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Die Methodik der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

Hausarbeit 2019 19 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Allgemeines

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit

2. Die FMEA-Methode
2.1 Risikomanagement
2.2 Definition und Ziele der FMEA-Methode
2.3 Geschichte der FMEA-Methode
2.4 Vorgehen bei der FMEA-Methode

3. FMEA-Fallstudie eines Versandprozesses
3.1 Vorstellung des Versandprozesses
3.2 Strukturanalyse
3.3 Funktionsanalyse
3.4 Fehleranalyse
3.5 Risikobewertung und Optimierung
3.6 Reflexion der durchgeführten FMEA-Fallstudie

4. Schlussbetrachtung

Literatur- und Quellenverzeichnis

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Risikomanagementprozess nach DIN ISO

Abbildung 2 Strukturanalyse Versandprozess

Abbildung 3 Funktionsanalyse Versandprozess

Abbildung 4 Fehleranalyse Versandprozess

Abbildung 5 Bewertungskriterien FMEA Versandprozess

Abbildung 6 Risikobewertung Versandprozess

Abbildung 7 Optimierung Versandprozess

Abbildung 8 FMEA Versandprozess

1. Einleitung

1.1 Einführung in das Thema

Wenn es zwei oder mehr Möglichkeiten gibt, etwas zu tun, und wenn eine dieser Mög-lichkeiten zu einer Katastrophe führt, dann wird sich jemand für genau diese Möglichkeit entscheiden.“

Diese Aussage des US-amerikanischen Air-Force-Ingenieur Edward A. Murphy wurde als Murphys Gesetz weltberühmt. Es macht deutlich, wie menschliche Fehler, Fehler in komplexen Systemen, Produkten oder Prozessen große Schäden verursachen, welche letztendlich mit hohen Kosten, Imageschäden, Kundenunzufriedenheit und auch Zeit-verzögerungen einhergehen können.1 Gerade in der heutigen Zeit der wachsenden Glo-balisierung und Digitalisierung steigt der internationale Wettbewerb, was zu immer schnelleren Produktzyklen und Produktentwicklungen führt. Hinzu kommen äußere Ein-flüsse, wie der anstehende Klimawandel und der schwierige Zugang zu Ressourcen, was die Komplexität und die Risiken für Unternehmen zusätzlich erhöht.2 Es liegt nun an den Unternehmen, diese Risiken in den unterschiedlichsten Unternehmensbereichen zu identifizieren, analysieren, bewerten und dementsprechende Steuerungs- und Über-wachungsinstrumente zu implementieren, um das Auftreten etwaiger Fehler auf ein ver-tretbares Maß zu begrenzen.3 Die gravierenden Auswirkungen solcher Fehler zeigen etwa die Unglücke der Abstürze zweier Boeing 737-200 im Jahre 1991 bei Colorado Springs und 1994 in der Nähe von Pittsburgh. Der eingetretene Fehler an einem Ruder-steuerungsventil konnte erst 5 Jahre nach dem ersten Absturz durch einen Temperatur-schocktest detektiert werden. Insgesamt starben bei beiden Abstürzen 157 Personen.

Die in dieser Ausarbeitung vorzustellende Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse wird als analytische Methode dazu eingesetzt, solche Fehler zu vermeiden. Sie hat das übergeordnete Ziel, potentielle Schwachstellen eines Produkts frühzeitig zu identifizier-en und zu bewerten, wobei mögliche Fehlerquellen und die Auftretenswahrscheinlich-keit von Fehlern gewichtet werden und damit Fehler des Produkts, was wie zuvor be-schrieben gravierende Folgen haben kann, vor ihrem tatsächlichen Eintreten identifiziert und behoben werden können.4

Nicht zuletzt spielen hierbei die wirtschaftlichen Gesichtspunkte eine entscheidende Rolle. Der frühzeitige präventive Einsatz von Qualitätsmethoden ist besonders bedeut-ungsvoll, denn je später ein Fehler an einem Produkt entdeckt wird, desto höher sind die Folgekosten diesen Fehler wieder zu beseitigen. Ganz grob gibt es hierbei die Annahme, dass mit jeder Lebensphase des Produkts, beginnend bei der Planung, die Kosten zur Fehlerbeseitigung um eine 10er-Potenz ansteigen.1

1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit

Die Problemstellung und gleichzeitig auch das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Fehler-möglichkeits- und Einflussanalyse, kurz FMEA genannt, in ihren Grundlagen vorzustell-en und anhand eines selbst gewählten Beispiels, eine FMEA Schritt für Schritt durch-zuführen, alle gemachten Annahmen zu dokumentieren und die Ergebnisse zu begrün-den. Die Motivation für die Fehlervermeidung, vor allem bei technischen Produkten oder Prozessen wurde in vorangehender Einführung eingehend erläutert.

Die Herausforderung dieser Ausarbeitung liegt vor allem in dem Umfang des Risiko-management-Prozess bei der FMEA, die Sichtung und Auswertung der umfangreich vorhandenen Literatur und der Wahl eines geeigneten Produkts oder Prozesses.

