FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS / FEHLER-MÖGLICHKEITS-UND EINFLUSS-ANALYSE

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1 FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS / FEHLER-MÖGLICHKEITS-UND EINFLUSS-ANALYSE Ziel Ziel einer Arten einer -Team Vorgehensweise Strukturerstellung Funktionsanalyse Fehleranalysen -Formblatt Risikobewertung Optimierung Abschlußbewertung Aufwand... den Schwachstellen den Kampf ansagen!... eine originär westliche Methode ohne japanische Zusatzteile! Folie Nr. 1/ 30

2 Was ist das Ziel einer? Potentielle Fehler bei der Entwicklung eines Produktes bzw. bei (neuen) Fertigungsverfahren bereits während der Planung aufzudecken und durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden. präventive Fehlervermeidung! Folie Nr. 2/ 30

3 Wie ist die heutige Situation/der Trend? Die Erhöhung von Leistung und Komfort bedeutet in aller Regel höhere Komplexität beim Produkt sowie in den Abläufen/Prozessen. Eine größere Anzahl von Bauteilen, mehr Technologieeinsatz sowie ständige höhere Qualitätsanforderungen bedingen mehr Fehlermöglichkeiten. Dies führt unweigerlich zu höheren Risiken und erschwert die Überschaubarkeit, insbesondere von Fehlerverschleppungen und bei Fehlerauswirkungen. In jedem Fall wird dies sehr viel Geld kosten. "Nachprüfen" wird mehr und mehr zum chancenlosen Unterfangen; der Kostendruck nimmt zu und die Vorbereitungs- und Analysezeiten werden kürzer. Das Qualitätsbewußtsein der Kunden wächst; die Abnehmerschaft reagiert auf Qualitätsmängel zunehmend empfindlicher. Qualität wird somit vorrangiger Wettbewerbsfaktor. Produkthaftung kann wohl kaum versichert werden. Wenn etwas passiert, kostet es meist viel Geld, vielleicht sogar den guten Ruf. Folie Nr. 3/ 30

4 Welche Arten von s gibt es? System- Betrachtetes Objekt übergeordnetes Produkt / System (z.b. Fahrzeug) Grundlagen der Produktkonzepte Zeitpunkt der Erstellung Nach Fertigstellung des Produktkonzeptes Verantw. für Durchführung Entwicklung Design- signifikantes Bauteil (z.b. Ventil) Konstruktionsunterlagen Nach Fertigstellung der Konstruktionsunterlagen Konstruktion Prozeß- Schritte des Produktionsprozesses (z.b. Schleifen) Prozeßablaufpläne Nach Fertigstellung des Prozeßablaufplans Produktionsplanung Folie Nr. 4/ 30

5 Wann sollte man welche durchführen? Anzahl Komponenten hoch niedrig System- Zusammenwirken der Komponenten/ Schnittstellen kein Erfolg Design- konstruktiver Fehler Auslegung, Fertigung, Montage zu hoher Aufwand Prozeß- Produktionsschritte eines Bauteils, Qualitätsvorgaben eines Bauteils ungenau Konkretisierung der Produktmerkmale genau Folie Nr. 5/ 30

6 Was sind die Voraussetzungen für eine? Unterstützung der obersten Leitung Einbeziehung von Fachleuten aus unterschiedlichen Fachabteilungen sowie ggf. von Kunde und Lieferant Team- und Kommunikationsfähigkeit Folie Nr. 6/ 30

7 Wie setzt sich das -Team zusammen? KD/L V B System K E QS Abkürzungen: B = Beschaffung E = Entwicklung K = Konstruktion KD = Kunde L = Lieferant P = Produktion PP = Produktionsplanung B PP KD/L Design K E QS QS = Qualitätswesen TF = Technische Funktionen (z.b. Lagerung, Wartung) V = Vertrieb Legende: Verantwortung für Durchführung TF/L PP ständig beteiligt P Prozeß K E QS Folie Nr. 7/ 30

8 Wie ist die Vorgehensweise bei einer? ➀ Strukturerstellung ➁ Funktionsanalyse / -beschreibung des Strukturelements ➂ Fehleranalyse ➃ Risikobewertung ➄ Optimierung ➅ Abschlußbewertung Die Vorgehensweise ist für alle -Arten gleich! Folie Nr. 8/ 30

