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FMEA-
Failure Mode and Effects Analysis
Fehler Möglichkeits- und Einfluss- Analyse

Link zu Wikipedia FMEA
Link zur  QME- FMEA Methode

Die FMEA ist ein typisches QM-Werkzeug-tool. Vergleiche daher auch FMEA- QM-tools QM- Werkzeuge-tools

Die FMEA- Methode ist ein typisches Qualitätswerkzeug (Quality-tool).

Entwickelt wurde die Methode in den 1960er Jahren von der NASA für ihr Apolloprogramm. Seit den 1980er Jahren wird diese Methode in der Automobilindustrie weltweit eingesetzt. FMEA ist eine Methode der Risikoanalyse und hat speziell die Erfassung und Vermeidung potenzieller Fehler zum Ziel.

Seit Mitte der 1980er- Jahre wurde diese Methode besonders von der Automobilindustrie und deren Zulieferbetrieben sehr erfolgreich eingesetzt. Neben zuerst firmenspezifischen Richtlinien (z. B. Qualitätssystem- Richtlinie Q101 bzw. deren Leitlinie für die Durchführung einer Design- u. Process-FMEA QS-9000 Modul [17]) wurde diese später in der VDA- Schriftenreihe Qualitätskontrolle in der Automobilindustrie, Bd.4, Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz verbindlich genormt.

Link zu QS 9000 FMEA- Potential Failure Mode and Effects Analysis- Reference Manual

Am Anfang einer FMEA steht die Problemanalyse/ Fehleranalyse.

Im Rahmen der Fehleranalyse (FA) werden systematisch Fehlermöglichkeiten aufgezeigt und in Fehlerfolge, Fehlerart und Fehlerursache gegliedert. (vergl. MAURER [1], S.45.)

Es gibt eine ganze Reihe ähnlicher Analysemethoden nach dem gleichen Prinzip aber optimiert für unterschiedliche Anwendungsfälle.

FMEA- Formulare S- FMEA Produkt- und System- FMEA Entwurfsphase
K- FMEA Konstruktions- oder Entwicklungs-FMEA Entwicklungsphase
P- FMEA Prozess-FMEA Produktionsplanungsphase
(GEIGER [2] S.101 ff.), (DANZER [1] S.94 ff.), (VOLLERT [7] S.36 ff.), (MEYNA [9] S.260ff. u.a.m.)

MAURER weist darauf hin, dass methodische Fehler immer wieder dadurch passieren, dass in der K-FMEA fertigungsbezogene oder montagebezogene Fehler angeführt werden. Als Abhilfemaßnahme die Notwendigkeit einer separaten P-FMEA anzuführen sollte auch nur die Ausnahme bilden ([4], S.66)

FMEA- Formulare FMEA- Formularen

Link zu den FMEA- Fehlerkatalogen:
FMEA- FormulareK- FMEA Konstruktions- oder Entwicklungs- FMEA Potenzielle FehlerPotenzielle FehlerfolgenPotenzielle Fehlerursachen
P- FMEA Prozess-FMEA Potenzielle Fehler Potenzielle FehlerfolgenPotenzielle Fehlerursachen
nach MAURER [4], S.62-63)

2-er Regel
MAURER weist darauf hin, dass man ein falsch verstandenes Vollständigkeitsstreben vermeiden soll. Der Versuch alle nur erdenklichen potenziellen Fehler, Fehlerursachen , Fehlerfolgen bis ins letzte Detail aufzuführen und zu analysieren macht diese Methode unnötigerweise unhandlich und schwer anwendbar. Das selbe gilt auch für zu viele AbhilfemaßnahmenMan sollte sich auf relevante Punkte beschränken. Die sogenannte "2-er-Regel" hat daher schon ihre Berechtigung. Diese Regel besagt dass innerhalb der Ursachen-Wirkungskette aus potenziellen Fehler, Fehlerursachen , Fehlerfolgen maximal jeweils 2 Folgepunkte ableitet. Im Klartext bedeutet dies, dass man zu jedem Merkmal zwei potenzielle Fehler, diesen jeweils (2x2) zwei potenzielle Fehlerfolgen und diesen wiederum zwei potenzielle Fehlerursachen und diesen wiederum zwei Abhilfemaßnahmen (jeweils eine Verhütung- und eine Prüfmaßnahme) zuordnet. ([4], S.60 u. S.66)

