FMEA

Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 1

FMEAFMEAFailure Mode and Effect AnalysisFailure Mode and Effect Analysis


Development

• Development Center of the 1960s at the NASA space programs for quality assurance of the

• In the Consequence application v. a. in safety critical areas (such as aviation, nuclear technology)

• 1980 Recording as "Ausfalleffektanalyse" into the DIN 25448

• Since the end of the 1980s increased use in the automotive industry (first at Ford)

Definition

The failure modes and -analysis (FMEA, engl: Failure Modes and Effects Analysis) is

•a formalized, analytical method

•for systematic collection and avoid potential errors in the development of new products

•as well as in the planning of manufacturing and assembly processes.

The basic idea of the method:

Errors that are not made, must not be fixed!Errors that are not made, must not be fixed!

FMEA – Failure Mode and Effect Analysis

Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt

Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 3 SS 2007

• With every new development in principle

• Introduction of new technologies, Materials and Processes

• Safety-related systems, components or procedures

• If potential failure serious and expensive consequences had the result

• In case of constructive or production changes to existing products

• In case of change of the working conditions of a product

• In so-called defective parts or Problemprozessen, i.e. if there is a high quality risk

• In the Business Risk Management Process

Range of application

Areas of use of the FMEA

4.3 Instrumente der Umsetzung



Considered Object

Basics of FMEA Time of the Responsibility for

Implementation

System-FMEA

Process FMEA

Design FMEA

Parent product or system

Product-concepts

after completion of the product

concept Development

Significant component

Construction Documents

after completion of the construction

documents Construction

Steps of the production

process

Manufacturing-plans

after completion of the manufacturing

plan

Production preparation, production

The FMEA can in all phases of the product lifecycle, From development to use, be used. In addition to the two "classic" FMEAs, the design and the process FMEA, is in the last time also increases the system-FMEA used.

Types of FMEA4.3 Instruments of implementation


Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude

5 SS 2007

Fehler, Ausfallvariante

Fahrzeug bleibt liegen

Motordefekt

Motorbrems-leistung zu

gering

Konstantdrossel-bremsleistung

fehlt

Drosselventilöffnet nicht

Ventil klemmt Durchmesser-maß nicht i.O.

Schleiffehler Werkzeug,Vorrichtung

Product Functional carrier

System Subsystem Assembly Component Characteristic property

Process step

Process parameters

Fahrzeug Motor Motorbrems-system

Konstantdrossel-bremssystem

Anordnung:Konstantdrossel

SchleifenVentil Ventil-durchmesser

Einstellung,Störgröße

Connection between the FMEA-types

Fehler-folge

Fehler-ursache

Fehler

System-FMEA 2

Fehler-folge

Fehler-ursache

Fehler

System-FMEA 1

Fehler-folge

Fehler-ursache

Fehler

Konstruktions-FMEA

Fehler-folge

Fehler-ursache

Fehler

Prozess-FMEA


6 SS 2007

Planning and Preparation

Project selection

Appointment of a coordinator and team building

System analyse

Risk analysis

Risk Assessment

Risk minimization

Definition of measures

Agreement of the measures

Review of the measures (auditing)

Validation of the FMEA to the completed process

Risikobeurteilung: FMEA der VersorgungsketteFMEA – Failure Modes and Effects Analysis


7 SS 2007

Systematisches Vorgehen

Das Produkt oder der Prozess werden in einer Top-Down-Vorgehensweise in einzelne Komponenten untergliedert.

Das systematische Vorgehen wird dabei durch die Verwendung eines Formblattes unterstützt.

Risikoanalyse, -bewertung und -minimierung

Der Ablauf der FMEA gliedert sich in Risikoanalyse, Risikobewertung und Risikominimierung. Letztere muss solange wiederholt werden, bis die Risikoprioritätszahl unter einem definierten Grenzwert liegt.

Risikoanalyse

Risikobewertung

Risikominimierung

Festlegung von Maßnahmen

Einführung der Maßnahmen

Überprüfung der Maßnahmen

Risiko ?

Ende

Risiko ?

Fehlermöglichkeits- und -einflußanalyse

Methodische Grundsätze4.3 Instrumente der Umsetzung


8 SS 2007

Avoid,

decrease

laminate

Even bear

Renunciation

•An incentive•Risk-sharing•Risk compensation• insurance

Reduction of the risk probability

Reserves-educationR

isk

pot

ent

ial

Risiko-Management – die StrategieFMEA – Risk management4.3 Instrumente der Umsetzung


9 SS 2007

preventive use

To fully exploit its benefits, the FMEA should already be used to run the beginning of the product life?.

FMEA-Team

development

Quality Assurance

attempt

distribution

(Customer)

planning

production

Interdisciplinary, creative teamwork

EntwicklungBeschaf-fung

Prozeß-planung

KundeFertigung

0,10 €1 €

100 €

10 €

Des

ign

FM

EA

Pro

cess

FM

EA

FehlerentdeckungFehlerverhütung

zune

hmen

de F

ehle

rkos

ten

In the preparation of FMEA employees from different departments of a company are involved.

