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Methoden - Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA)

Richtig smart erst gemeinsam

System-FMEA: Risikoabsicherung in Fahrzeugprojekten nur durch enge Einbindung aller Partner

Kunden erwarten heute im höchsten Maße abgesicherte Produkte. Gerade in der Automobilindustrie müssen diese Erwartungen bereits von Beginn der Produktentstehung an berücksichtigt werden. Dabei kommt es besonders auf die gesamthafte Risikoabsicherung eines Fahrzeugs an. Ein Kleinstwagenhersteller arbeitet in seinen Fahrzeugprojekten mit Systempartnern und Lieferanten sehr eng zusammen.

Gesamtheitlicher Ansatz
FMEA: ja oder nein?
Guter FMEA-Start erspart späteren Stress
Vertrauen ist gut, Betreuung ist besser
Ziel erreicht — weiter geht’s

Das ständig wachsende Sicherheitsbewusstsein des Kunden spielt gerade in der Automobilindustrie eine herausragende Rolle. Um diesem Kundenbedürfnis gerecht zu werden, müssen Hersteller den Prozess zur Risikoabsicherung ständig optimieren. Eine FMEA als Selbstzweck würde völlig das Ziel verfehlen.

Die Micro Compact Car (CMCC) Smart GmbH, als hundertprozentige Tochter der DaimlerChryslerAG Fahrzeughersteller im Kleinstwagensegment, wendet eine entsprechende Verfahrensweise in allen Produkt-Projekten an. Die vorhandene Systempartner-Landschaft erfordert dabei eine enge Einbindung aller Partner in die Risikoabsicherung. Jeder Partner muss verstehen, dass die Risikoabsicherung des Systempartners immer Teil der Risikoabsicherung des Gesamtprodukts, also des Fahrzeugs ist. Nur durch diesen gemeinschaftlichen Ansatz ist es möglich, das umfassende Risikoabsicherungskonzept erfolgreich anzuwenden.

Gesamtheitlicher Ansatz

Der Prozess zur Risikoabsicherung Produkt bei MCC Smart umfasst die Produktentstehungsphase von der Konzeptphase bis zum Serieneinsatz. Die einzelnen Prozesschritte sind ausgerichtet an den Meilensteinen der Entwicklungsphase (Bild 1). Der Prozess beinhaltet die systematische Auswahl der FMEA-Themen, die Einbindung der betroffenen Partner, Abstimmung der FMEA-Inhalte, Start der FMEA-Besprechungen und über das FMEA-Controlling letztendlich die Freigabe jeder FMEA. Abgeleitet aus der System-FMEA Produkt werden u.a. DmbA-Merkmale (VDA 1), welche ebenfalls im Ablauf abgefragt werden.

Bild 1. Aktivitäten der Risikoanalyse, getaktet nach Meilensteinen in der Entwicklungsphase

Schnittstelle System-FMEA-Prozess

Sind die Produktkonzepte festgelegt und erste Konzepte zu den Herstell- und Montageverfahren vorhanden, wird die System-FMEA Prozess gestartet. Die kritischen Prozessthemen werden hier ebenso wie bei der System-FMEA Produkt durch eine systematische Analyse ermittelt. Das beschriebene Verfahren der Behandlung von System-FMEAs Produkt lässt sich grundsätzlich auf die System-FMEA Prozess übertragen.

Schnittstelle Erstbemusterung

Der Ablauf der Risikoabsicherung stellt die Vorbereitung zur erfolgreichen Erstbemusterung dar. Durch die frühzeitige und stetige Einbindung der Systempartner und deren Lieferanten sind alle möglichen Problemstellungen bereits im Vorfeld diskutiert und werden nicht erst kurz vor oder während der Bemusterung entdeckt.

Unabhängig davon, wer die System-FMEA Produkt durchführt (Hersteller oder Systempartner), wird das ganze Fahrzeug systematisch und lückenlos analysiert, es werden Schwachstellen aufgedeckt und bearbeitet. Im Projekt werden pro FMEA zu jedem Entwicklungsmeilenstein Status (Ampelbewertung) vergeben. Während der Controllingphase erfolgt dies z.B. anhand einer Selbstbewertung der Systempartner zu jeder FMEA.

FMEA: ja oder nein?

Von der Risikobetrachtung bis zum FMEA-Start: Der gesamtheitliche Ansatz bedeutet hier, dass rechtzeitig die Entscheidung herbeigeführt wird, für welche Systeme, Module oder Bauteile in einem Fahrzeugprojekt System-FMEAs Produkt zu erstellen sind. Eine FMEA-Erstellung auf Zuruf — womöglich zu einem zu späten Zeitpunkt — wird konsequent unterbunden. Das verwendete Tool, die Risikobetrachtung, ist deshalb der FMEA zeitlich ausreichend vorgeschaltet.

