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Integration von FMEA in den Anforderungsmanagementprozess
München, 01./02.03.2016; Klaus LammESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH
FMEA AM-Prozess
FMEA und AM-ProzessInhalt
Kurzvorstellung ESG1
AM <> FMEA - Ausgangssituation (Wie wird es häufig gelebt?)2
Parallelen AM-Prozess / FMEA3
Vermeidungs- / Entdeckungsmaßnahmen im AM-Prozess5
Anforderungsmanagementprozess (TOP-DOWN)4
Konsolidierung von AM-Prozess und FMEA6
2
Mitarbeiter Automotive
Umsatz Automotive
Referenzen
840
107 Millionen Euro (2014)
Audi, Autoliv, BMW, Bosch, Chrysler, Continental, DAF, Daimler, Delphi, Denso, Ford, Hella, Infiniti, Jaguar, JCI, Lear, Magna, Magneti Marelli, MAN, Nissan, OPEL, General Motors, Porsche, PSA Peugeot Citroën, Renault, Seat, Smart, Skoda, Valeo, Volvo, Volkswagen, ZF
Mitgliedschaften Autosar, Car2Car ConsortiumComasso, SystematicGenivi
Büros Detroit, Fürstenfeldbruck, Hamburg, Ingolstadt, Köln, München, Rüsselsheim, Shanghai, Stuttgart, Wolfsburg
Automotive Division Daten & Fakten
ESG Gruppe Daten und Fakten
Mitarbeiter
Umsatz
Beteiligungen
1.600
252 Millionen Euro (2014)
ESG Automotive Electronics Co. Ltd. China (100%)ESG Automotive Inc. (100%)ESG Consulting GmbH (100%)ServiceXpert GmbH (100%)
ESG Standorte
Ankara, Brüssel, Detroit, Shanghai, Fürstenfeldbruck, Berlin, Ingolstadt, Koblenz, Köln, München, Rüsselsheim, Stuttgart, Wolfsburg, etc.
Beratung9%
Logistik8%
Technologie-transfer
System-entwicklung IT
16%
System-entwicklungEmbedded
44%
Training4%
TechnischeDienst-
leistungen18%
Aerosystems
Automotive Missionssysteme Land/See
Branchenübergreifender Technologietransfer
ESG Daten und Fakten
3
ESG Geschäftsfelder mit Beispielen
Simulation und Ausbildung
Aerosystems
Einsatz- und Missionssysteme Einsatzsysteme
Missionssysteme
Führungssysteme
Embedded Software
Connected Car
Automotive
Qualitäts-/Prozessmanagement
Cyber Security4
Häufige Ausgangssituation:
Ø FMEA und Anforderungsmanagement sind häufig nicht verzahnt
Ø FMEA wird häufig nach fertiggestelltem Anforderungsset durchgeführt
Ø Synergien zwischen TOP-DOWN Anforderungsmanagement und Funktionsanalyse der FMEA werden nicht genutzt
FMEA und Anforderungsmanagement laufen häufig getrennt voneinander ab.
FMEA AM-Prozess
FMEA und AM-ProzessAusgangssituation
5
FMEA und AM-ProzessAusgangslage
Rückfluss der FMEA-Ergebnisse in den AM-Prozess findet häufig nicht statt.6
Nachteile:
Ø Erweiterte/Überarbeite Funktionen und Besondere Merkmale während den FMEA-Sitzungen werden oft nicht im Lastenheft / Pflichtenheft berücksichtigt.
Ø Erarbeitete FMEA-Fehlervermeidungsmaßnahmen fließen oft nicht ins Lastenheft / Pflichtenheft.
Ø Erarbeitete FMEA-Entdeckungsmaßnahmen werden häufig nicht in Testcase überführt.
Ø Parallelen im Prozess werden nicht genutzt.
Synergien werden häufig nicht genutzt.
