FMEA im Maschinenbau
Maschinen und Anlagen müssen heute höchste Standards erfüllen. Fehler können zu Produktionsausfällen, Sicherheitsrisiken oder hohen Kosten führen.
Die FMEA (Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse) ist eine bewährte Methode im Maschinenbau, um mögliche Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen, zu bewerten und durch gezielte Maßnahmen zu vermeiden.
Die Methode stammt ursprünglich aus der Luft- und Raumfahrt und hat sich über Jahrzehnte als Standard in vielen Branchen etabliert. Im Maschinenbau hilft die FMEA dabei, Risiken in der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung systematisch zu analysieren. Unternehmen können so die Zuverlässigkeit ihrer Produkte steigern und rechtliche Anforderungen der Produkthaftung erfüllen.
Die Anwendung der FMEA erfordert eine strukturierte Vorgehensweise und Fachwissen. Durch Auditierung, individuelle Beratung sowie Schulung und Weiterbildung können Unternehmen die Methode erfolgreich einführen und langfristig nutzen. Die Investition in eine gründliche Risikoanalyse zahlt sich durch weniger Fehler, höhere Produktqualität und zufriedenere Kunden aus.
Wichtigste Erkenntnisse:
- Die FMEA ist eine systematische Methode zur frühzeitigen Erkennung und Vermeidung von Fehlern in Maschinen und Anlagen.
- Eine strukturierte Umsetzung der FMEA erhöht die Produktzuverlässigkeit und erfüllt rechtliche Anforderungen.
- Professionelle Unterstützung durch Schulungen und Beratung erleichtert die erfolgreiche Einführung der FMEA im Unternehmen.
Wir bieten dazu folgende Leistungen an:
Auditierung
Beratung
Schulung
Moderation
Kostenlose Erstberatung
FMEA im Maschinenbau: Grundlagen und Bedeutung
Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse bildet im Maschinenbau ein zentrales Werkzeug zur systematischen Fehlervermeidung. Sie verbindet rechtliche Anforderungen mit praktischem Risikomanagement und unterstützt Unternehmen dabei, Risiken in verschiedenen Phasen der Produktentwicklung zu identifizieren und zu beherrschen.
Definition der FMEA und rechtliche Einordnung
Die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) ist eine strukturierte Methode, mit der Unternehmen potenzielle Fehler in Produkten und Prozessen präventiv erkennen und bewerten. Ein interdisziplinäres Team analysiert dabei drei zentrale Fragen: Was könnte fehlschlagen? Welche Auswirkungen hätte dies? Was ist die Ursache?
Im Maschinenbau erfüllt die FMEA wichtige rechtliche Anforderungen. Das Produkthaftungsgesetz fordert von Herstellern den Nachweis, dass sie alle zumutbaren Maßnahmen zur Fehlervermeidung ergriffen haben.
Die FMEA dokumentiert diesen Sorgfaltsnachweis nachvollziehbar. Zudem unterstützt sie die Einhaltung des Stand der Technik, der als rechtlicher Maßstab für die Produktsicherheit gilt. Normen wie ISO 9001 fordern explizit risikobasiertes Denken, das durch die FMEA methodisch umgesetzt wird.
Ziele, Vorteile und Rolle im Risikomanagement
Die FMEA verfolgt als Hauptziel die systematische Risikominimierung, bevor Fehler entstehen. Sie ermöglicht es Maschinenbauern, Fehlerkosten durch Ausschuss und Nacharbeit deutlich zu reduzieren.
Zentrale Vorteile im Maschinenbau:
- Frühzeitige Erkennung von Konstruktions- und Fertigungsrisiken
- Reduzierung externer Fehlerkosten durch weniger Feldausfälle
- Erhöhung der Produktzuverlässigkeit und Maschinenverfügbarkeit
- Aufbau einer wiederverwendbaren Wissensbasis für zukünftige Projekte
Im Risikomanagement fungiert die FMEA als strukturiertes Analysewerkzeug. Sie bewertet Risiken systematisch und priorisiert Maßnahmen nach ihrer Dringlichkeit. Dadurch fokussieren Unternehmen ihre Ressourcen auf die kritischsten Schwachstellen. Die Methode fördert zudem die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung.
