1. FMEA
Failure Mode and Effect Analysis
Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 1

2. FMEA – Failure Mode and Effect Analysis
Definition
The failure modes and -analysis (FMEA, engl: Failure Modes and Effects Analysis) is
•a formalized, analytical method
•for systematic collection and avoid potential errors in the development of new products
•as well as in the planning of manufacturing and assembly processes.
The basic idea of the method:
Errors that are not made, must not be fixed!
Development
• Development Center of the 1960s at the NASA space programs for quality assurance of the
• In the Consequence application v. a. in safety critical areas (such as aviation, nuclear technology)
• 1980 Recording as "Ausfalleffektanalyse" into the DIN 25448
• Since the end of the 1980s increased use in the automotive industry (first at Ford)
Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt
Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 2

3. 4.3 Instrumente der Umsetzung
Areas of use of the FMEA
Range of application
• With every new development in principle
• Introduction of new technologies, Materials and Processes
• Safety-related systems, components or procedures
• If potential failure serious and expensive consequences had the result
• In case of constructive or production changes to existing products
• In case of change of the working conditions of a product
• In so-called defective parts or Problemprozessen, i.e. if there is a high quality risk
• In the Business Risk Management Process
Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt
Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 3 SS 2007

4. 4.3 Instruments of Types of FMEA
implementation
The FMEA can in all phases of the product lifecycle, From development to use, be used. In addition to the two
"classic" FMEAs, the design and the process FMEA, is in the last time also increases the system-FMEA used.
Time of the Responsibility
Considered Basics of FMEA
for
Object
Implementation
after completion of
Parent product or Product-concepts the product concept
System-FMEA Development
system
after completion of
the construction
Design FMEA Significant Construction documents Construction
component Documents
after completion of Production
Steps of the
Manufacturing- the manufacturing preparation,
Process FMEA production
plans plan production
process
Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt
Total Quality Management – FMEA - Prof. Dr. D. Steude 4

5. Connection between the FMEA-types
Functional System Subsystem Assembly Component Characteristic Process Process
Product
carrier property step parameters
Fahrzeug Motor Motorbrems- Konstantdrossel- Anordnung: Ventil Ventil- Schleifen Einstellung,
system bremssystem Konstantdrossel durchmesser Störgröße
System-FMEA 1
Fehler- Fehler-
Fehler
folge ursache
System-FMEA 2
Fehler- Fehler-
Fehler
folge ursache
Konstruktions-FMEA
Fehler- Fehler-
Fehler
folge ursache
Prozess-FMEA
Fehler- Fehler-
Fehler
folge ursache
Fahrzeug bleibt Motor Motorbrems- Konstantdrossel- Drosselventil Ventil klemmt Durchmesser- Schleiffehler Werkzeug,
liegen defekt leistung zu bremsleistung öffnet nicht maß nicht i.O. Vorrichtung
gering fehlt
Fehler, Ausfallvariante
Total Quality
5 SS 2007
Management – FMEA -

6. FMEA – Failure Modes and Effects Analysis Versorgungskette
Risikobeurteilung: FMEA der
Planning and Preparation
Project selection
Appointment of a coordinator and team building
System analyse
Risk analysis
Risk Assessment
Risk minimization
Definition of measures
Agreement of the measures
Review of the measures (auditing)
Validation of the FMEA to the completed process
Total Quality
6 SS 2007
Management – FMEA -

7. 4.3 Instrumente der Umsetzung
Methodische Grundsätze
Systematisches Vorgehen Risikoanalyse, -bewertung und -minimierung
Das Produkt oder der Prozess werden in einer Top- Der Ablauf der FMEA gliedert sich in Risikoanalyse,
Down-Vorgehensweise in einzelne Komponenten Risikobewertung und Risikominimierung. Letztere
untergliedert. muss solange wiederholt werden, bis die
Das systematische Vorgehen wird dabei durch die Risikoprioritätszahl unter einem definierten
Verwendung eines Formblattes unterstützt. Grenzwert liegt.
Risikoanalyse
Fehlermöglichkeits- und -einflußanalyse
Risikobewertung
Risiko
?
Risikominimierung
Festlegung von Maßnahmen
Einführung der Maßnahmen
Überprüfung der Maßnahmen
Risiko
?
Ende
Total Quality
7 SS 2007
Management – FMEA -