FMEA und AM-ProzessAusgangslage
7
Struktur-analyse
Funktions-analyse
Fehler-analyse
Maßnahmen-analyseundOptimierung
Lastenheft-struktur
Anforderung(Konsolidierung)
Testfall/Absicherung
Anforderungs-optimierung
FMEA – Prozess(vereinfacht)
AM – Prozess (vereinfacht) Ø Darstellung von
AM-Prozess und FMEA-Prozess im Vergleich
FMEA und AM-ProzessParallelen AM-Prozess / FMEA
8
Ø Durchgängigkeit der Anforderung muss gegeben sein
Ø Zu jeder Anforderung durchgängige Verknüpfung über Eltern-Kind Anforderung
Ø Testerstellung wird aus Anforderung abgeleitet.
Anforderung Komponente
TestspezifikationKomponente
Anforderung Teilsystem
Dekom-position
Anforderung System
TestspezifikationSystem
TestspezifikationTeilsystem
Dekom-position
Testfallerstelllung
Testfallerstelllung
Testfallerstelllung
FMEA und AM-ProzessAnforderungsmanagement (TOP-DOWN)
9
Die Kurbelwelle muss die Pleuelkräfte in ein Moment von yyy Nmwandeln können.
Ø Beispiel
Dekom-position
Dekom-position
Testfallerstelllung
FMEA und AM-ProzessAnforderungsmanagement (TOP-DOWN)
Das Fahrzeug muss an einer Steigung von 30% ruckelfrei anfahren können.
Der Motor muss ein Moment von yyy Nmstellen können.
Die Kurbelwelle muss auf Dauerfestigkeit bei Moment zzz Nm getestet werden.
Das beladene Fahrzeug muss am Fahrzeug-prüfstand mit Simulation 30% anfahren können
Das Motormoment von yyy Nm muss auf dem Motorprüfstand nachgewiesen werden.
Testfallerstelllung
Testfallerstelllung
Anf. System
Anf. Teilsystem
Anf. Komponente Testfall Komp.
Testfall Teilsystem
Testfall System
10
Ø Umformulierung als Funktion (wo möglich)
Anforderung Komponente
Anforderung Teilsystem
Dekom-position
Anforderung System
Dekom-position Funktion
Komponente
Funktions-analyse
Funktion Teilsystem
Funktions-analyse
FunktionSystem
Ableitung der Funktion
Ableitung der Funktion
Ableitung der Funktion
FMEA und AM-ProzessEinbindung FMEA in AM-Prozess
11
Ø Umformulierung als Funktion (wo möglich und sinnhaft)
FMEA und AM-ProzessEinbindung FMEA in AM-Prozess
Die Kurbelwelle muss die Pleuelkräfte in ein Moment von yyy Nmwandeln können
Dekom-position
Dekom-position
Das Fahrzeug muss an einer Steigung von 30% ruckelfrei anfahren können.
Der Motor muss ein Moment von yyy Nmstellen können.
Anf. System
Anf. Teilsystem
Translatorische Kräfte in Drehmoment wandeln
Ruckelfrei anfahren
Drehmoment erzeugen
Funktion System
Funktion TeilsystemFunktions-
analyse
Funktions-analyseAnf. Komponente Funktion Komponente
Ableitung der Funktion
Ableitung der Funktion
Ableitung der Funktion
12
FMEA und AM-ProzessDarstellung in Software
13
Ø Durchgängigkeit der Funktionen (Funktionsnetz) muss gegeben sein
Ø Ermittlung potentieller Fehlfunktionen
Ø Entwicklung von Vermeidungs- und Entdeckungsmaßnahmen
Funktion Komponente
Funktions-analyse
Fehlerursache(Komponente)
Funktion Teilsystem
Fehlerfolge(System)
Funktions-analyse
FunktionSystem
Fehler(Teilsystem)
Fehleranalyse
Fehleranalyse
Fehler-analyse
Entdeckungs-maßnahme
Vermeidungs-maßnahme
System
Teilsystem
Komponente
FMEA und AM-ProzessVermeidungsmaßnahmen im FMEA-Prozess
14
FMEA und AM-ProzessVermeidungsmaßnahmen im FMEA-Prozess
TranslatorischeKräfte in Drehm. wandeln
Ruckelfreianfahren
Drehmoment erzeugen
Funktion System
Funktion Teilsystem
Funktions-analyse
Funktions-analyse Funktion
Komponente
Drehmoment wird nicht gewandelt (Bauteil reißt)
Drehmoment wird nicht erzeugt
Fahrzeug fährt nicht an.
