FMEA - Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse

Glossar

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Wichtiger Hinweis:
Die nachfolgenden Angaben und Informationen beschreiben die typische Anwendung der FMEA. Bestimmte Sachverhalte müssen in den anwendenden Unternehmen eindeutig definiert werden und könnten anders ausgelegt sein als hier beschrieben!

A-Wert:
"Auftretenswahrscheinlichkeit"; Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, mit der die zu bewertende Fehlerursache in einem definierten Zeitraum (z. B. spezifizierte Lebensdauer des Produktes) / bis zu einem definierten Zeitpunkt (z. B. letzte Endprüfung beim Kunden) auftreten wird. Der Wertebereich erstreckt sich über die ganzen Zahlen zwischen 1 (minimal) und 10 (maximal). Bewertungskataloge konkretisieren diese Abstufung. Diese Angabe kann aus (Zuverlässigkeits-) Berechnungen bzw. Erfahrungswerten ermittelt werden. Falls für eine Fehlerursache zunächst keine Aussage über den A-Wert gemacht werden kann, sollte dieser auf sein Maximum von 10 gesetzt werden, um sicher zu einer Verbesserungsmaßnahme zu führen. Der A-Wert geht in die Berechnung der RPZ ein. Der Minimierung dieses Wertes kommt bei der Risikominimierung eine besondere Bedeutung zu. Zur Begründung des gewählten A-Wertes werden Vermeidungsmaßnahmen angegeben.

Änderungsstand (verbesserter Zustand):
Dokumentation der Änderungen einer Risikobewertung für eine Fehlerursache von dem Anfangsstand aus durch zusätzliche Verbesserungsmaßnahmen. Im Änderungsstand sind die einzelnen Verbesserungsmaßnahmen mit Verantwortlichem und (geplantem) Erledigungstermin aufgeführt. Deren Auswirkung auf das Risiko wird durch eine Neubewertung des A-Wertes und des E-Wertes ausgedrückt. Änderungsstände werden typischerweise im Zuge der Risikominimierung für Fehlerursachen erstellt, bei denen Verbesserungsbedarf festgestellt wurde. Sie durchlaufen i. d. R. die Phasen "Vorschlag", "Umsetzung" und "Abschluss".
In der Phase "Vorschlag" werden vom FMEA-Team Möglichkeiten identifiziert, das Risiko für eine Fehlerursache zu reduzieren. Über die zugeordneten A- und E-Werte wird der geschätzte Nutzen dieser Maßnahmen ausgewiesen. Das zugeordnete Erledigungsdatum deutet den möglichen Abschlusszeitpunkt der Maßnahmen an. Die möglichen Verbesserungsmaßnahmen werden dann auf ihre Kosten und Durchführbarkeit geprüft und über die Umsetzung entschieden.
In der Phase "Umsetzung" befinden sich Verbesserungsmaßnahmen, die akzeptiert wurden. Das zugeordnete Erledigungsdatum zeigt den geplanten Abschlusszeitpunkt der Maßnahmen an.
Nach Erledigung der Maßnahmen treten diese in die Phase "Abschluss" ein. Jetzt wird die ursprüngliche Abschätzung der erwarteten A- und E-Werte geprüft und ggf. korrigiert sowie das tatsächliche Erledigungsdatum eingetragen.

Anfangsstand (derzeitiger Zustand):
Dokumentation der ursprünglichen Risikobewertung für eine Fehlerursache. Hier wird festgehalten, welches Risiko beim erstmaligen Betrachten der Fehlerursache gefunden wurde. Basierend auf den bereits wirkenden oder im Projektablauf fest eingeplanten Vermeidungsmaßnahmen und Entdeckungsmaßnahmen wird die Auftretenswahrscheinlichkeit (A-Wert) der Fehlerursache und die Entdeckungswahrscheinlichkeit (E-Wert) abgeschätzt. Die Risikobewertung einer Fehlerursache im Anfangsstand ist bei Bedarf Ausgangspunkt für die Empfehlung zusätzlicher Verbesserungsmaßnahmen in Form von Änderungsständen.