Die ursprünglich für den technischen Bereich entwickelte FMEA- Methode hat sich als äußerst erfolgreich erwiesen und wurde daher methodisch auf viele andere Bereiche und Branchen bis hin zu rein organisatorischen Anwendungsfällen übertragen. Ein sehr gutes Beispiel hierfür ist die HACCP der Lebensmittelbranche. Es gibt daher heute eine Vielzahl spezieller FMEA Analysen, deren Methodik sich aber stets ähnelt.

Organisations- FMEA
Logistik- FMEA
Umwelt- FMEA
QME-FMEA VIERTLER [6], GEIGER ([3], [2],S.186ff.)
usw.
(MAURER [4] S.39)

Auf die QME-FMEA wird unter "Risk-Analyse" eingegeangen. Näheres siehe hier.

Im Zusammenhang mit der Produktentstehung wird nur mehr auf die technische FMEA-Anwendung eingegangen.

Unterschiedliche Ausprägungen der Methode
teilweise nur unterschiedliche Bezeichnungen für die gleiche Methodik
FMEA…Failure Mode and Effects Analysis
AVA…Ausfallsverhaltensanalyse
FAAA….Fehlerarten und –auswirkungsanalyse
DMEA…Defect Mode Effects Analysis
FMECA…Failure Mode and Effects and Critically Analysis
(MAURER [4] S.36)

Die Durchführung einer FMEA ist in folgenden Fällen sinnvoll:

Typische Anwendungsfälle
Komplette Neuentwicklung eines Produktes
Einsatz neuer Materialien und/oder Methoden
Einsatz neuer Fertigungstechnologien
Einsatz von sicherheitsrelevanten Teilen
Einsatz von dokumentationspflichtigen Teilen
Extreme Einsatz-/u./o. Umgebungsbedingungen

Nationalen und internationalen Vorschriften
Die Handhabung bzw. Durchführung einer FMEA wird in einer Reihe von nationalen und internationalen Vorschriften und Normen geregelt.

Beispiele für solche firmenunabhängige Normen sind:
VDA Schriftenreihe Qualitätskontrolle in der Automobilindustrie, Band 4, Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz
(VDA Bd.4 [8])

Branchen- und/ oder firmenspezifischen Regelungen

Daneben gibt es aber auch eine ganze Reihe von branchen- und/ oder firmenspezifischen Regelungen hauptsächlich aus der Bereich von Militärtechnik, der Luftfahrt- und der Automobilindustrie.

Branchen- und/ oder firmenspezifischen Regelungen
Q 101 Qualitätssystem-Richtlinie
Leitlinien für die Durchführung von Konstruktions-FMEA von FORD
Leitlinien für die Prozess-FMEA von FORD
Mercedes Benz Fehler Möglichkeits und Einflußanalyse, Grundzüge der Methodik
FMEA Anwenderhandbuch von BMW

Weitere artverwandte DIN- Normen:

Weitere artverwandte Normen
Ereignisablaufanalyse-Event Tree Analysis DIN 25 419 [10]
Ausfalleffektanalyse-Failure Mode and Effects Analysis (DIN 25 448) [12]
Fehlerbaumanalyse- Fault Tree Analysis (DIN 25 424) [11]
DIN [10], [11], [12]

Besonders siehe Zuverlässigkeitsanalysen und Sicherheitsanalysen
Besonders empfehlenswert hierzu: MEYNA [9]


FMEA- Fehler-Möglichkeit- und Einfluß-Analyse

   Link zu den FMEA- FormulareFMEA- Formularen

Die Konstruktions-FMEA im Entwicklungsbereich und die Prozess-FMEA im Fertigungsbereich sind heute allgemein übliche Methoden und werden im Kfz-Bereich sogar gefordert [ ].

