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QM-Methoden » FMEA » Beispiel

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System-FMEA

Die System-FMEA ist eine in sich geschlossene Variante der FMEA, die durch konsequente Strukturierung und Kundenorientierung Unsicherheiten hinsichtlich der logischen Zusammenhänge von Fehlern, Fehlerfolgen und Fehlerursachen und der Bewertung von Fehlerfolgen vermeidet. Die Vorge­hensweise wird zunächst am Beispiel einer System-FMEA Produkt vorgestellt und später auf eine System-FMEA Prozess angewandt.

Zur Realisierung der System-FMEA sind als Vorarbeiten

• die Strukturierung des betrachteten Systems (Produkt oder Prozess) nach Systemelementen auf verschiedenen Ebenen bis hinunter zu Einzelteilen bzw. Prozessschritten und
• die Beschreibung der Funktionsbeiträge der Systemelemente zu den Funktionen des Gesamtsystems und die logische Verknüpfung der Funk­tionen

erforderlich. Im weiteren Verlauf der FMEA erfolgt dann im FMEA-Team

• das Ableiten möglicher Fehler der Systemelemente als Abweichungen von den beschriebenen Funktionen,
• die Ermittlung und Beurteilung der möglichen Fehlerfolgen,
• die Verfolgung der möglichen Fehlerursachen durch logische Verknüpfung mit Fehl­funktionen untergeordneter Systemelemente,
• die Zusammenstellung der Maßnahmen, die zum Zeitpunkt der FMEA bereits durchgeführt wurden, um die Ursachen von möglichen Fehlern zu vermeiden,
• die Zusammenstellung der Maßnahmen, die zum Zeitpunkt der FMEA bereits durchgeführt wurden, um Fehlerursachen und Fehler zu entdecken, bevor sie sich beim Kunden auswirken und um Fehlerfolgen zu mildern,
• die Risikobewertung, die durch eine Risikoprioritätszahl für jede Fehlerursache zusammengefasst wird und
• die Festlegung und Kontrolle der Maßnahmen, die für die Minderung des Risikos auf ein akzeptables Maß erforderlich sind.

Die Bewertung der Fehlerfolgen erfolgt auf der Systemebene und wird für die untergeordneten Fehler beibehalten.

Vorbereitung der FMEA

Abgrenzung des Systems

Damit der Auftrag zur FMEA für das FMEA-Team klar ist, wird zunächst das System abgegrenzt.

Bei einem technischen Produkt wie der Taschenlampe, mit der wir uns hier beschäftigen wollen, gibt es da verschiedene Möglichkeiten:

• Das Produkt, so wie es verkauft wird, einschließlich Verpackung und Zubehör
• Das Produkt, wie es verwendet wird. In unserem Fall also die Taschenlampe einschließlich Leuchtmittel und Batterie
• Das Produkt ohne Verbrauchsmaterial

Da bei einer Taschenlampe der „Karton“, welcher verkauft wird, im Vergleich mit der Lampe selbst keine allzu große Rolle spielt, wird die Taschenlampe mit Batterien und Glühbirne betrachtet.

Bildung eines Teams

An der System-FMEA Produkt nehmen teil:

• Entwicklung, Konstruktion
• Fertigungsplanung, Fertigung und
• Qualitätswesen

Teammitglieder können auch die Projektleitung und ein Methodenexperte sein.

Weitere Experten sollten zu speziellen Themen konsultiert werden:

• Das Marketing zur Bedeutung von Fehlern
• Lager/Logistik zu Fragen der Verpackung und des Transports
• Der Umweltbeauftragte zu den Umweltaspekten von Produkten und Prozessen

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Systemanalyse und Systemstruktur

Wird ein Produkt geplant, entstehen erste Konzepte für die Hardware häufig als Grobentwürfe, in denen untergeordnete Systeme als „black boxes“ darge­stellt werden. Durch unterschiedliche Anordnung und Auswahl dieser unter­geordneten Systeme entstehen Konzeptvarianten, an denen die konstrukti­ven Vor- und Nachteile der Varianten untersucht werden können.

Mit zunehmender Ausarbeitung des ausgewählten Konzeptes werden die un­tergeordneten Systeme feiner strukturiert. Es werden kritische Baugruppen und Teile identifiziert, die zunächst ausgearbeitet werden, um die Anforderungen zu spezifizieren und Herstellbarkeit und Lieferung sicherzustellen. Die Struktur wird in einer Strukturstückliste abgebildet.

