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FMEA: So ermitteln Sie Fehlerquellen und steigern die Qualität

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Von Günter Stein,

Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) ist eine Methode aus dem Qualitätsmanagement bzw. der Qualitätssicherung. Wenn Sie für Ihre Arbeit die gleichen Maßstäbe anlegen wie bei der Fertigung eines Produktes, dann stehen Ihnen alle Möglichkeiten des Qualitätsmanagements zur Verfügung.

 

Vereinfacht wird dieses Vorgehen auch dadurch, dass es für die modernen Methoden des Qualitätsmanagements keine festen Grenzen mehr zwischen Produkt und Dienstleistung gibt.

Das leistet die FMEA

Mit den Methoden der FMEA ermitteln Sie alle möglichen Fehlerquellen und deren Einfluss auf ein Produkt. Dabei wird in 3 Bereiche unterteilt:

  • Konstruktion (K-FMEA)
  • Prozess (P-FMEA)
  • System (S-FMEA)

Die Grenzen zwischen diesen 3 Kategorien sind oft fließend. Bei der K-FMEA werden Fehler analysiert, die bei der Entwicklung eines Produktes entstehen. Bei der P-FMEA konzentrieren Sie sich auf Fehler in den Abläufen und bei der S-FMEA betrachten Sie schließlich das Zusammenwirken aller Prozesse und welche Fehler dabei auftreten können. Diese Unterteilung ist sinnvoll, um alle Aspekte und Fehlerquellen in die Analyse einzubeziehen.

Hinweis: Wenn Sie den Gedanken „Instandhaltung als Produkt“ nicht verinnerlichen, kommt es schnell zu einem Fehler: Sie analysieren lediglich die zu wartende Anlage. Ihr Produkt ist aber beispielsweise nicht diese Maschine, sondern die gesamte Instandhaltung.

Das alles mag Ihnen noch recht abstrakt vorkommen, deshalb ist es sinnvoll alle 3 Bereiche einmal speziell mit Blick auf die Instandhaltung zu erläutern. Nehmen Sie zunächst einmal eine möglichst exakte Definition Ihres Produktes vor.

Die Instandhaltung ist nicht in allen Unternehmen gleich definiert. So kann es z. B. sein, dass Sie ein fremdes Firmengebäude nutzen, welches vollständig über ein Facility-Management-Unternehmen verwaltet wird. Dann würden bestimmte gebäudetechnische Anlagen, Teile der technischen Infrastruktur etc. nicht in Ihre Definition einbezogen.

Das heißt, Produkt = Maximale Verfügbarkeit aller Maschinen und Anlagen, der technischen Infrastruktur, des Gebäudes und aller baulichen Einrichtungen. Wenn nur ein Teil davon in Ihren Aufgabenbereich fällt, würde die Definition entsprechend anders lauten. Finden Sie eine möglichst kurze, aber exakte Definition.

Die häufigsten Fehler bei der Einführung der FMEA

Fehler 1: Bei der Entwicklung (K-FMEA)

Nun wissen Sie, wie Ihr Produkt heißt. In der K-FMEA werden nun die Fehler analysiert, die Ihnen schon bei der Planung und Entwicklung unterlaufen können. Das wären z. B.:

  • Einsatz von zu wenig Personal.
  • Kauf der falschen Messgeräte.
  • Auswahl von nicht geeigneten Mitarbeitern.
  • Zu lange Wartungszyklen.

Fehler 2: In den Abläufen (P-FMEA)

In diesem Bereich finden Sie den größten Teil der möglichen Fehler, die die Qualität Ihres Produktes beeinträchtigen können, z. B.:

  • Fehlerhafte Montage eines Ersatzteils.
  • Zu spät durchgeführter Austausch eines Verschleißteils.

Fehler 3: Systematische Fehler (S-FMEA)

Im P-FMEA betrachten Sie jeweils nur einen einzelnen Instandhaltungsprozess, beim S-FMEA hingegen alle Abläufe zusammen.

Ein typischer Fehler:

Sie haben für unterschiedliche Ausfallszenarien Notfallpläne, die hervorragend funktionieren. Treten aber mehrere Ausfälle gleichzeitig auf, können Sie nicht mehr optimal reagieren.

