FMEA steht für Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse und bezeichnet eine Methode, mit der Teams potenzielle Fehler an Produkten und Prozessen aufspüren, bevor sie auftreten. Die Bedeutung der FMEA liegt weniger in der ausgefüllten Tabelle als in den Gesprächen, die dabei entstehen. Wer die Methode auf ein Formular reduziert, bekommt Dokumentation statt Erkenntnis.
Wofür FMEA steht und woher die Methode kommt
Die Abkürzung geht auf den englischen Begriff Failure Mode and Effects Analysis zurück, im Deutschen etabliert als Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse. Der Kern ist eine systematische Frage, die ein Team für jedes Bauteil und jeden Prozessschritt durchspielt. Was kann hier schiefgehen, welche Folgen hätte das für den Kunden, und wie wahrscheinlich würde es jemand bemerken?
Entwickelt wurde die Methode ab den 1940er Jahren beim US-Militär, breite Anwendung fand sie im Apollo-Programm der NASA, wo einzelne Bauteilfehler unmittelbar lebensgefährlich waren. In den 1970er Jahren übernahm die Automobilindustrie das Verfahren, zuerst bei Ford. Heute verlangt die Norm IATF 16949 die FMEA faktisch als Pflichtwerkzeug in der automobilen Lieferkette, und über die Zulieferstruktur ist sie in fast jeden industriellen Fertigungsbetrieb gewandert.
Der wirtschaftliche Grund dahinter lässt sich beziffern. Nach der sogenannten Zehnerregel steigen die Kosten eines Fehlers um etwa den Faktor zehn, sobald er eine weitere Wertschöpfungsstufe passiert. Ein Konstruktionsfehler, der am Zeichenbrett zehn Euro kostet, kostet in der Fertigung hundert, beim Kunden tausend und im Rückruf ein Vielfaches davon. Die FMEA setzt an der günstigsten Stelle an.
Die vier Arten der FMEA
Unterschieden werden vier Varianten, die verschiedene Betrachtungsebenen abdecken. In der Praxis kommen sie oft nacheinander zum Einsatz, weil das Ergebnis der einen die Grundlage der nächsten bildet.
- System-FMEA betrachtet das Zusammenspiel mehrerer Komponenten und ihre Schnittstellen, also Fehler, die erst im Verbund entstehen
- Design-FMEA, auch Konstruktions-FMEA genannt, prüft das Produkt in der Entwicklungsphase auf Konstruktionsfehler, Materialwahl und Toleranzen
- Prozess-FMEA nimmt die Fertigung ins Visier, von der Maschineneinstellung über die Werkerhandhabung bis zur Prüfmittelfähigkeit
- FMEA-MSR untersucht Monitoring und Systemreaktion im Betrieb, also die Frage, ob ein Produkt Fehler im Feld selbst erkennt und sicher darauf reagiert
Die vierte Variante ist die jüngste und kam mit dem gemeinsamen Handbuch von AIAG und VDA aus dem Jahr 2019 dazu. Sie hat an Bedeutung gewonnen, weil moderne Produkte während des Betriebs selbst diagnostizieren, was in einem Steuergerät vor dreißig Jahren noch keine Rolle spielte.
Die sieben Schritte der FMEA
Der Ablauf folgt seit der Harmonisierung von AIAG und VDA einem festen Siebenschrittmodell, das die früher unterschiedlichen amerikanischen und deutschen Vorgehensweisen zusammenführt.
Schritt eins ist die Planung und Vorbereitung. Hier wird der Umfang abgesteckt, oft anhand der fünf T, also Zweck, Zeitplan, Team, Aufgabe und Werkzeuge. Wer diesen Schritt überspringt, analysiert später entweder zu viel oder das Falsche.
Schritt zwei ist die Strukturanalyse. Das Betrachtungsobjekt wird in seine Elemente zerlegt, vom Gesamtsystem über Baugruppen bis zum einzelnen Bauteil oder Prozessschritt.
Schritt drei ist die Funktionsanalyse. Jedem Element werden seine Funktionen zugeordnet, denn ohne definierte Sollfunktion lässt sich kein Fehler beschreiben. Ein Fehler ist immer die Abweichung von einer Funktion.
Schritt vier ist die Fehleranalyse. Für jede Funktion werden Fehlerarten, Fehlerfolgen und Fehlerursachen erarbeitet und in einer Kette verknüpft.
Schritt fünf ist die Risikoanalyse. Jetzt kommen die Bewertungen ins Spiel, dazu die bereits vorhandenen Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen.
