FMEA für mechatronische Systeme

Die FMEA (Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse) hat sich als effektive Methode zur Risikoanalyse und Risikoabsicherung in Entwicklung und Produktion bewährt. Bei der Analyse mechatronischer Systeme zeigte sie bisher Schwächen. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben der FMEA nun auch dieses Anwendungsgebiet erschlossen.

Innovationen und Fortschritt beruhen heute sehr stark auf der Integration von Elektronik in Produkte. Diese Kombination aus mechanischen und elektronischen bzw. elektrischen Systemen wird als mechatronisches System bezeichnet. Mechatronische Systeme machen Produkte wie z. B. Fahrzeuge, sicherer und komfortabler. Allerdings birgt die moderne Elektronik auch ihre Gefahren. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass der Anteil der elektronisch bedingten Fehler im Automobilbau innerhalb der letzten Jahre kontinuierlich zugenommen hat. Die Frage, die sich in diesem Zusammenhang stellt, ist, wie sich derartige ungewollte Systemzustände schon im Vorfeld – also noch während der Systemkonzeption bzw. Entwicklung – erkennen und durch geeignete Maßnahmen beheben lassen. Eine Methode ist die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA). Die FMEA ist eine bewährte und anerkannte Methode zur systematischen, präventiven Risikoanalyse in der Produktentwicklung. Trotzdem weist die FMEA bei der Analyse mechatronischer Systeme noch methodische Schwächen auf. Alexander Schloske vom Fraunhofer IPA hat die FMEA so erweitert, dass sie sich auch für mechatronische und softwareintensive Systeme anwenden lässt.

Die konventionelle FMEA bezieht sich auf monokausale Fehlerzusammenhänge von Systemkomponenten. Schloskes Ansatz dagegen berücksichtigt die Systemzustände der beteiligten Systemelemente und deren Ausfallverhalten, die Kombination von Fehlerursachen sowie die zeitliche Reihenfolge des Auftretens von Fehlerursachen. „Durch eine systematische Reduktion der Fehlerursachen mit Hilfe einer Matrix lässt sich die Methode trotz der resultierenden Kombinatorik mit vertretbarem Aufwand durchführen“, erklärt Schloske. Sein Ansatz einer erweiterten FMEA wurde bereits im Rahmen von Industrieprojekten validiert und förderte – mit der konventionellen Vorgehensweise – nicht erkannte Risiken zu Tage. Potenzielle Fehlerzustände, wie sie sich über die Lebensdauer eines mechatronischen Produkts ergeben können, wurden sicher identifiziert. Aufbauend auf den Ergebnissen der Analyse war es möglich, klare Vorgaben für die Entwicklung von Elektronik und Software zu machen, um unsichere Systemzustände zu erkennen und in sichere zu überführen, bzw. den Benutzer über mögliche Gefahren zu informieren.

Die FMEA für mechatronische Systeme wird u. a. am 16. November im IPA-Seminar „Erhöhung von Zuverlässigkeit von mechatronischen Systemen“ vorgestellt.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung IPA
Dr.-Ing. Alexander Schloske
Telefon: +49(0)711/970-1890
E-Mail: alexander.schloske@ipa.fraunhofer.de