Die System-FMEA Produkt folgt dieser Vorgehensweise. Daher liefert eine Strukturstückliste bereits eine Aufteilung des Gesamtsystems in Systemele­mente auf verschiedenen Ebenen. Die Anzahl der Ebenen wird durch die FMEA nicht begrenzt, sondern ist durch die Konstruktion gegeben.

Die Systemanalyse wird vervollständigt durch die Untersuchung der Schnitt­stellen. Diese sind der Strukturstückliste nicht zu entnehmen, da diese Ver­bindungselemente der einen oder der anderen Baugruppe zuordnet. Die Schnittstellen gehen jedoch aus den Zusammenbauzeichnungen hervor.

Die Vorgehensweise bei der Systemanalyse ist allgemein in der Abb. 1 darge­stellt.

Konkreter erläutern wollen wir dies am Beispiel einer Taschenlampe.

Die Einteilung der Baugruppen ist bis zu einem gewissen Grade willkürlich und ergibt sich aus der Erfahrung des Konstrukteurs und den Gepflogenhei­ten im Unternehmen. Im nächsten Schritt soll aus der Strukturstückliste die Systemanalyse abgeleitet werden. (Abb. 2)

Die Strukturstückliste und die Beschreibung der Systemstruktur in einem Diagramm sind offensichtlich eng miteinander verbundene, komplementäre Beschreibungen des gleichen Sachverhaltes, die unterschiedlichen Zwecken dienen. Daher ist es nicht zwingend erforderlich, die Strukturierung des Sys­tems auf der Basis des Grobentwurfs mit der Strukturstückliste zu begin­nen. Auch die Diagrammdarstellung kann am Anfang stehen.

Für die Durchführung der FMEA ist die Diagrammdarstellung jedoch zu bevorzugen, weil sie

• übersichtlich ist,
• Schnittstelleninformationen enthält und
• so die Darstellung von Funktionsstrukturen erleichtert.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, die Systemstruktur vor Beginn der FMEA bis in die feinsten Details auszuarbeiten. Vielmehr sollte gemäß dem Fortschritt der Produktentwicklung die Struktur ausgehend von einem Konzept konkretisiert und verfeinert werden. Das Diagramm muss daher leicht änderbar und erweiterbar sein. Dies wird durch den Einsatz geeigneter Software gewährleistet.

Die Struktur endet, ebenso wie die FMEA bei Kaufteilen. Wenn komplexe Baugruppen eingekauft werden, schließt sich die FMEA des Lieferanten an.

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Spezifikation, Funktionen

Der Kunde fordert, ausgesprochen oder nicht ausgesprochen, von dem Pro­dukt Funktionen bzw. Merkmale in bestimmter Ausprägung und unter be­stimmten Bedingungen. Das Produkt ist fehlerfrei, wenn es die geforderten Funktionen voll erfüllt und die Merkmale in der geforderten Ausprägung auf­weist. Wenn wir Fehler auffinden wollen, müssen wir also die geforderten Funktionen und Merkmale des Systems kennen. Abweichungen von diesen Forderungen sind Fehler.

Die Forderungen an ein Produkt sind in einem Pflichtenheft oder einer tech­nischen Spezifikation vollständig zusammengestellt. Abgeleitet davon sind Forderungen auch in Datenblättern, Maßbildern und Prospekten enthalten.

Am Beispiel der Taschenlampe könnten wir spezifizieren:

Die Spezifikation ist zunächst als Zielspezifikation Bestandteil des Pflichten­heftes. Mit dem Entwicklungsfortschritt werden die internen Sollwerte durch die dem Kunden garantierten Daten ersetzt und es entsteht die technische Spezifikation des Produktes.

Die Systemelemente tragen zu den Funktionen des Gesamtsystems, des Pro­duktes, bei. Sie erzeugen diese Funktionen teils durch ihren inneren Aufbau selbst, teils übertragen sie die Funktionen untergeordneter oder über Schnittstellen verknüpfter Systemelemente (Abb.4).

Betrachten wir die Hauptfunktion der Taschenlampe, eine ausreichende Be­leuchtungsstärke netzunabhängig für eine ausreichende Zeit zur Verfügung zu stellen, so sind daran alle Systemelemente auf der ersten Ebene beteiligt:

• Gehäuse, komplett: Energie speichern, elektrische Leistung bereitstellen, elektrische Leistung in Strahlungsleistung umwandeln, elektrischen Strom leiten, Glühbirne koaxial positionieren.
• Deckel, komplett: Strom leiten.
• Lampenkopf: Lichtbündel formen, Lichtbündel austreten lassen.

