Theorie und Praxis zur FMEA-Methode im Maschinenbau Dr.-Ing. Michael Eisfeld MSc, Kassel, www.e3p.de Kurze Einleitung Methodisches Vorgehen Zusammenfassung Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 1 Entwicklung der FMEA 1963 1965 1975 1977 1980 1986 1990 1996 Sicherheitstechnik NASA Normung Verbreitung System- FMEA vers. Branchen VDA 4 Teil2 Quelle: FMEA Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, DGQ-Band 13-11 Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 2
Anwendung und Vorteile der FMEA Entlastungsbeweis Gesetze Vorbeugungsmaßnahme Normen FMEA Failure Mode and Effects Analysis Fehlermöglichkeits-Einflussanalyse Richtlinien Empfehlung Fehlerkosten Wirtschaftlichkeit Quelle: FMEA Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, DGQ-Band 13-11 Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 3 Qualitätssicherung als Ziel der FMEA Apollo-Mission Maßnahmen ergreifen bevor Fehler auftreten Kosten senken durch frühzeitige Fehlererkennung Was bedeutet FMEA konkret? Erkennen von möglichen Fehlern und Abschätzen ihrer Folgen auf die Systemfunktion Festlegen von Maßnahmen zur Vermeidung, Erkennung oder Reduzierung des Auftretens von Fehlern Wie wird FMEA in der Praxis umgesetzt? Nach DIN 25 448 bzw. VDA 4 Teil 2 in 5 Schritten Genormte Formblätter mit Ergebnissen der FMEA Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 4
Was machen Sie heute schon? Kritische Stellen Sie setzen Prioritäten und lenken Ihren Fokus auf wichtige Bauteile. Fehlerursachen und Fehlerfolgen Sie identifizieren potentielle Fehler und leiten deren Auswirkungen ab. Vorkehrungen Sie ergreifen Maßnahmen zur Reduzierung des vorhandenen Risikos. FMEA = Systematik + Dokumentation Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 5 Fünf Schritte der FMEA Methodisches Vorgehen Mitwirkung 1. Schritt Strukturbeschreibung M, V, E 2. Schritt Funktionsanalyse V, E 3. Schritt Fehleranalyse V, E 4. Schritt Risikobewertung V, M 5. Schritt Optimierung E, V, M, P P: Projektleiter, M: Methodenspezialist, V: Verantwortlicher, E: Experten Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 6
Aufbau der FMEA Ziele Untersuchungsbereich Themen E V M P Formblätter Maßnahmen Verantwortlicher Dokumentation Informationen Lastenheft Lastenheft Zeichnungen Zeichnungen Fehlerkatalog Fehlerkatalog usw. usw. Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 7 1. Schritt Strukturbeschreibung System in einzelne Teilsysteme und Elemente zerlegen Systemgrenzen festlegen E1 System SE1 SE2 SE1.1 SE1.2 SE1.1.1 SE1.1.2 SE1.1.3 SE1.2.1 Betrachtungstiefe bestimmen SE1.1.1.1 System SE1.1.1.2 E2 A2 SE1.2.2 Randbedingungen definieren A1 Struktur durch Teilsystembeziehungen Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 8
2. Schritt Funktionsanalyse Funktion Systemelement E1 F1.1 F1.1.1 S1 F1 F1.1.2 GF F2 F1.2 F1.1.3 F1.3.1 S2 S3 S4 E2 A2 F1.3.2 Netz aus Schnittstellenbeziehungen A1 Funktionsnetz durch ein- und ausgehende Zustandsgrößen Erstellung Funktionsbaum durch ein- und ausgehende Funktionen Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 9 2. Schritt Funktionsanalyse Funktion eines Systemelementes Ausgehende Funktion F1.1 (übergeordnetes SE) Eingehende Zustandsgröße (über Schnittstelle S1) SE1.1.2 F1.1.2 Subjekt + Verb Ingenieurfestlegung Ausgangsgröße größer als Ausgehende Zustandsgröße (über Schnittstelle S2) Zustand ausschließen etc. Keine eingehende Funktion da Basiselement Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 10
3. Schritt Fehleranalyse E1 FF1 FA1.1 FU1.1.1 FU1.1.2 S1 S1.1 FA1.1 Subjekt + Verb FF E2 SE2 A2 FF1.2 FU1.2.3 FF1.3.1 FF1.3.2 S2 S3 S4 Ingenieurfestlegung Ausgangsgröße kleiner als Zustand tritt auf etc. A1 Festlegen aller potentiellen Fehlerarten (FA) Bestimmen der Fehlerursachen (FU) Ableiten der Fehlerfolgen (FF) Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 11 3. Schritt Fehleranalyse Fehlerarten Fehlerursachen Schadensstatistiken Erfahrung der Teammitglieder Checklisten (Ausfallarten) Kreativitätstechniken Ausfall aller Funktionen f. Material unzul. Belastung f. Auslegung f. Einbau k. Kontrolle Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 12
4. Schritt Risikobewertung Maß für Risiko Risikoprioritätszahl (RPZ) = B x A x E = [1,1000] B: Bedeutung der Fehlerfolge A: Auftretenswahrscheinlichkeit der Fehlerursache E: Entdeckungswahrscheinlichkeit der FU oder FA Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 13 5. Schritt - Optimierung Reduzierung des Risikos Fehlerursachen nach Höhe der RPZ ordnen Beginnen mit größter RPZ Hohe Einzelwertungen Fehlerursachen: A > 8 Fehler tritt meistens auf E > 8 Fehler erreicht Kunden Fehlerfolgen: B > 8 Sicherheitsrisiko oder Ausfall nein Vorgegebene Grenze unterschritten? ja Ende der FMEA Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 14
FMEA-Ergebnis Dokumentation Ziele der Analyse Übersicht der Systemstruktur Funktionsbaum und Funktionsnetz Teammitglieder Bewertungskataloge für B, A, E Formblätter (VDA 96, QS-9000) Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 15 DV-unterstütze FMEA-Erstellung Verschiedene FMEA-Software Vorlagen zum Editieren von Formblättern Eigenständige FMEA-Software Integrierte Module in CAQ-Systeme FMEA für komplexe Systeme erfordert DV-Unterstützung Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 16
Zusammenfassung Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse vermeidet Fehler, erhöht Zuverlässigkeit, verkürzt Durchlaufzeiten, ist einfach in der Handhabung und verbessert Zusammenarbeit. FMEA = Qualitätssicherung + Kostenreduzierung Literaturhinweise unter http://de.wikipedia.org/wiki/fmea Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 17 Literaturhinweise Zuverlässigkeit im Fahrzeug- und Maschinenbau B. Bertsche u. G. Lechner Springer Verlag, 2004 FMEA Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse Deutsche Gesellschaft für Qualität e.v., Arbeitsgruppe 131 FMEA Beuth Verlag, 2004 Sicherung der Qualität vor Serieneinsatz, Teil 2 System-FMEA Verband der Automobilindustrie e.v. Henrich Druck+Medien, 1996 Copyright Eisfeld Ingenieure 9. Fachtagung der EBA-Sachverständigen 2007 18