FMEA Bedeutung, Typen und Bedeutung

Jul 28, 2023

Die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) ist eine proaktive Methode zur Risikobewertung, mit deren Hilfe potenzielle Fehlermöglichkeiten und deren Auswirkungen auf ein Produkt oder einen Prozess identifiziert und bewertet werden können. Diese Methode findet Anwendung in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Fertigung, wo sie zur Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten und Prozessen eingesetzt wird.

An der FMEA ist ein Expertenteam beteiligt, das ein System oder Produkt analysiert, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlerarten und deren Auswirkungen zu ermitteln. Diese Analyse erfolgt in einem schrittweisen Prozess und die Ergebnisse werden zur Entwicklung von Korrekturmaßnahmen zur Fehlerminderung genutzt.

Aber was ist der Fehlermodus? Der Fehlermodus bezieht sich auf ein Element, eine Komponente, ein System, eine Funktion oder einen Prozess mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit ungleich Null. Lassen Sie es uns am Beispiel eines Motorrads verstehen. Die Scheibenbremse des Motorrads funktioniert aufgrund der Reibung zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen. Nun können verschiedene Ereignisse, wie etwa Ölverschmutzungen auf der Straße oder starke Regenfälle, zu einer verringerten Reibung führen und schließlich zu einem Bremsversagen und einem Unfall führen. Diese Ereignisse werden als Fehlermodi bezeichnet.

FMEA identifiziert Fehlerarten und -auswirkungen und priorisiert deren Behebung oder Beseitigung, bevor das Produkt freigegeben wird.

In den 1940er und 1950er Jahren entwickelte das US-Militär eine Methode namens „Fehlermöglichkeits- und -effektanalyse“, um die Zuverlässigkeit von Waffensystemen, Flugzeugen und Raketen zu verbessern. Während des Zweiten Weltkriegs kam es beim US-Militär zu zahlreichen Ausfällen von Waffensystemen, die zum Verlust von Menschenleben und Ressourcen führten.

Anschließend entwickelte das Militär einen systematischen Ansatz zur Identifizierung und Behebung potenzieller Fehlerquellen in Waffensystemen. Dieser Ansatz umfasste die Analyse jeder Komponente und jedes Subsystems der Waffen, um potenzielle Fehlerquellen sowie deren Ursachen und Auswirkungen auf die Leistung des Systems aufzudecken. Das Militär entwickelte außerdem Methoden zur Quantifizierung der Wahrscheinlichkeit und Schwere jedes Fehlermodus und zur Priorisierung seiner Behebung.

Nach dem Krieg wurde FMEA angepasst und in anderen Branchen angewendet, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit ihrer Produkte und Prozesse zu verbessern. In den 1960er Jahren wurde FMEA in das Apollo-Programm der NASA integriert, wo es zur Bestimmung potenzieller Fehlerarten im Raumfahrzeug und seinen Subsystemen eingesetzt wurde.

Seitdem wird FMEA in mehreren Branchen, beispielsweise in der Elektronik, Telekommunikation und im Gesundheitswesen, häufig als Instrument zur Risikominderung eingesetzt.

FMEA stützt sich auf mehrere Standards, die den FMEA-Prozess beschreiben und Leitlinien für die Durchführung einer FMEA bieten. Schauen wir uns einige der bekanntesten FMEA-Standards an:

FMEA verwendet einen strukturierten Ansatz, um potenzielle Fehlerarten zu erkennen und Lösungen zur Vermeidung dieser Fehler zu entwickeln. Schauen wir uns die Schritte an, die bei der FMEA befolgt werden:

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FMEA wird hauptsächlich in drei Typen eingeteilt: Design-FMEA (DFMEA), Prozess-FMEA (PFMEA) und System-FMEA (SFMEA). Jeder Typ konzentriert sich auf eine andere Phase des Produkt- oder Prozesslebenszyklus und hat ein anderes Ziel.

DFMEA wird während der Produktdesignphase durchgeführt. DFMEA zielt darauf ab, das Produktdesign zu verbessern, indem potenzielle Probleme entdeckt und behoben werden, bevor das Produkt auf den Markt kommt. Dabei werden die Eigenschaften bewertet, die sicherheitstechnische und regulatorische Auswirkungen auf das Produkt haben können. Dies kann die Bewertung der Eigenschaften der verwendeten Materialien (Schmierfähigkeit, Viskosität oder Elastizität), der Produktgeometrie, der Toleranzen, des technischen Lärms usw. umfassen.

DFMEA wird üblicherweise in den folgenden Branchen eingesetzt:

PFMEA wird während des Herstellungs- oder Produktionsprozesses durchgeführt. Dabei geht es darum, Fehler zu lokalisieren, die zu einer verminderten Prozesssicherheit, Sicherheit der Belegschaft und Unzufriedenheit der Kunden führen können. Dazu gehört auch die Bewertung menschlicher Faktoren oder Fehler, die Analyse der im Geschäftsprozess verwendeten Methoden, Materialien und Maschinen, die Untersuchung der für die Produktakzeptanz verwendeten Messgrößen und die Untersuchung von Umweltfaktoren, die sich auf den Geschäftsprozess auswirken.