8. 4.3 Instrumente der Umsetzung FMEA – Risk management
Risiko-Management – die Strategie
Renunciation
Reduction of the risk probability
Avoid,
•An incentive
•Risk-sharing
•Risk compensation
Risk potential
decrease
• insurance
laminate
Reserves-
education
Even bear
Total Quality
8 SS 2007
Management – FMEA -

9. 4.3 Instruments for implementing Methodological Principles
preventive use Interdisciplinary, creative teamwork
To fully exploit its benefits, the FMEA should In the preparation of FMEA employees from
already be used to run the beginning of the different departments of a company are involved.
product life?. In order to maintain continuity, certain functional
areas at least 2 different types of FMEA participate.
100 €
zunehmende Fehlerkosten
Process FMEA
Design FMEA
development
attempt planning
10 €
FMEA-
Team
1€
0,10 € Quality production
Assurance
Fehlerverhütung Fehlerentdeckung distribution
Prozeß- Beschaf- (Customer)
Entwicklung Fertigung Kunde
planung fung
Total Quality
9 SS 2007
Management – FMEA -

10. 4.3 Instruments for implementing
FMEA form VDA
Teil-Name Teil-Nummer
Fehlermöglichkeits- und -einflußanalyse
Firma (Stempel, Konstruktions-FMEA Prozeß-FMEA System-FMEA Modell/System/Fertigung Techn. Änderungsstand
Warenzeichen)
Bestätigung durch Name/Abt./Lieferant Name/Abt./Lieferant Erstellt durch (Name/Abt.) Datum Überarbeitet
betroffene Abteilung
IST-ZUSTAND VERBESSERTER ZUSTAND
Entdeckung
Entdeckung
Risiko- Risiko-
Bedeutung
Bedeutung
Auftreten
Auftreten
prioritäts- prioritäts-
Systeme/ Potentielle Potentielle Vorgesehene zahl Empfohlene Verantwort- Getroffene zahl
Merkmale Potentielle Fehler Fehlerfolgen D Fehlerursachen Prüfmaßnahmen (RPZ) Abstellmaßnahme lichkeit Maßnahmen (RPZ)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17)
Risk analyse Risk? Risk minimization
Evaluated?
Maintenance
Total Quality
10 SS 2007
Management – FMEA -

11. 4.3 Instrumente der Umsetzung
Risk Analysis
Spalte 1: Systems / features
in Design FMEA: component name (eg valve) Valve - switch - pipe
in Process FMEA: Process Name: (eg, drilling)
Spalte 2:potential error
A list of all possible errors of the observation unit Cracked - Swaps -
Obstruction - short -
Important : Make any subjective review! First, minor errors can prove on closer corrosion - fatigue - wear
inspection to be quite critical.
Can serve as the basis of previous experience FMEA s or customer service
information like parts.
Spalte 3: Potential failure effects
Description of the consequences of the error for internal (in process FMEA) and - Ausfall (evtl. auch
external customers (in Design FMEA) sicherheitskritisch)
- Geräusche
It is assumed that the error occurred. - Nacharbeit notwendig
- Montage erschwert
Spalte 4: documentation obligations Noise Control Act offends
Are affected by the potential consequences of errors or mistakes legal provisions against the Federal
in this column is a "D" stated Emissions?
Total Quality
11 SS 2007
Management – FMEA -

