Die Entwicklung eines neuen Produkts oder die Verbesserung eines bestehenden Produkts beginnt mit einer Idee. Doch der Weg von der Idee zur Realität führt über eine Reihe von Prozessen, Tests und Fehlerbehebungen. Einer dieser Prozesse besteht darin, das Produkt einer Fehleranalyse (Design Failure Mode and Effect Analysis, DFMEA) zu unterziehen.
Die DFMEA kann auch für die Anlagen durchgeführt werden, aus denen diese Produkte entstehen, sowie für den Prozess der Produktentwicklung. Im Folgenden wird erläutert, wie eine Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) und eine DFMEA zusammenhängen, warum die DFMEA wichtig ist und wie sie durchgeführt werden kann.
Was ist DFMEA?
Bei der DFMEA werden alle potenziellen Fehler untersucht, die beim Entwurf eines neuen Produkts auftreten können. Von der Herstellung der Gussformen bis zum Löten der endgültigen Verbindungen kann beim Bau von Prototypen viel schiefgehen - deshalb ist es wichtig, alle möglichen Fehler zu berücksichtigen, bevor man mit der Produktion in größerem Maßstab beginnt.
Während der DFMEA wird jedem Fehler und seinen Ergebnissen eine Schweregradbewertung, eine Häufigkeitsbewertung und eine Entdeckungsbewertung zugewiesen. Diese drei Zahlen werden dann miteinander multipliziert und ergeben eine Risikoprioritätszahl (RPZ):
RPZ = Schweregrad x Auftreten x Erkennung
Fehler mit den höchsten RPZs sind schwerwiegender. Dieses Wissen kann Teams dabei helfen, die kritischsten Fehler zu entschärfen und ihre Wahrscheinlichkeit während der Produktion zu verringern oder zu beseitigen.
Im Idealfall führen Unternehmen eine DFMEA durch, bevor sie ihr Produkt auf den Markt bringen. Sie können zwar nicht alle potenziellen Fehler ausschließen, aber eine erfolgreiche DFMEA führt zu einem besseren Produktdesign und zufriedeneren Endnutzern.
DFMEA vs. PFMEA
Die Prozess-Fehlermöglichkeits- und -Einfluss-Analyse (PFMEA) und die DFMEA sind beides Zweige der umfassenderen Fehlermöglichkeits- und -einfluss-Analyse, auch einfach FMEA genannt.
Die PFMEA betrachtet den gesamten Prozess und identifiziert potenzielle Fehler im System. In der Fertigung kann eine PFMEA zum Beispiel nach Fehlern in Prozessen wie dem Lackieren des Produkts, der Montage oder dem Versand suchen.
Eine Design Failure Mode and Effect Analysis (DFMEA) hingegen konzentriert sich auf Fehler in bestimmten Bereichen des Designs. Bei der Produktentwicklung untersucht die DFMEA, wie das Produkt versagen kann, z. B. wenn es auf eine bestimmte Art und Weise verwendet oder bestimmten Temperaturen ausgesetzt wird. Die für die Herstellung dieser Produkte verwendeten Anlagen können ebenfalls einer DFMEA unterzogen werden, um sicherzustellen, dass die Anlagen wie erwartet funktionieren.
Was ist ein Fehlermodus?
Ein Fehlermodus ist alles, was dazu führt, dass das Produkt oder der Prozess außerhalb der erwarteten Parameter funktioniert. Die Bandbreite reicht von einem sehr kleinen Fehler, der kaum auffällt und die Leistung in keiner Weise beeinträchtigt, bis hin zu einem schwerwiegenden Ausfall, der zu Produktrückrufen und einer stillgelegten Produktionslinie führt. In den schwerwiegendsten Fällen kann ein Fehlermodus zu Verletzungen bei den Endbenutzern oder sogar zu Gerichtsverfahren führen.
Erläuterung der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse
Die Identifizierung des Fehlermodus ist wichtig, aber sie ist nur der erste Schritt in einer Fehlermodus-Effekt-Analyse.
