Prozessmanagement Methode Ausfallanalyse – Höhere Zuverlässigkeit von Produkten & Herstellungsprozessen

Das Wissen um die Grundursache eines Fehlers ist die Voraussetzung um das wiederholte Auftreten des selben Fehlers wirksam zu verhindern. Dies ist zugegebenermaßen nicht einfach und wird deshalb nicht immer in erfriedigendem Umfang durchgeführt. Fakt ist jedoch auch, dass fast jeder Schadensmechanismus seine typischen Spuren hinterlässt. Die „Kunst“ besteht nun darin, die vorhandenen Spuren zu finden und richtig zu interpretieren, d.h. zuzuordnen, um die Logik des Ausfalls zu erkennen. Im nachfolgenden Text finden Sie Hinweise auf grundlegende Ausfallursache und Ausfallmustermuster.

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So grenzen Sie Versagungsursachen grundsätzlich ab

Ausfall ist nicht gleich Ausfall. Jede Branche hat mit unterschiedlichen Versagensursachen zu kämpfen. Es gibt jedoch grundsätzliche Ähnlichkeiten, die jeder Fehleranalytiker berücksichtigen sollte. Defekt von Produkten, die kurz nach dem Verkauf auftreten, sollten Unternehmen anders bewerten, als Defekte die zum Ende der vorgesehenen Lebensdauer des Produktes eintreten. Diesem Aspekt trägt die so genannte „Badewannenkurve“ Rechnung.

Jedes technische Produkt, von der Kaffeemaschine bis zum Automobil, unterliegt den Gesetzmäßigkeiten dieser Kurve. Was sagt die Kurve konkret aus? Die Ausfallrate ist am Beginn der Lebensdauer eines Produktes höher, sinkt danach ab und bleibt dann über einen längeren Zeitraum relativ niedrig, um dann gegen Ende der Lebensdauer des Produktes überproportional anzusteigen.

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Diese Erkenntnisse sollten Sie für Ihre Prozesse berücksichtigen

Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse lassen sich die Ursachen der Ausfälle von technischen Produkten erklären und durch präventive  Maßnahmen vermeiden:

Bereich 1: Frühausfälle

Die Ursachen für Frühausfälle sind meistens Fehler, wie z.B. Auslegungsfehler, die bei der Auslieferung des Produktes bereits vorhanden waren. Diese Fehler entstehen in allen Phasen der Wertschöpfungskette und schlüpfen durch eine unzureichende Qualitätssicherung bis zum Kunden durch. Dies erklärt übrigens, dass gerade Neuentwicklungen im Bereich 1 eine oftmals höhere Ausfallrate als ausgereifte Produkte zeigen. Stichwort: Kinderkrankheiten. Setzen Sie deshalb Ihre präventiven Aktivitäten zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Frühausfälle unbedingt im Bereich 1 bei den nachfolgenden Prozessen an:

• Entwicklung und Konstruktion, Arbeitsvorbereitung,
• Fertigung und Montage & Lagerung und Versand.

Dass im Zeitraum der Frühausfälle die gesetzliche Gewährleistung greift, erhöht den Handlungsbedarf nochmals.

Bereich 2: Zufallsausfälle
Diese unsystematischen Ausfälle ergeben sich z.B. dann, wenn die Lebensdauer von Komponenten kürzer ist, als die des Gesamtproduktes. Ebenso tragen die Nutzungsumstände, wie unzulässige Umgebungsbedingungen, Fehlbedienung, nicht eingehaltene Wartungsintervalle dazu bei. Eine weitere wichtige Ursache sind nicht fähige Fertigungsprozesse mit hoher statistischer Streuung (Ausreißer). Den Schwerpunkt für Maßnahmen
sollten Sie in diesem Bereich auf die folgenden Prozesse setzen:

• Entwicklung und Konstruktion, Produktbeobachtung,
• Prozessplanung, Beschaffung & Service- und Instandhaltung.

Bereich 3: Spätausfälle
Kein Produkt soll und kann unendlich lange funktionieren und hat deshalb eine begrenzte Lebensdauer, im Prinzip also ein „Verfallsdatum“. Die wesentliche Frage, die es hier zu beantworten gilt, lautet: Erfolgte die Lebensdauerdimensionierung beanspruchungsgerecht und wurde die geplante Dauer erreicht? Für die Maßnahmen der Lebensdauerdimensionierung sind typischerweise der Prozess der Entwicklung bzw. Konstruktion und ggf. das Produktmanagement verantwortlich.

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Unterscheiden Sie Fehler durch deren Charakteristik

Die nähere Betrachtung der Charakteristik von Fehlerursachen offenbart, dass es zwei prinzipiell verschiedene Fehlerarten gibt,
die zum Versagen von technischen Systemen führen können:

Systematische Fehler → Prinzipiell vermeidbar
Ein systematischer Fehler ist in vielen Fällen ein verborgener Fehler im Konzept oder in der Herstellung des Produktes. Systematische Fehler können sowohl in der Hard- als auch in der Software auftreten. Diese Fehler kommen häufig in den Entwurfsspezifikationen, der Bedienungsanleitung, Umwelteinflüssen oder bei Verfahrensfehlern bei der Herstellung oder Messung vor. Sie erkennen systematische Fehler durch deren Regelmäßigkeit und dem Auftreten an der selben Stelle. Ausgelöst werden diese durch:

• einen einzigen Fehler oder Mangel,
• Mängel, die in einer bestimmten Konstellation regelmäßig wirken.

Zufällige Fehler → Prinzipiell unvermeidbar
Ein zufälliger Fehler ist ein Fehler, der jederzeit unerwartet auftreten kann. Beispiele dafür sind das Durchbrennen elektrischer Bauteile oder ein fehlerhafter Werkstoff. Softwarefehler sind typischerweise keine zufälligen Fehler, da der fehlerhafte Programmcode bereits bei der Auslieferung der Produkte vorliegt und nur in einer reproduzierbaren Konstellation in Erscheinung tritt. Sie erkennen zufällige Fehler daran, dass diese unregelmäßig immer an unterschiedlichen Stellen auftreten und sich durch unterschiedliche Symptome bemerkbar machen. Ausgelöst werden diese meist durch:

• mehrere Fehler oder Mängel, die
• unter Umständen nur gelegentlich gleichzeitig wirken.

Sammeln Sie Daten zum Nachweis der Ursachen

Sammeln Sie die Fehler in einem Datenblatt und werten Sie diese aus, um ggf. vorhandene Muster der systematischen Fehler zu erkennen und zu sortieren. Mit der ABC-Analyse finden Sie die einflussreichsten Ursachen und können Maßnahmen zu deren Beseitigung zuerst einleiten.