9 Vorgehensweise: ➀ Strukturerstellung Das Produkt bzw. der Prozeß wird in Baugruppen und -teile bzw. in Fertigungsschritte zerlegt, sodaß sich eine hierarchische Struktur ergibt, die als Grundlage zur weiteren Analyse dient. System Design Bestimmung der Systemstruktur des Produktes Prozeß Strukturierung des zugehörigen Fertigungsprozesses Folie Nr. 9/ 30

10 Vorgehensweise: ➁ Funktionsanalyse Es werden die unterschiedlichen Funktionen und Aufgaben ermittelt, sowie die eingehenden, ausgehenden und inneren Funktionen eines Systemelementes betrachtet. Eingehende Funktionen (über Schnittstellen von anderen Systemelementen) Innere Funktionen Ausgehende Funktionen (über Schnittstellen an andere Systemelemente) Ausgehende Funktionen (an übergeordnetes Systemelement) des Systemelements Eingehende Funktionen (von untergeordnetem Systemelement) Folie Nr. 10 / 30

11 System Vorgehensweise: ➁ Funktionsanalyse Beispiel für System- u. Design- Design eingehende Schnittstellenfunktionen ausgehende Schnittstellenfunktionen z.b Kupplung gewährleistet Übertragung/ Unterbrechung der Antriebsleistung zwischen Motor u. Getriebe Getriebe gewährleistet umweltgerechten und funktionsgerechten Betrieb z.b. Getriebegehäuse- Lagerdeckel nimmt Wellendichtring auf z.b. Wellendichtring dichtet Ölraum gegenüber Umgebung leckagefrei ab Triebstrang gewährleistet Vortrieb des Fahrzeugs ausgehende Funktionen gewährleistet Drehmoment-/ Drehzahlwandlung in 5 Stufen Antriebswelle dichtet gegenüber Wellendichtring funktionsgerecht ab eingehende Funktionen Folie Nr. 11 / 30

12 Prozeß Vorgehensweise: ➁ Funktionsanalyse Beispiel für Prozeß- eingehende Schnittstellenfunktionen ausgehende Schnittstellenfunktionen z.b. Einrichter Maschine für den Produktionsprozeß vorbereiten Schleifprozeß Lagersitz Kugellager und Lauffläche Wellendichtring Lauffläche Wellendichtring nach Vorgabe schleifen ausgehende Funktionen Schleifmaschine Schleifscheibe auf geforderte Umfangsgeschwindigkeit bringen Schlichtarbeitsgang nach Vorgabe durchführen z.b. Händlingsgerät Spannsystem Spannkräfte auf Rohling übertragen Werkstück definiert positionieren eingehende Funktionen Folie Nr. 12 / 30

13 Vorgehensweise: ➂ Fehleranalyse Es werden die möglichen Fehler, ihre Folgen und Ursachen der zuvor beschriebenen Funktionen ermittelt und in einer Checkliste dargestellt. Checkliste System Design Fehlerort Wo zeigt sich ein Fehler? Fehlerart Wie äußert sich ein Fehler? Fehlerfolge Was könnte die Auswirkung des Fehlers sein? Fehlerursache Warum führt es zu einem Fehler? Prozeß Folie Nr. 13 / 30

14 Vorgehensweise: ➂ Fehleranalyse (Beispiel) Checkliste System Design Fehlerort Karosserie (Cabrio) Fehlerart Karosserie ist undicht Fehlerfolge Insassen und Fahrzeuginnenraum werden naß Fehlerursache Verdeck schließt nicht automatisch bei Regen Prozeß ZB-Antriebswelle nach Vorgabe funktionsgerecht herstellen Rauhtiefe der Lauffläche Wellendichtring nicht nach Zg. hergestellt ZB-Antriebswelle wird fehlerhaft hergestellt Umfangsgeschwindigkeit zu niedrig Folie Nr. 14 / 30