Gehen wir zu der nächsten Strukturebene über, können wir die genannten Funktionen ganz oder teilweise Systemelementen auf dieser Ebene oder Schnittstellen zuordnen. Dadurch entsteht ein Funktionsnetz (Abb. 5)

Es ist offensichtlich, dass es bei der Zuordnung der Funktionen einen gewis­sen Gestaltungsspielraum gibt. Die Trennung der Funktionen des Reflektors in Licht bündeln und Reflexionsvermögen gewährleisten ist willkürlich, weil auch die Lichtbündelung durch Reflexion zustande kommt.

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FMEA im Team

Fehleranalyse

Fehler, Abweichungen von der Spezifikation entstehen dadurch, dass Systemelemente Funktionen oder Funktionsbeiträge nicht erfüllen. Ein Feh­ler auf einer gegebenen Systemebene wird durch Fehlfunktionen untergeord­neter Systemelemente oder an Schnittstellen, die Beiträge zur Funktion des betrachteten Systemelementes liefern, verursacht. Dieser Fehler hat seiner­seits Fehlfunktionen übergeordneter Systemelemente oder von Systemele­menten, zu deren Funktion über Schnittstellen ein Beitrag geleistet wird, zur Folge. Die Folge von Fehlfunktionen des Produkts besteht in der Wahrneh­mung des Kunden, der seine Erwartung an das Produkt enttäuscht sieht.

Auf der untersten Systemebene bestehen die Fehler darin, dass die Funktio­nen der Bauteile durch deren Eigenschaften nicht gewährleistet werden. Die Ursachen dafür sind in einer fehlerhaften Auslegung des Bauteils oder in ei­ner Abweichung von der festgelegten Auslegung zu suchen. Dies entspricht der Betrachtungsweise der Konstruktions-FMEA, die damit durch die Sys­tem-FMEA mit eingeschlossen wird.

Abweichungen von der festgelegten Auslegung haben ihre Ursache in einer fehlerhaften Herstellung des Bauteils. Dadurch entsteht der Anschluss an die System-FMEA Prozess.

Als Beispiel wollen wir den möglichen Fehler „Lampenkopf formt Lichtbündel nicht“ betrachten (Abb. 6).

Da wir einen Fehler betrachten, der auf der zweiten Systemebene angesiedelt ist, hat er seine Folge auf der Ebene des Produkts und seine möglichen Ur­sachen auf der dritten Ebene. Die System-FMEA beginnt aber auf der Ebene des Produktes. Folglich liegt diese FMEA, in der die Fehlfunktionen des Pro­duktes, ihre Auswirkungen auf die Wahrnehmung des Kunden und die Feh­lerursachen auf der zweiten Ebene betrachtet werden, bereits vor. Als mögli­che Ursachen für den Fehler „Beleuchtungsstärke nicht gewährleistet“ sind in dieser Stufe alle Defizite in den Funktionsbeiträgen, die in Abb. 5 darge­stellt sind, untersucht.

Da das Lichtbündel nur dann einwandfrei geformt wird, wenn die Position des Glühfadens der Glühbirne im Brennpunkt des Reflektors sichergestellt ist, sind am Formen des Lichtbündels auch die Systemelemente beteiligt, die die Positionierung der Glühbirne gewährleisten. Die Lichtstrahlung von der Birne zum Reflektor wird jedoch nicht durch ein Medium übertragen. Daher verzichten wir auf die Definition einer Schnittstelle und untersuchen die Fehlerursachen einzeln.

Wir gehen dazu auf die zweite Ebene über und untersuchen den Lampen­kopf. Dieser hat als Funktionsbeiträge zu der Funktion „Beleuchtungsstärke gewährleisten“ die Funktionen „Lichtbündel formen“ und „Licht austreten lassen“. Näher beschäftigen wir uns mit den möglichen Defiziten der Funkti­on „Lichtbündel formen“.

Ursachen für diese mögliche Fehlfunktion können bei dem Trichter liegen, der den Reflektor aufnimmt, bei dem Kleber, mit dem Abdeckglas und Re­flektor in einem Arbeitsschritt in den Trichter eingeklebt werden, oder beim Reflektor selbst. Ob und an welchen Stellen die FMEA zu größerer Tiefe hin fortgesetzt wird, hängt von

• den Auswirkungen der betrachteten Fehlfunktionsstruktur auf die Wahr­nehmung des Kunden und
• den Erfahrungen des FMEA-Teams bzw. den vorhandenen Daten zum Auftreten der betrachteten Fehlfunktionen ab.

