FMEA
FMEA: Bedeutung, Methode und Anwendung im Qualitätsmanagement
In der Serienproduktion sind die Anforderungen an Präzision und Fehlerfreiheit so hoch wie nie zuvor. Ein einziger Prozessfehler kann kostspielige Rückrufaktionen oder Produktionsstillstände nach sich ziehen. Hier setzt die präventive Risikoanalyse FMEA an: Als proaktives Qualitätswerkzeug sorgt sie dafür, dass Risiken bereits in der Planungsphase identifiziert werden, bevor der erste Span fällt oder die erste Baugruppe montiert wird. Die FMEA ist eine international anerkannte analytische Methode des präventiven Qualitätsmanagements zur Risikoanalyse. In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Bedeutung der FMEA-Analyse, wie Sie die FMEA-Methode in der Produktion effizient einsetzen und warum eine moderne FMEA-Software der klassischen Excel-Tabelle weit überlegen ist.
Die Abkürzung FMEA steht für Failure Mode and Effects Analysis.
Bezeichnung und Zuordnung:
- Deutsche Bezeichnung:
Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse - Englische Bezeichnung:
Failure Mode and Effects Analysis - Industrien, die FMEA intensiv einsetzen:
– Automobilindustrie
– Luft- und Raumfahrt
– Medizintechnik
– Maschinen- und Anlagenbau
– Pharmazeutische und Chemische Industrie - Standardnorm- und Regelwerk:
DIN EN 60812SAE J 1739
⇒ Seit 2019 gilt der harmonisierte AIAG-VDA-Standard als Best Practice, insbesondere in der Automobilindustrie.
Was bedeutet FMEA?
Definition: Die Abkürzung FMEA steht für Failure Mode and Effects Analysis.
Im deutschsprachigen Raum hat sich der Begriff Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse etabliert.
FMEA ist eine präventive Risikoanalyse. Ziel ist es, potenzielle Schwachstellen in einem Produkt oder einem Prozess frühzeitig zu identifizieren, deren Auswirkungen zu bewerten und geeignete Maßnahmen zur Risikominimierung einzuleiten.
Die FMEA-Analyse wird vor allem in der Automobilindustrie intensiv genutzt (hier oft als Pflichtprogramm: AIAG/VDA-Standard), aber wegen der hohen Sicherheitsanforderungen beispielsweise auch in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik sowie im Maschinen- und Anlagenbau.
Welche 3 Arten der FMEA gibt es?
Je nach Fokus der Untersuchung unterscheidet man in der Fertigungsindustrie drei Hauptformen der Analyse:
Design-FMEA (D-FMEA):
D-FMEA konzentriert sich auf die Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen, um sicherzustellen, dass das Produktdesign an sich robust und fehlerresistent ist.
Design-FMEA wird häufig auch als Synonym für Produkt-FMEA verwendet.Prozess-FMEA (P-FMEA):
P-FMEA analysiert die Fertigungs- und Montageabläufe vom Wareneingang bis zur Ablieferung an den Kunden hinsichtlich der Qualität. Es wird geprüft, ob die geplanten Prozesse geeignet sind, das Produkt spezifikationsgerecht und fehlerfrei herzustellen.
System-FMEA:
System-FMEA betrachtet das komplexe Zusammenspiel aller Systemkomponenten.
Die verschiedenen FMEA-Arten sind keine isolierten Dokumente, sondern eine logisch verknüpfte Kette, wobei der Informationsfluss von der System-FMEA über die Design-FMEA zur Prozess-FMEA ein Kernprinzip ist.
Was sind die 7 Schritte der FMEA?
7 Schritte nach VDA/AIAG
FMEA – Schritt 1
Planung und Vorbereitung (Scoping):
Schritt 1 bildet das Fundament der FMEA. Durch die präzise Definition des Untersuchungsumfangs, des Teams, der Werkzeuge, der Zeitplanung, der Zielsetzung und ggf. der eingesetzten FMEA-Software wird die Untersuchung auf eine fundierte Basis gestellt. Im Englischen spricht man in diesem Zusammenhang von den 5 T:
inTent – Tasks – Team – Timing – Tools.
Durch die Bildung interdisziplinärer Teams und das Einbeziehen von Projekterfahrungen wird eine effiziente Analyse gesichert und das Verlieren in Details vermieden.
