Feilanalyse - Failure analysis

Feilanalyse er prosessen med å samle inn og analysere data for å finne årsaken til en feil , ofte med det formål å bestemme korrigerende handlinger eller ansvar. I følge Bloch og Geitner avslører maskinfeil en reaksjonskjede av årsak og virkning ... vanligvis en mangel som vanligvis kalles symptomet ... ”. fiaskoanalyse kan spare penger, liv og ressurser hvis det gjøres riktig og blir handlet etter det. Det er en viktig disiplin i mange grener av produksjonsindustrien, for eksempel elektronikkindustrien, hvor det er et viktig verktøy som brukes i utviklingen av nye produkter og for forbedring av eksisterende produkter. Feilanalyseprosessen er avhengig av å samle feilaktige komponenter for påfølgende undersøkelse av årsaken eller årsakene til feil ved bruk av en lang rekke metoder, spesielt mikroskopi og spektroskopi . Metoder for ikke -destruktiv testing (NDT) (for eksempel industriell computertomografi -skanning ) er verdifulle fordi de mislykkede produktene ikke påvirkes av analyse, så inspeksjon begynner noen ganger å bruke disse metodene.

Rettsmedisinsk undersøkelse

Rettsmedisinsk undersøkelse av den mislykkede prosessen eller produktet er utgangspunktet for feilanalyse. Slik undersøkelse utføres ved hjelp av vitenskapelige analysemetoder som elektriske og mekaniske målinger, eller ved å analysere feildata som produktavvisningsrapporter eller eksempler på tidligere feil av samme type. Metodene for kriminalteknikk er spesielt verdifulle for å spore produktfeil og feil. De kan inkludere utmattelsessprekker , sprø sprekker som for eksempel oppstår ved spenningskorrosjon eller miljøspenning . Vitneforklaringer kan være verdifulle for å rekonstruere den sannsynlige hendelsesforløpet og dermed kjeden av årsak og virkning. Menneskelige faktorer kan også vurderes når årsaken til feilen er bestemt. Det er flere nyttige metoder for å forhindre produktfeil som oppstår i utgangspunktet, inkludert feilmodus og effektanalyse (FMEA) og feiltre -analyse (FTA) , metoder som kan brukes under prototyping for å analysere feil før et produkt markedsføres.

Flere av teknikkene som brukes i feilanalyse brukes også i analysen av ingen feil funnet (NFF), som er et begrep som brukes innen vedlikehold for å beskrive en situasjon der en opprinnelig rapportert feilmod ikke kan kopieres av evalueringen tekniker og derfor kan den potensielle defekten ikke løses.

NFF kan tilskrives oksidasjon, defekte tilkoblinger av elektriske komponenter, midlertidige kortslutninger eller åpninger i kretsene, programvarefeil, midlertidige miljøfaktorer, men også operatørfeil. Et stort antall enheter som rapporteres som NFF i løpet av den første feilsøkingsøkten, går ofte tilbake til laboratoriet for feilanalyse med de samme NFF -symptomene eller en permanent feilmodus.

Begrepet fiaskoanalyse gjelder også for andre felt som virksomhetsstyring og militær strategi.

Feilanalyseingeniører

En feilanalyseingeniør spiller ofte en hovedrolle i analysen av feil, enten en komponent eller et produkt mislykkes i drift eller hvis det oppstår feil i produksjonen eller under produksjonsbehandlingen. Uansett må man finne årsaken til at det ikke er mulig å forhindre fremtidig forekomst, og/eller for å forbedre ytelsen til enheten, komponenten eller strukturen. Strukturingeniører og mekaniske ingeniører er veldig vanlige for jobben. Mer spesifikke hovedfag kan også komme inn i stillingen, for eksempel materialingeniører. Spesialisering i metallurgi og kjemi er alltid nyttig sammen med materialets egenskaper og styrker. Noen kan bli ansatt av forskjellige årsaker, enten det er for å forhindre eller erstatningsansvar. Medianlønnen til en feilanalyseingeniør, en ingeniør med erfaring innen feltet, er $ 81.647. En feilanalyseingeniør krever god kommunikasjon og evne til å jobbe med andre. Vanligvis har personen som er ansatt en bachelor i ingeniørfag, men det er sertifiseringer som kan skaffes.

Metoder for analyse

Feilanalysen av mange forskjellige produkter innebærer bruk av følgende verktøy og teknikker:

Mikroskoper

Prøveforberedelse

  • Jet-etser
  • Plasma etser
  • Metallografi
  • Tynningsverktøy på baksiden
    • Mekanisk tynning på baksiden
    • Laserkjemisk ets på baksiden

Spektroskopisk analyse

Enhetsendring

Overflateanalyse

Elektronmikroskopi

Laser signal injeksjon mikroskopi (LSIM)

Halvlederundersøkelse

Programvare-baserte teknikker for lokalisering av feil

Casestudier

To skjærnøkkelstenger mislyktes på Bay Bridge

Folk på saken

Mr. Brahimi er en amerikansk Bridge Fluor -konsulent og har en mastergrad i materialteknikk.