Wenn die Auswirkungen gravierend sind (Sicherheit) und zum Auftreten der Fehlfunktion nur Schätzungen vorliegen, muss die FMEA bis zum Einzelteil oder Kaufteil hinunter durchgeführt werden, auch wenn zunächst nur eine geringe Auftretenswahrscheinlichkeit geschätzt wird. Bei der detaillierten Be­trachtung aller möglichen Fehlerursachen könnten hier Korrekturen nötig werden.

Nach der FMEA auf der zweiten Ebene würden wir nach Abb. 6 auf die drit­te Ebene übergehen und den Fehler „Reflektor bündelt Licht nicht“ weiter untersuchen, weil wir bei den Eigenschaften des Reflektors Fehlerursachen mit nennenswerter Auftretenswahrscheinlichkeit sehen. Um eine komplette Dokumentation zu erhalten, sollten wir dann auch die Funktionsstruktur noch um die Eigenschaften des Reflektors und deren Funktionen ergänzen. Gegebenenfalls muss auch eine Spezifikation des Reflektors erstellt bzw. überarbeitet werden.

Der nächste Schritt in die Tiefe, bei dem Mängel oder Abweichungen in den Bauteileigenschaften als Fehler und unzureichende Auslegung oder Herstel­lung als Fehlerursachen betrachtet werden, entspricht der herkömmlichen Konstruktions-FMEA.

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Risikobewertung

Die Folgen eines Fehlers werden in der Fehleranalyse ermittelt. Für die Risikobewertung wird die gravierendste Folge berücksichtigt. Diese wird in das FMEA-Formular eingetragen. Sofern es für unterschiedliche Kunden auch unterschiedliche Folgen gibt, sollten diese separat dokumentiert werden.

Der Fehler kann auch mehrere Ursachen haben, die mit un­terschiedlicher Wahrscheinlichkeit auftreten und mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit entdeckt werden. Die Risikobewertung bezieht sich da­her auf die Fehlerursache. Für jede mögliche Fehlerursache wird eine Risiko­prioritätszahl ermittelt, die als das Produkt aus den Bewertungszahlen für die Bedeutung B , die Auftretenswahrscheinlichkeit A und die Entdeckungs­wahrscheinlichkeit E definiert ist: RPZ = B*A*E

Während es sinnvoll ist, die Systemanalyse und die Funktionsanalyse durch die Fachleute für das zu untersuchende System durchführen zu lassen und dann im Team zu überprüfen und zu ergänzen, müssen die Fehleranalyse und die Risikobewertung im Team durchgeführt werden, da hier die Kennt­nisse der Teammitglieder aus verschiedenen Bereichen zusammenfließen müssen. Dazu benötigen wir das FMEA-Form­blatt und eine Bewertungstabelle, in der die Bewertungszahlen erläutert sind.

In das Formblatt (Abb. 7) haben wir zuvor die Kopfdaten eingetragen. Wir nehmen an, dass wir uns in einer vorhergehenden Teamsitzung über die Systemstruktur und das Funktionsnetz verständigt haben. Ebenso sei eine Fehlerstruktur bereits erstellt.

Wir betrachten den Lampenkopf, dem wir in der Funktionsanalyse die Funk­tion „Lichtbündel formen“ und in der Fehleranalyse den möglichen Fehler „formt das Lichtbündel nicht (ausreichend)“ zugeordnet hatten. Entspre­chend tragen wir die Funktion in den Kopf des Formulars und den mögli­chen Fehler in die dritte Spalte des Formulars ein.

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Bedeutung

Eine unzureichende Formung des Lichtbündels führt dazu, dass die Strah­lungsleistung auf eine zu große Fläche verteilt wird. Eine beleuchtete Fläche in einem gegebenen Abstand erscheint daher zu dunkel oder, anders ausge­drückt, der Abstand, in dem beleuchtete Gegenstände noch wahrgenommen werden können, ist geringer als spezifiziert.

Dies ist ein Fehler, der bei Anwendungen im Haushalt wahrscheinlich nicht sehr ins Gewicht fällt. Soll die Lampe jedoch professionell oder für Hobbys wie Camping, Jagd oder Wassersport benutzt werden, ist die Reichweite des Strahls ein wichtiges Qualitätsmerkmal.

