Christian Schenk | News | 20.12.2023

Die FMEA-Gefahrenanalyse

Lesen Sie in diesem Beitrag Näheres zu Verfahren und Methodik der FMEA-Gefahrenanalyse. Welche wichtigen Schritte sollten Sie im Unternehmen beachten?

Definition

Die FMEA-Ausfalleffektanalyse (FMEA = Failure Mode and Effects Analysis) ist ein induktives Verfahren, mit dem die Häufigkeit und die Folgen eines Ausfalls von Maschinenelementen ermittelt werden soll. Das Verfahren ist ein formalisiertes Verfahren zur Fehlervermeidung und Erhöhung der Zuverlässigkeit.

FMEA-Gefahrenanalyse: Kurzbeschreibung

Das Verfahren wurde Ende der vierziger Jahre des vorigen Jahrhunderts in den USA im Rahmen der Entwicklung von Raketen entwickelt. In den siebziger Jahren fand es über die Automarke Ford in der Automobilindustrie, wo es in Folge im Rahmen der Qualitätssicherung eingesetzt wurde. In Deutschland wurde das Verfahren in der DIN 25448 unter der Bezeichnung „Ausfalleffektanalyse“ genormt.

Das Verfahren arbeitet über die Einschätzung einer Risikoprioritätszahl, die sich aus den folgenden drei Paramtern zusammensetzt:

• Wahrscheinlichkeit eines Fehlers,
• Folgen bzw Bedeutung eines Fehlers und
• die Wahrscheinlichkeit, den Fehler vor Eintritt erkennen zu können.

Das Produkt dieser drei Parameter, die jeweils zwischen 1 bis 10 bewertet werden, nennt man Risikoprioritätszahl. Diese Zahl liegt somit zwischen 1 und 1.000.

Ziel der Einschätzung nach FMEA

Durch die Ermittlung einer Risikoprioritätszahl kann einerseits durch einen Vergleich mit einer definierten Grenzzahl (akzeptierbares Risiko) abgeschätzt werden, ob weitere Maßnahmen gesetzt werden müssen, andererseits kann die Dringlichkeit bzw der Aufwand für Maßnahmen zur Risikominimierung ermittelt werden.

Ergebnis

Durch die Ermittlung von Fehlerarten, Fehlerursachen und Folgen, die in der Festlegung von Risikoprioritätszahlen münden, können gezielte und angemessene gegensteuernde Maßnahmen entwickelt werden.

Grenzen, Einschränkungen

Auch die FMEA-Methode ist ein qualitatives Verfahren, die Risikoprioritätszahl kann je nach einschätzender Person stark schwanken. Die Tatsache, dass sowohl der Faktor der Folgen (Unfallschwere) und die Möglichkeit der Fehlererkennung gleich (1 bis 10) bewerten werden, stellt auch eine gewisse Schwäche dar. Weiters muss für jedes Element jede Art des Ausfalls definiert und bewertet werden.

Verfahren und Methodik

Die FMEA-Gefahrenanalyse lässt sich auf drei Arten definieren:

• Die System-FMEA analysiert Komponenten und deren Zusammenwirken hinsichtlich der Erfüllung der Funktion eines Gesamtsystems (zB der Maschine)
• Die Konstruktions-FMEA behandelt die einzelnen Bauteile auf deren zuverlässigen Erfüllung ihrer Funktion oder Funktionen
• Die Prozess-FMEA untersucht den Arbeits- oder Herstellungsprozess hinsichtlich möglicher Schwachstellungen und gefahrbringenden Abweichungen

Grundlage für die Risikobewertung und die Entscheidung über die Notwendigkeit weiterer Maßnahmen ist die Definition einer so genannten Risikoprioritätszahl. Diese setzt sich aus den folgenden drei Paramtern zusammen:

• die Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Fehlers (Kennziffer W)
• die Bedeutung bzw die Folgen dieses Fehlers (Kennziffer B)
• die Wahrscheinlichkeit, den Fehler vor Eintritt des Schadens (des Unfalls) erkennen zu können (Kennziffer E)

Die drei Parameter werden jeweils mit einer Risikozahl von 1 bis 10 bewertet, das Produkt dieser drei Risikozahlen liegt somit zwischen 1 und 1.000 (1 x 1 x 1 bzw 10 x 10 x 10).

Beispiel für die Bewertung nach FMEA:

Hier ein Beispiel für eine Möglichkeit der Bewertung nach FMEA, es werden jeweils nur die Risikozahlen 1, 5 und 10 beschrieben, die restlichen Zahlen sind entsprechend abzustufen.

Auftrittswahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Fehlers:

• unwahrscheinlich, ähnliche Konstruktionen bisher ohne Fehler 1 Punkt
• Gelegentliche Fehler sind wahrscheinlich 5 Punkte
• Fehler nahezu sicher, ähnliche Konstruktionen sehr fehlerbehaftet 10 Punkte Bedeutung, Schadensausmaß eines eingetretenen Fehlers:
• Bagatellschaden, praktisch keine Auswirkungen 1 Punkt
• Arbeitsunfall, reversible Folgen (zB Abschürfungen, Prellungen) 5 Punkte
• Schwerste Folgen – Tod, Invalidität 10 Punkte Wahrscheinlichkeit der Fehlerentdeckung:
• Entdeckung nahezu sicher 1 Punkt
• Mittlere Wahrscheinlichkeit der Fehlerentdeckung 5 Punkte
• Fehler wird mit ziemlicher Sicherheit nicht entdeckt 10 Punkte

Das Verfahren besteht aus den folgenden sechs Einzelschritten:

1. Identifizierung der möglichen Gefahren, Feststellung der Gründe für die jeweiligen Gefahren
2. Bewertung jeder Gefahr durch ein Expertenteam, jeweils mit der Bewertungsziffer 1 bis 10, Ermittlung der Risikoprioritätszahl.
3. Festlegen von Grenzwerten für die einzelnen Gefahren (akzeptierbare Risikoprioritätszahl.)
4. Suchen nach Möglichkeiten zur Senkung der Risikoprioritätszahl durch Reduzierung der einzelnen Risikozahlen nach Entwicklung von Maßnahmenwerden,
5. Ermittlung der jeweils neuen Risikoprioritätszahlen nach dem Setzen von Maßnahmen.
6. Abschluss des Verfahrens nach dem Erreichen bzw Unterschreiten der akzeptierbaren Risikoprioritätszahl.