Aguilar er filialsjef for Caltrans strukturmaterialtestgren med 30 års erfaring som ingeniør.

Mr. Christensen som er en Caltrans -konsulent med 32 års erfaring med metallurgi og feilanalyse.

Trinn

Visuell observasjon som er ikke-destruktiv undersøkelse. Dette avslørte tegn på sprøhet uten permanent plastisk deformasjon før den gikk i stykker. Det ble vist sprekker som var det siste bristepunktet for skjærnøkkelstavene. Ingeniørene mistenkte at hydrogen var involvert i produksjonen av sprekker.

Scanning Electron Microscopy som er skanning av de sprukne overflatene under høy forstørrelse for å få en bedre forståelse av bruddet. Hele bruddet skjedde etter at stangen ikke kunne holde under belastning da sprekken nådde en kritisk størrelse.

Mikrostrukturell undersøkelse hvor tverrsnitt ble undersøkt for å avsløre mer informasjon om metallets bånd.

Hardhetstesting ved bruk av to strategier, Rockwell C Hardness og Knoop Microhardness som avslører at den ikke ble varmebehandlet riktig.

Strekkprøve forteller ingeniøren at flytegrensen, strekkfastheten og forlengelsen var tilstrekkelig for å klare kravene. Flere stykker ble tatt og fremført av Anamet Inc.

Charpy V-Notch Impact Test viser stålets seighet ved å ta forskjellige prøver av stangen og utført av Anamet Inc.

Kjemisk analyse var den siste testen også utført av Anamet Inc. som oppfylte kravene til det stålet.

Konklusjon av casestudien

Stengene mislyktes fra hydrogenskjørhet som var utsatt for hydrogen fra den høye strekkbelastningen og hydrogenet som allerede var i materialet. Stengene sviktet ikke fordi de ikke oppfylte kravene til styrke i disse stengene. Mens de oppfylte kravene, var strukturen inhomogen som forårsaket forskjellige styrker og lav seighet.

Denne studien viser et par av de mange måtene på feilanalyse. Det starter alltid med en ikke -ødeleggende form for observasjon, som et åsted. Deretter blir biter av materialet hentet fra det originale stykket som brukes i forskjellige observasjoner. Deretter utføres destruktiv testing for å finne materialets seighet og egenskaper for å finne akkurat det som gikk galt.

Feil analyse

Oakland Nimitz Freeway var en bro som kollapset under et jordskjelv selv etter programmet for å styrke broen. Ulike ingeniører ble spurt om deres syn på situasjonen. Noen klandret ikke programmet eller avdelingen, som James Rogers som sa at i et jordskjelv er det "en god sjanse for at Embarcadero ville gjøre det samme Nimitz gjorde." Andre sa at mer forebygging kunne vært gjort. Priestly sa at "ingen av avdelingens prosjekter for å styrke veier løste problemene med svakhet ..." i broens ledd. Noen eksperter var enige om at mer kunne ha vært gjort for å forhindre denne katastrofen. Programmet er under ild for å gjøre "feilen mer alvorlig".

Fra en designingeniørs POV

Jetmotor testcelle

Et produkt må kunne fungere selv i de vanskeligste scenariene. Dette er veldig viktig på produkter laget for dyre bygg som bygninger eller fly. Hvis disse delene mislykkes, kan de forårsake alvorlig skade og/eller sikkerhetsproblemer. Et produkt begynner å bli designet "... for å minimere farene forbundet med dette" worst case -scenariet. "Å oppfatte det verste tilfellet krever en fullstendig forståelse av produktet, dets lasting og dets servicemiljø. Før produktet går i tjeneste, en prototype vil ofte gjennomgå laboratorietester som viser at produktet tåler det verste tilfellet som forventet. " Noen av testene som er utført på jetmotorer i dag, er svært intensiv for å kontrollere om motoren tåler:

  • inntak av rusk, støv, sand, etc .;
  • inntak av hagl, snø, is, etc .;
  • inntak av store mengder vann.

Disse testene må være vanskeligere enn det produktet vil oppleve ved bruk. Motorene skyves maksimalt for å sikre at produktet fungerer som det skal uansett tilstand. Feilanalyse på begge sider handler om å forebygge skader og opprettholde sikkerheten.

Se også

Referanser

Bibliografi

Videre lesning

  • Martin, Perry L., Electronic Failure Analysis Handbook , McGraw-Hill Professional; 1. utgave (28. februar 1999) ISBN  978-0-07-041044-2 .
  • Feilanalyse av mikroelektronikk , ASM International; Femte utgave (2004) ISBN  978-0-87170-804-5
  • Lukowsky, D., Feilanalyse av tre og trebaserte produkter , McGraw-Hill Education; 1. utgave (2015) ISBN  978-0-07-183937-2 .

Eksterne linker