Wenn dieses nicht gegeben ist, wird der Kunde das als Einschränkung einer wichtigen Funktion empfinden und verärgert sein. Nach Tabelle 2.1 bewer­ten wir also die Bedeutung mit 7 und tragen dies in das Formular ein.

Die Bedeutung für den Kunden ist subjektiv und wird durch die Aussagen der Unterlagen, die wir dem Kunden zur Verfügung stellen, und durch die Erwartungen, die er aus seiner Kenntnis des Standes der Technik heraus in das Produkt setzt, bestimmt. Würden wir die Taschenlampe TD als Haus­haltsmodell kennzeichnen und außerdem Modelle für gehobene Ansprüche anbieten, könnten wir die Bedeutung einer unzureichenden Formung des Lichtbündels geringer einstufen.

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Auftreten

Als mögliche Ursachen für den Fehler „Lampenkopf formt das Lichtbündel unzureichend haben wir in der Fehleranalyse

• der Reflektor bündelt das Licht nicht,
• der Trichter gewährleistet die Position des Reflektors nicht und
• der Kleber gewährleistet die Position des Reflektors nicht

identifiziert.

Diese möglichen Fehlerursachen tragen wir in die dafür vorgesehen Spalte des Formblatts (Abb. 7) ein.

Da im Laufe der Konstruktion und Entwicklung der Lampe bereits Maßnah­men getroffen wurden, um die genannten Fehlerursachen zu vermeiden, tra­gen wir diese in die Spalte „Vermeidungsmaßnahmen“ ein.

Zur Vermeidung des Fehlers „Reflektor bündelt das Licht nicht“ wurde wäh­rend der Konstruktion die Kontur des Reflektors rechnerisch ausgelegt. Durch die Erfahrung mit ähnlichen Produkten ist dieses Verfahren abgesichert. Erste optische Tests an Mustern wurden bereits durchgeführt. Die Tests bestätigten die Richtigkeit der Ausle­gung. Da das Fertigungsverfahren für den Reflektor und der Lieferant noch nicht endgültig festgelegt sind, kann über die zu erwartenden Toleranzen noch keine definitive Aussage gemacht werden. Der Standardkorrosionstest an Prototypen von kompletten Lampen ergab keine Verschlechterung der op­tischen Eigenschaften des Reflektors. Die Reklamationsstatistik zeigt jedoch, dass vom Vorgängermodell etwa jede hunderttausendste Lampe wegen Kor­rosionsschäden am Reflektor in der Garantiezeit reklamiert wurde. Da bei den Reklamationen eine erhebliche Dunkelziffer besteht und die vorgesehene Gebrauchsdauer erheblich größer ist als die Garantiezeit, geht das FMEA-Team davon aus, dass die tatsächliche Auftretenswahrscheinlichkeit deutlich größer ist, und bewertet A mit 4.

Der Trichter wird aus einem schlagzähen Kunststoff gespritzt. Erfahrungen mit ähnlichen Teilen zeigen, dass die geplanten Toleranzen mit diesem Mate­rial gehalten werden können. Tests an Prototypen bestätigen, dass Teile mit extremer Toleranzlage immer noch eine ausreichende Lichtbündelung gewährleisten. Außerdem wurde mit fertig montierten Lampenköpfen ein Klimatest durchgeführt: Ergebnis o.k.

Schock- und Rütteltests mit kompletten Lampen erbrachten ebenfalls keine Ausfälle am Trichter, die die Positionierung des Reflektors beeinträchtigt hätten. Aus der Vergangenheit sind jedoch einige Reklamationen wegen de­formierter Lampenköpfe bekannt.

Das Team bewertet die Auftretenswahrscheinlichkeit in diesem Falle mit 3

Bei den mit kompletten Lampenköpfen durchgeführten Tests versagte in ei­nem von 40 Fällen der Kleber beim Schocktest. Aus der Reklamationsstatis­tik ist allerdings kein Versagen des Klebers bekannt.

Die Bewertung dieser Fehlerursache wird vom Team kontrovers diskutiert.

• Wie relevant sind die Tests?
• Wie wurden die Tests überhaupt durchgeführt? Klimatest und Schock- und Rüttelprüfung nacheinander an denselben Proben oder wurden für je­den Test neue Proben verwendet?
• Ist die getestete Version wirklich identisch mit dem Vorläufer, der durch die Reklamationsstatistik erfasst wird?
• Reklamiert der Kunde überhaupt, wenn ihm bei einem Schock der Kleber versagt? Meistens fällt dann das Glas heraus und zerspringt. Der Kunde meint dann, er sei selbst schuld, oder sieht bei einer Reklamation keine Chance.

