FMEA
Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) wurde in den 1940er Jahren vom US-Militär entwickelt und ist heute in vielen Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt und der Elektronik weit verbreitet. Die Aufgabe der FMEA ist es, potenzielle Probleme zu identifizieren, die während der Fertigung, Montage oder Konstruktion auftreten können, sowie die nachfolgenden Auswirkungen eines Fehlers zu bestimmen. Risikoprioritätszahlen (RPZ) werden berechnet, um die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers, die Schwere eines Fehlers und die Auswirkungen von Korrekturmaßnahmen zu bestimmen. RPZs werden durch die Multiplikation von drei Variablen berechnet: Schwere des Fehlers (S, severity of the failure), das Auftreten des Fehlers (O, occurrence of the failure) und die Wahrscheinlichkeit, dass der Fehler entdeckt wird (D, likelihood of the failure being detected). Die Multiplikation dieser Variablen ergibt die Kritikalität des Fehlermodus.
Die Daten werden typischerweise in der Konstruktion und Qualitätssicherung verwendet, insbesondere bei der Einführung eines neuen Produkts oder beim Hinzufügen neuer Funktionen oder bei der Anpassung eines bestehenden Produkts. Wenn ein Produkt oder ein Prozess nicht wie vorgesehen funktioniert, kann die FMEA helfen, die Ursache der Probleme aufzuzeigen.
Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse ist ein schrittweiser Ansatz, der die Ursache eines Fehlers (oder eines potenziellen Fehlers) von den Auswirkungen des Fehlers trennt. Die FMEA ermöglicht es, die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen, um alle Probleme zu lösen, beginnend mit denjenigen, die höchste Priorität haben.
Die verschiedenen Arten der FMEA beinhalten Design-FMEA, Prozess-FMEA und Konzept-FMEA, die jeweils ihre eigenen Anwendungen und Vorteile haben.
Vorteile der FMEA
Zu den allgemeinen Vorteilen der FMEA gehören die vorbeugende Planung, Kostenreduzierung, die Fähigkeit, Änderungsanforderungen zu identifizieren, erhöhter Durchsatz und verringerter Abfall. Die FMEA bietet auch verringerte Garantiekosten und eine Reduzierung von nicht wertschöpfenden Tätigkeiten.
Diese Vorteile werden durch zusätzliche Vorteile der konzept-, konstruktions- und prozessbasierten FMEA ergänzt, wie folgt:
1. Konzept-FMEA
Die Konzept-FMEA hilft, die besten Konzeptalternativen auszuwählen und über Änderungen der Konstruktionsspezifikationen zu entscheiden. Sie identifiziert auch potenzielle Fehlermodi, die durch Interaktionen innerhalb des Konzepts verursacht werden, und ermöglicht, die potenziellen Auswirkungen von Konzeptfehlern zu berücksichtigen. Darüber hinaus identifiziert die Konzept-FMEA die Testanforderungen auf Systemebene und hilft festzustellen, ob Hardware-Redundanz innerhalb des Designvorschlags erforderlich ist.
2. Design-FMEA
Die Design-FMEA hilft bei der objektiven Bewertung von Design-Anforderungen und Alternativen. Dies hilft bei der anfänglichen Konstruktion für die Fertigung und Montage von Teilen und ermöglich, potenzielle Fehlermodi aus dem Konstruktionsprozess zu berücksichtigen. Diese Fehlermodi werden in eine Rangfolge gebracht, so dass sie entsprechend ihrer Auswirkung angegangen werden können, und liefern zusätzliche Informationen zur Planung von Testprogrammen. Maßnahmen zur Risikominderung können gespeichert und nachverfolgt werden, um spätere Feldprobleme oder Konstruktionsentwicklungen zu untersuchen.