1.3 Aufbau der Arbeit

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird in den Grundlagen zur FMEA -Methode einleitend kurz auf das Risikomanagement eingegangen. Anschließend wird die FMEA definiert und ihre Ziele aufgezählt. Auf den geschichtlichen Verlauf, folgt abschließend das strukturelle Vorgehen bei einem durchzuführenden FMEA- Fallbeispiel .

Im Konzeptteil dieses Assignments wird anhand eines beispielhaften Prozesses der gesamte Ablauf einer FMEA durchgeführt, dokumentiert und begründet.

Abschließend werden in der Zusammenfassung die gesamten Ergebnisse dieser Aus-arbeitung reflektiert und diskutiert.

2. Die FMEA-Methode

Im folgenden Grundlagenteil werden die nötigen Themenpunkte für das Verständnis dieser Ausarbeitung erörtert.

2.1 Risikomanagement

Das Risikomanagement umfasst insbesondere alle Aufgaben zur Identifikation, Analy-se, Bewertung, Steuerung, Überwachung und Reporting von Risiken. Es soll hierbei Risiken so steuern, dass Chancen gewahrt und nicht vertretbare Verluste vermieden werden. Man könnte also auch sagen, Risikomanagement ist gleichzeitig auch Chancen-management.1 In der folgenden Abbildung ist der Risikomanagementprozess abge-bildet, welcher den methodischen Kern nach DIN ISO 31000 darstellt. Der Risiko-managementprozess wird solange durchlaufen, bis die identifizierten Risiken sich in einem akzeptablen Bereich befinden.2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Risikomanagementprozess nach DIN ISO 31000 Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an Drews / Seibold²

Eine Methode bzw. ein sehr wirkungsvolles Instrument des Risikomanagements ist die FMEA, welche als Analysetechnik höchst geeignet ist. Sie wird in der DIN ISO 31010 (Risk assessment techniques) sowie der ON-Regel 49000 (Risikomanagement für Sys-teme und Organisationen) explizit als geeignete Methode angeführt.1

2.2 Definition und Ziele der FMEA-Methode

Die Fehlermöglichkeiten und Einflussanalyse, kurz FMEA genannt, ist eine Methode, die Entwickler durch eine Analyse unterstützen kann. Sie hilft das Produkt bzw. die Aufgabe oder den Prozess äußerst planbar, nachvollziehbar und zielorientiert umzu-setzen. Dieses strukturierte Vorgehen unterstützt Problemlösungen und schafft neue Denkansätze, besonders in den Bereichen der präventiven Qualitätsmethodik und der Risikoanalyse.2

Es besteht für Unternehmen die Pflicht, im Rahmen der Produktentwicklung so sorg-fältig vorzugehen, dass keine fehlerbehafteten Produkte auf den Markt gelangen. Die Grundlage hierfür findet sich z.B. im Produkthaftungsgesetz oder im Produktsicher-heitsgesetz. Weitere Gründe für die Anwendung einer FMEA sind Richtlinien und Normen, die den Einsatz einer FMEA empfehlen bzw. fordern. Desweiteren spielt na-türlich die Wirtschaftlichkeit der Fehlervermeidung eine große Rolle, um die Durch-setzung von Garantien bzw. Kulanzen, Rückrufaktionen oder gar Kundenverlust zu minimieren. Hierbei stellt die FMEA eine wirkungsvolle Systematik dar, die potenziellen Fehler zu identifizieren und deren Risiko zu bewerten, wodurch Maßnahmen ergriffen werden können, diese Risiken auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.3 Es gibt ver-schiedene Arten und Bezeichnungen der FMEA. Die für diese Ausarbeitung relevanten FMEA -Methoden sind die Produkt- und Prozess-FMEA. Bei der Produkt-FMEA wird das Produkt, seine Funktionen, Merkmale und Eigenschaften betrachtet, aufgegliedert in die Systemebenen Entwicklung, Kundenbetrieb, Service und Konstruktion. Bei der Prozess-FMEA hingegen werden die wertschöpfenden Abläufe zur Herstellung von Produkten bis hin zu den Anforderungen an die Prozesseinflussfaktoren betrachtet und analysiert.4

2.3 Geschichte der FMEA-Methode

Das technische Risikomanagement entstammt traditionell den Branchen Luft-, Raum-fahrt- und Wehrtechnik, dem Medizinbereich und dem Automobilbau, was sich sehr gut an der Methode der FMEA, als einer der ältesten Methoden des technischen Risiko-managements, erkennen lässt.1