Die Diskussion ist mindestens teilweise darauf zurückzuführen, dass dem Team kein aktueller Kontrollplan für Prototypen und keine zugehörigen Prüfspezifikationen bzw. Prüfanweisungen vorliegen und dass auch die Prüfprotokolle offensichtlich den Verlauf der Prüfung nicht zweifelsfrei wiedergeben.

Das Team einigt sich schließlich darauf, dass die Testergebnisse die einzig verfügbaren Daten sind. Um die Verfechter der Meinung, keine Reklamatio­nen sprächen dafür, dass die Klebung zuverlässig ist, zu besänftigen, siedelt es die Ausfallwahrscheinlichkeit an der unteren Grenze des 90%-Vertrau­ensbereiches der Testergebnisse an und vergibt eine 5.

Diese Vorgehensweise entspricht zwar der Erkenntnis, dass Teams Kompro­misse aushandeln müssen, um arbeitsfähig zu bleiben, ist aber nicht opti­mal. Besser wäre es gewesen, den experimentell ermittelten Wert einzuset­zen, eine 7 zu vergeben und die Klärung in der Verbesserungsschleife her­beizuführen.

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Entdeckung

Die im Entwicklungsplan für die Taschenlampe TD vorgesehenen Desi­gnprüfungen wurden durchgeführt. Bis auf den einen Ausfall des Klebers führten sie nicht zu Fehlern.

Wegen der relativ geringen getesteten Stückzahlen und weil nicht bis zum Ausfall getestet wurde, bleibt eine Unsicherheit hinsichtlich der Entdeckungswahrscheinlichkeit die mit 6, 5 und 5 bewertet wird.

Der Test von Lebensdauermerkmalen ist ein Spiel mit der geforderten Aussagewahrscheinlichkeit für das Erreichen einer festgelegten Zuverlässigkeit, der Versuchsdauer und der Stichprobengröße. Dies wird natürlich auch durch das verfügbare Testequipment und das Budget beeinflusst.

Nach der einfachsten Modellvorstellung nimmt man an, dass alle Prüflinge zum Zeitpunkt t die Zuverlässigkeit R(t) haben. Die Wahrscheinlichkeit P_A, dass von n Prüflingen zur Zeit t noch keiner ausgefallen ist, ist dann:

P_A = 1-R(t)

P_A ist damit die Aussagewahrscheinlichkeit dafür, dass das Lebensdauerziel R(t) erreicht wurde. Tabelle 2 zeigt, dass bei großem R(t) auch große Stichproben erforderlich sind, um eine hohe Aussagewahrscheinlichkeit zu erreichen.

Wenn also der Hersteller der Taschenlampe das Ziel hat, während einer Gewährleistungsdauer von 2 Jahren maximal 5% Ausfall zuzulassen, liegt R(t) bei 0,95. Führt er nun mit 40 Proben einen beschleunigten Lebensdauertest durch, der 2 Jahre normale Betriebsdauer simuliert, und hat keinen Ausfall, ist das Lebensdauerziel mit 87% Aussagewahrscheinlichkeit erreicht. Für E eine 10 zu vergeben, weil P_A < 90% resultiert ist sicher verfehlt, weil mit 98,5% Aussagewahrscheinlichkeit nicht mehr als 10% innerhalb der Gewährleistung ausfallen und mit 99,99% nicht mehr als 20% Ausfall auftreten. Das Risiko für gravierende Probleme innerhalb der Gewährleistungsdauer ist durch den Test also reduziert, jedoch nicht auf 0. Nimmt man noch die dem Team zu Verfügung stehenden zusätzlichen Informationen aus der Reklamationsstatistik hinzu, ist die Vergabe von E=5 vertretbar.