1) Simulation der Kurbelwelle
2) Materialanforderungen (Festigkeit, Reinheit).
Fehlerursache Komponente
Fehler Teilsystem
Fehlerfolge System
Vermeidungs-maßnahmen
Fehler-analyse
Fehler-analyse
Indirekt Vermeidung Fehler
Indirekt Vermeidung Fehlerfolge
15
Ø Einsteuern der Vermeidungsmaßnahme in Lastenheft/Pflichtenheft
Ø Abgleich von Eltern-Anforderungen; ggf. Änderung oder Neuerstellung
Vermeidungsmaßnahme àAnforderung
FMEA und AM-ProzessVermeidungsmaßnahmen im AM-Prozess
Anforderung Komponente
Anforderung Teilsystem
Anforderung System
Abgleich
Abgleich
Entdeckungs-maßnahme
Vermeidungs-maßnahme
Komponente
16
Vermeidungsmaßnahme àAnforderung
FMEA und AM-ProzessVermeidungsmaßnahmen im AM-Prozess
Die Festigkeit des Materials muss xyz sein.
Abgleich
Abgleich
Vorgaben für Serienabnahme von Fahrzeugen müssen eingehalten werden.
Die zul. Schwankungen der Motorleistung dürfen den Wert xxx nicht überschreiten.
Anf. System
Anf. Teilsystem
Anf. Komponente
Ø Abgleich von Eltern-Anforderungen; ggf. Änderung oder Neuerstellung
Ø Änderung übergeordneter Anforderungen sollten die Ausnahme bleiben. Die FMEA ist hier geeignet zur Validierung des Lastenheftes / Pflichtenheftes.
Entdeckungs-maßnahme
Materialanforderungen (Festigkeit) verbessern
Komponente
Vermeidungsmaßnahme
17
Ø Einsteuern der Entdeckungsmaßnahme in Testspezifikation
Ø Überprüfung ob indirekte übergeordnete Tests existieren (z.B. Teilsystem / Systemebene)(in seltenen Fällen Definition/Abänderung eines neuen übergeordneten Testfalls)
Entdeckungs-maßnahme
Vermeidungs-maßnahme
Entdeckungsmaßnahme à TestfallKomponente
FMEA und AM-ProzessEntdeckungsmaßnahmen im AM-Prozess
TestspezifikationKomponente
TestspezifikationSystem
TestspezifikationTeilsystem
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
18
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Entdeckungsmaßnahme à Testfall
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Ø Validierung der Testspezifikation gegen die Anforderung auf Systemebene
Ø Verifikation der Testspezifikation gegen die Anforderung auf Detailebene
Ø ZIEL: kein Testfall darf ohne Anforderung existieren (durchgängiges V-Modell)
Entdeckungs-maßnahme
Vermeidungs-maßnahme
Komponente
FMEA und AM-ProzessEntdeckungsmaßnahmen im AM-Prozess
TestspezifikationKomponente
TestspezifikationSystem
TestspezifikationTeilsystem
Anforderung Komponente
Anforderung Teilsystem
Anforderung System
Validierung
Verifikation
VerifikationTraceability
Traceability
19
Ø Beispiel anhand Materialprüfung
Ø Entdeckungsmaßnahme aus Fehlfunktion wird in Testfälle abgeleitet
Materialprüfung durchführen
Vermeidungs-maßnahme
Komponente
FMEA und AM-ProzessEntdeckungsmaßnahmen im AM-Prozess
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Torsions- / Biegeprüfung durchführen
Belastungstest am Rollenprüfstand
durchführen
Belastungstest am Motorprüfstand
durchführen
Testfall Komp.
