Design-Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

Die Design-FMEA (oder im deutschen Konstruktions-FMEA) stellt sicher, dass jeder mögliche Fehler, der bei der Konstruktion entstehen könnte, in Erwägung gezogen und betrachtet wird. Sie ist somit eine Zusammenfassung aller Überlegungen während der Entwicklungsphase eines Produkts oder Teils. Die Design-FMEA verläuft parallel zum eigentlichen Entwicklungsprozess und verleiht diesem eine dokumentierte Form.

Hauptziele dieser D-FMEA sind zum einen die Erfüllungsüberprüfung des Pflichtenhefts und zum anderen die Sicherstellung der Qualität bei der Entwicklung. Hierbei handelt es sich um präventive Maßnahmen zur Fehlervermeidung. So kann auch die sehr teure Fehlerbehebung bzw. Nacharbeit verhindert werden. Ein Beispiel für eine Design-FMEA ist die Betrachtung eines Zahnkranzes oder eines Luftschlauches.

Konkret werden bei der Design-FMEA mögliche Fehler und deren Ursachen und Fehlerfolgen so weit wie möglich erkannt und beschrieben. Es werden Schwachstellen analysiert, die auf Grund von Erfahrungen und / oder früheren Beanstandungen aufgedeckt werden.

Die Design-FMEA beschäftigt sich grundsätzlich nur mit Einzelteilen und den Anforderungen, die hinterher das Gesamtsystem an diese Einzelteile hat. Sie unterstützt dabei den Entwicklungsablauf bei der Vermeidung von Fehlern wie folgt:

  • Sie hilft durch eine weitgehend objektive Bewertung der Designanforderungen und -alternativen.
  • Sie vergrößert die Wahrscheinlichkeit des Erkennens von möglichen Fehlern in der Design- und Entwicklungsphase, da sie unter anderem Vergleiche zu früheren Konstruktionen provoziert.
  • Sie liefert zusätzliche Informationen für die Planung eines sorgfältigen und geeigneten Prüf- und Testprogramms.
  • Sie erstellt eine Liste von möglichen Fehlern, die nach Ihrer Bedeutung für den Kunden geordnet sind und gleichsam Prioritäten für Designverbesserungen und Tests widerspiegeln, weil sie eine Bewertung fordert.
  • Sie ermöglicht eine zugängliche Darstellung von Vorschlägen, Empfehlungen und dem Einleiten von Maßnahmen zur Fehlervermeidung oder zumindest zur Fehlerreduzierungen, da sie von allen Betroffenen eingesehen werden kann.
  • Sie dient als zukünftige Hilfe bei der Analyse von Feldbeanstandungen, bei der Bewertung von Designänderungen und bei neuen Konstruktionen, weil einmal gemachte Erfahrungen in den „Informationsschatz“ des Unternehmens eingehen.

Ausgangspunkt für die Design-FMEA sind immer die Anforderungen an das Einzelteil. Darauf aufbauend wird untersucht, welche Designfehler im Entwicklungsbereich auftreten können. Designfehler sind immer die Fehler, die in einer Zeichnung gemacht werden können und die dann später bei der Umsetzung in Produkte und Prozesse zu einer verminderten Leistungsfähigkeit führen.

Abbildung: Designbeispiel einer Verzahnung

[Abbildung: Designbeispiel einer Verzahnung]

Die Design-FMEA wird gestartet vom Ingenieur des verantwortlichen Designbereiches, bzw. des Ingenieurs, der bei Fremdkonstruktionen beim Lieferanten für die Durchführung der betreffenden FMEA zuständig ist. Bei der Vorbereitung der Design-FMEA sollte der verantwortliche Ingenieur Informationen einholen aus den Bereichen Fertigung, Qualität, Vertrieb, Service, Marketing und dem Bereich, der für die Montage zuständig ist. Die FMEA sollte als Katalysator wirken zum Ideenaustausch zwischen den betroffenen Gruppen. Sie wird damit zwangsläufig zur Teamarbeit anregen.

Als lebendes Dokument sollte die Design-FMEA schon bei der Erstellung des Entwicklungskonzepts angewendet werden und zudem bei allen Änderungen. Sie muss grundsätzlich abgeschlossen sein, wenn die Designzeichnungen für die Serienfertigung freigegeben werden. Die Design-FMEA ist auf das Designziel ausgerichtet und unterstellt, dass das Teil nach genau diesem Designziel gefertigt und montiert wird.

Mögliche Fehler, die während des Herstellungs- und Montageprozesses auftreten können, sollten nicht in der Design-FMEA betrachtet werden. Diese möglichen Fehler werden in der Prozess-FMEA behandelt. Der Entwicklungsingenieur sollte jedoch ihm bekannte Fertigungs- und Montagebedingungen weiterleiten, so zum Beispiel in Meetings und an Arbeitsgruppen.

Die Design-FMEA verlässt sich nicht darauf, dass mögliche Schwachstellen in der Konstruktion durch Prüfmethoden in der Fertigung ausgeglichen werden. Sie beachtet jedoch die physikalischen Grenzen eines Fertigungs- und Montagevorgangs, wie zum Beispiel:

  • erforderliche Entformungsschrägen
  • begrenzte Oberflächengüte
  • Montagefreiheit / Werkzeugzugriff
  • begrenzte Härtbarkeit von Stählen
  • Prozessfähigkeit

Eingearbeitet werden also nicht nur die Kundenerwartungen und -forderungen sondern auch die Forderungen und Wünsche des eigenen Unternehmens aus der Fertigung und die der Lieferanten. Denn der Kunde ist häufig nicht nur der Endverbraucher.

Der Entwicklungsingenieur hat auch innerbetriebliche Kunden, wie zum Beispiel Entwicklungsingenieure für andere Einzelteile oder Aggregate. Kunden sind auch Planungsingenieure für Fertigung, Montage, Qualität und Service, die sich eine Konstruktion wünschen, die eindeutig, herstellbar, qualitativ hochwertig und servicefreundlich ist.

Je besser die Beschreibung der gewünschten Merkmale ist, umso leichter sind die Bestimmung des möglichen Fehlers und die Festlegung von Abstellmaßnahmen.

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