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Risikoanalyse mit der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)

Ein ganzheitlicher Ansatz mit Model Based Systems Engineering (MBSE)

Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, kurz FMEA, ist eine systematische Methode zur Analyse und Bewertung von Risiken. Sie eignet sich für verschiedene Bereiche wie z.B. die Produktentwicklung und Produktion oder allgemein zur Prozessoptimierung. Mit einer FMEA werden Fehlerquellen identifiziert, deren Auswirkungen bewertet und geeignete Maßnahmen definiert, um die Fehler zu minimieren bzw. ganz zu vermeiden.

Eine FMEA ist ein Prozess, an dem verschiedene Disziplinen mitwirken. Je komplexer ein System ist, desto umfangreicher wird auch die FMEA ausgestaltet sein. Neben dem Projektleiter, der die FMEA durchführt und die benötigten Ressourcen dafür definiert, ist meist ein Moderator mit Methodenkompetenz beteiligt, der auch die Dokumentation übernimmt. Der Input stammt von Mitarbeitern unterschiedlicher Fachrichtungen mit entsprechendem Know-how und weiteren Experten, die meist nur temporär einbezogen werden.

So läuft eine FMEA ab

Die Basis für eine FMEA ist eine komplette Darstellung der Systemstruktur, in der alle Systemelemente erfasst und Fokuselemente erkennbar sind. Jedem Systemelement müssen Funktionen, Eigenschaften und Merkmale zugeordnet werden. Die Funktionen werden miteinander verknüpft. All das sollte mit den Anforderungen aus dem Lasten- und Pflichtenheft verifiziert werden.

Jeder Funktion werden nun mögliche Fehler und deren Folgen zugeschrieben. Für jeden Fehler wird daraufhin der Schweregrad bei Auftreten in Bezug auf das Gesamtsystem in einer geeigneten Skala von 1 = leicht bis 9 = schwerwiegend bewertet. Anschließend widmet man sich der Fehlerursache und eruiert, ob bereits geeignete Maßnahmen zum Abstellen des Fehlers vorliegen. Ebenso bewertet man die Wahrscheinlichkeit (P-Wert), mit der dieser Fehler eintritt, nach einer Skala von 1 = sehr selten bis 9 = sehr oft und die Wahrscheinlichkeit, mit der man den Fehler entdeckt, bevor er auftritt, entsprechend einer Skala von 1 = sehr hoch bis 9 = sehr niedrig. Aus der Multiplikation der drei Bewertungen ergibt sich der sog. RPZ-Wert, die „Risiko-Prioritäts-Zahl“. Je höher diese Zahl ist, desto höher ist die Priorität dieses Fehlers. Damit identifiziert man die kritischsten Fehler und entwickelt hierfür Maßnahmen. Auf Basis dieser Maßnahme findet nun eine erneute Bewertung des Fehlers statt, die zu einem anderen RPZ-Wert führen und damit zu einer anderen Einstufung des Fehlers führen sollte.

Ein Beispiel für eine FMEA

In der folgenden Tabelle betrachten wir die Funktion „Motor“ und zwei mögliche Fehler:

  1. Ausfall der Energieversorgung
  2. Verschließ der Lager

Die Fehlerfolgen „Maschine bewegt sich nicht“ und „Maschine verliert an Effizienz“ haben einen unterschiedlichen Schweregrad von 9 bzw. 3, da der Ausfall der Energieversorgung zum sofortigen Stillstand der gesamten Maschine führen würde.

Als nächstes sehen wir uns die Fehlerursachen und derzeit definierte Maßnahmen an, um den Fehler zu minimieren oder abzustellen und bewerten die Wahrscheinlichkeit, dass der Fehler auftritt. Anschließend prüfen wir, wie und mit welcher Wahrscheinlichkeit der Fehler entdeckt werden kann. Aus diesen drei Zahlen bilden wir das Produkt und erhalten den RPZ-Wert. Im ersten Fall „Ausfall der Energieversorgung kommen wir dabei auf die Zahl 405 (9x9x5), im zweiten Fall „Verschleiß der Lager“ auf 27 (2x9x1). Somit hat der erste Fehler eine deutlich höhere Priorität in der Bearbeitung. In diesem Fall gehen wir davon aus, dass mit einem Spezialkabel der Fehler abgestellt werden kann und reduzieren damit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens nach Umsetzung der Maßnahme auf 1. Die neue RPZ lautet 45 (9x1x5) und ist somit deutlich niedriger in deren Priorisierung.

MBSE: Die perfekte Basis für eine FMEA

Die Integration einer FMEA in ein Funktionsmodell ermöglicht es, die Risikoanalyse eng mit dem Systemdesign und der Entwicklung zu verknüpfen, was dazu beiträgt, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu bewältigen. Es ist wichtig, dass das Team gut mit beiden Methoden vertraut ist, um eine effektive Umsetzung zu gewährleisten.

Eine FMEA-Analyse mit MBSE zu unterstützen bedeutet, die FMEA als ein Modell zu erstellen und zu integrieren, das mit dem Systemmodell in Einklang steht. Dies ermöglicht eine konsistente und effiziente Bewertung der potenziellen Fehlermodi und ihrer Auswirkungen auf das System. Aus dem Systemmodell kann automatisiert ein FMEA-Bericht erstellt werden, der die relevanten Informationen über die Fehlermodi und ihre Bewertungen enthält.

Damit erhalten Sie einen durchgängigen und dokumentierten Prozess, ausgehend vom Lastenheft des Kunden oder internen Vorgaben über die Definition des Systemmodells und deren Ableitung in die Entwicklungsaufgaben bis hin zu Testszenarien zur Verifizierung der Anforderungen.

FMEA mit MBSE. Die Vorteile:

Sie möchten mehr über Model Based Systems Engineering in Verbindung mit der FMEA erfahren? 

Unser MBSE-Workshop ist dafür der perfekte Einstieg, kostenlos und unverbindlich:

  • 12. Juli 2024 | 71101 Schönaich
  • 20. September 2024 | 59597 Erwitte

iQUAVIS: Die MBSE-Softwarelösung auch für kleine und mittelständische Unternehmen

iQUAVIS ist eine Kombination von Modellierungswerkzeugen, die eine gesteuerte Strukturierung von Systemen und ganzen Produktportfolios erlaubt. In das Funktionsmodell lassen sich die identifizierten Fehlermodi, RPZ-Werte und die geplanten Maßnahmen integrieren. Dies kann in Form von Kommentaren, Anmerkungen oder speziellen Funktionsdiagrammen erfolgen, welche die FMEA-Informationen darstellen.

Hier eine beispielhafte Darstellung:

Die Umsetzung der Maßnahmen und die Auswirkungen auf das Risiko können überwacht werden. Die FMEA kann jederzeit aktualisiert und neu bewertet werden.

Solid System Team: Ihr Partner für die Einführung der FMEA auf Basis der Model Based Systems Engineering-Methode

MBSE ist eine Methode, die eine ganzheitliche Betrachtung der Systemstruktur ermöglicht und damit die perfekte Basis für eine FMEA ist.  Wir begleiten Sie bei der Einführung der MBSE-Methode und der passenden Softwarelösung. Dabei schulen wir vor allem Ihre (künftigen) FMEA-Experten, stellen ein passendes Expertenteam zusammen und begleiten ein Pilotprojekt.

Sie haben Fragen oder möchten mehr über die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) auf Basis des Model Based Systems Engineering erfahren? Melden Sie sich gerne bei uns.

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