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Risikoprioritätszahl(RPZ)

Die Bewertungen für die Bedeutung des Fehlers, die Auftretenswahrschein­lichkeit und die Entdeckungswahrscheinlichkeit werden miteinander multi­pliziert und in die Spalte RPZ eingetragen. Wenn viele Fehlerursachen vor­handen sind, ist es sinnvoll, nach der RPZ zu sortieren. Da die RPZ ein Maß für das Risiko ist, soll sie dazu dienen, die Entscheidung für Maßnahmen zur Risikominimierung zu unterstützen. Der Zustand der FMEA vor der Produktfreigabe sollte so sein, dass das gesamte FMEA-Team die noch vorhandenen Risiken für tolerierbar hält. Die Entscheidung für eine Freigabe selbst muss im­mer vom Projektverantwortlichen getroffen werden, der dabei auch Gesichts­punkte wie Kosten, verfügbare Ressourcen, verfügbare Technologien etc. be­rücksichtigt. Nur als Faustregel kann gelten, dass bei Risikoprioritätszahlen > 100 Maßnahmen erforderlich sind.

Spezielle Konstellationen werden in der folgenden Tabelle näher erläutert:

Unter den Aspekten der Produkthaftung und des Firmenimages ist es gene­rell erforderlich alle möglichen Fehler, deren Bedeutung mit 10 oder 9 be­wertet wird, besonders zu überwachen. Das Ziel dabei muss immer sein, die Ursachen solcher Fehler durch Innovation vollständig zu eliminieren. Eine Situation, wie sie in der dritten Zeile von Tabelle 3 dargestellt ist, ist ge­fährlich, weil eine geringe Auftretenswahrscheinlichkeit auch bedeutet, dass der Fehler morgen auftreten kann und dann 10 000 Jahre nicht mehr. Das eine Ereignis kann aber, bei entsprechenden Auswirkungen, das Ende der Firma bedeuten.

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Verbesserung

Die Untersuchung des Lampenkopfes der Taschenlampe TD ergibt für alle drei Fehlerursachen RPZ > 100. Daher erarbeitet das FMEA-Team für alle drei Fehlerursachen Verbesserungsvorschläge.

Bei einer System-FMEA Produkt müssen die Verbesserungen vornehmlich durch konstruktive Änderungen, die sowohl die Auftretenswahrscheinlichkeit als auch die Entdeckungswahr­scheinlichkeit verbessern (Abb. 8), erreicht werden.

Das FMEA-Team holt daher die fehlenden Informationen ein und diskutiert die Punkte

• Verbesserung der Relevanz der Labortests und
• mögliche Mechanismen für die Deformation der Lampenköpfe

mit dem Ziel, Maßnahmen für verbesserte Designprüfungen und Konstrukti­onsverbesserungen abzuleiten.

Das Team stellt fest, dass die Proben, die im Schock- und Rütteltest geprüft wurden, tatsächlich den Klimatest vorher nicht durchlaufen hatten. Die Dis­krepanz zwischen den Ergebnissen des Korrosionstests und der Reklamati­onsstatistik wird möglicherweise dadurch erklärt, dass der Korrosionstest bei konstanter Temperatur durchgeführt wird. Im Betrieb heizt sich der Lampenkopf auf und zieht beim Abkühlen mit korrosiven Partikeln beladene Umgebungsluft ein.

Die Deformationen des Lampenkopfes kommen wahrscheinlich dadurch zu­stande, dass Lampen bei starker Sonneneinstrahlung in geschlossenen Be­hältern unter Belastung (durch Werkzeuge etc.) aufbewahrt werden.

Das FMEA-Team beschließt also nach Rücksprache mit dem Labor,

• in den Korrosionstest thermische Zyklen einzubauen,
• zuerst den Klimatest und dann den Schock- und Rütteltest an den selben Proben durchzuführen,
• den den modifizierten Korrosionstest sowie den Schock- und Rütteltest bis zu simulierten 4 Jahren Gebrauchsdauer laufen zu lassen und auf Ausfälle zu überwachen (Kameraüberwachung) und
• eine konstruktive Lösung abzuklären, bei der Trichter und Reflektor aus korrosionsbeständigen metallischen Materialien gefertigt werden. Für die Verbindung von Trichter, Reflektor und Glas soll auf eine Klebung verzich­tet werden.
• Die FMEA soll auf der nächsten Systemebene fortgesetzt werden.

Diese geplanten Maßnahmen trägt das Team in das Formblatt ein (Abb. 9).

Da die Fortsetzung der FMEA auf der nächsten Systemebene zu einer weite­ren Präzisierung der geplanten Maßnahmen führen kann, nimmt das Team diese Aufgabe sofort in Angriff.

Auf der dritten Systemebene werden die Fehlerursachen der zweiten Ebene zu möglichen Fehlern und die möglichen Fehler der zweiten Ebene zu Feh­lerfolgen. Weil an den möglichen Fehlerursachen die drei Teile Reflektor, Trichter und Kleber beteiligt sind, spaltet sich die FMEA entsprechend auf. Dies ist bereits in der Fehlfunktionsstruktur (Abb. 6) dargestellt.