Bei der FMEA wird das Risiko für mögliche Fehler bewertet. Die FMEA ist eine qualitative Methode zur formalisierten und analytischen Bewertung von Risiken. Ziel ist die Risikoabschätzung für den Fall des Eintritts bestimmter Ereignisse, wobei das Auffinden dieser Ereignisse selbst schon Bestandteil dieser Methode ist. Die Ereignisse können z.B. mögliche oder denkbare Fehler sein. Hierzu benötigt man in einem ersten Schritt eine möglichst lückenlose Erfassung aller Fehlermöglichkeiten. Am Beginn einer jeden Produkt-, Konstruktions- oder Prozeß-FMEA steht daher immer zuerst eine Problem-Analyse. Diese beginnt mit einer Auflistung aller potentiellen, d.h. möglichen, denkbaren oder von früheren Anwendungen bekannten Fehlerarten, Fehlerfolgen und Fehlerursachen. Dies gelingt in Unternehmen meist interdisziplinären Teams mit langjährigen, erfahrenen Mitarbeitern besonders aus den Bereichen Entwicklung und Fertigung. In Einzelfällen kann auch ein Brainstorming als Methode zum Auffinden möglicher Fehler, Ursachen etc. hilfreich sein.

Risikoprioritätszahl der FMEA

Die umfassende Erarbeitung von Abhilfemaßnahmen für sämtliche, aufgezeigten möglichen bzw. denkbaren Fehler erfordert natürlich einen beträchtlichen Aufwand (teuer!), weshalb man nach einer Priorisierung für das Vorgehen sucht. Bei der Auswahl der vorrangig zu bearbeitenden Fehler könnte man z.B. mittels Paretoanalyse (ABC-Fehler) entsprechend ihrem Auftreten vorgehen. Da dieses aber allein die Häufigkeit des Auftretens und nicht deren Auswirkung auf den Kunden berücksichtigt wird allgemein das Vorgehen entsprechend der ermittelten RPZ weitgehend angewandt.

FMEA
nach DANZER
([1] S.94)
nach VDA [14]
zitiert bei (MAURER [4] S.47 ff.)
Bemerkungen
AFehlerrisikoWahrscheinlichkeit des AuftretensMögliches Auftreten eines Fehlers und Abschätzen der Fehlerhäufigkeit
BRisiko für den KundenBedeutung für den KundenAbschätzung der Auswirkung für den Kunden
C (E) Risiko der Weitergabe(Nicht) -Endeckungs-Wahrscheinlichkeit Berücksichtigt die bisherige Praxis, z.B. durch nachgeschaltete Prüfungen auftretende Fehler zu selektieren. Durch geeignete Maßnahmen kann das Risiko der Weitergabe weiters gesenkt werden.
Das Produkt der drei Faktoren wird als Risikoprioritätszahl (RPZ) bezeichnet.
RPZ = A * B * E

Jedes einzelne Risiko wird dabei mit einer Zahl von 1 bis 10 bewertet, wobei man folgende Bewertungen besonders hervorheben kann.

maximaler Wert für RPZ = 10 * 10 * 10 = 1.000
minimaler Wert für RPZ = 1 * 1 * 1 = 1
mittlerer Wert für RPZ = 5 * 5 * 5 = 125
unterer Grenzwert = 4*4*4 = 64
oberer Grenzwert = 6*6*6 = 216

Eine RPZ = 1 wird häufig als ein Grenzrisiko im Sinne von GEIGER [3] angesehen. Andere solche Grenzwerte sind der untere Grenzwert 64 oder der obere Grenzwert 216 ([4] S.48).

