PFMEA – Process Failure Mode and Effects Analysis

Die PFMEA (Prozess-FMEA) ist eine strukturierte Methode zur vorausschauenden Identifikation, Bewertung und Priorisierung potenzieller Fehlerursachen in Fertigungsprozessen, bevor diese in der Serienproduktion auftreten. Sie ist ein Pflichtbestandteil des PPAP-Prozesses nach IATF 16949 und basiert seit 2019 auf dem gemeinsamen AIAG-VDA FMEA-Handbuch, das die Action Priority (AP) als neues Bewertungssystem eingeführt hat.

Abgrenzung: PFMEA vs. DFMEA

Ein verbreitetes Missverständnis: Viele Anwender behandeln PFMEA und DFMEA als dasselbe Werkzeug mit unterschiedlichem Anwendungsbereich. Das ist falsch – beide unterscheiden sich nicht nur im Fokus, sondern in der fundamentalen Fragestellung.

Die DFMEA fragt: Kann das Design des Produkts selbst versagen? Die PFMEA fragt: Kann der Fertigungsprozess ein an sich korrekt designtes Produkt fehlerhaft herstellen?

Ein Beispiel: Eine Schweißnaht mit zu geringer Tiefe ist ein PFMEA-Thema, wenn die Ursache in falschen Schweißparametern oder fehlender Bedienerqualifikation liegt. Wenn die konstruktiv vorgegebene Nahttiefe physikalisch nicht ausreichend ist, ist es ein DFMEA-Thema.

Diese Trennung ist nicht akademisch – sie bestimmt, welches Team zuständig ist, welche Gegenmaßnahmen greifen und wer die Verantwortung für die Umsetzung trägt.

Aufbau der PFMEA nach AIAG-VDA 2019

Das AIAG-VDA Handbuch von 2019 hat den vorherigen AIAG-Standard (4. Auflage) und den VDA Band 4 harmonisiert und dabei den Prozessablauf grundlegend neu strukturiert. Die PFMEA folgt seither einem 7-Schritte-Ansatz:

Action Priority statt RPN: Was sich geändert hat und warum es wichtig ist

Wer noch mit dem alten RPN-System (Risk Priority Number = S × O × D) arbeitet, arbeitet nach einem Standard, den AIAG und VDA 2019 gemeinsam abgelöst haben. Der RPN-Wert hatte einen fundamentalen Schwachpunkt: Verschiedene Kombinationen von S, O und D konnten denselben RPN ergeben, obwohl das tatsächliche Risikoprofil völlig unterschiedlich war. Ein Fehler mit Severity 10, Occurrence 1 und Detection 1 ergab RPN 10 – derselbe Wert wie S=1, O=2, D=5. Risikotechnisch sind das keine vergleichbaren Situationen.

Die Action Priority (AP) löst das durch eine matrixbasierte Priorisierung ab, die Severity als dominante Dimension behandelt. Das Ergebnis ist immer eine der drei Kategorien: H (High) – sofortiger Handlungsbedarf, M (Medium) – Maßnahmen erforderlich, L (Low) – Maßnahmen optional, Begründung dokumentieren.

Praxis-Warnung: Viele Unternehmen haben ihre FMEA-Templates noch nicht auf AIAG-VDA 2019 umgestellt und arbeiten weiterhin mit RPN. Bei einem IATF-Audit oder einem OEM-Lieferantenaudit kann das zu Findings führen, wenn der Kunde den neuen Standard als Anforderung definiert hat – was bei den meisten Tier-1-Lieferanten für deutsche OEMs bereits der Fall ist.

Was eine gute PFMEA von einer schlechten unterscheidet

In der Praxis sind PFMEAs häufig Dokumente, die existieren, um bei einem Audit vorgelegt zu werden – nicht, um Risiken tatsächlich zu steuern. Erkennungsmerkmale einer ineffektiven PFMEA:

Fehlerursachen sind zu allgemein formuliert: „Bedienfehler", „Maschinenverschleiß" oder „Materialvarianz" sind keine nützlichen Ursachen – sie sind Kategorien. Eine verwertbare Ursache ist spezifisch: „Falsche Drehmomentvorgabe beim Anziehen von M8-Schrauben aufgrund fehlender Drehmomentkontrolle am Handschrauber Typ X."

Erkennungsmaßnahmen sind unrealistisch bewertet: Ein Detection-Wert von 1 (sichere Erkennung) wird vergeben, obwohl die Prüfung eine manuelle Sichtkontrolle ist. Das ist keine sichere Erkennung – das ist eine unsichere Erkennung mit guten Vorsätzen.