Die Definition, dass Sie Instandhaltung als Ihr Produkt verstehen, macht es notwendig, dieses Produkt genau zu beschreiben. Dazu ist eine Unterteilung auf Maschinen- oder Anlagenebene sinnvoll. Eine solche Teilaufgabe könnte also z. B. lauten:

Maximale Verfügbarkeit der CNC-Arbeitsstation „x32yz“ gewährleisten.

Schritt für Schritt zur FMEA

Unter Berücksichtigung der 3 FMEA-Arten für Entwicklungs-, Prozess- und Systemfehler würden sich die folgenden 3 Schritte für das weitere Vorgehen anbieten:

Schritt 1 zur FMEA: Definieren Sie die einzelnen Prozesse

Analog zur oben genannten Teilaufgabe definieren Sie für alle Teilbereiche eine Zielvorgabe. Hinweis: Verwechseln Sie nicht Instandhaltungs-(IH-)Prozess und Fertigungsprozess. Bei dieser Betrachtung geht es nur um die einzelnen IH-Prozesse.

Schritt 2 zur FMEA: Führen Sie die Konstruktions-FMEA (K-FMEA) durch

Da Sie nun Ihre Teilziele kennen, sind Sie in der Lage, mögliche Fehler bei der Entwicklung der jeweiligen Instandhaltungsmethode zu analysieren.

Schritt 3 zur FMEA: Untersuchen Sie alle IH-Prozesse als Gesamtsystem

Nun geht es darum, die Fehler zu analysieren, die in der Gesamtheit der Instandhaltung, also im Zusammenspiel aller Instandhaltungsprozesse, auftreten können. Zum Beispiel die Instandhaltung eines Notstromaggregats.

Die Durchführung einer FMEA

Bei der oben genannten Aufgabenstellung könnte Ihr „Produkt“ die folgende Bezeichnung erhalten:

Sicherung einer 100%-igen Verfügbarkeit des Notstromaggregats USV10.

Bei der Entwicklung dieses Produktes müssen Sie unter anderem die folgenden Fragen beantworten:

  • Welche Funktionen müssen in welcher Reihenfolge überprüft werden?
  • Wer führt die Arbeiten durch?
  • In welchen Abständen wird die Wartung durchgeführt?
  • Welche Ersatzteile werden getauscht?
  • Welche Betriebsstoffe werden erneuert?

Bei der K-FMEA analysieren Sie nun die Fehler, die Ihnen bei der Konzeption dieses Produktes unterlaufen können:

  • Angegebene Wartezyklen des Herstellers können zu kurz oder zu lang sein.
  • Wissen Sie genau, welche Werkzeuge Sie im Detail benötigen?
  • Sind die Servicetechniker, die Sie für die Wartung einplanen, hinreichend ausgebildet?
  • Ist die angeforderte Lagermen-ge an Ersatzteilen ausreichend?
  • Kennen Sie die exakten Lieferzeiten von Ersatzteilen, die Sie nicht auf Lager haben?
  • Haben Sie Personalreserven eingeplant, falls ein Servicetechniker ausfällt?

Ein möglicher Fehler kann sich auch aus der Wahl der IH-Strategie ergeben, die Sie für diesen Prozess wählen. Bei einem Notstrom-Aggregat wäre es z. B. ein Planungsfehler, wenn Sie „schnellstmögliche Instandsetzung nach Ausfall wählen“. Ein Notstromgenerator muss nach Ausfall der Versorgung zu 100 % funktionstüchtig sein, hier kommt nur eine präventive Instandhaltung zum Einsatz.

Bei der Prozess-FMEA (P-FMEA) analysieren Sie die Fehler, die während der Instandhaltung auftreten können:

  • Vergessen bestimmter Aufgaben
  • Nicht fachgerecht ausgeführte Arbeiten
  • Materialfehler bei Ersatzteilen
  • Sabotage

Nun haben Sie alle möglichen Fehler gesammelt, die bei der Planung und Durchführung Ihres IH-Prozesses auftreten können.

8 Tipps für eine effektive FMEA Ihrer Instandhaltung

Wählen Sie für die Fehleranalyse einen Instandhaltungs-(IH-)Prozess aus, z. B. den Antrieb eines Fördersystems.