FMEA – Schritt 2
Strukturanalyse:
In der Strukturanalyse wird das System basierend auf dem jeweiligen Anwendungsfall (Design oder Prozess) in seine Bestandteile zerlegt. Diese tiefgehende Analyse ermöglicht es, eine detaillierte und strukturierte Übersicht über das System, das Produkt oder den Prozess zu erhalten, um so potenzielle Fehlerquellen und Schwachstellen systematisch aufzudecken.
Der Kern der Strukturanalyse besteht darin, die Hauptkomponenten des Systems zu identifizieren, die Beziehungen sowie Wechselwirkungen zwischen ihnen zu bestimmen und die daraus resultierenden potenziellen Risiken zu ermitteln. Eine exakte Durchführung dieses Schrittes trägt maßgeblich dazu bei, dass Risiken und Probleme frühzeitig erkannt und bereits in der Entstehungsphase effektiv vermieden werden können.
Die methodische Basis für die Strukturanalyse unterscheidet sich je nach FMEA-Art:
Design-FMEA
Die Design-FMEA fokussiert sich auf das Produkt oder die Dienstleistung. Als Grundlage für die Untersuchung dienen hierbei vor allem Stücklisten, technische Zeichnungen und Spezifikationen.
Prozess-FMEA
Die Prozess-FMEA untersucht die einzelnen Schritte des Dienstleistungs- Herstellungsprozesses. Die Basis für diese Untersuchung bilden der Prozessablaufplan (Flowchart) sowie der Kontrollplan (Control Plan).
Unabhängig vom gewählten Fokus ist die Strukturanalyse bei beiden FMEA-Arten unerlässlich. Als fundamentales Bindeglied zwischen der Vorbereitung (Schritt 1) und der Funktionsanalyse (Schritt 3) identifiziert die Strukturanalyse (Schritt 2) somit alle relevanten Komponenten, Prozessschritte sowie deren Wechselwirkungen und bildet damit die unverzichtbare Grundlage für alle weiteren Schritte im FMEA-Prozess.
FMEA – Schritt 3
Funktionsanalyse:
In diesem Schritt werden den zuvor definierten Elementen und Prozessschritten ihre konkreten Funktionen, Anforderungen und Merkmale zugewiesen. Ziel ist es, lückenlos zu beschreiben, was jedes System oder jeder Arbeitsschritt leisten muss, um die Qualitätsvorgaben zu erfüllen. Nur durch diese korrekte Zuordnung lässt sich im nächsten Schritt präzise bestimmen, welche Fehler überhaupt auftreten können.
FMEA – Schritt 4
Fehleranalyse:
Die Fehleranalyse bildet den Kern der gesamten Risikoanalyse. Hier werden für jede in Schritt 3 definierte Funktion systematisch alle potenziellen Fehlermöglichkeiten identifiziert.
Dabei wird für jede Anforderung hinterfragt: Wie könnte diese Funktion verfehlt werden (Fehlerart)? Zu jedem identifizierten Fehler müssen im nächsten Schritt die Auswirkungen auf das Gesamtsystem, den weiteren Prozess oder den Endkunden exakt definiert werden (Fehlerfolge). Gleichzeitig wird im Detail untersucht, welche Faktoren dazu führen könnten, dass der Fehler überhaupt entsteht (Fehlerursache).
Das Ergebnis ist eine präzise Dokumentation aller Fehlerketten, bestehend aus Ursache, Fehlerart und Folge, die als Basis für die spätere Risikobewertung dient.
FMEA – Schritt 5
Risikobewertung:
In der Risikobewertung wird jede im vorherigen Schritt identifizierte Fehlerkette objektiv beurteilt. Hierzu werden drei entscheidende Kennzahlen herangezogen: Die Bedeutung (B) der Fehlerfolge für den Kunden, die Auftretenswahrscheinlichkeit (A) der Fehlerursache sowie die Entdeckungswahrscheinlichkeit (E) durch bestehende Prüfmaßnahmen.
Aus diesen drei Werten wird nach dem aktuellen AIAG-VDA-Standard die Aufgabenpriorität (AP) in den Stufen Hoch, Mittel oder Niedrig abgeleitet, welche die klassische Risikoprioritätszahl (RPZ) abgelöst hat.