Arten der FMEA und Anwendungsbereiche
Im Maschinenbau kommen verschiedene FMEA-Arten zum Einsatz, die unterschiedliche Phasen im Produktionslebenszyklus abdecken. Die System-FMEA analysiert in der Konzeptphase das Zusammenwirken komplexer Komponenten und deren Schnittstellen.
Die Design-FMEA (auch Konstruktions-FMEA genannt) bewertet konstruktionsbedingte Risiken während der Produkteentwicklung. Sie prüft Materialauswahl, Dimensionierung und Toleranzen auf potenzielle Schwachstellen.
Die Prozess-FMEA betrachtet Fertigungs-, Montage- und Prüfprozesse. Sie stellt sicher, dass Maschinen prozesssicher hergestellt werden können.
Typische Anwendungsbereiche:
| FMEA-Art |
Phase |
Fokus im Maschinenbau |
| System-FMEA |
Konzeptphase |
Maschinenarchitektur, Komponenten-Interaktion |
| Design-FMEA |
Entwicklung |
Bauteile, Baugruppen, Werkstoffauswahl |
| Prozess-FMEA |
Prozessplanung |
Fertigungsschritte, Montageabläufe |
Das AIAG & VDA FMEA-Handbuch hat 2019 die Methodik harmonisiert und bildet heute den Standard für die Anwendung im Qualitätsmanagement. Die VDA FMEA ist besonders in der deutschen Automobilindustrie und bei Zulieferern etabliert.
Wie können wir Sie unterstützen?
Umsetzung und Best Practices der FMEA im Maschinenbau
Die erfolgreiche Umsetzung der FMEA im Maschinenbau erfordert strukturiertes Vorgehen und klare Bewertungskriterien. Teams müssen die einzelnen Analyseschritte konsequent durchführen und dabei bewährte Methoden zur Risikobewertung anwenden, um potenzielle Fehler frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.
FMEA-Schritte: Von der Planung bis zur Maßnahmenverfolgung
Die Durchführung einer FMEA im Maschinenbau erfolgt in sieben definierten Schritten. Zunächst definiert das Team den Betrachtungsgegenstand in der Planungsphase und grenzt ab, welche Maschine, Anlage oder welches System analysiert werden soll.
Die Struktur-Analyse zerlegt das System in seine Komponenten. Bei einer D-FMEA (Design-FMEA) werden Baugruppen, Bauteile und deren Schnittstellen betrachtet. Die P-FMEA (Prozess-FMEA) fokussiert auf Fertigungsschritte, Betriebsmittel und Arbeitsanweisungen.
In der Funktionsanalyse beschreibt das Team, welche Aufgaben jedes Element erfüllen muss. Bei einem Hydraulikzylinder wäre dies beispielsweise die Erzeugung einer definierten Kraft.
Die Fehleranalyse identifiziert mögliche Fehlerarten, deren Ursachen und Folgen. Das Team dokumentiert systematisch, welche Fehlfunktionen auftreten können und erstellt ein Fehlernetz.
Bei der Risikobewertung bewertet das Team jeden Fehler nach festgelegten Kriterien. Die Maßnahmenanalyse legt fest, welche Vermeidungsmaßnahmen und Entdeckungsmaßnahmen erforderlich sind.
Die Umsetzung der Maßnahmen erfolgt mit klaren Verantwortlichkeiten und Terminen. Das Team dokumentiert alle Ergebnisse und verfolgt die Wirksamkeit der umgesetzten Maßnahmen nach.
Risikobewertung und Aufgabenpriorität (AP)
Die traditionelle Risikoprioritätszahl (RPZ) berechnet sich aus drei Faktoren: Auftreten (Occurrence), Bedeutung (Severity) und Entdeckung (Detection). Die Formel RPZ = A × B × E führt jedoch zu Verzerrungen, da ein unbedeutender, schwer erkennbarer Fehler dieselbe RPZ erhält wie ein schwerwiegender, gut detektierbarer Fehler.