15 Wie sieht das -Formblatt aus? Firma (Stempel, Warenzeichen) Fehler-Möglichkeits- und Einfluß-Analyse System- Design- Prozeß- -Nr. Seite von Teilename Typ / Modell / System / Fertigung Produkt- / Prozeß-Verantwortung Datum der Ersterstellung Teile-Nr. Technischer Änderungsstand -Team Änderungsdatum Bauteil/ Merkmal Arbeitsfolge Fehlerart Fehlerfolge Bedeutung Klassifizierung Fehlerursache Auftreten vorgesehene Prüfmaßnahme(n) Entdeckung RPZ empfohlene Abstellmaßnahme(n) Verantwortlichkeit/Termin Ergebnisbewertung getroffene Maßnahme(n) Bedeutung Auftreten Entdeckung RPZ Folie Nr. 15 / 30

16 Wo befinden sich die Einträge der Checkliste? Firma (Stempel, Warenzeichen) Fehler-Möglichkeits- und Einfluß-Analyse System- Design- Prozeß- -Nr. Seite von Teilename Typ / Modell / System / Fertigung Produkt- / Prozeß-Verantwortung Datum der Ersterstellung Teile-Nr. Technischer Änderungsstand -Team Änderungsdatum Bauteil/ Merkmal Arbeitsfolge Fehlerart Fehlerfolge Bedeutung Klassifizierung Fehlerursache Auftreten vorgesehene Prüfmaßnahme(n) Entdeckung RPZ empfohlene Abstellmaßnahme(n) Verantwortlichkeit/Termin Ergebnisbewertung getroffene Maßnahme(n) Bedeutung Auftreten Entdeckung RPZ Die Kopfdatenfelder sind gemäß Kundenforderung einzurichten Diese Einträge werden aus der -Checkliste übernommen Folie Nr. 16 / 30

17 Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfelder: Bedeutung und Klassifizierung Bauteil/ Merkmal Arbeitsfolge Fehlerart Fehlerfolge Klassifizierung Bedeutung Bedeutung = Bedeutung (Schwere) des Fehlers und Auswirkung auf den Kunden, bewertet von 1 ( ) bis 10 ( ) Klassifizierung = Einordnung des betrachteten Produkt-/Prozeßmerkmals nach dokumentationspflichtig (VDA), signifikant und kritisch (bei z.b. Ford, QS-9000) Beachte: Nicht jedem Produkt-/Prozeßmerkmal muß eine Klassifizierung zugeordnet werden! Folie Nr. 17 / 30

18 System Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfelder: Bedeutung und Klassifizierung (Beispiel) Design Bauteil/ Merkmal Arbeitsfolge Fehlerart Karosserie Karosserie ist undicht Fehlerfolge Insassen und Fahrzeuginnenraum werden naß Klassifizierung Bedeutung 7 D Es ist unwahrscheinlich, daß der Fehler eine wahrnehmbare Auswirkung auf das Verhalten des Produkts / Prozesses haben könnte. Der Fehler ist unbedeutend, der Kunde wird nur geringfügig belästigt bzw. eine geringfügige Beeinträchtigung des Prozesses bemerken. Mittelschwerer Fehler, der Unzufriedenheit beim Kunden auslöst. Er wird den Fehler bemerken und sich belästigt fühlen. 7-8 Schwerer Fehler, der den Kunden verärgert. Sicherheitsaspekte oder gesetzliche Vorschriften sind nicht betroffen Äußerst schwerer Fehler, der zum Produkt- bzw. Prozeßausfall führt oder die Sicherheit und / oder die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften beeinträchtigt. Folie Nr. 18 / 30

19 Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfeld: Auftreten Fehlerursache Auftreten Auftreten = Wahrscheinlichkeit, mir der die Fehlerursache in Erscheinung tritt, bewertet von 1 ( ) bis 10 ( ) Team Folie Nr. 19 / 30