12. 4.3 Instruments for implementing
risk Analysis
Spalte 5: Potential Causes
Collection of all possible sources of error that can lead to the observed error - Dimensioning - false
material
Possible classification of the causes of errors :
- Form-/Lagetolerenzen -
- Design-related errors surface structure
- Production-related error - Incorrect installation -
- Due to assembly errors incorrect setting
Spalte 6: Proposed test measures
a) Avoid activities (V) (= Verhütungsmaßnahmen): - Design? changes (V) -
Measures that either prevent the occurrence of the fault or error cause? process changes (V)
Reducing the probability of occurrence (risk A number is decreased) - Sampling tests (E) -
b discovering measures (E)) (test measures): improve? Testability (E)
measures, a discovery of the error allow? Increase the probability of - Redundant function?
detection (risk number E is small) design (A) - Warning
c) impact limiting measures (A): devices (A)
measures, not prevent the occurrence of a failure, but reduce its impact
or even prevent it? Reduce the significance of the fault (figure B risk is smaller)
It is recommended to focus on existing inspection measures for similar
structures or to the planned tests and new developments in
Total Quality
12 SS 2007
Management – FMEA -

13. 4.3 Instruments of implementation
risk Assessment
Column 7: probability of occurrence
Assessment of probability of occurrence of any cause in the light of recent prevention measures (see column 6)
It is believed that the cause of the error and error can not be detected before the product reaches the customer.
The significance of the error flows with not included in the assessment.
Auftretenswahrscheinlichkeit Häufigkeit Bewertungspunkte
unwahrscheinlich
Es ist unwahrscheinlich, daß ein Fehler auftritt. 0 1
sehr gering
Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, für die sehr geringe 1/10000 2
Fehlerzahlen bekannt sind. 1/5000 3
gering 1/2000 4
Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, bei denen 1/1000 5
gelegentlich Fehler auftraten. 1/200 6
mäßig
Konstruktion entspricht generell früheren Entwürfen, bei denen immer 1/100 7
wieder Schwierigkeiten auftraten. 1/50 8
hoch
Es ist nahezu sicher, daß Fehler in größerem Maße auftreten. 1/10 9
1/2 10
Total Quality
13 SS 2007
Management – FMEA -

14. 4.3Instruments for implementing
risk Assessment
Column 8: the error means
Evaluation of the effect of the error on the client, taking into account the recent impact limitation measures
The valuation is independent of the occurrence and detection probability.
Principle have the same error Follow the same rating
Bedeutung des Fehlers (Auswirkung auf den Kunden) Bewertungspunkte
keine Auswirkung
Es ist unwahrscheinlich, daß der Fehler eine wahrnehmbare 1
Auswirkung auf das System hat.
unbedeutend
Der Kunde wird nur geringfügig belästigt. Er wird nur eine geringe 2
Beeinträchtigungen des Systems bemerken. 3
mittelschwer 4
Der Kunde ist unzufrieden. Er fühlt sich durch den Fehler belästigt 5
oder ist verärgert. 6
schwer
Der Kunde ist über den Fehler verärgert, jedoch ist die 7
Systemsicherheit nicht betroffen. 8
äußerst schwerwiegend
Fehler führt zum Ausfall des Systems. Sicherheit und/oder 9
Einhaltung gesetzlicher Vorschriften ist beeinträchtigt. 10
Total Quality
14 SS 2007
Management – FMEA -

15. 4.3 Instruments for implementing
risk Assessment
Column 9: Probability of Detection
Assessment of the likelihood for the discovery of the error, before the product is delivered, regardless
of the occurrence and the significance of the error
The previous inspection measures must be considered in the assessment.
Wahrscheinlichkeit der Entdeckung Häufigkeit Bewertungspunkte
hoch
Funktioneller Fehler, der bei den nachfolgenden Arbeitsgängen > 99,99 % 1
bemerkt wird
mäßig
Augenscheinliches Fehlermerkmal. Automatische 100 % Prüfung > 99,7 % 2-5
eines einfachen Merkmals (z.B. Bohrung vorhanden)
gering
Leicht zu erkennendes Fehlermerkmal. Automatische 100 % > 98 % 6-8
Prüfung eines meßbaren Merkmals (z.B. Durchmesser).
sehr gering
Nicht leicht zu erkennendes Fehlermerkmal. Visuelle oder > 90 % 9
manuelle 100 % Prüfung
unwahrscheinlich
Das Merkmal wird nicht geprüft, bzw. kann nicht geprüft werden. < 90 % 10
Verdeckter Fehler, der nicht erkannt wird.
Total Quality
15 SS 2007
Management – FMEA -