Top-Down-Vorgehen

Um die Risikobetrachtung anwenden zu können, wird auf Basis des Gesamtfahrzeuglastenheftes eine Systemstruktur erstellt (Bild 2). Das Wurzelelement entspricht dem Gesamtfahrzeug. Die zweite Ebene der Systemstruktur spiegelt die Organisation der Fahrzeugentwicklung wider und bildet die Projektgruppen ab. Hierzu zählen z.B. die Projektgruppen Interieur/Sitze und Antrieb/Betriebsanlagen. In der dritten Ebene werden alle System-, Modul- und Bauteilumfänge aufgeführt, die den jeweiligen Projektgruppen zugeordnet sind. Für die Projektgruppe Sitze/Interieur etwa finden sich hier Fahrersitz und Beifahrersitz wieder. Für jeden dieser ca. 100 Umfänge (Erfahrungswert für eine kompletthafte Betrachtung) wird eine separate Risikobetrachtung durchgeführt.

Bild 2. Beispiel einer Systemstruktur zur Risikobetrachtung

Risikobetrachtung

Die Risikobetrachtung ist ein rechnergestütztes Formular (Bild 3). Angaben im Kopffeld enthalten die Nennung des Systemelements, das Ergebnis der Risikobetrachtung und die Unterschriften derer, die sie durchgeführt haben. Der zweite Teil des Formulars, die Bewertung, besteht aus acht Fragestellungen. Abgefragt werden z.B. der Innovationsgrad und die Komplexität von Schnittstellenanpassungen. Den Fragen ist ein Auswahlkatalog an Antworten vorgegeben, jede Antwort korreliert mit einer Bewertungszahl. Neben der Entscheidung, ob eine FMEA durchgeführt werden muss, wird berücksichtigt, ob ggf. eine Neuerstellung oder eine Anpassung einer FMEA erfolgt.

Bild 3. Formular zur Risikobetrachtung

Bild 3. Formular zur Risikobetrachtung

Durchführungsverantwortung

Die Betrachtungen werden federführend vom Qualitätsmanagement mit den Leitern der Projektgruppen Entwicklung durchgeführt. Erforderliche Detailinformationen werden bei den Entwicklungsspezialisten angefragt. Bei den Risikobetrachtungen, bei denen keine Nachfragen erforderlich sind, ist ein Zeitaufwand von ca. 5–10 Minuten anzusetzen – ein vergleichsweise geringer Aufwand, um eine präzise Auskunft zu erhalten, für welche Umfänge System-FMEAs Produkt zu erstellen sind. Die Einbindung von Spezialisten bedarf einer zweiten Sitzung von kürzerer Dauer. Risikobetrachtungen werden zeitpunktbezogen durchgeführt. Mögliche spätere Konzeptänderungen können eine Neubewertung erforderlich machen und müssen regelmäßig abgefragt werden. Neue Bauteilumfänge, wie z.B. zusätzlich festgelegte Sonderausstattungen, müssen ebenso berücksichtigt werden.

Guter FMEA-Start erspart späteren Stress

Nach Abarbeitung der Risikobetrachtungen erfolgt die Festlegung, welche System-FMEAs Produkt intern und extern durchgeführt werden (Bild 4). Der Großteil aller FMEAs wird von Anfang an bei den entwicklungsverantwortlichen Systempartnern und Lieferanten erstellt. Interne Starts erfolgen, wenn die Festlegung des Systempartners noch nicht stattgefunden hat und die FMEA umfangreich und sehr komplex ist. Eine zeitliche Verzögerung der Starts ist bei den im Automobilbau knapp bemessenen Produktentstehungsprozessen nicht zu verantworten. In diesem Fall werden die vom Bereich Qualitätsmanagement oder von einem Dienstleister moderierten System-FMEAs Produkt zu einem späteren Zeitpunkt an einen Systempartner oder Lieferanten übergeben. Themen, bei denen eine sinnvolle Zuordnung zu einem Systempartner auf Grund der vielfältigen Schnittstellen im Fahrzeug (wie z.B. beim Bordnetz) nicht möglich ist, werden gänzlich intern bearbeitet.

Bild 4. Phasen bis zum Start der FMEA

Eine strukturierte Vorgehensweise zahlt sich auch an anderer Stelle aus. Die Praxis hat gezeigt, dass mit einem gut vorbereiteten FMEA-Kick-off beim Systempartner die Qualität der System-FMEA Produkt erheblich steigt.