Schritt sechs ist die Optimierung. Für die kritischen Punkte werden zusätzliche Maßnahmen festgelegt, mit Verantwortlichen und Terminen. Dieser Schritt entscheidet über den Nutzen der ganzen Übung, denn eine FMEA ohne umgesetzte Maßnahmen ändert nichts.
Schritt sieben ist die Dokumentation der Ergebnisse. Festgehalten wird, was analysiert, entschieden und umgesetzt wurde, adressiert an das Management und bei Bedarf an Kunden und Auditoren.
Von der Risikoprioritätszahl zur Aufgabenpriorität
Jahrzehntelang war die Risikoprioritätszahl das Herzstück der Bewertung. Drei Kennzahlen werden je auf einer Skala von eins bis zehn vergeben und miteinander multipliziert, nämlich die Bedeutung der Fehlerfolge für den Kunden, die Auftretenswahrscheinlichkeit der Ursache und die Entdeckungswahrscheinlichkeit. Bei der Entdeckung läuft die Skala umgekehrt, eine sichere Entdeckung bekommt eine Eins und eine praktisch unmögliche eine Zehn. Das Produkt liegt zwischen 1 und 1.000.
Diese Rechnung hat einen Konstruktionsfehler, der lange bekannt war. Der Wert 120 kann aus einer harmlosen Kombination entstehen oder aus einer, bei der ein Fehler tödliche Folgen hätte und nur selten auftritt. Beide landen bei derselben Zahl und damit in derselben Schublade. Dazu kam ein praktisches Problem, weil Betriebe Schwellenwerte festlegten, ab denen gehandelt werden musste, und Teams die Bewertungen so lange justierten, bis sie knapp darunter lagen.
Das AIAG-VDA-Handbuch hat die Risikoprioritätszahl deshalb durch die Aufgabenpriorität ersetzt. Sie multipliziert nicht, sondern liest aus einer festen Tabelle einen von drei Werten ab, hoch, mittel oder niedrig. Ausschlaggebend ist zuerst die Bedeutung, danach das Auftreten und erst zuletzt die Entdeckung. Eine schwerwiegende Fehlerfolge landet damit auch dann in der höchsten Priorität, wenn sie selten ist und gut entdeckt wird. Genau das war der Punkt.
Viele Betriebe rechnen die alte Kennzahl weiterhin mit, teils aus Gewohnheit, teils weil Kunden sie in Berichten sehen wollen. Als alleinige Entscheidungsgrundlage taugt sie nach dem aktuellen Stand der Methode aber nicht mehr.
Ein Beispiel macht den Unterschied greifbar. Ein Bremsschlauch, dessen Versagen zum Ausfall der Bremswirkung führt, bekommt bei der Bedeutung eine Zehn. Tritt die Ursache selten auf und wird sie in der Endprüfung zuverlässig entdeckt, ergibt die alte Rechnung mit zwei und zwei einen Wert von 40, der in vielen Betrieben unter jeder Handlungsschwelle lag. Nach der Tabellenlogik der Aufgabenpriorität landet derselbe Fall dagegen in der hohen Priorität, weil die Bedeutung allein den Ausschlag gibt. Genau solche Fälle waren der Anlass für die Umstellung.
Wer im FMEA-Team sitzt
Eine FMEA ist keine Einzelarbeit, und daran scheitern die meisten schlechten Analysen. Sitzt nur die Qualitätsabteilung am Tisch, entsteht eine Liste dessen, was die Qualitätsabteilung ohnehin vermutet hat.
Sinnvoll besetzt ist ein Team aus Konstruktion, Fertigung, Qualitätssicherung, Instandhaltung, Einkauf und, sofern es um Prozesse geht, aus der Werkerebene. Die Kollegen an der Maschine kennen die Fehlerbilder, die in keiner Statistik auftauchen, weil sie routinemäßig nachjustiert werden. Dazu kommt ein Moderator, der die Methode beherrscht und inhaltlich neutral bleibt. Diese Doppelrolle aus Fachverantwortung und Moderation zu besetzen, funktioniert selten, weil der Moderator sonst seine eigene Konstruktion bewertet.
Der Zeitaufwand wird regelmäßig unterschätzt. Für eine Prozess-FMEA einer mittleren Fertigungslinie sind mehrere Sitzungen über Wochen realistisch, nicht ein Workshoptag. Wer die Analyse in einem Termin durchpeitscht, produziert ein Dokument, das den Auditor zufriedenstellt und sonst niemanden. Ähnliche Abstimmungsfragen tauchen auch bei der Produktionsplanung auf, wo ebenfalls mehrere Abteilungen dieselbe Datenbasis brauchen.