16. 4.3 Instrumente der Umsetzung
Risikobewertung
Spalte 10: Risikoprioritätszahlen (RPZ)
Mit der Risikoprioritätszahl wird ein Maß für das Risiko festgelegt. Je höher die RPZ, desto höher das Risiko.
Die RPZ ergibt sich aus der Multiplikation der jeweiligen Bewertungspunkte für Auftreten (A), Bedeutung (B)
und Entdeckung (E) der Fehlers:
RPZ = A * B * E
Diese Berechnung ist für alle Fehlerursachen durchzuführen.
Die Risikoprioritätszahlen geben einen Anhaltspunkt für die Reihenfolge der anschließend durchzuführenden
Verbesserungsmaßnahmen im Rahmen der Risikominimierung. Fehlerursachen mit einer hohen RPZ sollten
zuerst betrachtet werden.
Darüber hinaus sollten unabhängig von der RPZ auch die Einzelbewertungen betrachtet werden:
hohe "A"-Werte: Fehler treten häufig auf. Solche Fehler müssen vorrangig beseitigt werden.
hohe "B"-Werte: Die zu erwartende Verärgerung des Kunden ist besonders groß. Es sollte über eine
konzeptionelle Änderung nachgedacht werden.
hohe "E"-Werte: weisen auf konzeptionelle Schwachstellen hin
In der Praxis werden oft nur Fehlerursachen mit einer RPZ größer als 125 oder Einzelbewertungen größer
als 8 als besonders kritisch angesehen. Aufgrund der Subjektivität der Risikoprioritätszahlen ist von dieser
Vorgehensweise aber abzuraten! Unter dem Gesichtspunkt einer Null-Fehler-Strategie stellt jeder Fehler
eine Beeinträchtigung der Produktqualität dar und sollte deshalb vermieden werden.
Total Quality
16 SS 2007
Management – FMEA -

17. 4.3 Instruments for implementing
minimizing risk
Column 11: Recommended Remedial
Basic Approaches:
Avoiding the error cause
Reducing the probability of occurrence
Reduction in the importance of the error
Increase the probability of detection
Review of measures :
Basically: Fault avoidance measures are preferable to missing rent nationwide!
i.e. Quality is produced not merely achieved!
Error condition Nationwide measures are costly and do not lead to quality improvements. • You should only be
used as an emergency or temporary basis.
The best way is to avoid the cause of the error by design and / or manufacturing engineering changes. good
method: Poka-Yoke, i.e. avoid inadvertent error ("idiots security") installation of an incorrect part is as avoided
by design produced distinctiveness
Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt
Total Quality
17 SS 2007
Management – FMEA -

18. 4.3 Instruments for implementing
Minimizing Risk
Column 12: Responsibility
For any corrective action has to be a responsible employee or department to be entered.
In addition, a date for the launch is set.
Column 13: Measures introduced
Registration of the final measures imposed, which do not necessarily correspond with the recommended
corrective actions listed in column 11.
Column 14-17: Assessing the Effects
A new risk assessment provides information on the effectiveness of the measures.
This regard are the same criteria as for columns 7-10.
The method of minimizing risk must be repeated until the risk
of error is minimized to the requirements accordingly.
Quelle: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik Universität Karlsruhe (TH) Prof. H. Weule, Prof. D. Spath, Prof. J. Schmidt
Total Quality
18 SS 2007
Management – FMEA -