Auftretenswahrscheinlichkeit (A-Wert):
vgl. A-Wert

B-Wert:
"Bedeutung"; Maß für die Schadensschwere eines Ereignisses. Der Wertebereich erstreckt sich über die ganzen Zahlen zwischen 1 (keine Auswirkungen) und 10 (maximale Auswirkungen). Bewertungskataloge konkretisieren diese Abstufung. Der B-Wert wird jeder möglichen Fehlerfolge zugeordnet. Der B-Wert geht in die Berechnung der RPZ ein. Sind für einen möglichen Fehler mehrere Fehlerfolgen vorhanden, wird der höchste B-Wert zur Berechnung der RPZ der über den möglichen Fehler verbundenen Fehlerursachen verwendet. B-Werte von 9 und 10 (d. h. sicherheitskritische Auswirkungen) dienen oft zusätzlich als Anhaltspunkte für die Risikominimierung (Vermeidung einzelner Fehler, die zu solchen Auswirkungen führen können).

Bedeutung (B-Wert):
vgl. B-Wert

Derzeitiger Zustand (Anfangsstand):
vgl. Anfangsstand

Design-FMEA (oder auch Konstruktions-FMEA):
Klassische Art der FMEA, die sich dadurch auszeichnet, dass Baugruppen oder Bauteile auf Fehlermöglichkeiten hin untersucht werden, die Auslegung dieser Teile als mögliche Fehlerursachen angenommen wird und Fehlerfolgen sich (direkt oder indirekt) auf das Gesamtprodukt beziehen. Die Design-FMEA bewertet Entwürfe von Ausführungsunterlagen (z. B. technische Zeichnungen, Schaltpläne) und wird vor der Freigabe dieser Unterlagen durchgeführt.

E-Wert:
"Entdeckungswahrscheinlichkeit"; Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, mit der die zu bewertende Fehlerursache / der zu bewertende möglich Fehler in einem definierten Zeitraum (z. B. spezifizierte Lebensdauer des Produktes) / bis zu einem definierten Zeitpunkt (z. B. bis zur letzten Endprüfung beim Kunden) entdeckt werden kann. Der Wertebereich erstreckt sich über die ganzen Zahlen zwischen 1 (maximale Entdeckbarkeit) und 10 (keine Entdeckbarkeit). Bewertungskataloge konkretisieren diese Abstufung. Diese Angabe kann aus Berechnungen bzw. Erfahrungswerten ermittelt werden. Der E-Wert geht in die Berechnung der RPZ ein. Für die Abschätzung der Entdeckungswahrscheinlichkeit sollte eine Reichweite festgelegt werden. Möglich sind z. B. eine Musterphase, zwischen Ablieferung und Ende der spezifizierten Lebensdauer, bis zur eigenen Endprüfung. Zur Begründung des gewählten E-Wertes werden Entdeckungsmaßnahmen angegeben.

Entdeckungsmaßnahmen (Prüfmaßnahmen):
Maßnahmen, die den angegebenen E-Wert sicherstellen sollen. Diese können sich auf den Anfangsstand oder einen Änderungsstand beziehen. Werden Entdeckungsmaßnahmen in Anfangsständen festgehalten, waren sie zum Zeitpunkt der FMEA-Erstellung entweder bereits abgeschlossen oder fest im Projekt eingeplant. Im Rahmen der Risikominimierung können bei Bedarf zusätzliche Entdeckungsmaßnahmen als Verbesserungsmaßnahmen vorgeschlagen, umgesetzt bzw. abgeschlossen werden. Diese werden mit Verantwortlichem, Erledigungstermin und Status in der FMEA-Dokumentation geführt.

