Die FMEA ist die am häufigsten eingesetzte präventive Methode des Qualitätsmanagements. Das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen entwickelt Konzepte für den effizienten und effektiven Einsatz der FMEA. Die integrierende Basis bildet dabei das Wissensmanagement.

In diesem Beitrag erfahren Sie:

• wie der wissensbasierte FMEA Ansatz eine bessere Unterstützung des Anwenders bei der FMEA Durchführung ermöglicht,
• wie die Wissensverbindung der FMEA mit einem Verbesserungsmanagementsystem die Nutzung des betrieblichen Know-hows fördert.

Einleitung

Innovation ist eine Grundsäule für den Erfolg des Standorts Deutschland. Nur diejenigen Unternehmen, die sich flexibel, schnell und fehlerfrei an die sich ändernden Kundenerwartungen anpassen können, werden am Markt bestehen.

Produktentwicklung und Fertigungsplanung sind daher mindestens ebenso wichtig wie die Produktion selbst. Untersuchungen zeigen, dass in den planenden Phasen vor Fertigungsbeginn 70 bis 80 Prozent aller Fehler am Produkt verursacht werden; die Fehlerbehebung setzt jedoch mit über 80 Prozent erst im Bereich der Endprüfung oder sogar erst beim Kunden in der Einsatzphase ein [1].

Mit Hilfe der Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse FMEA werden Entwicklungs-, Konstruktions- beziehungsweise Fertigungsentwürfe untersucht und potenzielle Risiken frühzeitig aufgedeckt und priorisiert. Hierdurch können rechtzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um Fehlerursachen rechtzeitig zu entdecken oder zu vermeiden und ihre Folgen einzuschränken.

Die FMEA ist die am häufigsten eingesetzte präventive Methode des Qualitätsmanagements. Neben dem hohen Nutzenpotenzial ist auch die ausdrückliche Nennung in Normen wie der ISO/TS 16949 ein wesentlicher Grund für die große Verbreitung.

Kennzeichnend für die FMEA ist die stark formalisierte Arbeitsweise, die auf der einen Seite zwar die Ermittlung eines umfassenden Risikobilds Wissen ermöglicht, aber in Verbindung mit dem Teamarbeitsgedanken zu einem hohen Personalaufwand führt. Der hohe Erstellungsaufwand führt in vielen Fällen zu einer geringen Akzeptanz der FMEA und infolgedessen zu einem verminderten Einsatz der Methode [2] [3].

Es muss daher das Ziel sein, mit möglichst geringem Erstellungsaufwand nicht einfach möglichst viel Wissens zu erzeugen und zu dokumentieren, sondern dies auch möglichst produktiv einzusetzen. Am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen wurden im Verlauf mehrerer Forschungsprojekte umfangreiche Konzepte für den effizienten und effektiven Einsatz der FMEA entwickelt. Die integrierende Basis bildet dabei das Wissensmanagement. Es werden die Aspekte der Wissensgenerierung und des Zugriffs auf bestehendes Wissen innerhalb der FMEA und die Kopplung und Integration mit anderen Wissenssystemen betrachtet. Inzwischen sind die Konzepte von verschiedenen Softwarehäusern übernommen und zu kommerziellen Produkten weiterentwickelt worden.

Wissen und Wissensmanagement bei Fehlermöglichkeiten

Es muss zunächst der Begriff »Wissen« definiert werden, um auf dieser Basis die weiterführenden Zusammenhänge des Wissensmanagements innerhalb der FMEA zu betrachten. Wissen wird allgemein definiert als die in einem bestimmten Kontext eingebettete Information, die im Individuum wirksam ist und potenziellen Einfluss auf zukünftige Entscheidungen hat. [4] Wissen entsteht also über an Personen gebundene Wirkmechanismen.

Der Ausgangspunkt einer FMEA die Beschreibung des Systems in der Systemanalyse ist nur eine Dokumentation von Entwicklungsdaten; es erfolgt kein Wissenstransfer. Die Ermittlung von Fehlfunktionen für die Systemelemente ist als Externalisierung also der sprachlichen Dokumentation von Expertenwissen zu bewerten. Erst bei der Verknüpfung von Fehlfunktionen auf den Ebenen Fehler, Fehlerfolge und Fehlerursache zu Fehlernetzen also zu Wirkbeziehungen ist ein deutlicher Wissensgewinn zu sehen [5]. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei der FMEA durch die Erfassung und Strukturierung von bestehenden Informationen und Wissen neues Wissen geschaffen, dokumentiert und zugreifbar gemacht wird.

Wissensmanagement für Fehlermöglichkeiten ist der systematische Ansatz, die Prozesse zum Management des für das Unternehmen relevanten impliziten und expliziten Wissens über Fehler durch Interventionen und Maßnahmen zu fördern. Darunter ist zum einen die Einrichtung der technischen Infrastruktur für die Wissenserfassung und -vermittlung wie zum Beispiel die vorgestellten Konzepte und zum anderen die Schaffung passender organisatorischer Strukturen und Abläufe zu verstehen.

FMEA-Software

Aktuell werden fast alle FMEA durch Software unterstützt erstellt, um eine möglichst wirtschaftliche Durchführung zu ermöglichen. Eine optimale Unterstützung der Teamarbeit hilft, den Personalaufwand, der den Hauptteil der entstehenden Kosten bedingt, zu reduzieren.