Testfall Teilsystem
Testfall System
EntdeckungsmaßnahmeEntdeckungsmaßnahme
à Testfall
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
20
Ø Beispiel anhand Materialprüfung
Materialprüfung durchführen
Vermeidungs-maßnahme
Komponente
FMEA und AM-ProzessEntdeckungsmaßnahmen im AM-Prozess
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Torsions- / Biegeprüfung durchführen
Belastungstest am Rollenprüfstand
durchführen
Testfall Komp.
Testfall Teilsystem
Testfall System
EntdeckungsmaßnahmeEntdeckungsmaßnahme
à Testfall
Überprüfung bzw. Erstellung von übergeordneten Tests
Die Festigkeit des Materials muss xyz sein.
Vorgaben für Serienabnahme von Fahrzeugen müssen eingehalten werden.
Die zul. Schwankungen der Motorleistung dürfen den Wert xxx nicht überschreiten.
Anf. System
Anf. Teilsystem
Anf. Komponente
Validierung
Verifikation
Verifikation
Trace-ability
Trace-ability
21
Belastungstest am Motorprüfstand
durchführen
ErstellungLHGrob-
spezifikation
Erstellung LHFein-
spezifikation
ErstellungTestcases
Entwicklung
• Firmenstandard, Gesetze• GWKZielwerte• Kundenanforderungen• MaximaleAusfallraten• techn.Randbedingungen
• Funktionen a.d.Funktionsnetz• Vermeidungsmaßnahmen• BesondereMerkmale
• Entdeckungsmaßnahmen
• Testcases• Entwicklungsprodukt/-system
Wandlung AnforderungàFunktion
Wandlung FunktionàAnforderung
Vermeidungsmaßn, à AnforderungWandlung
Entdeckungsm.àTestcase
FMEA - AM- und Q-ProzesseKonsolidierung AM-Prozess und FMEA
ErstellungFMEA
22
Struktur-analyse
Funktions-analyse
Fehler-analyse
Maßnahmen-analyse undOptimierung
• Fachwissen• Begleitende Dokumente
• Systemstruktur
• Funktionsnetz• Funktionen a.d.Funktionsnetz• BesondereMerkmale
• Vermeidungsmaßnahmen• Entdeckungsmaßnahmen
• Fehlernetz• Fehlfunktionen a.d.Fehlernetz• BesondereMerkmale
ErstellungLH
anfragefrei
FMEAerstellen
LHentwicklungs-z ielfreiers tellen
ErstellenTestcases
Entwicklung
FMEA - AM- und Q-ProzesseKonsolidierung AM-Prozess und FMEA
23
FMEA - AM- und Q-ProzesseKonsolidierung AM-Prozess und FMEA
Synergien zwischen FMEA und AM sind verzahnt.
24
Vorteile:
Ø FMEA und Anforderungsmanagement sind verzahntØ FMEA dient zur Verifikation der AnforderungenØ FMEA-Vermeidungsmaßnahmen sind in Anforderungen überführtØ FMEA-Entdeckungsmaßnahmen sind in Testcase überführt
Verzahnung von AM-Prozess und FMEA-Prozess senkt Entwicklungsrisiken und nachträgliche Änderungen.
FMEA AM-Prozess
FMEA - AM- und Q-ProzesseKonsolidierung /Vorteile
25
Zertifizierungen nach:
DIN EN 9100DIN EN ISO 9001 DIN EN ISO 27001
Luftfahrtbetrieb für Luftfahrtgerät der Bundeswehr
Luftfahrttechnischer Betrieb nach:EASA Part 21GEASA Part 21J EASA Part 145
Kontakt
Klaus Lamm (Dipl.-Ing.)
Projekt- und QualitätsmanagerSix-Sigma Black-Belt (DMAIC)Qualitätsmanagement-Auditor (QMA-TÜV)
Tel: 089 / 9216 – 2970E-Mail: klaus.lamm@esg.de
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbHDivision Automotive – Abteilung QualitätFrankfurter Ring 211D-80807 Münchenwww.esg.de
26
Karl Förstle (Dipl.-Ing, Dipl.-Wirtsch.-Ing.)
Six-Sigma Black-Belt (DFSS)Lean-MasterFMEA-Moderator
Tel: 089 / 9216 – 1838E-Mail: karl.förstle@esg.de
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