Eine Interpretation unterschiedlicher Risikoprioritätszahlen bei der FMEA nach DANZER ist nachstehend wiedergegeben.

BewertungRPZInterpretation
ABEA B C
1111 Fehler tritt praktisch nie auf Fehler hat keine Auswirkungen auf Kunden Fehler ist sicher zu entdecken
111010 Fehler tritt praktisch nie auf Fehler hat keine Auswirkungen auf Kunden sehr wahrscheinlich, dass Fehler nicht entdeckt wird
110110 Fehler tritt praktisch nie auf Fehler hat gefährliche, äußerst unangenehme Auswirkung für Kunden Fehler ist sicher zu entdecken
11010100 Fehler tritt praktisch nie auf Fehler hat gefährliche, äußerst unangenehme Auswirkung für Kunden sehr wahrscheinlich, dass Fehler nicht entdeckt wird
2101010 Fehler tritt selten auf Fehler hat gefährliche, äußerst unangenehme Auswirkung für Kunden sehr wahrscheinlich, dass Fehler nicht entdeckt wird
101110 Fehler tritt praktisch immer (sehr häufig) auf Fehler hat keine Auswirkungen auf Kunden Fehler ist sicher zu entdecken
10110100 Fehler tritt praktisch immer (sehr häufig) auf Fehler hat keine Auswirkungen auf Kunden sehr wahrscheinlich, dass Fehler nicht entdeckt wird
10101100 Fehler tritt praktisch immer (sehr häufig) auf Fehler hat gefährliche, äußerst unangenehme Auswirkung für Kunden Fehler ist sicher zu entdecken
1010101000 Fehler tritt praktisch immer (sehr häufig) auf Fehler hat gefährliche, äußerst unangenehme Auswirkung für Kunden sehr wahrscheinlich, dass Fehler nicht entdeckt wird

Bei der Auswahl der vorrangig zu bearbeitenden Fehler wird man nach einer Paretoanalyse (d.h. mit dem Wichtigsten beginnen) vorgehen. PFEUFER [15] warnt aber vor einem völlig unkritischen Vorgehen ausschließlich nach dem RPZ-Ergebnis. Selbstverständlich ist die RPZ-Bewertung der Teammitglieder stets subjektiv, weshalb zusätzlich gewisse Rahmenbedingungen berücksicht werden sollten. Nachstehend ist daher eine mögliche Interpretation unterschiedlicher Risikoprioritätszahlen bei der FMEA nach PFEUFER [15], zitiert bei MAURER ([4] S.52) wiedergegeben. Diese kritische Beurteilung zeigt, dass durchaus auch bei RPZ<125 eine Bearbeitung ratsam sein kann.

Link zu einer Auswahl beispielhafter FMEA- Bewertungstabellen für Prozess- und Produkt-FMEA nach VDA, QS 9000 sowie branchenneutral in deutsch/englich FMEA- Tabellen Quelle: www.musall.net Unternehmensberatung Dietz, Eichendorfstrasse Wallenhorst www.ub-diestz.com

BewertungInterpretation Bearbeitung
ABERPZ Ja/Nein
111 Idealfall 1nein
1110 seltener Fehler, Kontrolle nicht notwendig 10nein
1101 Sehr seltener Fehler der wegen der geringen Wahrscheinlichkeit, den Fehler nicht zu entdecken den Kunden nicht erreicht; Falls er ihn jedoch trotzdem erreicht ist er äußerst schwerwiegend für den Kunden 10nein
11010 Äußerst schwerwiegend für den Kunden jedoch seltener fehler und sehr wahrscheinlich, daß der Fehler nicht entdeckent wird. Aufgrund des seltenen Auftretens möglicherweise Kulanzlösung möglich 100nein
21010 Etwas häufigeres Auftreten der Fehlers. Fehler wird vom Kunden bemerkt,sodass Abhilfemaßnahmen erfoderlich sind. 200ja
1011 sehr häufiger Fehler, der jedoch sicher zu entdecken ist. Auswirkung auf den Kunden gering. Aufgrund des häufigen Auftretens sind aber trotzdem Abhilfemaßnahmen erforderlich. 10ja
10101 sehr häufiger Fehler mit großer Bedeutung und sicher zu entdecken. Jedoch ist die Auswirkung auf den Kunden sehr unangenehm 100ja
10110 sehr häufiger Fehler und schwer zu endecken. Der Fehler erreicht den Kunden, hat jedoch für diesen eine geringe Bedeutung 100ja
101010 Hier liegt ein Konzeptfehler vor 1000Konzept ändern