Entdeckungswahrscheinlichkeit (E-Wert):
vgl. E-Wert

Fehler (möglicher; Fehlermöglichkeit):
In der Ursachen-Wirkungskette zwischen möglicher Fehlerursache und möglicher Fehlerfolge stehendes unerwünschtes Ereignis / stehender unerwünschter Zustand des Untersuchungsobjektes. Es handelt sich um eine Abweichung von geforderten / spezifizierten Eigenschaften oder Funktionen des Untersuchungsobjektes. Diese liegen u. a. in einer falschen Erfüllung einer vorgegebenen Funktion, der Nichterfüllung der Funktion oder der Funktionserfüllung ohne dass die Voraussetzungen dafür vorliegen. Die Beschreibung möglicher Fehler sollte präzise und prägnant sein und es erlauben, einzelne Fehlerbilder /-fälle voneinander zu unterscheiden. In der Regel werden in FMEAs anders als in Fehlerbaumanalysen einzelne Fehler und nicht das Zusammentreffen voneinander unabhängiger Fehler untersucht.

Fehlerfolge (mögliche):
Sachverhalt, der die möglichen Auswirkungen eines gegebenen möglichen Fehlers beschreibt. In der Regel beziehen sich diese Auswirkungen auf den Kunden, der das Produkt anwendet oder anderweitig von dem Produkt im Fehlerfall betroffen sein könnte. Einem möglichen Fehler können in der FMEA mehrere Fehlerfolgen zugeordnet werden. Die Risikokomponente B-Wert wird jeder erwarteten Fehlerfolgen zugeordnet.

Fehlerursache (mögliche):
Sachverhalt, der die möglichen Ursachen eines gegebenen möglichen Fehlers beschreibt. Je nach FMEA-Art kommen unterschiedliche Kategorien von Fehlerursachen in Frage:
Bei einer System-FMEA sind dies i. d. R. Ausfälle der Systembestandteile während der spezifizierten Lebensdauer des Produktes (z. B. Undichtigkeit einer Rohrleitung, falsches Signal eines Sensors, ausbleibende Reaktion einer Steuereinheit).
Bei der Konstruktions-FMEA sind dies i. d. R. die Merkmale der Produktauslegung (z. B. Länge zu groß ausgelegt, Oberfläche zu rau ausgelegt, Spiel zu groß)
Bei der Prozess-FMEA sind dies innere und äußere Einflüsse auf den Prozess (z. B. falsche Bedienung, Verschleiß der Maschine, ungeeignetes Bearbeitungsverfahren, Luftfeuchte zu hoch, Betriebsstoffe überaltert)
Einem möglichen Fehler können in der FMEA mehrere Fehlerursachen zugeordnet werden. Die Risikokomponenten A-Wert und E-Wert können spezifische für jede Fehlerursache angegeben werden.

FMEA:
Abkürzung für Fehlermöglichkeits- und Einfluss-Analyse. Hierbei wird ein Untersuchungsobjekt in einem bestimmten Entstehung-, Entwicklungs, Planungsabschnitt auf mögliche Fehler untersucht, deren Risiko abgeschätzt sowie bei Bedarf eine Risikominimierung durchgeführt. Die FMEA ist eine präventive Methode und dient dazu, Fehler im Einsatz eines Produktes zu vermeiden. Dies geschieht, indem die Phasen, in denen Fehler oft in das Produkt "eingebaut" werden, nämlich Entwicklung und Fertigungsprozess, untersucht werden, bevor deren Ergebnisse weiterverwendet werden. Es extisieren in der Praxis viele verschiedene FMEA-Arten mit unterschiedlichen Zielsetzungen. Die klassischen FMEA-Arten sind System-FMEA, Konstruktions-FMEA und Prozess-FMEA.
Die FMEA in ihrer heute verbreiteten Anwendung in der Industrie stellt kein genormtes Verfahren dar. Es existieren verschiedene Methodenbeschreibungen in der Automobilindustrie (z. B. Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA), QS9000). Da diese Methodenbeschreibungen oft den Charakter von Vorschlägen haben und nicht alle Produkt- und Prozesskategorien abdecken können, müssen die methodischen Freiheitsgrade durch den Anwender der FMEA im Sinne der Zielsetzung sinnvoll genutzt werden.

