Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) – Definition & Anwendung

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Failure Mode and Effects Analysis, zu Deutsch Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, kurz FMEA, ist eine Methode zur Bewertung von möglichen Produktfehlern. Die Bewertung der möglichen Fehler erfolgt basierend auf der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens, sowie ihrer Schwere bzw. Bedeutung für den Kunden. Auch die Entdeckungswahrscheinlichkeit der Fehler fließt in die Bewertung mit ein.

Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse stammt aus dem Qualitätsmanagement sowie dem Sicherheitsmanagement. Dort wird sie zur möglichst frühzeitigen Vorbeugung gegen Fehler angewandt. Üblicherweise wird die FMEA in frühen Phasen des Produktzyklus (z.B. Designphase, Konstruktionsphase, Entwicklungsphase) verwendet. Die Methode wird heute in vielen verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie, der Luftfahrt, der Raumfahrt oder der Informationstechnologie.

Entstehung der FMEA

Ursprünglich wurde die Failure Mode and Effects Analysis, bzw. die Failure Mode an Effects and Criticality Analysis (FMECA) für den militärischen Einsatz konzipiert. Mit der Zeit fand sie jedoch erst Einzug in die Luft und Raumfahrt, und anschlie0end auch in die Automobilindustrie. Insbesondere die Firma Ford hat einen flächendeckenden Einsatz der Methodik umgesetzt, als eines ihrer Modelle in den 70er Jahren durch Probleme aufgefallen ist. Kurze Zeit später begannen die Autohersteller Ford, General Motors und Chrysler damit, FMEA Richtlinien für ihre Zulieferer festzulegen.

Heute findet die FMEA Methode, oder Abwandlungen davon, in sehr vielen Industriezweigen und Branchen Anwendung. Da es sich um ein grundsätzlich sehr universell einsetzbares Modell handelt, wird es mittlerweile auch in der Medizintechnik, dem Anlagenbau, der Lebensmittelindustrie oder der Hard- und Software Entwicklung eingesetzt.

Grundprinzip der FMEA

FMEA hat zum Ziel, potentielle Fehler frühzeitig zu erkennen und ihr Auftreten möglichst von Beginn an zu vermeiden. Die Methode steht damit im Gegensatz zu anderen Vorgehensweisen, bei denen Fehler lediglich im Nachhinein entdeckt und dann korrigiert werden.

In frühen Projektstadien wie der Entwurfsphase sollen mögliche Fehler und ihre Ursachen identifiziert werden. Anschließend an die Identifizierung erfolgt ihre Bewertung anhand von verschiedenen Kennzahlen. Durch diese Vorgehensweise sollen spätere Kontrollmaßnahmen eingespart und Fehlerfolgekosten in späteren Phasen des Produktzyklus vermieden werden. Natürlich soll damit auch eine Auslieferung möglichst fehlerfreier Produkte zum Kunden möglich gemacht werden.

Erfahrungsgemäß ist eine solche präventive Fehlervermeidung meist wesentlich wirtschaftlicher als eine nachträgliche Fehlerbehebung. Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass je früher Fehler erkannt werden, desto günstiger ihre Behebung ist.

Unterkategorien und Anwendungsfälle

Die FMEA lässt sich in mehrere unterschiedliche Unterkategorien bzw. Varianten segmentieren. Häufig findet man eine Unterscheidung zwischen Prozess-FMEA und Produkt-FMEA vor. Manchmal werden jedoch anstelle der Produkt-FMEA konkretere Anwendungsfälle spezifiziert, sodass man teilweise von Hardware-FEMA, Software-FMEA, System-FMEA (kurz S-FMEA) sowie Design-FMEA (D-FMEA) bzw. Kontruktions-FMEA (K-FMEA) spricht.

Praktische Anwendung

Unternehmen oder Organisationen, die die FMEA anwenden, bilden hierzu üblicherweise ein interdisziplinäres Team, bestehend aus mehreren Mitarbeitern aus unterschiedlichen Unternehmensbereichen. Häufig sind die Bereiche Konstruktion, Entwicklung, Fertigung und Qualitätsmanagement vertreten, abhängig von Unternehmen und Projekt können auch andere ofrt zusätzliche Bereiche im Team mitwirken.

Dieses Team soll nun mögliche Fehler analysieren und bewerten. Dabei sollen Ort und Art der Fehler erfasst, eine Fehlerfolge beschrieben und betreffende Fehlerursachen bestimmt werden. Für Fehlerursachen sollen Gegenmaßnahmen, also Maßnahmen zur frühzeitigen Entdeckung oder Vermeidung des Fehlers, definiert werden. Die Bewertung erfolgt mittelst der Kennzahlen B A E (oder S O D im Englischen):

  • B = Bedeutung (S = Severity)
  • A = Auftretenswahrscheinlichkeit (O = Occurence)
  • E = Entdeckungswahrscheinlichkeit (D = Detecion)

Jeder Kennzahl wird mit Hilfe von Bewertungskatalogen ein Wert zwischen 1 und 10 zugewiesen (nur Ganzzahlen). Anschließend wird basierend darauf die Risiko-Prioritätszahl RPZ berechnet:

  • RPZ = B x A x E

Mit Hilfe dieser Berechnung sollen die Risikoprioritäten innerhalb der FMEA miteinander verglichen und dadurch bewertet werden können. Dies erlaubt zumindest eine grobe Einschätzung des Fehlerrisikos und seinen Auswirkungen auf die Produktqualität.

Sinn und Zweck der FMEA

Der Sinn, bzw. die Ziele der FMEA stehen in direktem Zusammenhang mit den jeweiligen Unternehmenszielen. Die FMEA kann ein Hilfsmittel zur Qualitätssteigerung bzw. Qualitätssicherung sein. Darüber hinaus kann sie ein Tool zur Risikosenkung, und damit Kostensenkung sein. Sie ist auch ein allgemeiner Sicherheitsnachweis, und unter Umständen ein rechtlich relevanter Entlastungsnachweis bei Produkthaftungen.

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