Der Zweck der FMEA besteht darin, festzustellen, warum der Fehler aufgetreten ist, wie wichtig es ist, den Fehler zu beheben, und dann Schritte zu unternehmen, um den Fehler in Zukunft zu vermeiden. Unabhängig davon, ob es sich um einen Prozess, ein Design oder ein ganzes System handelt, ist die FMEA eine entscheidende Komponente, um maximale Betriebszeit, Sicherheit und Zufriedenheit der Endbenutzer zu gewährleisten.
Wie funktioniert die DFMEA?
Bei der Analyse von Konstruktionsfehlern und -effekten wird eine Gruppe von Personen mit Fachwissen über die zu untersuchende Konstruktion zusammengestellt. Gemeinsam machen diese Personen ein Brainstorming über alle Möglichkeiten, wie das Design versagen könnte.
Die Teammitglieder können sich an frühere Erfahrungen erinnern und ihr Wissen nutzen, um sich vorzustellen, wie es zu Fehlern kommen könnte und was die Folgen dieser Fehler sein könnten. Bei bestehenden Konstruktionen kann die DFMEA frühere Daten nutzen, um die Fehler und ihre Auswirkungen zu bestimmen.
Dann entscheidet das Team gemeinsam, wie diese Probleme proaktiv gelöst werden können. Dazu könnten Änderungen am Entwurf, an Teilen, Materialien oder anderen Elementen des Entwurfs- und Produktionsprozesses gehören.
DFMEA Beispiel
Nehmen wir an, ein Ingenieur entwickelt eine Anlage, die für die Verpackung eines Endprodukts verwendet werden soll. Während der Prototypprüfung wird im Rahmen einer DFMEA ein Fehler im Klebebandspendermechanismus festgestellt. Der Fehler tritt nach etwa 100 Betriebsstunden auf und führt dazu, dass das Klebeband nicht wie erforderlich ausgegeben wird. Dies führt dazu, dass etwa 50 % der Verpackungen falsch versiegelt werden und in einigen Fällen das Produkt aus der Verpackung austritt und unbrauchbar wird.
Dies ist ein großes Problem. Während der DFMEA stuft das Team die Häufigkeit des Auftretens mit 7, den Schweregrad mit 10 und die Entdeckung mit 2 ein. Dies ergibt eine RPZ von 140 und das Team beschließt, dass das Problem angegangen werden muss.
Nach der Untersuchung stellt das Team fest, dass das Problem durch einen Fehler in den Lagern verursacht wird, die das freie Drehen des Spenders ermöglichen. Das Team kann dieses Problem angehen, indem es eine regelmäßige Schmierung und Wartung empfiehlt, die im Spender verwendeten Materialien austauscht oder eine andere Änderung vornimmt, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass der Endnutzer der Anlage diesen Fehler erlebt.
Wie man DFMEA durchführt
Die Durchführung einer DFMEA kann ein sehr gründlicher und zeitaufwändiger Prozess sein, aber es ist unglaublich wichtig, Konstruktionsfehler zu erkennen und zu beheben, bevor sie größere Probleme verursachen können. Hier erfahren Sie, wie Sie beginnen können:
- Wählen Sie das zu untersuchende Muster aus.
- Zusammenstellung eines funktionsübergreifenden Teams von Experten, die mit verschiedenen Bereichen des Entwurfs vertraut sind
- Identifizieren Sie alle möglichen Fehlerarten.
- Identifizieren Sie die Grundursache(n) für jeden Fehlermodus.
- Weisen Sie jedem identifizierten Fehler eine Bewertung für Schweregrad, Auftreten und Entdeckung zu.
- Ermitteln Sie die Risikoprioritätszahl, indem Sie jede dieser Bewertungen miteinander multiplizieren.
- Ergreifen Sie Maßnahmen, um das Risiko von Fehlern zu verringern oder zu beseitigen, beginnend mit den höchsten RPZ-Werten.
- Sobald die Änderungen umgesetzt sind, führen Sie eine weitere DFMEA durch, um festzustellen, ob sich die RPZ-Punktzahl verringert hat.
Ein computergestütztes Wartungsmanagementprogramm (CMMS) kann der Schlüssel zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und zur Verbesserung der RPZ-Werte sein. Durch die Verfolgung von Anlagen und die Erfassung von Leistungsdaten ist Ihr Team gut gerüstet, um gründliche Anlagenanalysen durchzuführen und die Leistung durch gezielte Wartung zu steigern.