Vernetzung von FMEAs

Durchgängigkeit von D-FMEA und P-FMEA bis in den PLP

Jedes Unternehmen ist darauf bedacht, die Kosten eines Produktentwicklungsprozesses so gering wie möglich zu halten. Einen oft unerkannten Kostenfaktor stellen die Aufwendungen dar, die das Unternehmen akzeptieren muss, wenn der Herstellungsprozess aufgrund von Fehlern gestört – schlimmstenfalls lahmgelegt – wird.

Unternehmen, die eine lösungsorientierte Software zur FMEA (Fehlererkennung und Fehlervermeidung) einsetzen, können sich gegenüber der Konkurrenz einen unschätzbaren Wettbewerbsvorteil verschaffen. Neben den Lösungen, die FMEA dem Anwendenden anbietet, können Fehler auch mit einem strukturierten Analyseverfahren schneller identifiziert und eliminiert werden.

Im Rahmen einer FMEA Schulung erhalten die Teilnehmenden umfassende Kenntnisse, die sie anschließend bei der Vernetzung von FMEAs einsetzen können.

Ziel einer strukturierten FMEA Analyse

Ziel des Analyseverfahrens zur FMEA ist es, Fehler rechtzeitig zu erkennen oder bestenfalls zu vermeiden.
Dies erreicht der User der FMEA Software durch eine Stringenz von Design-FMEA und Produkt-FMEA, die sich im Produktionslenkungsplan wiederfindet.
Den Ausgangspunkt bilden die folgenden drei Elemente:

  • Design-FMEA (kurz: D-FMEA)
  • Prozess-FMEA (kurz: P-FMEA)
  • Produktionslenkungsplan (kurz: PLP)

Wer an einer FMEA Schulung teilnimmt, profitiert von einer ausführlichen Darstellung dieser drei Elemente.

Durchführung einer FMEA Analyse

Jedes Analyseverfahren zur FMEA startet bei den Anforderungen, die am Ende eines jeden Produktentwicklungsprozesses erfüllt sein müssen. Diese Anforderungen kommen einerseits von den Kunden, die das Produkt später kaufen sollen. Daneben müssen aber auch betriebsinterne Anweisungen oder gesetzliche Vorgaben beachtet werden.

Aus den Informationen über die Anforderungen entsteht die Design-FMEA. Der Aufbau der Design-FMEA sieht mindestens drei Level vor, da hierin die Fehler, die Folgen und die Ursachen des Fehlers dargestellt werden. Bei umfangreicheren Projekten kann der Anwendende die FMEA Analyse auch in mehrere Level strukturieren. Das Ergebnis ist, Produktmerkmale zu entwickeln, die die Produktanforderungen erfüllen und in die Prozess-FMEA eingehen. Der Aufbau der Produkt-FMEA entspricht daher der Struktur der Design-FMEA. Die drei Level beinhalten die Prozessschritte, die Maschinen und die P-Spezifikationen (Prozess-Spezifikationen).

Die aus der D-FMEA herausgearbeiteten Spezifikationen und der Aufbau der Prozess-FMEA werden in dem Produktlenkungsplan zusammengefasst. Auch dies ist Gegenstand einer FMEA Schulung

Beispiel für eine FMEA Analyse mittels PLATO e1ns Software

Das Analyseverfahren zur FMEA wird z.B. bei der Produktion einer Einwegspritze angewendet. Gehen wir davon aus, dass die Design-FMEA bereist abgeschlossen ist, legt man im nächsten Schritt die P-FMEA fest. Daraus wird im Ergebnis ein Produktlenkungsplan entwickelt.

Für die Analyse wird das Produkt in PLATO e1ns in verschiedene Elemente aufgeteilt. Die Einwegspitze besteht aus dem Produkt Einwegspritze, das sich aus dem Gehäuse und dem Kolben zusammensetzt. Daneben wird auch die Verpackung in das Analyseverfahren einbezogen.

Die Prozess-FMEA wird in die Produktion der einzelnen Elemente aufgeteilt. Der Anwendende legt für das Gehäuse, den Kolben und die Verpackung jeweils einen einzelnen Prozessschritt fest. Dabei werden auch die Elemente berücksichtigt, die für einen Produktentstehungsprozess verwendet werden müssen. Dies sind z.B. eine Spritzgussmaschine, ein Werker und das Kunststoffgranulat, welches als Rohstoff in das neue Produkt eingeht. Der gesamte Herstellungsprozess wird im Modul e1ns.flow in einem Flowchart grafisch dargestellt. PLATO e1ns erstellt zudem automatisch im Hintergrund ein entsprechendes tabellarisches Flowchart, in dem anschließend M-Elemente definiert werden können.