Wir betrachten die FMEA für den Reflektor (Abb. 10).

Dieser stellt materiell die unterste Systemebene dar. Auf dieser Ebene haben Fehler ihre Ursachen darin, dass spezifizierte Merkmale nicht gewährleistet sind oder nicht so spezifiziert sind, dass die geforderte Funktion gewährleis­tet wird. In der Fehlfunktionsstruktur hatten wir hier Abweichungen der Rautiefe und der Kontur als mögliche Fehlerursachen identifiziert. Diese tra­gen wir in das Formblatt ein. Da die Reklamationsstatistik nur Abweichun­gen der Rautiefe, verursacht durch Korrosion, kennt, bleibt die Auftretens­wahrscheinlichkeit von 4 bestehen. Das FMEA Team plant in Verbindung mit der Metallausführung des Lampenkopfes einen korrosionsbeständigen Reflektor und hat mit dem modifizier­ten Korrosionstest eine weitere wirksame Entdeckungsmaßnahme geplant. Damit verbessert sich die Entdeckungswahrscheinlichkeit auf 1. Dies ergibt eine geplante RPZ von 14.

Für eine Abweichung von einer funktionsgerechten Kontur des Reflektors ist die Auftretenswahrscheinlichkeit deutlich geringer. Da zum Zeitpunkt der FMEA die favorisierte Ausführung des Reflektors ein metallisierter Thermo­plast ist, kann eine Deformation im Betrieb nicht ausgeschlossen werden. Hier wird daher die Ausführung des gesamten Lampenkopfes in Metall als geplante Vermeidungsmaßnahme eingesetzt.

Zur Bestätigung wird als weitere Entdeckungsmaßnahme ein Klimatest mit Belastung geplant, der an kompletten Lampenköpfen durchgeführt werden soll. Da zwar Stichprobengröße und Testdauer korrekt geplant werden können, die Höhe der realistischen Belastung aber nicht klar ist, wird die damit erreichbare Entdeckungswahrscheinlichkeit auf 3 gesetzt.

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Neubewertung

Nachdem die geplanten Maßnahmen durchgeführt worden sind, wird die FMEA aktualisiert. Die Ausführung des Lampenkopfes in Metall wurde weiter verfolgt, weil eine kostengünstige Lösung gefunden wurde. Das Team trägt die durchgeführten Maßnahmen in das FMEA-Formblatt ein und nimmt eine neue Bewertung vor (Abb. 11)

Die Metallausführung des Lampenkopfes ist inzwischen konstruiert und durch die modifizierten Korrosionstests verifiziert (das alte Design korrodiert, das neue nicht). Folglich kann die Auftretenswahrscheinlichkeit erheblich günstiger eingeschätzt werden. Der Unterschied zwischen der alten und der neuen Ausführung macht tatsächlich Größenordnungen aus. Das Team ver­gibt also mit Stolz als neue Bewertung eine 2. Außerdem wird nach dem neuen Konzept für den Reflektor ein korrosionsbeständiges Material verwen­det, das sein Finish durch ein sicher beherrschtes Polierverfahren erhält. Zur Absicherung wurden die Tests einschließlich des Klimatests unter Belastung durchgeführt. Da sich auch hier das neue Design überlegen zeigt, nimmt das Team an, dass die Belastung wahrscheinlich richtig gewählt wurde, und setzt die Entdeckungswahrscheinlichkeit auf 2.

Da der Trichter nach der Änderung der Konstruktion nun formbeständig ist, ergibt sich hinsichtlich dieser Fehlerursache das gleiche Bild.

Erfreulicherweise entfällt auch der Kleber und damit die Fehlerursache „Kle­ber gewährleistet die Position des Reflektors nicht“, weil in der Metallausfüh­rung die Teile des Lampenkopfes durch eine Bördelung verbunden werden.

Nach der neuen Konstruktion wird allerdings das Glas durch einen PE-Ring eingefasst, der das Glas entlasten soll und auch Dichtungsfunktionen hat. Damit wird eine Überarbeitung der Strukturen erforderlich. Fehlermöglich­keiten treten wohl nicht mehr hinsichtlich der Positionierung sondern eher hinsichtlich der Dichtfunktion auf. Dies muss in einer Fortschreibung der FMEA berücksichtigt werden.