Die moderne Action Priority (AP) nach AIAG-FMEA-Handbuch teilt Risiken in drei Klassen:
- High: Maßnahmen sind zwingend erforderlich bei hoher Bedeutung der Fehlerfolge
- Middle: Maßnahmen sollten umgesetzt werden zur Risikominimierung
- Low: Maßnahmen können optional umgesetzt werden
Diese Bewertungsmethode priorisiert kritische Fehler mit schwerwiegenden Folgen konsequenter. Ein Bewertungskatalog definiert für jeden Faktor klare Kriterien. Bei Severity reicht die Skala von "keine Auswirkung" bis "Gefährdung ohne Vorwarnung".
Die Risikomatrix visualisiert die Kombination aus Auftreten und Bedeutung. Teams können damit schnell erkennen, welche Fehler höchste Aufmerksamkeit benötigen.
Vermeidungsmaßnahmen zielen darauf ab, die Fehlerursache zu eliminieren. Entdeckungsmaßnahmen erhöhen die Entdeckungswahrscheinlichkeit durch Prüfungen und Tests. Die Prüfplanung dokumentiert konkrete Prüfmethoden und -intervalle.
Interdisziplinäres Team und Erfolgsfaktoren
Ein FMEA-Team im Maschinenbau setzt sich aus Experten verschiedener Bereiche zusammen. Konstrukteure, Fertigungsplaner, Qualitätssicherung, Instandhaltung und Service bringen unterschiedliche Perspektiven ein.
Die FMEA-Beratung unterstützt Unternehmen beim Aufbau der notwendigen Kompetenz. Externe Berater moderieren die ersten Workshops und schulen interne Moderatoren.
Der Erfolg einer FMEA hängt von mehreren Faktoren ab:
| Erfolgsfaktor |
Beschreibung |
| Frühzeitiger Einsatz |
Präventive FMEA in der Entwicklungsphase |
| Vollständigkeit |
Alle relevanten Funktionen und Fehler erfassen |
| Systematik |
Strukturierte Vorgehensweise nach Standard |
| Dokumentation |
Nachvollziehbare Aufzeichnung aller Schritte |
| Nachverfolgung |
Konsequente Umsetzung der Maßnahmen |
Eine S-FMEA (System-FMEA) betrachtet das Zusammenspiel mehrerer Maschinen. Die Basis-FMEA kann für Standardkomponenten erstellt und für konkrete Anwendungen angepasst werden.
DRBFM (Design Review Based on Failure Mode) ergänzt die klassische FMEA bei Änderungen. Diese Methode fokussiert auf die Auswirkungen von Konstruktionsänderungen.
Integration in kontinuierliche Verbesserungsprozesse
Die FMEA entfaltet ihren größten Nutzen, wenn sie fest in den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) integriert ist. Die Ergebnisse der FMEA – insbesondere identifizierte Risiken, Maßnahmen und Lessons Learned – dienen als wertvolle Inputgröße für weitere Methoden wie PDCA, Kaizen, Auditprogramme oder Reklamationsmanagement.
Neue Erkenntnisse aus Produktion, Instandhaltung, Service oder Kundenrückmeldungen sollten regelmäßig in die bestehende FMEA zurückgespielt werden. So bleibt die Risikoanalyse aktuell und entwickelt sich parallel zum Produkt und Prozess weiter. Insbesondere bei Serienanlauf, Prozessänderungen oder Abweichungen ist eine gezielte Aktualisierung der FMEA entscheidend.
Unternehmen, die FMEA nicht als einmalige Pflichtübung, sondern als lebendes Dokument verstehen, erhöhen nachhaltig ihre Produkt- und Prozesssicherheit. Die systematische Verknüpfung mit KVP-Strukturen stärkt die Fehlervermeidung, senkt Kosten durch Nacharbeit und trägt wesentlich zur langfristigen Qualitäts- und Wettbewerbsfähigkeit im Maschinenbau bei.
Haben Sie Fragen?
Häufig gestellte Fragen:
Was versteht man unter Risikobewertung in der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse?
Die Risikobewertung in der FMEA bewertet jeden identifizierten Fehler nach drei Kriterien. Diese Kriterien sind die Auftretenswahrscheinlichkeit, die Bedeutung der Auswirkung und die Entdeckungswahrscheinlichkeit.