Die Produktion von Gehäuse und Kolben werden in der P-FMEA parallel durchgeführt. Nach der Fertigstellung der einzelnen Teile erfolgt der Prozessschritt Montage. Die Analyse nimmt auch Rücksicht darauf, dass die Einwegspritze steril verpackt sein muss.

Im Anschluss hat der Anwendende die für die Vernetzung der FMEAs grundlegende Basis geschaffen. Dies sind die Design-FMEA und die Prozess-FMEA. Nun können die Ergebnisse der beiden Analyseverfahren im Produktlenkungsplan zusammengefasst werden. Hierbei berücksichtigt der Anwendende der FMEA Software neben der gewünschten Ausbringungsmenge und der Ausschussrate noch weitere Qualitätsmerkmale, die aus den Kundenanforderungen entstanden sind.

Fehler im Produktionsprozess zeigen sich z.B. dadurch, dass die Ausbringungsmenge größer ist oder bestimmte Qualitätsanforderungen nicht erfüllt wurden.

Vernetzung von D-FMEA und P-FMEA

Bevor nun die Prozess-FMEA auf Grundlage des Designs und des Herstellungsprozesses erstellt werden kann, müssen diese jedoch vernetzt werden. Im Modul e1ns.architect werden u.a. Anforderungen geliefert, die nicht aus dem Design, sondern aus dem Prozess her resultieren. Die Anforderungen wie z.B. Ausbringungen oder Qualitätskennzahlen gelten für die einzelnen Prozessschritte und können in der Software ebenfalls näher definiert werden. Anhand dieser Werte lassen sich anschließend potentielle Fehlerquellen ersehen.

Durch einfaches Drag & Drop lässt sich nun z.B. der Verpackungsprozess auf die steril verpackte Einwegspritze referenzieren, wodurch er Anforderung aus der Spritze selber bekommt. Das gleiche lässt sich mit dem Prozess der Montage tätigen usw.

Ist die FMEA designseitig fertig, mit Funktionen, Merkmalen etc. und die Fehlerquellen definiert, lassen sich anschließend diese Elemente anknüpfen.

Der Produktlenkungsplan

Mit dem Produktlenkungsplan schafft der Anwendende die Grundlage für einen störungsfreien Produktentstehungsprozess. Deshalb ist es wichtig, dass sowohl die D-FMEA als auch die P-FMEA fehlerfrei sind. Um dies zu gewährleisten, werden die FMEAs vor der Zusammenfassung im Produktlenkungsplan auf Fehler analysiert.

Für die FMEA Analyse ist es erforderlich, dass die Elemente des Produktentstehungsprozesses auf ihre Funktion hin untersucht werden. Was soll z.B. die Spritzgussmaschine leisten, was/wie ist meine Annahme? Wie soll das Kunststoffgranulat verwendet werden? Der User bestimmt bei diesem Schritt im Modul e1ns.methods, welche Temperatur für die Aufschmelzung des Kunststoffgranulats verwendet werden soll. Des Weiteren lassen sich hier den einzelnen Funktionen mehr als nur eine Spezifikation zuweisen.

Auch dem Werker werden bei der Analyse die Arbeitsschritte (Funktionen) vorgegeben, die einen reibungslosen Ablauf der Produktion gewährleisten. Er muss das Granulat einfüllen und das entsprechende Programm bei der Maschine einstellen. Auch hier kann man in e1ns.methods jeder Funktion mehrere Spezifikationen hinzufügen.

Geht man nun einen Schritt zurück ins Modul e1ns.architect, sieht man dort übersichtlich dargestellt, dass das Gehäuse und der Spritzgussprozess verknüpft wurden. Prüft der User der FMEA Software nun, in welchem Arbeitsschritt Fehler entstehen können, darf er auch die Funktion der Spritzgussmaschine nicht außer Acht lassen. Diese könnte z.B. darin bestehen, dass für die Verschmelzung des Granulats eine falsche Temperatur eingegeben wurde. Auch bei dem Einstellen der Abkühlzeit kann der Werker von einem falschen Wert ausgehen. Alle diese Fehlermöglichkeiten lassen sich hier entsprechend verknüpfen.