Typische Fehler bei der Durchführung
Ein wiederkehrendes Muster ist die zu späte FMEA. Wird sie erst durchgeführt, wenn Werkzeuge bestellt und Anlagen ausgelegt sind, lassen sich die gefundenen Risiken kaum noch konstruktiv beseitigen. Übrig bleiben Prüfmaßnahmen, also das Entdecken statt des Vermeidens, und das ist die teurere Variante.
Der zweite Klassiker ist die vergessene Fortschreibung. Eine FMEA beschreibt einen Stand, der sich mit jeder Änderung an Produkt, Prozess oder Lieferant verschiebt. Ohne festgelegte Auslöser für eine Überarbeitung veraltet das Dokument still.
Der dritte Punkt betrifft die Sprache in den Feldern. Einträge wie Bauteil defekt oder Prozess fehlerhaft sind keine Fehlerbeschreibungen, sondern Platzhalter. Brauchbar wird es erst, wenn Fehlerart, Ursache und Folge getrennt und konkret benannt sind, etwa Schweißnaht weist Poren auf, verursacht durch zu hohe Vorschubgeschwindigkeit, mit der Folge eines Bruchs unter Dauerlast.
Viertens fehlt oft die Rückkopplung aus dem Feld. Reklamationen, Garantiefälle und Ausschussdaten aus der laufenden Fertigung gehören zurück in die Analyse, weil sie zeigen, welche Bewertungen zu optimistisch waren. Eine Ursache, die im Dokument mit einer Auftretenswahrscheinlichkeit von zwei bewertet wurde und in der Realität monatlich zuschlägt, entwertet die gesamte Bewertungsskala. Betriebe, die diese Rückkopplung organisiert haben, erkennt man daran, dass ihre Bewertungen über die Jahre realistischer und nicht schöner werden.
Häufige Fragen zur FMEA
Was bedeutet die Abkürzung FMEA?
FMEA steht für Failure Mode and Effects Analysis, auf Deutsch Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse. Gemeint ist eine strukturierte Methode, mit der ein Team potenzielle Fehler eines Produkts oder Prozesses vorab ermittelt, ihre Folgen und Ursachen bewertet und Maßnahmen zur Vermeidung festlegt, bevor der Fehler tatsächlich auftritt.
Wie wird die Risikoprioritätszahl berechnet?
Die Risikoprioritätszahl ergibt sich aus der Multiplikation von drei Bewertungen, jeweils auf einer Skala von 1 bis 10. Multipliziert werden die Bedeutung der Fehlerfolge, die Auftretenswahrscheinlichkeit der Ursache und die Entdeckungswahrscheinlichkeit, wobei eine hohe Zahl bei der Entdeckung für schlechte Entdeckbarkeit steht. Der Wert liegt damit zwischen 1 und 1.000.
Was ist der Unterschied zwischen Design-FMEA und Prozess-FMEA?
Die Design-FMEA untersucht das Produkt selbst und fragt, welche Fehler aus Konstruktion, Materialwahl oder Auslegung entstehen können. Die Prozess-FMEA betrachtet die Herstellung und fragt, welche Fehler bei Fertigung, Montage oder Handhabung auftreten. Beide werden nacheinander eingesetzt, weil ein sauber konstruiertes Teil in einem instabilen Prozess trotzdem fehlerhaft entstehen kann.
Ist die FMEA gesetzlich vorgeschrieben?
Ein allgemeines Gesetz, das die FMEA vorschreibt, gibt es nicht. Verbindlich wird sie über Normen und Kundenanforderungen, in der Automobilindustrie vor allem über die IATF 16949, in der Medizintechnik über das Risikomanagement nach ISO 14971. Im Produkthaftungsfall dient eine dokumentierte FMEA zudem als Nachweis, dass Risiken systematisch betrachtet wurden.
Wie lange dauert die Erstellung einer FMEA?
Für eine überschaubare Baugruppe oder Fertigungslinie sind mehrere Sitzungen von je zwei bis vier Stunden über einige Wochen üblich, verteilt auf ein interdisziplinäres Team. Der Aufwand hängt stark von der Komplexität und davon ab, wie gut Struktur- und Funktionsdaten bereits vorliegen. Eine an einem Tag durchgezogene FMEA erfüllt formale Anforderungen, findet aber selten die eigentlichen Risiken.