nach PFEUFER [15], zitiert bei (MAURER [4], S.52)

Diese FMEA-Methode kann zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Produktentstehungsprozesses zur Anwendung kommen, und zwar

Wird die FMEA als Methode angesehen, die es ganz generell ermöglicht, Fehler und Risken sowie gegebenfalls Abhilfemaßnahmen aufzuzeigen und diese hinsichtlich ihrer Risikopriorität zu bewerten, so sind nach MAURER ([4] S.39) und KAHLENBERG [16] auch andere Arten von FMEA`s, abhängig vom jeweiligen Anwendungsbereich, vorstellbar:

Link zu "Prozess FMEA" Übungsbeispiele zur Vorlesung Qualitätsmanagement- Qualität im Produktlebenszyklus der TUM- Technischen Universität München

Link zum FMEA Eingabeformular

Link zu SMQE Qualitätsmanagement QM-Systeme; QM-Methoden System-FMEA

Link zu einem FMEA-Foliensatz von Design- und Prozess- FMEA www.nuhn-qms.de

Forschung- Neue Methoden

Link zum Frauenhofer IPA- Institut Produktionstechnik und Automatisierung /www.ibs-expertenkreis.de FPM- Fehler Prozess Matrix Eine neue Alternative zur Prozess- FMEA Alexander Schloske Produkt- und Qualitätsmanagement
Link zur IBS AG Markus Tobollik IBS FPM Fehler Prozess Matrix www.ibs-ag.de

Link zu QM- Infocenter.de www.qm-infocenter.de "Matrix/ System FMEA" des Hanser Verlags München Autoren: S. Johne, M. Zieglowski. Sicherheit per Matrix. Rechnergestützte Systementwicklung mit Matrix-FMEA optimiert Produktentwicklung. In: QZ 07/2000, S. 876-882

Link zu einem interessantem Beitrag über www.qm-infocenter.de QZ Jahrgang 55 (2010) Heft 12 zum Thema: Sichere Anlagen weit vor Produktionsstart Autor: K.Ammon Plato AG Lübeck
Kurzinhalt: Methode Gefahrenanalyse. Bestehende Risiken bei Neuentwicklungen müssen erkannt und minimiert werden. Dies geschieht am besten bereits in den frühesten Phasen komplexer Produkt-/ Prozessentwicklungen. Die Risikobewertung erfolgt über FMEA-Formblätter. Die Risikoauswertung/-darstellung selbst erfolgt im 3x3 Risikokataster. Bestehende/ erkannte Risiken werden nach Wirksamkeit von Maßnahmen reduziert (im Risikokataster dargestellt).

Relevante Normenbezüge:

Link zu innovationen-machen.de FMEA- fehlermöglichkeits- und einflussanalyse

Link zu innovationen-machen.de wertanalyse

Link zu Kritische Betrachtung und Verbesserung der FMEA Breiing A., Kunz A. ETH Zürich

Link zu was-ist-spc.de FMEA

Link zu Google Bücher

Link zu FMEA- Praxis Das Komplettpacket für Training und Anwendung; Tietjen, T.; Müller, D.H.; 2. Auflage, Hanser Verlag 2003; ISBN 3-446-22322-3