Einen großen Vorteil, den PLATO e1ns bietet, ist die Erstellung von template-Kopien. So können die Prozess-Schritte, die bereits bei einem Bauteil bedacht wurden, für den Prozess eines anderen Bauteils kopiert werden, sofern die Fehlermöglichkeiten und -ursachen ähnlich sind.

Nun kann man in die FMEA gehen und sieht dort in der Übersicht Folgendes:

  • Höher- und tieferliegende Funktionen
  • Designspezifikationen
  • Prozessspezifikationen
  • Fehlerfolgen und -ursachen inkl. B-Werte aus Design-FMEA

Sind die Fehler identifiziert, kann man nun die Vermeidungsmaßnahmen zur Fehlereliminierung entwickeln und diese samt individueller Entdeckungsmaßnahmen in der Übersicht hinterlegen.

Hierbei kann er auf die Vorzüge der FMEA Softwarelösung PLATO e1ns zurückgreifen. Für die Erstellung des Produktlenkungsplans (CP) nutzt der Anwendende den Prozesskonfigurator, der alle Prozessmerkmale, Prozesselemente, Maschinen und Produktelemente in der richtigen Reihenfolge zusammenstellt. An dieser Stelle kann man entscheiden, welche Elemente in den CP und PFC (je Schritt) mit aufgenommen werden sollen.

Welchen Nutzen kann der User aus der FMEA Software ziehen?

Eine gute Fehlererkennung basiert auf den Anforderungen, die die FMEA an einen Produktentstehungsprozess stellt. Unterstützt wird eine systematische Fehleranalyse durch eine Softwarelösung zur FMEA.

Anwendende profitieren davon, dass die einzelnen Schritte zur Design-FMEA und zur Prozess-FMEA nicht nur graphisch dargestellt werden. Mit einer tabellarischen Wiedergabe des Analyseverfahrens können sich User einen zusätzlichen Überblick verschaffen. Außerdem gewährleistet die Software eine Erstellung der D-FMEA und der P-FMEA, die alle Fehler erkennbar macht und vor Eingang in den Produktlenkungsplan eliminiert werden können.

Wer eine Softwarelösung zur FMEA in seinem Unternehmen einsetzen möchte, erhält alle notwendigen Informationen in einer entsprechenden FMEA Schulung.

Fazit: Eine systematische Fehleranalyse ist die beste Basis für jeden Produktionsprozess, der nicht durch Störungsfälle gehemmt sein soll. Mittels des Produktlenkungsplans wird der Prozess in die richtige Richtung gelenkt. Damit der Produktlenkungsplan keine Fehler mehr aufweist, muss der Anwendende eine einwandfreie Design-FMEA und eine fehlerlose Prozess-FMEA erstellen.

Bei seiner Aufgabe unterstützt ihn die Softwarelösung PLATO e1ns bei der Fehlererkennung. Der Anwendende profitiert davon, dass er für den Produktionsprozess einen fehlerfreien Produktlenkungsplan erstellen kann. Unternehmen profitieren von einer enormen Kostenersparnis.

Maik Teschner, Fa. Nexperia Germany GmbH

Maik Teschner über den internationalen SCIO™ Einsatz und die Vorteile der PLATO Datenbank Technologie bei Nexperia.

Holger Handelmann, Fa. Lumileds Germany GmbH

Holger Handelmann über den Einsatz der PLATO Riskmanagement Software SCIO™ bei Lumileds Germany GmbH, dem weltweit führenden Anbieter von innovativen Beleuchtungstechnologien.

Jochen Bauhaus, Fa. Johann Borgers GmbH

Jochen Bauhaus über die Gründe für den Einsatz der FMEA Software von PLATO bei der Johann Borgers GmbH.

Gerhard Seifert, Fa. Tenneco GmbH

Gerhard Seifert über die Gründe für den Einsatz der PLATO FMEA Software bei der Tenneco GmbH.

Jürgen Heinzelmann, Fa. Mahle Behr GmbH & Co. KG

Jürgen Heinzelmann über den Einsatz und die Vorteile des Vorlagenmanagement-Systems von PLATO.

Gary Baker, PhD, Johnson Matthey

Gary Baker, PhD, about the reasons for using the PLATO software at Johnson Matthey.

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