FMEA-Formblatt:
Hauptbestandteil der FMEA-Dokumentation. Es existieren verschiedene tabellenartige Vorlagen (Layouts) wie z. B. nach VDA, QS9000 und firmenspezifische, die aber in der Regel alle die Informationen zu Funktionen, Fehlerfolgen, Fehler, Fehlerursachen, Anfangsständen und Änderungsständen beinhalten. Zur Gesamtdokumentation der FMEA sollte das FMEA-Formblatt ergänzt werden um zusätzliche Angaben zum Untersuchungsobjekt (z. B. Blockdiagramm, Baumdiagramm, Flow Chart) und zu den Projektrahmenbedingungen (z. B. Angaben zum FMEA-Team, den angewendeten Bewertungskatalogen, betrachteter Entwicklungsstand, den Einschränkungen und Abgrenzungen in der FMEA). Ggf. kommen Auswertungen der Risikobewertung und Maßnahmenkataloge hinzu.

FMEA-Team:
Gruppe aus Fachleuten, die gemeinsam - oft mit Unterstützung eines Moderators - die FMEA-Inhalte erarbeiten. Das FMEA-Team ist interdisziplinär zusammengesetzt und hat eine typische Größe von 4 bis 10 Personen. Dem FMEA-Team kommt die Bedeutung zu, das Risiko des Untersuchungsobjektes herauszuarbeiten. Dies erfolgt nicht nur dadurch, dass Sachverhalte als risikobehaftet eingeschätzt werden, sondern auch dadurch, dass Sachverhalte identifiziert werden zu denen keine Risikobewertung (z. B. wegen fehlender Informationen) möglich ist. Letzterer Sachverhalt kann dadurch ausgedrückt werden, indem hier der A-Wert auf sein Maximum von 10 gesetzt wird. Solche Situationen müssen dann umgehend durch Beschaffen der fehlenden Informationen bewertbar gemacht werden.

Funktion:
Sachverhalt, der eine einzelne Anforderung an das Untersuchungsobjekt beschreibt. Funktionen ergeben sich aus Kundenforderungen, (internen / externen) Spezifikationen, Lasten- und Pflichtenheften. Das Untersuchungsobjekt wird durch ausreichend viele Funktionen beschrieben, die jeweils einen möglichst abgeschlossenen Aspekt abdecken (z. B. gewährleistet richtige Temperatur im Heizkessel). Funktionen sollten präzise und prägnant sein. Sie haben die Aufgabe, das Auffinden von Fehlermöglichkeiten vorzubereiten. Im einfachsten Fall ergibt sich durch Negation ein möglicher Fehler aus einer Funktion. Funktionen sollten so gestaltet sein, dass sie eine Spezifikation enthalten oder darauf verweisen (z. B. gewährleistet Temperatur im Heizkessel von 70°C bis 80°C im spezifizierten Druckbereich). Die Berücksichtigung von Funktionen in dieser Weise in der FMEA erlaubt es zudem, die (Kunden-) Anforderungen nochmals zu überprüfen und Spezifikationslücken zu finden.

Konstruktions-FMEA:
vgl. Design-FMEA

Prozess-FMEA:
Klassische Art der FMEA, die sich dadurch auszeichnet, dass Prozessschritte bzw. Arbeitsschritte (z. B. der Produktherstellung) auf Fehlermöglichkeiten hin untersucht werden, die inneren und äußeren Einflüsse (z. B. in den Kategorien Mensch, Maschine, Material, Mitwelt, Methode) als mögliche Fehlerursachen angenommen werden und Fehlerfolgen sich (direkt oder indirekt) auf das Gesamtprodukt und oftmals zusätzlich auf die wirtschaftlichen und ggf. sicherheitsrelevanten Auswirkungen der Produktherstellung beziehen. Die Prozess-FMEA bewertet die Prozessplanung vor Freigabe bzw. produktivem Einsatz der Prozesse.