In order to maintain continuity, certain functional areas at least 2 different types of FMEA participate.

Methodological Principles4.3 Instruments for implementing


10 SS 2007

Fehlermöglichkeits- und -einflußanalyse Teil-Name Teil-Nummer

Firma (Stempel, Warenzeichen)

Konstruktions-FMEA Prozeß-FMEA System-FMEA Modell/System/Fertigung Techn. Änderungsstand

Bestätigung durch betroffene Abteilung

Name/Abt./Lieferant Name/Abt./Lieferant Erstellt durch (Name/Abt.) Datum Überarbeitet

IST-ZUSTAND VERBESSERTER ZUSTAND

Systeme/ Merkmale Potentielle Fehler

Potentielle Fehlerfolgen D

Potentielle Fehlerursachen

Vorgesehene Prüfmaßnahmen

Auftreten

Bedeutung

Entdeckung

Risiko-prioritäts-

zahl (RPZ)

Empfohlene Abstellmaßnahme

Verantwort-lichkeit

Getroffene Maßnahmen

Auftreten

Bedeutung

Entdeckung

Risiko-prioritäts-

zahl (RPZ)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17)

Risk analyse Risk minimizationRisk? Evaluated?

Maintenance

FMEA form VDA4.3 Instruments for implementing


11 SS 2007

Spalte 1: Systems / features

in Design FMEA: component name (eg valve)

in Process FMEA: Process Name: (eg, drilling)

Valve - switch - pipe

- Ausfall (evtl. auch sicherheitskritisch)- Geräusche- Nacharbeit notwendig- Montage erschwert

Spalte 3: Potential failure effects

Description of the consequences of the error for internal (in process FMEA) and external customers (in Design FMEA)

It is assumed that the error occurred.

Cracked - Swaps - Obstruction - short - corrosion - fatigue - wear

Spalte 4: documentation obligations

Are affected by the potential consequences of errors or mistakes legal provisions in this column is a "D" stated

Noise Control Act offends against the Federal Emissions?

A list of all possible errors of the observation unit

Important : Make any subjective review! First, minor errors can prove on closer inspection to be quite critical.

Can serve as the basis of previous experience FMEA s or customer service information like parts.

Spalte 2:potential error

Risk Analysis4.3 Instrumente der Umsetzung


12 SS 2007

Spalte 6: Proposed test measures

Spalte 5: Potential Causes

Collection of all possible sources of error that can lead to the observed error

Possible classification of the causes of errors :

- Design-related errors

- Production-related error

- Due to assembly errors

a) Avoid activities (V) (= Verhütungsmaßnahmen): Measures that either prevent the occurrence of the fault or error cause?

Reducing the probability of occurrence (risk A number is decreased)

b discovering measures (E)) (test measures): measures, a discovery of the error allow? Increase the probability of

detection (risk number E is small)

c) impact limiting measures (A): measures, not prevent the occurrence of a failure, but reduce its impact

or even prevent it? Reduce the significance of the fault (figure B risk is smaller)

It is recommended to focus on existing inspection measures for similar structures or to the planned tests and new developments in

- Design? changes (V) - process changes (V)

- Sampling tests (E) - improve? Testability (E)

- Redundant function? design (A) - Warning devices (A)

- Dimensioning - false material

- Form-/Lagetolerenzen - surface structure

- Incorrect installation - incorrect setting

risk Analysis4.3 Instruments for implementing


13 SS 2007

Column 7: probability of occurrence

Assessment of probability of occurrence of any cause in the light of recent prevention measures (see column 6)

It is believed that the cause of the error and error can not be detected before the product reaches the customer.

The significance of the error flows with not included in the assessment.

Auftretenswahrscheinlichkeit Häufigkeit Bewertungspunkte

unwahrscheinlich

Es ist unwahrscheinlich, daß ein Fehler auftritt.

0

1

sehr gering

Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, für die sehr geringe Fehlerzahlen bekannt sind.

1/10000 1/5000

2 3

gering

Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, bei denen gelegentlich Fehler auftraten.

1/2000 1/1000 1/200

4 5 6

mäßig

Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, bei denen immer wieder Schwierigkeiten auftraten.

1/100 1/50

7 8

hoch

Es ist nahezu sicher, daß Fehler in größerem Maße auftreten.

1/10 1/2

9 10

risk Assessment4.3 Instruments of implementation


14 SS 2007

Column 8: the error means

Evaluation of the effect of the error on the client, taking into account the recent impact limitation measures

The valuation is independent of the occurrence and detection probability.

Principle have the same error Follow the same rating

Bedeutung des Fehlers (Auswirkung auf den Kunden) Bewertungspunkte

keine Auswirkung

Es ist unwahrscheinlich, daß der Fehler eine wahrnehmbareAuswirkung auf das System hat.

