FMEA Handbuch
FMEA Definition
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
Die FMEA Methode ist eine entwicklungs- und planungsbegleitende System- und Risikoanalyse, um potenzielle Risiken in Produkten und Prozessen zu finden. Im Rahmen des Risikomanagements (Riskmanagement) und Qualitätsmanagement ist die FMEA ein Werkzeug zur Fehlervermeidung und Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit und Eingrenzung des Risiko (Risk). Die FMEA wird eingesetzt um frühzeitig im Produktentstehungsprozess (10er Regel) Fehler & Fehlerursachen im System und in der Konstruktion der Produkte sowie der Gestaltung der Fertigungs- und Montageprozesse zu identifizieren und zu beseitigen.
Die FMEA ist Teil des Qualitäts Management System. Die Methode wird insbesondere in der Design- bzw. Entwicklungsphase neuer Produkte oder Prozesse angewandt und von Lieferanten von Serienteilen für die Automobilhersteller und in anderen Industrien gefordert.
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
- Basis 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.
Basis FMEA – Varianten FMEA
Warum ist dies Notwenig?
- Um die Ziele des Unternehmens und die Ziele der FMEA zu erreichen
- Aufwand / Nutzen Verhältnis sicherstellen
- Wissenstransfer (lessons learned) der Projekte sicherstellen
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”
- 1963 hat die NASA die „Failure Mode and Effects Analysis“ (FMEA) für das Apollo-Projekt entwickelt
- 1965 hat die Luft- und Raumfahrt- technik diese Methode übernommen
- 1975 fand diese Methode unter anderem ihren Einsatz in der Kerntechnik
- 1977 fand die Methode erstmalig setzte in der Automobilindustrie die Firma Ford (USA)
- 1980 wurde in Deutschland in der DIN 25 448 die Ausfalleffektenanalyse mit dem Untertitel FMEA genormt. Im Verband der Automobilindustrie (VDA) wurde diese Methode automobilspezifisch weiterentwickelt.
- 1986 wurde die erste Methodenbeschreibung wurde im “VDA Band 4, Qualitätssicherung vor Serieneinsatz” herausgegeben.
- 1990 FMEA hält Einzug in den verschiedenen Bereichen der Medizin- und Nachrichtentechnik
- 1990 die Methode zur System-FMEA Produkt und System- FMEA Prozess für die Automotive Branche auf Basis des VDA Band 4 in 1986 veröffentlichten FMEA weiterentwickelt.
- 1996 erschien der VDA- Band4, Teil2, Qualitätssicherung vor Serieneinsatz mit dem Untertitel – System-FMEA
- 2000 Eine weitere Darstellung der FMEA im amerikanischen Sprachraum erfolgte durch das SAE Paper J1739 von 06/2000. Dieses SAE Paper diente zur Überarbeitung der FMEA 3rd Edition, als Referenzhandbuch zur QS-9000
- 2001 Toyota entwicklet die Methode als Werkzeug für die Entwicklung DRBFM
- 2006 Überarbeitung der VDA- Band4, Teil2, System-FMEA – Qualitätssicherung vor Serieneinsatz
- 2017 Harmonisierung der FMEA Handbücher von VDA und AIAG
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:
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
FMEA Veranstaltungen / Schulungen / Fachportale / Links