3. Prozess-FMEA
Die Prozess-FMEA identifiziert potenzielle Prozessfehler, ihre potenziellen Auswirkungen auf die Kunden und zeigt auf, wo Kontrollen oder Überwachungen angewendet werden können. Durch die Einstufung der Fehlermodi kann ein Prioritätssystem für korrigierende Maßnahmen erstellt werden. Die Prozess-FMEA dokumentiert auch die Ergebnisse des Herstellungs- oder Montageprozesses, um Prozessmängel zu identifizieren. Diese Form der FMEA identifiziert Sicherheitsbedenken bezüglich der Bedienung, zeigt bestätigte kritische oder signifikante Merkmale auf und liefert Informationen über erforderliche Änderungen.
Nachteile der FMEA
Bei all den Vorteilen der verschiedenen Arten von FMEA gibt es auch einige Schwierigkeiten, die berücksichtigt werden müssen. Zu den Nachteilen gehören:
1. Tendenz zu hohen Schweregraden
Die FMEA neigt dazu, zu hohen Schweregraden zu tendieren, unabhängig von den damit verbundenen Wahrscheinlichkeiten des Auftretens und der Entdeckung. Zum Beispiel könnte der Schweregrad der Explosion einer Maschine mit Schweregrad 10 eingestuft werden, obwohl die Wahrscheinlichkeit des Auftretens und die Entdeckungswahrscheinlichkeit beide mit 1 bewertet werden. Aufgrund der hohen Schweregradbewertung ist jedoch keine Verbesserung der FMEA möglich, da Schweregradbewertungen nicht weiter reduziert werden können.
2. Umfang
Während schwerwiegende Probleme einem FMEA-Kontrollblatt zugeordnet werden sollten, muss eine Entscheidung darüber getroffen werden, wann ein potentielles Problem so minimal ist, dass es nicht aufgelistet werden muss. Stattdessen können diese geringfügigen Probleme einfach behandelt werden, wenn sie auftauchen, wodurch verhindert wird, dass solche unnötigen FMEA-Verfahren und die damit verbundenen Besprechungen der eigentlichen Arbeit im Weg stehen. Eine erfolgreiche FMEA erfordert eine detaillierte Analyse von Prozessen und Abläufen und kann daher zeitaufwendig sein. Aus diesem Grund muss der Umfang eines FMEA-Verfahrens klar definiert werden.
3. Nur Bewertung
Die FMEA liefert nur Bewertungen, sie beseitigt nicht die Probleme, die sie aufdeckt. Es besteht immer noch die Anforderung, die Probleme zu lösen.
4. Abhängigkeit von der Teamerfahrung
Je erfahrener ein Team ist, desto besser wird die FMEA sein. Das Team wird nicht nur besser ausgerüstet sein, um mögliche Fehlermodi zu lokalisieren, sondern es wird auch effektiver bei der Lösung und Abschwächung von jeglichen Problemen sein.
5. Erfordernis der FMEA in der Konstruktionsphase
Das Überspringen der FMEA in der Konstruktionsphase schwächt die Effektivität des gesamten Verfahrens in späteren Phasen. Effektive FMEA erfordert, dass jeder Schritt eines Prozesses, Verfahrens oder einer Dienstleistung untersucht wird.
Anwendungsfälle der FMEA
Kunden erwarten Produkte, die sicher, effizient und funktional sind, und die FMEA kann helfen, diese Anforderungen zu erfüllen, indem sie qualitativ hochwertige Waren und Dienstleistungen liefert. Die FMEA kann an eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen angepasst werden, von der Luft- und Raumfahrt über das Gesundheitswesen und Bankwesen bis hin zur Softwareentwicklung. So können z.B. Krankenhäuser eine FMEA an ihren Geräten durchführen und Banken können die FMEA nutzen, um Fehler in Geldautomaten zu finden.
FMEA kann Designs für Produkte verbessern, um sicherere, qualitativ hochwertigere und zuverlässigere Produkte zu liefern sowie die damit verbundenen Kosten für die Produktentwicklung zu reduzieren. Sie liefert auch Informationen, die verwendet werden können, um zu zeigen, dass Produkte den höchsten Qualitäts- und Sicherheitsstandards wie Six Sigma, PSM und ISO 9001 entsprechen.
Diese Vorteile bedeuten, dass die FMEA quer durch die Industrie und Fertigung angewendet wird, einschließlich Öl und Gas, Verteidigung, Automobil und mehr.
