Was ist "FMEA"?

FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) ist eine systematische Methode zur präventiven Risikoanalyse, die potenzielle Fehler in Produkten, Prozessen oder Systemen frühzeitig identifiziert, bewertet und durch gezielte Maßnahmen vermeidet. Der englische Begriff lautet „Failure Mode and Effects Analysis“. Die Methode wurde ursprünglich in der Luft- und Raumfahrt entwickelt und ist heute in der Automobil-, Elektronik- und Medizintechnikindustrie ein fester Bestandteil der Qualitätssicherung.

Grundprinzip und Zielsetzung

Die FMEA basiert auf dem Gedanken, dass es wirtschaftlicher ist, Fehler zu verhindern als sie später zu korrigieren. Je früher ein potenzieller Fehler erkannt wird, desto geringer sind die Kosten für seine Vermeidung. Im Rahmen einer FMEA werden für jedes Bauteil oder jeden Prozessschritt drei zentrale Fragen beantwortet: Welche Fehler können auftreten? Welche Auswirkungen haben diese Fehler? Und welche Ursachen liegen den Fehlern zugrunde?

Die Ergebnisse münden in konkrete Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen, die dokumentiert und nachverfolgt werden. Die FMEA ist damit kein einmaliges Dokument, sondern ein lebendiges Arbeitsinstrument, das über den gesamten Produktlebenszyklus fortgeschrieben wird.

Arten der FMEA

Je nach Anwendungsbereich werden verschiedene FMEA-Typen unterschieden:

• Design-FMEA (D-FMEA): Analysiert potenzielle Fehler im Produktdesign. Sie wird in der Konstruktions- und Entwicklungsphase durchgeführt und bewertet, ob das gewählte Design die Funktionsanforderungen zuverlässig erfüllt.
• Prozess-FMEA (P-FMEA): Untersucht potenzielle Fehler im Fertigungs- oder Montageprozess. Sie stellt sicher, dass der Herstellungsprozess das Produkt fehlerfrei und wiederholbar produzieren kann.
• System-FMEA: Betrachtet das Zusammenspiel mehrerer Subsysteme und analysiert, wie Einzelfehler das Gesamtsystem beeinflussen.

Bewertung und Risikoprioritätszahl

Jeder identifizierte potenzielle Fehler wird anhand von drei Kriterien auf einer Skala von 1 bis 10 bewertet:

• Bedeutung (B): Wie schwerwiegend ist die Auswirkung des Fehlers auf den Kunden oder den nachfolgenden Prozess? Wert 10 steht für eine sicherheitskritische Auswirkung.
• Auftretenswahrscheinlichkeit (A): Wie wahrscheinlich ist es, dass die Fehlerursache eintritt? Wert 10 bedeutet, dass der Fehler nahezu sicher auftritt.
• Entdeckungswahrscheinlichkeit (E): Wie wahrscheinlich ist es, dass der Fehler vor der Auslieferung entdeckt wird? Wert 10 bedeutet, dass der Fehler mit den aktuellen Prüfmaßnahmen praktisch nicht erkennbar ist.

Aus dem Produkt dieser drei Bewertungen ergibt sich die Risikoprioritätszahl (RPZ): RPZ = B × A × E. Die RPZ kann Werte zwischen 1 und 1.000 annehmen. Je höher die RPZ, desto dringlicher ist der Handlungsbedarf. In der Praxis werden häufig alle Fehler mit einer RPZ über einem definierten Schwellenwert, etwa 125 oder 200, als vorrangig eingestuft.

May und Schimek betonen, dass die RPZ nicht isoliert betrachtet werden sollte. Auch Fehler mit niedriger Gesamtpunktzahl können kritisch sein, wenn einzelne Bewertungsdimensionen extrem hoch ausfallen, etwa eine Bedeutung von 9 oder 10 bei sicherheitsrelevanten Merkmalen.

Neuere Bewertungsmethodik: Aufgabenpriorität (AP)

Mit der Harmonisierung der FMEA-Methodik durch den AIAG/VDA-Standard (2019) wurde die klassische RPZ ergänzt durch die Aufgabenpriorität (AP). Diese unterteilt die Handlungspriorität in drei Stufen, hoch (H), mittel (M) und niedrig (N), basierend auf einer tabellarischen Zuordnung der Bewertungskombinationen. Damit wird vermieden, dass mathematisch gleiche RPZ-Werte bei unterschiedlichen Bewertungsprofilen zu falschen Priorisierungen führen.

FMEA im TPM-Kontext

Im Rahmen von TPM wird die FMEA insbesondere in der Säule Geplante Instandhaltung und bei der Anlaufoptimierung eingesetzt. Bei der Planung neuer Anlagen hilft die Design-FMEA, konstruktive Schwachstellen zu erkennen, bevor die Anlage in Betrieb geht. Bei bestehenden Anlagen liefert die Prozess-FMEA eine systematische Grundlage, um wiederkehrende Störungen zu analysieren und präventive Wartungsstrategien abzuleiten (vgl. May/Schimek 2015, S. 69–70).

Die FMEA arbeitet eng mit anderen Analysewerkzeugen zusammen. Ein Ishikawa-Diagramm kann genutzt werden, um mögliche Fehlerursachen strukturiert zu sammeln. Das DoE (Design of Experiments) ermöglicht anschließend, die in der FMEA identifizierten kritischen Parameter experimentell zu optimieren.

Praxistipp: Führen Sie die FMEA stets im interdisziplinären Team durch, mit Vertretern aus Konstruktion, Fertigung, Qualität und Instandhaltung. Die unterschiedlichen Perspektiven erhöhen die Vollständigkeit der Fehleranalyse erheblich.

Quellenangaben

May, C.; Schimek, P. (2015): Total Productive Management. 3. korr. Aufl., CETPM Publishing, Herrieden, S. 69–70.

Verwandte Konzepte

• DoE, Statistische Versuchsplanung zur Optimierung der in der FMEA identifizierten kritischen Parameter.
• Ishikawa-Diagramm, Ursache-Wirkungs-Analyse als Ergänzung zur Fehleridentifikation.
• TPM, Ganzheitliches Konzept, das präventive Fehleranalyse einschließt.
• Geplante Instandhaltung, TPM-Säule, die FMEA-Ergebnisse zur Wartungsplanung nutzt.
• KVP, Kontinuierliche Verbesserung auf Basis systematischer Risikoanalyse.
• Standardisierte Arbeit, Prozessstandards, die durch FMEA-Erkenntnisse verbessert werden.