalyse

Zweck der Risikoanalyse ist die Risikobewertung unter Beachtung von Bedeutung, Auftreten und Entdeckung zur Priorisierung des Handlungsbedarfs.

  • Es besondere Rolle dabei spielt die sogenannte Aufgabenpriorität (AP). Die Aufgabenpriorität dient nicht, wie die frühere Risikoprioritätenzahl (RPZ) als Priorisierung von hohen, mittleren und niedrigen Risiken, sondern der Priorisierung der Maßnahme zur Risikoreduzierung.
  • Folgende Tabellen sind in Gesamtheit zu betrachten und zu verwenden, sollten Änderungen an einem Element vorgenommen werden, ist speziell die AP-Tabelle noch einmal ausführlich zu prüfen.

6. Schritt: Optimierung

Zweck der Optimierung ist die Festlegung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung und deren Bewertung auf Wirksamkeit.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Identifizierung von Maßnahmen zur Risikoreduzierung
  • Festlegung von Verantwortlichen und Terminen zur Umsetzung
  • Durchführung und Dokumentation der Maßnahmen inklusive Bewertung (Maßnahme selbst, Risiko vorher / nachher)
  • Zusammenarbeit von FMEA-Team, Management, Kunden und Lieferanten
  • Schaffung Ausgangsbasis für Verbesserung von Produkt- / Prozessanforderungen (Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen)

7. Schritt: Dokumentation der FMEA-Ergebnisse

Zweck der Dokumentation ist das Zusammentragen und die Zusammenfassung der FMEA-Ergebnisse in einem Bericht.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Kommunikation der Ergebnisse und Schlussfolgerungen
  • Festlegung der Inhalte der Dokumentation
  • Dokumentation der getroffenen Maßnahmen inklusive der Bewertung (Maßnahme selbst, Risiko vorher / nachher)
  • Maßnahmen innerhalb der Organisation und zum Kunden und ggf. Lieferanten kommunizieren
  • Dokumentation der Risikoanalyse und Reduzierung des Risikos auf ein annehmbares Maß

Bewertung der Entdeckung (E)

Bewertung der Entdeckung
Bewertung der Entdeckung
Bewertung der Entdeckung 10-6
Bewertung der Entdeckung 10-6

Abbildungen: Schritt: Risikoanalyse – Bewertung der Entdeckung (E) – Prozess-FMEA

Priorität Hoch (H)

Hohe Review- und Maßnahmenpriorität: Das Team muss entweder eine angemessene Maßnahme festlegen, um das Auftreten und/oder die Entdeckung zu verbessern, oder begründen und dokumentieren, warum die getroffene Maßnahmen ausreichend sind.

Priorität Mittel (M)

Mittlere Review- und Maßnahmenpriorität: Das Team sollte angemessene Maßnahmen identifizieren, um das Auftreten und/oder die Entdeckung zu verbessern oder nach Ermessen des Unternehmens begründen und dokumentieren, warum die getroffene Maßnahmen ausreichend sind

Priorität Niedrig (N)

Niedrige Review- und Maßnahmenpriorität: Das Team kann Maßnahmen identifizieren, um Vermeidungs- oder Entdeckungsmaßnahmen zu verbessern.

Aufgabenpriorität AP für DFMEA und PFMEA
Aufgabenpriorität AP für DFMEA und PFMEA

Es wird unabhängig von der Einstufung der AP-Tabelle empfohlen, dass bei einer Bedeutung der Folgen eines Fehlers von neun oder zehn eine Begutachtung einschließlich Maßnahmen durch das Management erfolgt.

  • Dabei werden folgende Hauptziele verfolgt:
  • Beschreibung und Bewertung von vorhandenen / geplanten Maßnahmen
  • Zuweisung von vorhandenen / geplanten Vermeidungsmaßnahmen zu Fehlerursachen
  • Zuweisung von vorhandenen / geplanten Entdeckungsmaßnahmen zu Fehlerursachen / Fehlerarten
  • Bewertung der Bedeutung, des Auftretens und der Entdeckung von Fehlerfolgenketten
  • Bestimmung der Aufgabenpriorität
  • Zusammenarbeit zwischen Kunden und Lieferanten (Bedeutung)
  • Schaffung Ausgangsbasis für die Optimierung
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Stefan Stroessenreuther

Consulting Qualitätsmanagement ISO 9001 | IATF 16949 Personenzertifizierter IATF 16949 und VDA 6.3 Auditor | Dozent IMB IntegrationsModell Bayreuth | Mitglied DGQ - Deutsche Gesellschaft für Qualität

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