FMECA
Die Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Kritikalitätsanalyse (FMECA) baut auf dem FMEA-Prozess auf, indem sie nicht nur potenzielle Fehlermöglichkeiten identifiziert, sondern auch jeden potenziellen Fehler durch eine Reihe von Maßnahmen untersucht und isoliert.
Fehlern wird wie bei der FMEA ein Schweregrad zugewiesen, aber die FMECA geht mehr ins Detail, um genauere Ergebnisse zu liefern, zusammen mit einer Rangfolge der Fehler mit der höchsten Kritikalitätszahl. FMECA erfordert die Anwendung der FMEA, bevor die zusätzlichen Maßnahmen der Kritikalitätsanalyse ergriffen werden können. Die Kritikalitätsanalyse stellt die Wahrscheinlichkeit von Fehlermodi gegen die Auswirkung der Konsequenzen auf, was Ihnen erlaubt, sich auf die kritischsten Aspekte zu konzentrieren.
Wie bei der FMEA kann die FMECA zur Erfüllung von Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden.
Vorteile der FMECA
Die FMECA bietet viele der gleichen Vorteile wie die FMEA, u.a. für die Präventionsplanung, die Identifizierung von Änderungsanforderungen, die Reduzierung von Kosten und Verschwendung, die Erhöhung des Durchsatzes und die Reduzierung von nicht wertschöpfenden Tätigkeiten.
Darüber hinaus hat die FMECA den Vorteil, dass sie umfassender als die FMEA ist, da sie Beziehungen zwischen Fehlerursachen und -effekten sowie die Kritikalität von Korrekturmaßnahmen herstellt. Wie bei der FMEA kann die FMECA helfen, das Design von Produkten und Prozessen zu verbessern, um verbesserte Zuverlässigkeit, Sicherheit, Qualität und die daraus resultierende Kundenzufriedenheit zu erreichen.
Nachteile der FMECA
Wie bei der FMEA gibt es auch bei der FMECA einige Schwierigkeiten, die berücksichtigt werden müssen. Dazu gehören der Arbeitsaufwand, das Potenzial für triviale Fälle, die als Teil des Prozesses betrachtet werden, und die Schwierigkeit bei der Bewertung von Mehrfachausfällen oder systemübergreifenden Auswirkungen.
Die FMECA vernachlässigt typischerweise die Auswirkungen von Softwarefehlern oder menschlicher Fehlbedienung und tendiert dazu, eine zu optimistische Schätzung der Zuverlässigkeit zu liefern, was bedeutet, dass es am besten zusammen mit anderen analytischen Werkzeugen zur Entwicklung von Zuverlässigkeitsschätzungen verwendet wird.
Anwendungsfälle der FMECA
Genau wie bei der FMEA decken die Anwendungen für FMECA ein breites Spektrum an Branchen und Fertigungsverfahren ab. Die FMECA kann immer dann eingesetzt werden, wenn qualitativ hochwertigere Produkte mit erhöhter Zuverlässigkeit und Sicherheit gewünscht sind. Sie kann auch zur Kostenreduzierung und sogar zur Vermeidung von Rechtsstreitigkeiten eingesetzt werden.
Wie die FMEA kann auch die FMECA bei der Erfüllung von Qualitäts- und Sicherheitsstandards helfen, einschließlich Six Sigma, PSM und ISO 9001. Die FMECA wird in der Konstruktion, Fertigung, Entwicklung und in anderen geschäftskritischen Bereichen in Branchen wie Luft- und Raumfahrtindustrie, Bauwesen, Gesundheitswesen, Softwareentwicklung und darüber hinaus eingesetzt.
Was sind die Hauptunterschiede?
Oft wird geglaubt, dass FMEA und FMECA austauschbar seien oder fast identisch seien, aber es gibt einen Unterschied zwischen den beiden Techniken. Ursprünglich fehlte bei der FMEA die Schwere-, Auftretens- und Entdeckungsrangliste, so dass die Kritikalitätsmatrix der FMECA notwendig war, um die Risiken der FMEA zu priorisieren. Als die Vorlagen für die FMEA weiterentwickelt wurden, verlor die FMECA an Bedeutung. Der Aspekt der Kritikalitätsanalyse der FMECA wird gegebenenfalls im Anschluss an eine FMEA durchgeführt.
