Weil eine FMEA fehlte, ging das Imperium unter

Guest Blogger | 17 November, 2021

Themen: Lean Six Sigma, Projektverwaltung, Minitab Engage, FMEA-Methoden, Minitab Workspace

von Matthew Barsalou, Gast-Blogger

Weil ein Nagel fehlte, ging das Hufeisen verloren
Weil das Hufeisen fehlte, ging das Pferd verloren
Weil das Pferd fehlte, ging der Reiter verloren
Weil der Reiter fehlte, ging die Schlacht verloren
Weil die Schlacht verloren ging, ging das Königreich unter
Und das nur, weil ein Hufnagel fehlte. (Lowe, 1980, 50)

In diesem alten Kinderreim, „Weil ein Nagel fehlte“, ging ein ganzes Königreich verloren, nur weil ein Nagel für ein Hufeisen fehlte. Dasselbe könnte man über das Galaktische Imperium in Star Wars sagen. Das Imperium wäre nicht untergegangen, wenn die Ingenieure, die den ersten Todesstern konstruierten, eine angemessene Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) durchgeführt hätten.

Eine Gruppe von Rebellen in Star Wars, Episode IV – Eine neue Hoffnung stahl die Pläne für den Todesstern und fand eine kritische Schwachstelle, die zur Zerstörung der gesamten Station genutzt wurde. Ein einfacher Lüftungsschacht war auf eine Weise mit einem Reaktor verbunden, dass eine Explosion im Lüftungsschacht eine Kettenreaktion starten konnte, die die gesamte Station sprengen würde. Diese Schwachstelle war bekannt, wurde aber als unwichtig erachtet, da sie nur durch kleine Raumjäger ausgenutzt werden konnte und durch Turbolaser und TIE-Jäger beschützt wurde. Es wurde angenommen, dass nichts die Abwehr durchbrechen konnte. Doch eine Gruppe von Rebellen mit ihren X-Flüglern bewies, dass diese Schwachstelle ausgenutzt werden konnte. Ein Protonentorpedo, das in den Lüftungsschacht abgefeuert wurde, startete eine Kettenreaktion, die die Reaktoren der Station erreichte und damit die gesamte Kampfstation zerstörte (Lucas, 1976).

DARUM BENÖTIGTE DER TODESSTERN EINE FMEA

Der Todesstern wurde vom Ingenieur Bevel Lemelisk unter dem Kommando des Großmoffs Wilhuff Tarkin konstruiert, dessen Doktrin eine schwer bewaffnete, mobile Kampfstation mit mehr als 1.000.000 imperialen Soldaten sowie mehr als 7000 TIE-Jägern und 11.000 Landfahrzeugen vorsah (Smith, 1991). Der Stern wurde in der Umlaufbahn um den Strafplaneten Despayre im Horuz-System des Äußeren Randes gebaut und sollte ein wesentliches Element der Tarkin-Doktrin zur Kontrolle des Imperiums werden. Eine aktuelle Schätzung der Kosten für den Bau des Todessterns beträgt 850.000.000.000.000.000 $ (Rayfield, 2013).

Ein so kosten- und ressourcenintensives Projekt sollte niemals ohne eine Konstruktions-FMEA in Angriff genommen werden. Der Verlust des Todessterns hätte mit nur einer ordnungsgemäß ausgefüllten FMEA während der Konstruktionsphase vermieden werden können:

FMEA für den Entwurf des Todessterns (Death Star)

Die Ingenieure des Galaktischen Imperiums haben in den Systemen der Großschiffe und Raumstationen des Imperiums häufig Redundanzen eingebaut. Unglücklicherweise waren alle Systeme des Todessterns mit dem Hauptreaktor verbunden, um sicherzustellen, dass jedes System stets mit Energie versorgt wird. Diese Verbindungen bedeuteten, dass die Lüftungsschächte direkt mit dem Hauptreaktor verbunden waren.

Die Konstrukteure wussten, dass eine Explosion in einem Lüftungsschacht den Hauptreaktor erreichen und die gesamte Station zerstören konnte. Sie waren sich ihrer Sache jedoch zu sicher und vertraten die Meinung, dass eingeschränkte Abwehrmaßnahmen – z. B. Turbolaser-Türme, Schilde, die ein Eindringen von kleinen Raumjägern nicht verhindern konnten, und TIE-Jäger – die Lüftungsschächte beschützen könnten (Smith, 1991). Diese Denkweise unterscheidet sich nur wenig von dem Ansatz, sich bei der Entdeckung eines Konstruktionsmangels, der zu Verletzungen oder dem Tod führen könnte, zur Vermeidung von Vorfällen stattdessen auf Inspektionen zu verlassen. Hätte Bevel Lemelisk eine FMEA erstellt, hätte er diesen Konstruktionsmangel nicht ignorieren können.

EINER FMEA RISIKOPRIORITÄTSZAHLEN ZUORDNEN

Sie können eine FMEA einfach mit einem Bleistift auf Papier erledigen, aber Minitab Workspace, die Software mit visuellen Tools für herausragende Prozesse und Produkte, weist ein integriertes FMEA-Formular auf, mit dem die Berechnungen automatisiert werden. Die darin eingegebenen Daten können außerdem gemeinsam mit Prozessabbildungen und anderen Formularen genutzt werden, die Sie wahrscheinlich für Ihr Projekt benötigen.

In einer FMEA werden Risikoprioritätszahlen (RPZ or RPN - Risk Priority Number) verwendet, um zu ermitteln, wann Korrekturmaßnahmen ergriffen werden müssen. RPNs können Werte von 1 bis 1000 annehmen, und kleinere Zahlen sind besser. Die RPN wird bestimmt, indem der Schweregrad (S) mit der Auftretenswahrscheinlichkeit (A) und der Entdeckungswahrscheinlichkeit (E) multipliziert wird.