Nachfolgend sind die Meilensteine der FMEA-Geschichte aufgeführt:2

-§ 1949: Entwicklung der FMEA durch das Militär der USA als militärische Anweis-ung MIL-P-1629 zur Bewertungstechnik um die Auswirkungen von System- und Ausrüstungsfehlern darzustellen.
-§ 1963: Die NASA setzt die FMEA -Methode für das Projekt Apollo ein.
-§ 1965: Die Luft- und Raumfahrt übernimmt die Methode.
-§ 1975: Die Atom- und Kerntechnik setzt die FMEA zum ersten Mal ein.
-§ 1977: Der Autobauer Ford setzt die Methode das erste Mal in der Automobil-industrie zur präventiven Qualitätssicherung ein.
-§ 1980: Normung des Untertitels FMEA in der Ausfalleffektenanalyse DIN 25448.
-§ 1986: Weiterentwicklung der Methode für die Automotive Branche durch den Verband der Automobilindustrie (VDA).
-§ 1990: Beschreibung der FMEA -Methodik durch die Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V. (DGQ), worauf der Einsatz in den verschiedensten Bereichen der Medizin- und Nachrichtentechnik folgt.
-§ 1998: Verstärkter Einsatz in der Automobilindustrie, wobei die Basis hierzu die DIN EN ISO 9001:1994-08 bildet.
-§ 2000: Erstellung des SAE Paper J1739 für den amerikanischen Sprachraum, zur Überarbeitung der dritten FMEA -Version und als Referenzhandbuch zur QS-9000.
-§ 2006: Überarbeitung des VDA -Bands 4 Teil 3, in welchem die Vorgehensweise der FMEA -Erstellung im Automobilbereich sehr genau beschrieben ist.
-§ 2017: Harmonisierung der FMEA-Handbücher von VDA und der Automotive Industry Action Group (AIAG).

2.4 Vorgehen bei der FMEA-Methode

In der einschlägigen Literatur gibt es unterschiedliche Vorgehensweisen zur Erstellung einer FMEA, wie z.B. in der Anzahl und auch der Reihenfolge der einzelnen Schritte.3 In dieser Arbeit werden für die Erstellung die folgenden fünf Schritte in Anlehnung an VDA 96, Band 4.2 verwendet.1

-§ Systemelemente und Struktur

Das Gesamtsystem von Produkt oder Prozess wird identifiziert, definiert, abge-grenzt und in seine einzelnen Bestandteile, die Systemelemente, zerlegt. Beim Produkt sind dies die Baugruppen und beim Prozess die jeweiligen Prozess-schritte.

-§ Funktionen und Funktionsstrukturen

Den Systemelementen werden Funktionen, Eigenschaften und Merkmale zuge-ordnet, d.h. es findet eine Zusammenstellung aller relevanten Produktfunktionen oder Prozessschritte statt. Die Beschreibung kann mittels Parameter-Diagramm erfolgen.

-§ Fehleranalyse

Wenn Systemelemente ihre festgelegten Aufgaben nicht oder nicht korrekt er-füllen, entstehen Fehlerereignisse. Die sogenannten Fehlfunktionen der System-elemente stehen in Ursache-Wirkungs-Zusamenhänge, welche nun in diesem Schritt erkannt und festgelegt werden.

-§ Risikobewertung

Bei der Risikobewertung wird die Risiokohöhe über das Produkt aus Auftretens-wahrscheinlichkeit, Bedeutung des Schadens und der Entdeckbarkeit einge-schätzt.

-§ Optimierung

Maßnahmen zur Risikobewältigung bzw. zur vorbeugenden Fehlervermeidung müssen da eingesetzt werden, wo die Risikohöhe nicht akzeptabel ist.

Teilweise wird der erste Schritt auch als Betrachtungsumfang oder Scoping betitelt. Ebenso findet sich häufig die Bezeichnung Datensammlung und Definition am Anfang einer FMEA. In der einschlägigen Literatur wird auch oft die Aufspaltung von System-elemente und Struktur in die Strukturanalyse und Funktionsanalyse vorgenommen, wo-bei die Reihenfolge variieren kann, wenn z.B. in einer frühen Konzeptphase die Struktur noch nicht festgelegt ist.1

[...]


1 Vgl. Hering / Schloske, 2019, S. VII.

2 Vgl. Drews / Seibold, RER814, o.J., S. 4.

3 Vgl. Schmelzer / Sesselmann, 2013, S. 388.

4 Vgl. Graner, 2013, S. 206.

1 Vgl. Brüggemann / Bremer, 2015, S. 29.

1 Vgl. Schmelzer / Sesselmann, 2013, S. 388.

2 Vgl. Drews / Seibold, RER815, o.J., S. 4.

1 Vgl. Werdich, 2011, S. 134.

2 Vgl. Werdich, 2011, S. 13 ff.

3 Vgl. Hering / Schloske, 2019, S. 3.

4 Vgl. Werdich, 2011, S. 1.

1 Vgl. Drews / Seibold, RER814, o.J., S. 8.

2 Vgl. Werdich, 2011, S. 6.

3 Vgl. Werdich, 2011, S. 19.

1 Vgl. Drews / Seibold, RER816, o.J., S. 33.

1 Vgl. Werdich, 2011, S. 19.

Details

Seiten
19
Jahr
2019
ISBN (eBook)
9783346039712
ISBN (Buch)
9783346039729
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v504474
Institution / Hochschule
AKAD University, ehem. AKAD Fachhochschule Stuttgart
Note
1,0
Schlagworte
methodik fehlermöglichkeits- einflussanalyse fmea

Autor

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Titel: Die Methodik der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)