FMEA-Tipp 1: Listen Sie alle möglichen Fehler für den gesamten Prozess auf

Dem Ziel „maximale Verfügbarkeit des Förderantriebs“ können sich unterschiedliche Fehler in den Weg stellen. Diese haben Sie, wie oben beschrieben, für die 3 Phasen Entwicklung, Prozess und System ermittelt:

  • Bruch der Antriebswelle
  • Heißlaufen der Motorlager
  • Unterbrechung in der Stromversorgung
  • Antriebsüberlastung

Diese Fehler beziehen sich aber ausschließlich auf das System, nicht auf den gesamten IH-Prozess. Durch diesen kommen weitere Fehlerquellen hinzu, wie z. B.:

  • Neues Antriebsaggregat ist nicht sofort verfügbar.
  • Ersatzteile für eine Reparatur sind nicht alle vorhanden.
  • Werkzeuge sind anderweitig im Einsatz.
  • Der zuständige Techniker ist nicht verfügbar.

FMEA-Tipp 2: Ermitteln Sie die möglichen Folgen eines Fehlers

Nun geht es darum, die Folgen für die möglichen Fehler zu ermitteln. Da ein Fehler in der Regel auch Folgefehler aktiviert, müssen Sie genau analysieren, welche Systemzusammenhänge bestehen.

Beispiel: Wenn die Werkzeuge, die der Monteur für die Behebung des Fehlers benötigt, nicht verfügbar sind, kann er die Reparatur nicht durchführen. Die Maschinenausfallzeit erhöht sich.

FMEA-Tipp 3: Ermitteln Sie die Fehlerursachen

Für jeden Fehler gibt es einen oder mehrere Gründe. Listen Sie alle in Frage kommenden Ursachen auf, die diesen Fehler hervorrufen könnten. Die möglichen Gründe für das Fehlen der Werkzeuge:

  • Zu wenig Werkzeuge.
  • Werkzeuge nicht auffindbar.
  • Werkzeuge an einem anderen Ort im Einsatz.

FMEA-Tipp 4: Welche Kontrollmechanismen gibt es?

Je früher Sie den Fehler entdecken, desto geringer sind die Folgen. Überlegen Sie zu jeder Fehlerursache, ob es in Ihrem Betrieb aktuell Kontrollmechanismen gibt, mit denen der Fehler aufgedeckt werden kann.

Beispiel: Ein fehlendes Werkzeug fällt sofort auf, wenn an der Aufbewahrungstafel ein Punkt mit Signalfarbe angebracht wird. Ist das Werkzeug an seinem Platz, wird der Punkt verdeckt. Ansonsten erkennen Sie sofort einen Leerplatz.

FMEA-Tipp 5: Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit des Fehlers?

Geben Sie den Wert A zwischen 1 (unwahrscheinlich) und 10 (sehr wahrscheinlich) für die Wahrscheinlichkeit an, mit dem der Fehler auftreten könnte.

Beispiel: Für das fehlende Werkzeug können Sie die Wahrscheinlichkeit durch die Auswertung der folgenden Fragen ermitteln:

  • Bei wie vielen Reparaturen wird dieses Werkzeug benötigt?
  • Wie viele Werkzeuge sind vorhanden?
  • Wie viele Reparaturen können gleichzeitig anfallen?

FMEA-Tipp 6: Wie gravierend sind die Folgen?

Nun bewerten Sie mit dem Wert B von 1 (keine Folgen) bis 10 (schwerwiegend) die Folgen dieses Fehlers für den Betrieb.

FMEA-Tipp 7: Wie sicher wird der Fehler erkannt?

Berechnen Sie nun mit dem Wert E zwischen 1 (sehr wahrscheinlich) und 10 (unwahrscheinlich), ob Sie das Entstehen des Fehlers in seinem Verlauf erkennen könnten, bevor die tatsächliche Wirkung eintritt.

FMEA-Tipp 8: Berechnen Sie das Gesamtrisiko

Die Risikoprioritätszahl (RPZ) ergibt sich nun als Produkt aus A x B x E. Entwickeln Sie nun Strategien zur Fehlervermeidung und beginnen Sie bei den Fehlern mit der höchsten RPZ. Die FMEA für die Entwicklung und das System führen Sie analog durch.

 

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