Risiko:
Bewertungsgröße für ein Ereignis oder einen Zustand, bei dem die Auftretenswahrscheinlichkeit und die Schadensschwere (Bedeutung) gleichwertig berücksicht werden. In der FMEA wird eine dritte, gleichwertige Komponente zur Bestimmung des Risikos hinzugenommen, nämlich die Entdeckungswahrscheinlichkeit.

Risikoanalyse:
Aufstellen der Ursachen-Wirkungsketten zwischen Fehlerursache, Fehler und Fehlerfolge. Dem geht die Festlegung der zu betrachtenden Fehler über die Ermittlung von Funktionen voraus.

Risikobewertung:
Bestimmung des Risikos einer Ursache-Wirkungskette bestehend aus möglicher Fehlerursache, möglichem Fehler und möglicher Fehlerfolge durch Angabe der Auftretenswahrscheinlichkeit (A-Wert) der Fehlerursache, Entdeckungswahrscheinlichkeit (E-Wert) i. d. R. der Fehlerursache oder des Fehlers und der Bedeutung (B-Wert) der Fehlerfolgen. Hierzu werden Bewertungskataloge verwendet, aus denen sich für jede Bewertungskatagorie ein ganzzahliger Wert zwischen 1 und 10 ablesen lässt. Als Bewertungsgröße des Risikos wird die Risikoprioritätszahl (RPZ) durch Multiplikation der drei Einzelwerte berechnet.

Risikominimierung:
Untersuchung der abgeschlossenen Risikobewertung (Anfangsstand oder spätere Änderungsstände) auf Handlungsbedarf und ggf. Einleiten und Abschließen von Verbesserungsmaßnahmen.

RPZ (Risikoprioritätszahl):
Produkt aus dem A-Wert, dem B-Wert und dem E-Wert. Die RPZ stellt die Bewertungsgröße für das Risiko einer Fehlerursache in der FMEA dar. Jede Fehlerursache erhält eine (individuelle) RPZ.

System-FMEA:
Klassische Art der FMEA, die sich dadurch auszeichnet, dass ein komplexeres System (z. B. Heizung, Antrieb eines Fahrzeugs) in einer frühen Planungsphase auf Fehlermöglichkeiten hin untersucht wird, die Ausfälle von Systemteilen (z. B. Temperatursensor, Leitungen, Antriebswelle) als mögliche Fehlerursachen angenommen werden und Fehlerfolgen sich auf den Kunden des Gesamtproduktes bzw. auf die Umgebung und Dritte beziehen. Die System-FMEA bewertet das Systemkonzept zum Abschluss der Lastenheftphase.
Hinweis: Der Verband der Automobilindstrie e. V. (VDA) verwendet in seinem Band 4, Teil 2 (Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz - System-FMEA) den Begriff System-FMEA in einer anderen Bedeutung. Hier wird die gesamte FMEA-Aktivität in einem Projekt (produkt- und prozessbezogen) als System-FMEA bezeichnet, wobei je nach Betrachtungstiefe wiederum die klassische Bedeutung der System-FMEA, Konstruktions-FMEA und Prozess-FMEA zu Tage tritt.

verbesserter Zustand (Änderungsstand):
vgl. Änderungsstand

Vermeidungsmaßnahmen (Verhütungsmaßnahmen):
Maßnahmen, die den angegebenen A-Wert sicherstellen sollen. Diese können sich auf den Anfangsstand oder einen Änderungsstand beziehen. Werden Vermeidungsmaßnahmen in Anfangsständen festgehalten, waren sie zum Zeitpunkt der FMEA-Erstellung entweder bereits abgeschlossen oder fest im Projekt eingeplant. Im Rahmen der Risikominimierung können bei Bedarf zusätzliche Vermeidungsmaßnahmen als Verbesserungsmaßnahmen vorgeschlagen, umgesetzt bzw. abgeschlossen werden. Diese werden mit Verantwortlichem, Erledigungstermin und Status in der FMEA-Dokumentation geführt