1

unbedeutend

Der Kunde wird nur geringfügig belästigt. Er wird nur eine geringeBeeinträchtigungen des Systems bemerken.

23

mittelschwer

Der Kunde ist unzufrieden. Er fühlt sich durch den Fehler belästigtoder ist verärgert.

456

schwer

Der Kunde ist über den Fehler verärgert, jedoch ist dieSystemsicherheit nicht betroffen.

78

äußerst schwerwiegend

Fehler führt zum Ausfall des Systems. Sicherheit und/oderEinhaltung gesetzlicher Vorschriften ist beeinträchtigt.

910

risk Assessment4.3Instruments for implementing


15 SS 2007

Column 9: Probability of Detection

Assessment of the likelihood for the discovery of the error, before the product is delivered, regardless of the occurrence and the significance of the error

The previous inspection measures must be considered in the assessment.

Wahrscheinlichkeit der Entdeckung Häufigkeit Bewertungspunkte

hoch

Funktioneller Fehler, der bei den nachfolgenden Arbeitsgängen bemerkt wird

> 99,99 %

1

mäßig

Augenscheinliches Fehlermerkmal. Automatische 100 % Prüfung eines einfachen Merkmals (z.B. Bohrung vorhanden)

> 99,7 %

2-5

gering

Leicht zu erkennendes Fehlermerkmal. Automatische 100 % Prüfung eines meßbaren Merkmals (z.B. Durchmesser).

> 98 %

6-8

sehr gering

Nicht leicht zu erkennendes Fehlermerkmal. Visuelle oder manuelle 100 % Prüfung

> 90 %

9

unwahrscheinlich

Das Merkmal wird nicht geprüft, bzw. kann nicht geprüft werden. Verdeckter Fehler, der nicht erkannt wird.

< 90 %

10

risk Assessment4.3 Instruments for implementing


16 SS 2007

Mit der Risikoprioritätszahl wird ein Maß für das Risiko festgelegt. Je höher die RPZ, desto höher das Risiko.

Die RPZ ergibt sich aus der Multiplikation der jeweiligen Bewertungspunkte für Auftreten (A), Bedeutung (B) und Entdeckung (E) der Fehlers:

RPZ = A * B * E

Diese Berechnung ist für alle Fehlerursachen durchzuführen.

Die Risikoprioritätszahlen geben einen Anhaltspunkt für die Reihenfolge der anschließend durchzuführenden Verbesserungsmaßnahmen im Rahmen der Risikominimierung. Fehlerursachen mit einer hohen RPZ sollten zuerst betrachtet werden.

Darüber hinaus sollten unabhängig von der RPZ auch die Einzelbewertungen betrachtet werden:

hohe "A"-Werte: Fehler treten häufig auf. Solche Fehler müssen vorrangig beseitigt werden.

hohe "B"-Werte: Die zu erwartende Verärgerung des Kunden ist besonders groß. Es sollte über eine konzeptionelle Änderung nachgedacht werden.

hohe "E"-Werte: weisen auf konzeptionelle Schwachstellen hin

In der Praxis werden oft nur Fehlerursachen mit einer RPZ größer als 125 oder Einzelbewertungen größer als 8 als besonders kritisch angesehen. Aufgrund der Subjektivität der Risikoprioritätszahlen ist von dieser

Vorgehensweise aber abzuraten! Unter dem Gesichtspunkt einer Null-Fehler-Strategie stellt jeder Fehler eine Beeinträchtigung der Produktqualität dar und sollte deshalb vermieden werden.

Spalte 10: Risikoprioritätszahlen (RPZ)

Risikobewertung4.3 Instrumente der Umsetzung


17 SS 2007

Basic Approaches:

Avoiding the error cause

Reducing the probability of occurrence

Reduction in the importance of the error

Increase the probability of detection

Column 11: Recommended Remedial

Review of measures :

Basically: Fault avoidance measures are preferable to missing rent nationwide!

i.e. Quality is produced not merely achieved!

Error condition Nationwide measures are costly and do not lead to quality improvements. • You should only be used as an emergency or temporary basis.

The best way is to avoid the cause of the error by design and / or manufacturing engineering changes. good method: Poka-Yoke, i.e. avoid inadvertent error ("idiots security") installation of an incorrect part is as avoided by design produced distinctiveness

minimizing risk4.3 Instruments for implementing



18 SS 2007

For any corrective action has to be a responsible employee or department to be entered.

In addition, a date for the launch is set.

Column 12: Responsibility

Registration of the final measures imposed, which do not necessarily correspond with the recommended corrective actions listed in column 11 .

Column 14-17: Assessing the Effects

A new risk assessment provides information on the effectiveness of the measures.

This regard are the same criteria as for columns 7-10.

The method of minimizing risk must be repeated until the risk of error is minimized to the requirements accordingly.

The method of minimizing risk must be repeated until the risk of error is minimized to the requirements accordingly.

Column 13: Measures introduced

Minimizing Risk4.3 Instruments for implementing


FMEA

Business

Transcript of FMEA