FMEA - Bedeutung und Vorteile in der Produktentwicklung

Die Industrie 4.0 Ära konfrontiert uns damit, unsere Unternehmen von etwas analogem und siloartigem zu etwas digital vernetztem zu transformieren. Für die am Designprozess Beteiligten war das Verständnis von Fehlermodi und -effekten ein manueller Prozess, der oft nicht auf neue Varianten oder Designs übertragen wurde, was zu mehr Testfehlern oder Ausfällen in der tatsächlichen Anwendung führte. Dies verursachte eine längere Markteinführungszeit, erhöhte die Kosten für ein Redesign und barg das Risiko, Produkte im Rahmen der Garantie ersetzen oder sich, in extremen Fällen, gegen Klagen wehren zu müssen.

Das traditionelle System, bei dem davon ausgegangen wurde, dass alte Entwürfe für neue Varianten funktionierten, oder bei dem Mitarbeiter das Unternehmen verließen und das Wissen für benötigte Produktinformationen mitnahmen, führte zu schwerwiegenden Problemen, die in neuere Varianten kopiert wurden, wodurch problematische Entwürfe reproduziert wurden und die Kosten für das Unternehmen stiegen.

Bei der Arbeit mit der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) können die Beteiligten jedoch schon früh im Konstruktionsprozess erkennen und analysieren, wie Teile versagen könnten, und Pläne zur Vermeidung dieser Fehler entwickeln. Durch die systematische Planung, wie ein Teil oder ein Produkt ausfallen könnte und wie man diesen Fehlermodus beheben kann, können die Beteiligten ihre Produkte kontinuierlich verbessern, bevor sie zur Fertigung oder in den Einsatz geschickt werden.

Vorteile der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

Dieser systematische Ansatz bewertet ein Design von der Konzeption über die Fertigung bis hin zum Kunden. Durch die Behandlung dieser Probleme im Voraus schafft die FMEA eine robuste Informationsinfrastruktur, die sicherstellt, dass Produktdesigns in der Praxis vorhersehbar funktionieren.

Man kann einen Fehler zwar nicht immer ausschließen, aber man kann dafür sorgen, dass das Produkt auf eine sicherere Weise ausfällt.

FMEA priorisiert Fehler und Aktionspläne, um drei wesentliche Fragen beantworten zu können:

• Wie hoch ist der Schweregrad des Fehlers?
• Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Fehler auftritt?
• Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, das Problem zu erkennen?

Durch die Multiplikation dieser drei Faktoren kann man einen RPZ-Score erstellen. Mit diesem können die Projektbeteiligten eine konsistente, abgestufte Skala mit diesen Kriterien anlegen, um die Fehlermodi zu identifizieren, die sich am stärksten auswirken, am schwersten sind und am schwierigsten zu erkennen sind. So kann das Design geändert werden, um die kritischsten Probleme zu beheben, bevor es in die Produktion geht.

Arten der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

Aber Fehlermodi können sowohl durch den Fertigungsprozess als auch durch den Konstruktionsprozess verursacht werden. Wenn ein Produkt mit einer bestimmten Toleranz konstruiert, aber außerhalb dieser Toleranz gebaut wird, erhöht sich die Fehlerrate und kann zu kostspieligen Gegenmaßnahmen führen. Zum Beispiel das Zerlegen von Produkten, um sie zu reparieren, was zu Schäden am Produkt während der Reparatur führen kann, was die Kosten und die benötigte Zeit deutlich erhöhen kann.

Mit Hilfe der Prozess-Fehlermöglichkeits- und -Einfluss-Analyse (PFMEA) können Projektbeteiligte in der Produktionsphase die Fähigkeiten eines Fertigungsprozesses bewerten und die dem Prozess inhärenten Fehlermöglichkeiten identifizieren und Pläne zu deren Vermeidung entwickeln. Sie überprüfen auch die Fähigkeiten des Prozesses, vergleichen diese mit den Prozessempfindlichkeiten, die in der Design Failure Mode and Effect Analysis (DFMEA) identifiziert wurden, und entwickeln Pläne, um sicherzustellen, dass der Prozess immer ein akzeptables Produkt produziert.

Indem die Prozessempfindlichkeit eines Produkts mit der PFMEA angesprochen wird, können die Beteiligten entscheiden, wie sie das Problem angehen, bevor die Produktion beginnt. Sie können eine Teile- oder Prozessinspektion hinzufügen, neue Ausrüstung kaufen, einen Wiederherstellungsplan entwickeln und/oder vorbeugende Wartungsprogramme für kritische Ausrüstung einrichten. Diese Entscheidungen werden im Kontrollplan für das Produkt festgehalten.

FMEA in der industriellen Revolution

Die FMEA ist eine Reihe von Präventivmaßnahmen, die durch die heutige digitale industrielle Revolution unterstützt werden und es uns ermöglichen, robuste Produktdesigns und Fertigungsprozesse zu entwickeln, die qualitativ hochwertige Produkte hervorbringen. Während es immer Risiken und Herausforderungen bei der Herstellung eines Produkts geben wird, priorisiert und adressiert die FMEA diese und sorgt so für sicherere, qualitativ hochwertigere Produkte für die Gegenwart und Zukunft.

PLM-Tools wie Windchill fügen sich FMEAs nahtlos in den Digital Thread ein, um Aktionspläne zur Behebung von Konstruktionsschwächen und Kontrollpläne bereitzustellen, die es den Beteiligten in der gesamten Wertschöpfungskette ermöglichen, die Kontrollen und Aktivitäten zu verstehen, die zur Herstellung eines Qualitätsprodukts erforderlich sind.

Sie können mehr darüber erfahren, wie PTC mit FMEAs arbeitet, indem Sie unsere Qualitätsmanagement-Webseite besuchen.