FMEA – Schritt 6
Optimierung:
Der Schritt der Optimierung ist der eigentliche Hebel zur Qualitätsverbesserung. Hier werden gezielte Maßnahmen definiert, um die in Schritt 5 identifizierten hohen Risiken zu senken. Dabei wird zwischen Vermeidungsmaßnahmen, die das Auftreten einer Fehlerursache verhindern sollen, und Entdeckungsmaßnahmen, die das Durchrutschen eines Fehlers zum Kunden stoppen, unterschieden.
Nach der Umsetzung dieser Maßnahmen ist eine erneute Bewertung der Risiken (A- und E-Werte) erforderlich. Ziel ist es, den Prozess so lange zu optimieren, bis alle verbleibenden Restrisiken auf ein akzeptables Maß reduziert wurden.
FMEA – Schritt 7
Ergebnisdokumentation:
Den Abschluss des FMEA Prozesses bildet die formale Dokumentation. Hier werden die Ergebnisse der Analyse, die getroffenen Maßnahmen sowie die verbleibenden Restrisiken in einem Bericht zusammengefasst. Dies dient nicht nur der internen Wissensdatenbank, sondern ist auch ein wichtiges Dokument für Audits und die Kommunikation mit Kunden oder Behörden, um die Sorgfaltspflicht in der Produktentwicklung und Fertigung nachzuweisen.
Was sind die 5 Schritte der FMEA?
Von 5 zu 7 Schritten: Die Methodik im Wandel
In der Praxis führt die Frage nach der Anzahl der Schritte oft zu Verwirrung. Ursprünglich wurde die FMEA-Analyse häufig in 5 Schritten durchgeführt. Mit der Harmonisierung der Standards durch VDA (Verband der Automobilindustrie) und AIAG (Automotive Industry Action Group) im Jahr 2019 wurde das Modell jedoch auf 7 Schritte erweitert, um die Vorbereitung und die Dokumentation stärker zu gewichten.
Warum wird oft noch von 5 Schritten gesprochen?
Viele erfahrene Qualitätsmanager beziehen sich auf den rein analytischen Kern (Schritt 2 bis 6), während das neue 7-Schritte-Modell den Prozess durch einen formalen Rahmen für Projektplanung und Ergebniskommunikation ergänzt.
FMEA-Beispiel aus der Praxis
FMEA-Beispiel aus der Automobilindustrie:
Die Montage eines Lenkgetriebes.
Das oben verlinkte Beispiel zeigt exemplarisch die 7 Schritte der FMEA (nach VDA/AIAG) und demonstriert gleichzeitig die Anwendung der 5M-Methode (Mensch, Maschine, Material, Mitwelt, Methode).
FMEA-Vorlage vs. spezialisierte FMEA-Software
In vielen Betrieben ist eine FMEA-Vorlage auf Basis von Excel noch immer der Standard. Doch für eine moderne, vernetzte Produktion ist dies oft ein Hindernis. Statische Tabellen leiden unter:
- Mangelnder Revisionssicherheit und Versionskonflikten
- Fehlender Verknüpfung zu realen Produktionsdaten
- Hohem manuellem Pflegeaufwand bei Prozessänderungen
⇒ Die Lösung: der Einsatz einer FMEA-Software
Um die Effizienz Ihrer Qualitätsvorausplanung (APQP) zu steigern, ist der Einsatz einer dedizierten FMEA-Software heutzutage eigentlich unerlässlich, insbesondere in Branchen wie Automotive, Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik.
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– Einhaltung von Qualitätsstandards und gesetzliche Anforderungen
– Digitale Erfassung und Auswertung von Prüfmerkmalen
– Erstellung von digitalen Reports und Auditberichten
– Archivierung und Revisionierung von Dokumenten
– Erfassung und Überwachung von Mess- und Prüfmitteln
– Lieferantenqualitätsmanagement
– u.v.m.
Fazit
Die FMEA ist das Fundament für eine Null-Fehler-Strategie in der Produktion. Während die Methodik – ob 5 oder 7 Schritte – den theoretischen Rahmen vorgibt, entscheidet die Umsetzung in der Praxis über den Erfolg. Mit dem Wechsel von einer starren FMEA-Vorlage hin zu einer integrierten FMEA-Software wie 1factory sichern Sie nicht nur die Qualität Ihrer Produkte, sondern steigern auch die Effizienz in der gesamten Produktion.
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Wir lassen Sie bei der Implementierung von neuer Software nicht alleine. Auch im laufenden Software-Betrieb stehen wir Ihnen jederzeit für Fragen zur Verfügung.