Während die FMEA nur qualitative Informationen bietet, bietet die FMECA sowohl qualitative als auch quantitative Informationen, die es den Anwendern ermöglichen, einen Grad der Kritikalität der Fehlermodi zu messen und sie nach Wichtigkeit zu ordnen.
Die FMECA wird normalerweise entweder mit einem Top-Down- oder einem Bottom-Up-Ansatz durchgeführt. Der Top-Down-Ansatz wird normalerweise in der frühen Entwurfsphase als funktionsorientiertes Verfahren verwendet, um zu untersuchen, wie Systemfunktionen ausfallen können. Der Bottom-Up-Ansatz wird normalerweise angewendet, wenn das Systemkonzept bereits feststeht. Dabei wird jede Komponente von der untersten Ebene aufwärts untersucht. In beiden Fällen wird eine Kritikalitätsmatrix erstellt, die dabei helfen kann, die kritischen Punkte zu bestimmen und Empfehlungen auf Basis der Analyse zu geben.
Im Allgemeinen sollte ein quantitativer Ansatz gewählt werden, wenn tatsächliche Komponentendaten verfügbar sind, und ein qualitativer Ansatz, wenn entweder keine Komponentendaten oder nur generische Komponentendaten verfügbar sind.
Wann sollte man beide verwenden?
Die FMEA ist ein Teil der FMECA, daher ist die Frage hier nicht so sehr, wann beide verwendet werden sollten, sondern wann die Kritikalitätsanalyse als zusätzlicher Schritt zur FMEA erforderlich ist.
Die FMEA wird verwendet, um über die Fehlermöglichkeitsanalyse die Auswirkung von Fehlern zu ermitteln und kann in verschiedenen Phasen eines Prozesses durchgeführt werden, um eine Konzept-, Funktions-, Design- und Prozess-FMEA zu erstellen.
Demzufolge kann die FMEA verwendet werden für:
- Design oder Redesign eines Prozesses, Produktes oder einer Dienstleistung nach dem Einsatz von Qualitätsfunktionen
- Entwicklung von mehr Funktionen für ein bestehendes Produkt
- Erstellen oder Aktualisieren von Kontrollplänen für einen Prozess, ein Produkt oder eine Dienstleistung
- Analyse von Fehlern innerhalb eines bestehenden Prozesses, Produktes oder einer Dienstleistung
Die FMECA ist gewissermaßen eine FMEA mit zusätzlicher kritischer Analyse, die es dem FMEA-Team ermöglicht, die kritischen Fehlermöglichkeiten und -einflüsse zusammen mit der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens und des zu erwartenden Schadens zu identifizieren.
Schlussfolgerung
Die FMEA wurde in den 1940er Jahren vom US-Militär erfunden und wird auch heute noch von diesem unter dem Militärstandard MIL STD-1629A verwendet. Seitdem hat sich die FMEA in einer Vielzahl von Branchen verbreitet, um Dienstleistungen, Produkte und Prozesse zu bewerten, von der Fertigung über Software-Design bis hin zu Verfahren im Gesundheitswesen.
Unter der Fragestellung „Was ist die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)“ finden Sie weitere Antworten zu drei häufig gestellten Fragen, aber vereinfacht ausgedrückt, ist die FMECA eine FMEA mit einem zusätzlichen Kritikalitätsanalyseschritt am Ende.
Durch die Verbesserung der Sicherheit, die Reduzierung der Kosten und die Verbesserung des Durchsatzes sind sowohl FMEA als auch FMECA nützlich für den Nachweis von Qualitäts- und Normverfahren, wobei die FMECA den zusätzlichen Vorteil bietet, Beziehungen zwischen Fehlerursachen und -effekten und der Kritikalität von Korrekturmaßnahmen herzustellen.