Im Bereich Qualitätsmanagement entstand eine umfangreiche Liste mit wesentlichen Funktionen, Anforderungen und Themen, die ständig fortgeschrieben wird. Hier finden sich Punkte wie „Verschmutzungsthematik im Fahrbetrieb“, „Reparaturkonzept in der Montage“, „Fogging“ wieder. Die für ein System, Modul oder Bauteil relevanten Funktionen werden intern vom Qualitätsmanagement in Zusammenarbeit mit dem zuständigen Entwicklungsverantwortlichen ausgewählt, abgestimmt und in die Systemstruktur auf System-, Modul- bzw. Bauteilebene übernommen.

Diese Systemstruktur, die zudem die Angaben zu den Schnittstellen (z.B. zu benachbarten Bauteilen) beinhaltet, hat sich als hervorragende Basis für das FMEA-Kick-off mit dem Systempartner oder intern herausgestellt. Beim Kick-off findet eine gemeinsame Diskussion und Überarbeitung dieser Systemstruktur statt. Ebenso wird der Fokus der FMEA übereinstimmend festgelegt, da eine gleichrangige Bearbeitung aller identifizierten Funktionen sich in der Praxis als nicht zielführend erwiesen hat. Die Priorisierung von Funktionen ist zudem auf Grund der Effizienz der FMEA-Tätigkeit unbedingt geboten.

Vertrauen ist gut, Betreuung ist besser

Um sicherzustellen, dass die begonnenen FMEA-Tätigkeiten zur Bemusterung der betroffenen Teileumfänge den geforderten Reifegrad haben, wird ein im Folgenden beschriebenes Controlling-Verfahren angewendet, das mit externer Unterstützung entwickelt wurde. Basis dieses „Controllings“ ist eine FMEA-Selbstbewertung durch den jeweiligen Systempartner und Lieferanten; interne FMEAs werden dabei nach dem Vier- Augen-Prinzip durchleuchtet. Zur Selbstbewertung wurde ein Standardformular entwickelt, das neben Fragen zur Methode und zum organisatorischen Ablauf der FMEA-Besprechungen auch auf inhaltliche Punkte eingeht. Damit werden zur FMEA abgefragt:

  • der FMEA-Terminplan, in Abstimmung zum Projektterminplan,
  • die wesentlichen, priorisierten Funktionen,
  • die systematische Abarbeitung nach den fünf Schritten gemäß VDA4.2 und
  • die Top-10-Liste der kritischsten Themen

Die zurückgesendete Selbstbewertung wird intern ausgewertet. Auf Basis der Selbstbewertung wird nach dem Prinzip des Flexible Response entschieden, wie das weitere Vorgehen gestaltet wird. Mögliche Schritte sind:

  • kurzes Statement zur Selbstbewertung,
  • persönliches Gespräch mit den Beteiligten,
  • Präsentation der FMEA im Haus,
  • Auditierung des FMEA-Prozesses vor Ort beim Partner.

Um den Prozess der Selbstbewertung sicherzustellen, wird bereits im Kick-off auf dieses Verfahren hingewiesen. Hier wird auch eine Checkliste geführt, in die gemeinsam getroffene Vereinbarungen eingetragen werden. Ein Vergleich der beiden Dokumente (Bild 5) zeigt potenziellen Handlungsbedarf auf.

Bild 5. Checklisten für FMEA-Kick-off und Selbstbewertung

Die Häufigkeit von Selbstbewertungen richtet sich nach der Qualität der FMEA. Um die Betreuungsphase, die sich von der Konzeptabsicherungs- bis zur Serienphase erstreckt, effizient gestalten zu können, wurde eine Datenbank entwickelt (Bild 6).

Bild 6. Ausschnitt aus der Datenbank zur Risikoanalyse

Die Datenbank ist bis ins Detail an den Prozessschritten der Risikoabsicherung ausgerichtet. So werden zu jedem betrachteten System, Modul und Bauteil die durchgeführten und geplanten Schritte verfolgt. Angesichts der großen Anzahl zu betreuender FMEAs pro Fahrzeugprojekt ist die Datenbank nicht als reines Controlling-Instrument zu sehen, sondern vielmehr als Organisationsunterstützung, damit die anfallenden To-Do’s zeitgerecht abgearbeitet werden. Ein willkommenes Nebenprodukt dieser Vorgehensweise ist eine stets aktuelle Übersicht über den Reifegrad der FMEA.

Ziel erreicht — weiter geht’s

Zu diesem Zeitpunkt ist alles Erforderliche getan, und ein von allen Partnern akzeptierter, hoher Reifegrad der FMEA liegt vor. Spätestens nach einer abschließenden Präsentation werden interne und externe FMEAs zur Bemusterung freigegeben. Es wird bestätigt, dass ein kundentaugliches Produkt vorliegt und der erfolgreiche Serieneinsatz nicht gefährdet ist. Eine Freigabe rein interner Themen erfolgt durch den jeweiligen internen Kunden. So wird etwa die Freigabe der System-FMEA Produkt durch die Produktion und die Freigabe der System-FMEA Prozess durch die Entwicklung erteilt.

