FMEDA – Failure modes, effects, and diagnostic analysis


FMEDA

FMEDA – Failure modes, effects, and diagnostic analysis

Einführung

Die FMEDA, kurz für „Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis“, ist eine etablierte Methode in der Entwicklung von sicherheitskritischen Systemen. Oft auch als Komponenten-FMEA bezeichnet, hilft sie dabei, sicherheitsrelevante Elemente während der Entwicklungsphase zu erkennen und zu bewerten. Sie stellt eine erweiterte Version der FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) dar und fokussiert sich besonders auf elektronische Komponenten und Subsysteme.

Grundlegende Erklärung

Die FMEDA ist eine systematische Methode zur Erkennung und Bewertung möglicher Ausfallweisen, deren Konsequenzen und die Diagnosefähigkeit eines Systems. Sie hat das Ziel, die Verlässlichkeit und Verfügbarkeit eines Systems einzuschätzen und die Auswirkungen von Fehlern zu reduzieren. Durch die Anwendung einer FMEDA können Schwachpunkte im System aufgedeckt, das Design verbessert und die Systemperformance optimiert werden. Zudem hilft sie bei der Entwicklung passender Diagnosemechanismen, um Fehlerzustände frühzeitig zu identifizieren und angemessen darauf zu reagieren.

Zielsetzung

Das primäre Ziel der FMEDA ist es, die Auswirkungen von Fehlern zu verstehen und Maßnahmen zu treffen, um die Wahrscheinlichkeit solcher Fehler zu vermindern oder sogar ganz zu beseitigen. Sie analysiert sowohl die Fehlermodi als auch die Fähigkeit des Systems, diese zu diagnostizieren. Durch die Quantifizierung der Wahrscheinlichkeiten von Fehlern und der Effektivität der Diagnose werden Kennzahlen wie die Safe Failure Fraction (SFF) und der Diagnostic Coverage (DC) ermittelt, die den Normen IEC 61508 und ISO 26262 entsprechen.

Durchführung einer FMEDA

Die Durchführung einer FMEDA umfasst verschiedene Schritte:

  1. Identifizierung von Fehlermodi: In diesem Schritt werden alle möglichen Fehlermodi des Systems identifiziert, die zu Problemen führen können. Dabei werden sowohl elektronische als auch nicht-elektronische Komponenten betrachtet.
  2. Bewertung der Auswirkungen: Hier werden die Effekte jedes einzelnen Fehlermodus auf das System bewertet. Dazu gehören potenzielle Sicherheitsrisiken, Beeinträchtigungen der Systemleistung und mögliche Schäden.
  3. Bestimmung der Diagnosefähigkeit: Es wird analysiert, wie effektiv das System in der Lage ist, Fehlerzustände zu erkennen und zu diagnostizieren. Dabei werden Diagnoseverfahren und -mechanismen bewertet.
  4. Quantitative Bewertung: In diesem Schritt werden die Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten von Fehlermodi und die Wirksamkeit von Diagnosemechanismen bestimmt. Dadurch kann die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Systems berechnet werden.
  5. Empfehlungen und Verbesserungen: Basierend auf den Analyseergebnissen werden Empfehlungen zur Fehlervermeidung, Fehlererkennung und Fehlerbehebung abgeleitet. Das Systemdesign wird verbessert, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu minimieren und die Diagnosefähigkeit zu maximieren.

Unterschiede zwischen FMEA und FMEDA

Obwohl FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) und FMEDA eng miteinander verbunden sind, gibt es einige wichtige Unterschiede:

  • Anwendungsbereich: Die FMEA wird generell für jedes System oder Produkt verwendet, während die FMEDA speziell auf elektronische Komponenten oder Subsysteme ausgerichtet ist.
  • Fehlermodi: Die FMEA identifiziert und bewertet Fehlermodi, während die FMEDA zusätzlich die Fähigkeit des Systems analysiert, diese Fehlermodi zu diagnostizieren.
  • Diagnosefähigkeit: Die FMEDA enthält eine detaillierte Untersuchung der Diagnosemechanismen und -fähigkeiten des Systems, um Fehlerzustände effektiv zu erkennen. Die FMEA berücksichtigt diese Aspekte normalerweise nicht.
  • Quantitative Bewertung: Während die FMEA eher qualitative Bewertungen verwendet, beinhaltet die FMEDA eine quantitative Bewertung der Wahrscheinlichkeiten von Fehlern und der Wirksamkeit der Diagnose.

Schlüsselnormen und Richtlinien

Bei der Durchführung einer FMEDA sind verschiedene Normen und Richtlinien relevant:

  • RAC FMD 91 für die Fehlerarten
  • DIN EN 61709 für die Berechnung der Zuverlässigkeitswerte
  • SN 29500 für die Fehlerquoten

Die FMEDA ist ein leistungsstarkes Instrument, um die Sicherheit von Baugruppen zu erhöhen und sicherheitskritische Fehler zu vermeiden. Eine gründliche Anwendung der FMEDA kann Schwachstellen aufdecken und geeignete Maßnahmen ergreifen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen. Es ist wichtig, die FMEDA frühzeitig im Entwicklungsprozess einzusetzen, um Änderungen am Design mit minimalem Aufwand durchführen zu können. Eine enge Zusammenarbeit aller beteiligten Fachleute und eine klare Kommunikation sind entscheidend für den Erfolg der FMEDA-Analyse.