RPN = S x A x E

Schweregrad, Auftretenswahrscheinlichkeit und Entdeckungswahrscheinlichkeit werden jeweils ausgewertet und mit einer Zahl von 1 bis 10 bewertet, wobei niedrigere Zahlen besser sind.

BEISPIEL FÜR DIE FEHLERMÖGLICHKEITS- UND -EINFLUSSANALYSE: Thermische Abluftöffnung des Todessterns

Bei den thermischen Abluftöffnungen wäre die Fehlermöglichkeit eine Explosion im thermischer Abluftöffnung, und der resultierende Effekt wäre Kettenreaktionen, die die Reaktoren erreichen. Der Schweregrad würde als 10 eingestuft, da eine Explosion der Reaktoren zu einem Verlust der Station sowie der gesamten Besatzung an Bord führen würde. Ein Schweregrad von 10 ist Grund genug, eine Neukonstruktion in Betracht zu ziehen, damit ein Fehler, egal wie unwahrscheinlich, nicht zu Verletzungen oder dem Tod führt.

FMEA Failure Mode Severity Example

Die potenzielle Fehlerursache beim Todesstern wäre Angriff oder Sabotage; die Konstrukteure hielten dies für eher unwahrscheinlich, und daher ist die Auftretenswahrscheinlichkeit gleich 3. Die Hauptkontrollmaßnahme waren Schilde, die nur gegen einen Angriff mit großen Schiffen wirksam wären. Dies wurde als 4 eingestuft, da das Imperium der Meinung war, dass diese Maßnahmen effektiv wären.

Ursachen

Die resultierende RPN ist S x A x E = 10 x 3 x 4 = 120. Eine RPN von 120 sollte ein ausreichender Grund sein, Korrekturmaßnahmen einzuleiten, aber auch eine niedrigere RPN erfordert Korrekturmaßnahmen aufgrund des hohen Schweregrads. Die RPN des Todessterns ist möglicherweise sogar zu niedrig, da das Imperium sich in Bezug auf die derzeitigen Kontrollmaßnahmen eher zu sicher ist. Es werden definitiv Korrekturmaßnahmen benötigt.

FMEA Risk Priority Number

Korrekturmaßnahmen sind früh in der Konstruktionsphase einfacher und kostengünstiger umzusetzen, insbesondere wenn das Problem vor der Montage erkannt wird. Die ursprünglichen Pläne für den Todesstern hätten vor Baubeginn ganz einfach korrigiert werden können. Die Schilde hätten verbessert werden können, damit jedes Eindringen verhindert würde, und – noch wichtiger – die Verbindungen zwischen den Systemen hätten entfernt werden können, damit ein Fehler in einem System, z. B. eine Explosion im thermischer Abluftöffnung, nicht den gesamten Todesstern zerstört. Nach dem Umsetzen und Verifizieren der Korrekturmaßnahmen muss die RPN neu berechnet werden. Die neue RPN des Todessterns wäre 5 x 3 x 2 = 30.

FMEA Revised Metrics

Natürlich hätte eine FMEA weitaus wichtigere Auswirkungen als nur eine niedrigere Zahl auf einem Blatt Papier. Wäre dieser Schritt durchgeführt worden, hätte das Imperium weiterhin die Tarkin-Doktrin umgesetzt, und das Universum wäre heute ganz anders.

MÜSSEN SIE EINE FMEA DURCHFÜHREN?

Der fehlende Hufnagel und das Königreich wie auch die fehlende FMEA und der Todesstern veranschaulichen eine einfache Wahrheit: Bei der Konstruktion eines neuen Produkts – sei es eine Bohrinsel, ein Küchengerät oder ein Todesstern – vermeiden Sie viele künftige Probleme, indem Sie früh in der Konstruktionsphase eine FMEA durchführen.

Info über den Gast-Blogger:
Matthew Barsalou ist ein Experte für Qualität im Engineering in der Abteilung Global Engineering Excellence bei der BorgWarner Turbo Systems Engineering GmbH. Vorher arbeitete er als Qualitätsmanager bei einem Automobilzulieferer und als unabhängiger Qualitätsingenieur bei Ford in Deutschland und Belgien. Er hat einen Bachelor of Science in Arbeitswissenschaften, einen Master der freien Studien und einen Master of Science in Betriebswirtschaft und Ingenieurswesen von der Wilhelm Büchner Hochschule in Darmstadt, Deutschland.

 

Verweise

Lucas, George. Star Wars, Episode IV: A New Hope. New York: Del Rey, 1976. http://www.amazon.com/Star-Wars-Episode-IV-Hope/dp/0345341465/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1358180992&sr=8-2&keywords=Star+Wars%2C+Episode+IV%3A+A+New+Hope

 Opie, Iona and Opie, Peter. ed. Oxford Dictionary of Nursery Rhymes. Oxford, 1951, 324. Quoted in Lowe, E.J. “For Want of a Nail.” Analysis 40 (January 1980), 50-52. http://www.jstor.org/stable/3327327

Rayfield, Jillian. “White House Rejects 'Death Star' Petition.” Salon, January 13, 2013. Accessed 1anuary 14, 2013 from http://www.salon.com/2013/01/13/white_house_rejects_death_star_petition/

Smith, Bill. ed. Star Wars: Death Star Technical Engage. Honesdale, PA: West End Games, 1991. http://www.amazon.com/Star-Wars-Death-Technical-Companion/dp/0874311209/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1358181033&sr=1-1&keywords=Star+Wars%3A+Death+Star+Technical+Companion.