Link zu amazon

Link zu FMEA- Praxis Das Komplettpacket für Training und Anwendung; Tietjen, T.; Müller, D.H.; 2. Auflage, Hanser Verlag 2003; ISBN 3-446-22322-3

Link zu FMEA- Einführung und Moderation Werdich M. (Hrsg.) Verlag Vieweg + Teuber 2001; ISBN 978-3-8348-1433-3

Link zu symposion

Link zu symposion Leseprobe Risikomanagement mit der FMEA Herausg. Kamiske, G. "Qualitätstechnik für Ingenieure", 2.überarbeitete Auflage, symposion Verlag 2009; ISBN 978-3-939707-62-2

Link zu Qualitätstechniken für Ingenieure Risikomanagement mit der FMEA; Alexander Schloske, Hrsg. Gerd F. Kamiske; Verlag Symposion 2009; ISBN 978-3-939707-62-2

Link zu Softwareanbietern:

Link zu Softwareanbietern für FMEA "CASQ-it FMEA" der www.boehme-weihs.de


Literaturhinweise

  1. Danzer, H.H.: "Qualitätsmanagement im Verdrängungswettbewerb" TAW-Verlag Wuppertal ISBN 3-930526-01-8 und Verlag Industrielle Organisation Zürich 1995 ISBN 3-85743-979-3
  2. Geiger, W.:"Qualitätslehre, Einführung, Systematik, Terminologie", 2.Auflage, Vieweg Verlag, 1994
  3. Geiger,W.: "FMEA-Unentbehrlich für die Planung eines QS-Systems" QZ 36 (1991) Heft 8, Seiten 468 bis 473, Carl Hanser Verlag München
  4. Maurer,K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse", Dissertation an der TU Graz 1994, Fak.f.Maschinenbau, Inst.Fertigungstechnik
  5. Maurer,K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse- Qualität im Produkt-Design", Inst.Fertigungstechnik der TU Graz 1994
  6. Viertler, F.: "Die QME-FMEA Methode zur Einführung eines normenkonformen Lean-Quality-Management-System nach DIN ISO 9000 ff." Dissertation, eigereicht 1999 an der Fakultät für Maschinenbau der TU Graz
  7. Vollert, K.: "Grundlagen des strategischen Marketing; Komparative Konkurrenzvorteile aufbauen und erhalten", 3.Auflage, Verlag P.C.O.Bayreuth,2004 ISBN 3-936299-39-0
  8. VDA, Bd.4: Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz, 2.überarb.Auflage 1986, VDA Verlag Frankfurt
  9. Meyna, A.;Pauli,B.: "Taschenbuch der Zuverlässigkeit- und Sicherheitstechnik- Qualitative Bewertungsverfahren" Praxisreihe Qualitätswissen, Carl Hanser Verlag 2003, ISBN 3-446-21594-8
  10. DIN 25 419 :"Ereignisablaufanalyse, Verfahren, graphische Symbole und Auswertung"
  11. DIN 25 424:"Fehlerbaumanalyse, Methoden und Bildzeichen", Juni 1977
  12. DIN 25448:"Ausfalleffektanalyse", Juni 1980
  13. DIN 69 910:"Wertanalyse-begriffe, Methoden", Ausgabe November 1973
  14. VDA, Bd.4: Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz, 2.überarb.Auflage 1986, VDA Verlag Frankfurt
  15. Pfeufer, H.J.: "FMEA", Praxishandbuch QS Bd.5, München, 1989, S.23 bis 26
  16. Kahlenberg,R. u.a.: "Logistisches Qualitätsmanagement in der Produktion", QZ 39, 1994, Heft 2, S.132 bis 135
  17. QS-9000 Modul:"FMEA: Potential Failure Mode and Effects Analysis", Reference Manual, 1993-1995, Chrysler Corporation, Ford Motor Company, General Motors Corporation; Carwin Continuous Ltd. Unit I Trade Link, Western Ave, West Thurrock, Grays Essex, England