20 System Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfeld: Auftreten (Beispiel) Design Fehlerursache Auftreten Verdeck 10 schließt nicht automatisch bei Regen Unwahrscheinlich: Es ist unwahrscheinlich, daß die Fehlerursache auftritt. Fehlerhäufigkeit = 1 ppm (VDA), 1 von (QS-9000) Sehr gering: Es sind verhältnismäßig geringe Fehlerzahlen zu erwarten oder aus früheren Konstruktionen bekannt. Fehlerhäufigkeit (2) = 50 ppm (VDA), 1 von (QS-9000) Fehlerhäufigkeit (3) = 100 ppm (VDA), 1 von (QS-9000) Gering: Es ist damit zu rechnen, daß gelegentlich, aber nicht in größerem Maße Fehler auftreten. Fehlerhäufigkeit (4) = 500 ppm (VDA), 1 von (QS-9000) Fehlerhäufigkeit (5) = ppm (VDA), 1 von 400 (QS-9000) Fehlerhäufigkeit (6) = ppm (VDA), 1 von 80 (QS-9000) Mäßig: Es treten immer wieder Schwierigkeiten auf, die zu Fehlern führen. Fehlerhäufigkeit (7) = ppm (VDA), 1 von 20 (QS-9000) Fehlerhäufigkeit (8) = ppm (VDA), 1 von 8 (QS-9000) Hoch: Es ist nahezu sicher, daß Fehler in größerem Umfang auftreten werden. Fehlerhäufigkeit (9) = ppm (VDA), 1 von 3 (QS-9000) Fehlerhäufigkeit (10) = ppm (VDA), 1 von 2 (QS-9000) Folie Nr. 20 / 30

21 Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfelder: Prüfmaßnahme u. Entdeckung vorgesehene Prüfmaßnahme(n) Entdeckung vorgesehene Prüfmaßnahme(n) = Auflistung der Verhütungsmaßnahmen, der vorgesehenen Verifizierungsund Validierungsmaßnahmen oder der Aktivitäten, die sicherstellen, daß eine mögliche Fehlerursache entdeckt wird. Entdeckung = Wahrscheinlichkeit, daß die Fehlerursache vor Auslieferung zum Kunden entdeckt wird, bewertet von 1 ( ) bis 10 ( ). Folie Nr. 21 / 30

22 System Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfelder: Prüfmaßnahme u. Entdeckung (Beispiel) Design vorgesehene Prüfmaßnahmen Entdeckung keine Hoch: Funktioneller Fehler, der bei den nächsten Arbeitsgängen bemerkt wird. Fehlerentdeckung > 99,99% Mäßig: Augenscheinliches Fehlermerkmal, welches automatisch 100% geprüft wird. Fehlerentdeckung > 99,9% Gering: Leicht zu erkennender Fehler, der 100% geprüft wird. Fehlerentdeckung > 99,7% Sehr gering: Nicht leicht zu erkennendes Fehlermerkmal, das 100% visuell oder manuell geprüft wird. Fehlerentdeckung > 98% Unwahrscheinlich: Verdeckter Fehler, der in der Fertigung oder Montage nicht erkannt wird, da das Merkmal nicht geprüft wird bzw. werden kann. Fehlerentdeckung > 90% Folie Nr. 22 / 30

23 Vorgehensweise: ➃ Risikobewertung Datenfeld: RPZ RPZ RPZ = Bedeutung x Auftreten x Entdeckung 700 RPZ = Risikoprioritätszahl Sie gibt Auskunft, wie die einzelnen Fehlerursachen zueinander stehen - mehr nicht!!! Da es sich um eine subjektive Bewertung handelt, ist der Vergleich mit anderen s unzweckmäßig. Günstigste Visualisierungsmöglichkeit der Ergebnisse ist das Pareto-Diagramm. Es legt die Hierarchie der Dringlichkeit offen. Ursachen mit einer hohen RPZ müssen also vorrangig durch Verbesserungsmaßnahmen an Produkt und Prozeß beseitigt werden. Folie Nr. 23 / 30

24 System Vorgehensweise: ➄ Optimierung Datenfelder: Abstellmaßnahme u. Verantwortlichkeit Design empfohlene Abstellmaßnahme(n) Verantwortlichkeit/Termin empfohlene Abstellmaßnahme(n) = Maßnahmen, die die Auftretenshäufigkeit verringern, die Bedeutung verbessern und das Entdecken von Fehlern sicherstellen. Neues Konzept top lock automatisches Schließen des Verdecks nach Signal von Regensensor... Herr Wolkenbruch XY Verantwortlichkeit/Termin = Mit der Verfolgung einer Maßnahme beauftragte Person, sowie der hierfür festgesetzte Termin Only! Folie Nr. 24 / 30