Eine hundertprozentige Absicherung ist allerdings auch durch Aufwendung aller zur Verfügung stehenden Mittel nicht zu erreichen. Die letztendliche Freigabe einer FMEA ist mithin kein Freibrief. Es sind weiterhin alle beispielsweise in der Produktbewährung erkannten Fehlfunktionen einzufügen und zu bewerten. Neu hinzukommende Funktionen sind in die FMEA aufzunehmen. Hier muss der geschlossene Regelkreis gelebt werden, denn bei Neustart eines vergleichbaren Produktes liegt so ein geballtes Wissen über die bestehenden Produkte vor. Die FMEA ist und bleibt eine der wichtigsten Wissensdatenbanken eines Unternehmens.

Auch der Systempartner bzw. Lieferant verantwortet das korrekte Weiterführen seiner FMEA-Themen bei neuen Erkenntnissen. Bei allen Produktbewährungsfragen sollte eine FMEA (oder eine Fehlerbaumanalyse) Ausgang für eine Befundung und eine Dokumentation der Behebungsmaßnahmen sein. Für einen Hersteller sollte es künftig ein wichtiges Auswahlkriterium sein, wie der künftige Partner mit seinem in Vorgängerprojekten erworbenen Wissen umgeht. Denn der richtige Partner weiß seine Erfahrungen zum gemeinsamen Wohl zu nutzen.

Dipl.-Ing. Berthold Edenhofer, geb. 1952, studierte allgemeinen Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Bis 1997 verantwortete er unterschiedliche Leitungsfunktionen im Zentralen Qualitätsmanagement der DaimlerChryslerAG. Zuletzt war er dort als Leiter für die Abteilung QM-Grundlagen und Methoden verantwortlich. Vor Produktionsbeginn des Smart City Coupés wechselte er 1998 im DaimlerChrysler-Konzern als Leiter Qualitätsmanagement zu MCC Smart, wo er das operative Qualitätsmanagement aufbaute. Seit 2001 ist er Qualitätsmanagementbeauftragter dieses Unternehmens und berichtet an die Geschäftsleitung.
Dipl.-Phys. Torsten Baumann, geb. 1966, studierte Physik an der Universität Würzburg. Seit 1999 bis Ende 2001 war er Leiter Qualitätsmanagement Produktentstehung bei der MCC SmartGmbH und seit Ende 2000 Teil-Projektleiter Qualität für das Projekt Roadster. Aufgabenschwerpunkte der Linienfunktion sind die Risikoabsicherung Produkt und die Absicherung der kundengerechten Produktgestaltung. Seit 2002 ist er Leiter Qualitätsmanagement der Weidmüller InterfaceGmbH & Co. in Detmold.
Dipl.-Ing. Franz-Josef Esch, geb. 1969, studierte Allgemeinen Maschinenbau an der Fachhochschule Trier. Nach dem Studium war er von 1995 bis 1998 bei der VaillantGmbH im Bereich Forschung und Entwicklung mit der Organisation und Durchführung von Qualitätstests und -prognosen betraut. Seit 1998 ist er bei der MCC SmartGmbH in Renningen im Bereich Qualitätsmanagement Produktenstehung beschäftigt. Die Schwerpunkte der Tätigkeit umfassen den gesamten Bereich der Risikoabsicherung mittels FMEA sowie die Schulung und Betreuung der Quality-Gate-Methode im Produktentwicklungsprozess.
Dipl.-Ing. Oliver Knoop, geb. 1966, studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der TU Berlin. 1996 kam er zur Firmengruppe Dräxlmaier mit Stammsitz in Vilsbiburg und übernahm für diesen weltweit agierenden Systempartner der Automobilindustrie die firmenweite FMEA Koordination. 1999 wechselte er zur MCCSmartGmbH. Seine Schwerpunkte in der Abteilung Qualitätsmanagement Produktentstehung umfassen den gesamten Bereich der Risikoanalyse und die Betreuung des Quality-Gate-Produktentstehungsprozesses.

Berthold Edenhofer, Torsten Baumann, Franz-Josef Esch, Oliver Knoop. Richtig smart erst gemeinsam. In: QZ 07/2002 , S. 732-735.

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Serie zum Thema Prozesse, veröffentlicht von QM-Experten deutscher Unternehmen gemeinsam mit der N5 GmbH und der Fachzeitschrift QZ

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