Jedes Kriterium erhält eine Bewertungszahl zwischen 1 und 10. Eine höhere Zahl bedeutet ein höheres Risiko. Die Auftretenswahrscheinlichkeit beschreibt, wie häufig ein Fehler auftreten kann.
Die Bedeutung bewertet, wie schwerwiegend die Folgen eines Fehlers sind. Bei Sicherheitsrisiken erhält dieser Wert besonders hohe Aufmerksamkeit. Die Entdeckungswahrscheinlichkeit gibt an, wie wahrscheinlich es ist, dass der Fehler vor Auslieferung entdeckt wird.
Alle drei Werte zusammen ermöglichen eine systematische Einschätzung der Risiken. Diese Bewertung hilft dabei, Prioritäten für Verbesserungsmaßnahmen zu setzen.
Wie wird die Prioritätszahl im Rahmen einer FMEA berechnet und welche Bedeutung hat sie?
Die Prioritätszahl wird durch Multiplikation der drei Bewertungskriterien berechnet. Die Formel lautet: Prioritätszahl = Auftretenswahrscheinlichkeit × Bedeutung × Entdeckungswahrscheinlichkeit.
Der resultierende Wert kann zwischen 1 und 1000 liegen. Ein höherer Wert signalisiert ein höheres Risiko, das vorrangig behandelt werden sollte.
Die Prioritätszahl dient als Entscheidungshilfe für die Reihenfolge der Maßnahmen. Fehler mit hohen Prioritätszahlen erfordern sofortige Aufmerksamkeit und Korrekturmaßnahmen. Besondere Vorsicht gilt bei Fehlern mit hoher Bedeutung, auch wenn die Prioritätszahl nicht den höchsten Wert aufweist.
Nach der Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen wird die Prioritätszahl neu berechnet. Diese Neuberechnung zeigt, ob die Maßnahmen das Risiko erfolgreich reduziert haben.
Welche Schritte sind bei der Durchführung einer systematischen FMEA zu beachten?
Die FMEA beginnt mit der Festlegung des Analyseobjekts und der Systemgrenzen. Das Team definiert klar, welche Maschine, Komponente oder welcher Prozess untersucht wird.
Im nächsten Schritt erfolgt die Strukturanalyse. Dabei werden alle relevanten Komponenten und ihre Funktionen dokumentiert. Die Funktionsanalyse beschreibt, welche Aufgaben jede Komponente erfüllen soll.
Anschließend identifiziert das Team potenzielle Fehlfunktionen. Für jede Fehlfunktion werden mögliche Ursachen und Auswirkungen ermittelt. Die Bewertung dieser Fehler erfolgt nach den drei genannten Kriterien.
Nach der Risikobeurteilung werden Maßnahmen zur Risikominimierung entwickelt. Diese Maßnahmen werden dokumentiert und ihre Umsetzung geplant. Die Wirksamkeit der Maßnahmen wird durch eine erneute Bewertung überprüft.
Die Dokumentation aller Schritte ist ein wesentlicher Bestandteil. Sie dient als Nachweis für das Risikomanagement und als Grundlage für zukünftige Projekte.
Inwiefern trägt die FMEA zur Verbesserung der Maschinensicherheit bei?
Die FMEA identifiziert Sicherheitsrisiken bereits in der Entwicklungsphase. Diese frühzeitige Erkennung ermöglicht Anpassungen, bevor die Maschine gebaut wird.
Durch die systematische Analyse werden auch versteckte Gefahrenquellen sichtbar. Das Team betrachtet nicht nur offensichtliche Risiken, sondern auch Wechselwirkungen zwischen Komponenten. Diese ganzheitliche Betrachtung deckt Schwachstellen auf, die sonst übersehen werden könnten.
Die Methode zwingt zur Auseinandersetzung mit allen möglichen Fehlerszenarien. Sicherheitskritische Fehler erhalten in der Bewertung besondere Priorität. Für diese Fehler werden gezielt Schutzmaßnahmen entwickelt.
Die Dokumentation der FMEA dient als Nachweis für die Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 12100. Dieser Nachweis ist wichtig für die Einhaltung der Maschinenrichtlinie. Die FMEA unterstützt damit die rechtskonforme Entwicklung sicherer Maschinen.