25 Vorgehensweise: ➅ Abschlußbewertung Datenfelder: Ergebnisbewertung Ergebnisbewertung getroffene Maßnahme(n) Entdeckung Auftreten Bedeutung RPZ System Design getroffene Maßnahme(n) = diejenigen Maßnahmen, die gewählt wurden, um eine Verminderung des Risikos herbeizuführen.... Alarmsignal über Piepser rainwatch am Autoschlüssel Bewertung = erneute Bewertung von Bedeutung, Auftreten und Entdeckung und anschließende Ermittlung der erzielten RPZ. Beachte: Die Bewertung erfolgt wieder gemäß vorangegangener Bewertungsskalen! Folie Nr. 25 / 30

26 Übersicht aller Einträge im -Formblatt Firma (Stempel, Warenzeichen) Fehler-Möglichkeits- und Einfluß-Analyse System- Design- Prozeß- -Nr. Seite von Teilename Typ / Modell / System / Fertigung Produkt- / Prozeß-Verantwortung Datum der Ersterstellung Teile-Nr. Technischer Änderungsstand -Team Änderungsdatum Bauteil/ Merkmal Arbeitsfolge Fehlerart Fehlerfolge Bedeutung Klassifizierung Fehlerursache Auftreten vorgesehene Prüfmaßnahme(n) Entdeckung RPZ empfohlene Abstellmaßnahme(n) Verantwortlichkeit/Termin Ergebnisbewertung getroffene Maßnahme(n) Bedeutung Auftreten Entdeckung RPZ Karosserie Karosserie ist undicht Insassen und Fahrzeuginnenraum werden naß 7 D Verdeck schließt nicht automatisch bei Regen 10 keine Neues Konzept top lock automatisches Schließen des Verdecks nach Signal von Regensensor... Herr Wolkenbruch XY... Alarmsignal über Piepser rainwatch am Autoschlüssel Folie Nr. 26 / 30

27 Warum dieser Aufwand? Suchen und Entdecken sowie Vermeiden möglicher Schwachstellen Entdecken, Beseitigen und Bezahlen interner Fehler Reklamation >Beseitigen und Bezahlen von Fehlern im Feld Konstruktion Layout Prozeß Herstellablauf Fähigkeit Stabilisierung Verbesserung Null- Fehlerstrategie SPC System Design Prozeß Entwicklungs-/ Beschaffung/ Gebrauch/ Fertigungsplanung Serienfertigung Nutzung HERSTELLER HERSTELLER KUNDE -, ,- 100,- Folie Nr. 27 / 30

28 Was sind die Schwächen einer? Bei einer handelt es sich um eine zeitintensive Methode, die ohne geeignete Moderation ergebnislos verlaufen kann. Die Unterscheidung von Design- und Prozeß- ist unzweckmäßig, da nach der Rechtsprechung zur Produkthaftung die Konstruktionsverantwortung nicht losgelöst von den Fertigungs- und Zusammenbauverfahren gesehen werden kann. Für Konstrukteure und Prozeßplaner bedeutet eine, daß sie ihre eigene Entwicklung kritisieren müssen. Folie Nr. 28 / 30

29 Welche n gibt es noch? Fehlerbaumanalyse (fault tree analysis, FTA) Eine systematische Analyse sämtlicher logischer Verknüpfungen von Komponenten- bzw. Teilsystemausfällen, die zu einem unerwünschten Ereignis führen. Ausfalleffektanalyse Ein Verfahren zum Untersuchen der Ausfallarten aller Komponenten eines Systems incl. deren Auswirkung auf das System.... und was gibt s noch? Folie Nr. 29 / 30

30 Schlußbemerkung Fehler vermeiden ist immer besser und kostengünstiger als eventuell hinterher Fehler zu entdecken und abzustellen oder gar für die Fehlerfolgekosten aufzukommen. Wenn Sie erkennen, daß es vier mögliche Arten gibt, wie Fehler auftreten können und Sie diese abstellen, wird sich prompt eine fünfte Art zeigen, auf die Sie nicht vorbereitet sind. Folie Nr. 30 / 30