PFMEA wird typischerweise in den folgenden Branchen eingesetzt:

SFMEA wird während der Service- oder Wartungsphase durchgeführt. Die folgenden Branchen verlassen sich bei der Risikobewertung auf SFMEA:

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In modernen Branchen, in denen hohe Qualität, Zuverlässigkeit und Sicherheit im Vordergrund stehen, ist FMEA ein entscheidendes Instrument, um potenzielle Fehler in Produkten, Prozessen oder Systemen aufzudecken, bevor sie sich auf das gesamte System auswirken.

Laut einem Bericht von Grand View Research aus dem Jahr 2023 hatte der Risikobewertungsmarkt im Jahr 2022 einen Wert von 5,98 Milliarden US-Dollar und wird von 2023 bis 2030 voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 6,1 % wachsen. Der Bericht führt an, dass der Industriesektor im Jahr 2022 Das Unternehmen, das für die Produktion auf Maschinen angewiesen ist, erzielte mit einem Anteil von 30,03 % den höchsten Gesamtumsatz unter allen Branchen (Automobilindustrie, Lebensmittel und Getränke, Unterhaltungselektronik, Industrie, Gesundheitswesen und andere).

Risikobewertungen werden mit verschiedenen Methoden durchgeführt, wie z. B. Gefahrenanalyse, FMEA und Fehlerbaumanalyse (FTA). Die Bedeutung der FMEA in modernen Branchen ist jedoch aus folgenden Gründen quantifizierbar:

FMEA ermöglicht es Unternehmen, mögliche Fehler zu beheben, bevor sie sich negativ auf das Geschäft auswirken. Durch die frühzeitige Behebung von Problemen können Unternehmen die Produkt- und Prozessqualität verbessern, die Kundenzufriedenheit erhöhen und die Wahrscheinlichkeit kostspieliger Nacharbeiten, Garantieansprüche oder Produktrückrufe verringern.

In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Gesundheitswesen und der Automobilindustrie, in denen Sicherheit ein entscheidendes Anliegen ist, spielt die FMEA eine wesentliche Rolle, indem sie potenzielle Sicherheitsrisiken und deren Ursachen aufspürt. Unternehmen können dann Maßnahmen ergreifen, um Risiken zu beseitigen und die Sicherheit von Mitarbeitern und Kunden zu gewährleisten.

Mit FMEA können Unternehmen kostspielige Reparaturen, Ausfallzeiten und Nacharbeiten vermeiden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer gesteigerten Effizienz führt.

Viele Branchen unterliegen regulatorischen Compliance-Standards, die den Einsatz von Risikomanagementtechniken wie FMEA erfordern. Durch den Einsatz von FMEA können Unternehmen die Einhaltung regulatorischer Standards sicherstellen.

Da FMEA die Produkt- und Prozessqualität verbessert, die Sicherheit erhöht und die Kosten senkt, verschaffen sich Unternehmen unweigerlich einen Wettbewerbsvorteil gegenüber ihren Konkurrenten. Sie können einen guten Ruf für hochwertige Produkte, verbesserte Sicherheit und Kundenzufriedenheit aufbauen, was zu einem höheren Marktanteil und einer höheren Rentabilität führt.

Durch das Verständnis der potenziellen Risiken, die FMEA aufdeckt, und das Ergreifen von Korrekturmaßnahmen können Unternehmen innovative Produkte und Prozesse entwickeln, die den Bedürfnissen und Erwartungen der Kunden entsprechen.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen hat FMEA in modernen Industrien aufgrund der zunehmenden Komplexität und Vernetzung von Produkten, Prozessen und Systemen noch mehr an Bedeutung gewonnen. Das Aufkommen neuer Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und das Internet der Dinge (IoT) hat dem Risikomanagementprozess eine neue Dimension hinzugefügt und es schwieriger gemacht, potenzielle Fehler zu identifizieren und zu entschärfen.

Heutzutage werden mehrere moderne Technologien und Werkzeuge zur Durchführung von FMEA eingesetzt, um die Effektivität und Effizienz von Produkten und Prozessen zu verbessern. Zu den am häufigsten in der modernen FMEA verwendeten Tools gehören:

Da die Technologie weiter voranschreitet, können wir damit rechnen, dass immer ausgefeiltere Tools und Techniken entwickelt werden, um den FMEA-Prozess weiter zu verbessern.

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FMEA wird sich weiterentwickeln, da die Industrie neue Technologien einführt. Eine mögliche Entwicklung ist der verstärkte Einsatz von KI- und ML-Algorithmen zur Analyse von Daten und zur Bestimmung potenzieller Fehlerarten. Dies könnte zu effizienteren und genaueren FMEA-Prozessen führen.

Eine weitere mögliche Entwicklung ist die Integration von FMEA in den Product Lifecycle Management (PLM)-Prozess. Dies könnte ein umfassenderes Risikomanagement vom Design bis zum Lebensende und während des gesamten Produktentwicklungsprozesses ermöglichen. Da Unternehmen außerdem Nachhaltigkeit und Umweltauswirkungen in den Vordergrund stellen, kann die FMEA außerdem eingesetzt werden, um potenzielle Umweltrisiken zu ermitteln und die Produktnachhaltigkeit zu verbessern.

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Bildquelle: Shutterstock

KI-Forscher