Aus der Entwicklungshistorie heraus können drei prinzipielle Softwaretypen unterschieden werden:

• Formularorientiert

• Datenbankorientiert

• Wissensbasiert

Die herkömmliche FMEA-Software der 1990er Jahre, welche als Textverarbeitungssystem angesehen werden kann und den Benutzer lediglich beim Ausfüllen des FMEA-Formblattes unterstützt [6], ist inzwischen kaum mehr im Einsatz. Stattdessen wird meist datenbankbasierte Software verwendet. Viele Softwareprodukte weisen darüber hinaus Wissensmanagementelemente auf. Dabei ist der Grad des tatsächlich implementierten und nutzbaren Wissensmanagements jedoch unterschiedlich mithin eine Folge dieses oft unpräzise genutzten Begriffs. Teilweise wird bereits ein Auswahlfeld, das durch die Anzeige von Vergangenheitsdaten die beschleunigte Eingabe ermöglicht, als »Wissensmanagement« bezeichnet.

Der wissensbasierte FMEA-Ansatz

Die Situation der Datenverarbeitung in den Unternehmen ist gekennzeichnet durch ein Dilemma: Auf der einen Seite werden große Mengen an Informationen in nahezu jedem Bereich eines Unternehmens gesammelt. Auf der anderen Seite aber führt diese Datenflut dazu, dass eine sinnvolle Nutzung kaum möglich ist es entstehen »Datengräber«. Die Daten können nur in den seltensten Fällen miteinander sinnvoll zu Informationen verknüpft werden. Die Information ist daher wertlos für den, der nicht weiß, wo er das ihn Interessierende suchen muss. Um die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen finden zu können, muss das Wissen vom Anwender so strukturiert werden, dass die Software selbst in die Lage versetzt wird, im jeweiligen Zusammenhang zu erkennen, welches die interessanten Informationen sind. Diese können in geeigneter Form dargestellt dem Anwender dann als Vorschlag angeboten werden.

In der FMEA-Durchführung geht es im Wesentlichen darum, bei der Untersuchung eines bestimmten Problems in der Datenbasis nach »ähnlichen Fällen« zu suchen Abb. 1. Hinter dem Begriff »ähnliche Fälle« steht jedoch mehr als ein unstrukturiertes Wiedergeben bereits erfasster Einträge. Es stellt sich das Problem, aus einem möglicherweise sehr großen Datenumfang diejenigen FMEA herauszufinden, die einen ähnlichen Fall behandeln. Dieses Problem ist nicht trivial. Betrachten wir hierzu folgende Ausgangslage: Bei der Bearbeitung einer System-FMEA Prozess werden zu einem potenziellen Fehler des Arbeitsschritts »Wasserpumpengehäuse fräsen« mögliche Ursachen untersucht. Als potenzielle Fehlerursachen kommen sämtliche Prozess-

parameter und Störgrößen des Fertigungsprozesses »Fräsen« in Frage. Ähnliche Fälle sind daher in allen System-FMEA Prozess zu finden, die einen Fertigungsschritt »Fräsen« enthalten.

Die beste Lösung bietet hier ein fallbasierter Systemansatz. Auf der Grundlage des fallbasierten Schließens sind in der Vergangenheit eine Reihe von Lösungen vor allem in den Bereichen Medizin, Rechtsprechung und Technik erstellt worden [7].

Auch die wissensbasierte FMEA-Software »lernt« mit jeder FMEA dazu. Je mehr Wissen eingegeben wurde, desto besser und differenzierter kann das System den Experten unterstützen.

Unterstützung der FMEA durch Vorschläge des Systems

FMEA-Software auf der Grundlage eines vereinfachten fallbasierten Schließens erlaubt es, die Risikoanalyse durch Vorschläge der Software zu unterstützen Abb. 2. Ein Fall besteht zum einen aus den Problemstellungen, die in der FMEA untersucht werden, zum anderen aus den »Lösungen«, das heißt aus den Fehlern, Fehlerfolgen, Fehlerursachen oder Maßnahmen, die diesem Problem in der FMEA zugewiesen wurden.

Die untersuchten Probleme sind bei der System-FMEA Produkt durch die Funktionen des Systemelements und bei der System-FMEA Prozess durch die Fertigungsschritte des Prozesses definiert. Die Prob-

lembeschreibung erfolgt jeweils nur anhand eines Merkmals. Die untersuchten Problemstellungen werden somit direkt bezüglich ihrer Ähnlichkeit beschrieben.

• Eine System-FMEA Prozess wird für jeweils ein Fertigungsverfahren durchgeführt. Die zugrunde liegende Hypothese lautet: Die Art des Fertigungsverfahrens ist maßgeblich für die zu erwartenden Fehler, deren Ursachen und Entdeckungsmaßnahmen. Beim Kleben beispielsweise können andere Fehler auftreten als beim Verschrauben. Das Fertigungsverfahren »Kleben« kann dabei durch Einbeziehung des Materials verfeinert werden: So können Kleben von Aluminium, Kleben von Kunststoff etc. unterschieden werden.