Der PFMEA-Status wird nach Serienstart nicht aktualisiert: Eine PFMEA ist ein lebendiges Dokument. Wenn in der Produktion neue Fehlerbilder auftreten und die PFMEA nicht aktualisiert wird, verliert sie ihre Steuerungsfunktion.

Praxisbeispiel: PFMEA für einen Schweißprozess

Ein Tier-2-Zulieferer fertigt Halterungen für Fahrzeugstrukturen. Prozessschritt: MAG-Schweißen einer Verbindungsnaht.

Fehlerart: Nahttiefe unterschreitet Sollmaß (< 4 mm statt 4–6 mm)

Fehlerfolge: Verbindung hält Belastungsprüfung nicht stand → Rückweisung beim OEM, potenzielle Feldrückrufprüfung (Severity: 8)

Fehlerursache: Schweißstrom zu niedrig aufgrund fehlerhafter Parametereinstellung nach Schichtwechsel

Aktuelle Maßnahmen: Sichtprüfung der Nahtoptik durch Bediener (Detection: 6), Parametersetfreigabe ohne digitale Verifikation (Occurrence: 5)

AP-Ergebnis: H – sofortiger Handlungsbedarf

Maßnahme: Automatische Parameterverriegelung durch MES-Anbindung, digitale Freigabe vor Prozessstart, Nahttiefenmessung per Ultraschall als Stichprobenkontrolle

Nach Maßnahmenumsetzung: Occurrence reduziert auf 2, Detection auf 3, AP: L

FAQ: PFMEA in der Fertigungspraxis

1. Ist eine PFMEA für jeden Fertigungsprozess Pflicht? Im Rahmen des PPAP (Production Part Approval Process) nach IATF 16949 ist eine PFMEA für alle neuen oder geänderten Prozesse erforderlich, die Teil einer Lieferantenfreigabe gegenüber einem Automobilkunden sind. Außerhalb dieses Rahmens ist sie methodisch empfohlen, aber nicht normativ erzwungen – es sei denn, der Kunde schreibt sie explizit vor.

2. Wer muss an einer PFMEA beteiligt sein? Das AIAG-VDA Handbuch empfiehlt ein cross-funktionales Team: Prozessplanung, Qualitätssicherung, Fertigung/Produktion, Instandhaltung und – bei sicherheitsrelevanten Merkmalen – Entwicklung. Eine PFMEA, die ausschließlich von der Qualitätsabteilung erstellt wird, ohne Beteiligung der Produktion, enthält regelmäßig Lücken bei praxisrelevanten Fehlerursachen.

3. Wie oft muss eine PFMEA aktualisiert werden? Bei jeder relevanten Änderung am Prozess, nach Kundenreklamationen oder internen Qualitätsereignissen, die neue Fehlerbilder zeigen, sowie im Rahmen regelmäßiger Reviews – mindestens einmal jährlich für laufende Produktionen.

4. Was ist der Unterschied zwischen PFMEA und Kontrollplan? Die PFMEA identifiziert und bewertet Risiken. Der Kontrollplan beschreibt, wie die definierten Erkennungs- und Vermeidungsmaßnahmen im laufenden Betrieb umgesetzt und überwacht werden. Beide Dokumente müssen konsistent sein – Merkmale, Prüfmethoden und Häufigkeiten im Kontrollplan müssen die Maßnahmen aus der PFMEA widerspiegeln.

5. Kann eine PFMEA softwaregestützt erstellt werden? Ja – und für Unternehmen mit mehreren parallelen FMEA-Projekten ist das dringend empfohlen. Tools wie Plato SCIO, PTC Windchill FMEA oder Siemens Teamcenter bieten strukturierte AIAG-VDA-konforme Vorlagen, Versionierung und Verlinkung mit dem Kontrollplan. Eine PFMEA in Excel ist bei komplexen Prozessen fehleranfällig und in der Versionskontrolle kaum zu beherrschen.

Strategischer Mehrwert

Eine konsequent gepflegte PFMEA ist kein Aufwand – sie ist präventive Qualitätssicherung mit direktem Einfluss auf Scrap Rate, Nacharbeitsquote und Reklamationskosten. Unternehmen, die ihre PFMEA als lebendes Steuerungsinstrument nutzen, erkennen systematische Prozessschwächen, bevor sie in der Serie zu Kosten werden. Der finanzielle Hebel liegt nicht in der Erstellung des Dokuments, sondern in der konsequenten Umsetzung und Nachverfolgung der darin definierten Maßnahmen.