विफलता विश्लेषण

विफलता विश्लेषण विफलता का कारण निर्धारित करने के लिए डेटा एकत्र करने और उसका विश्लेषण करने की प्रक्रिया है, जिसका लक्ष्य अक्सर सुधारात्मक कार्रवाई या दायित्व निर्धारित करना होता है। बलोच और गीटनर के अनुसार, "मशीनरी विफलताएं कारण और प्रभाव की प्रतिक्रिया श्रृंखला को प्रकट करती हैं... आमतौर पर एक कमी जिसे आमतौर पर लक्षण के रूप में जाना जाता है..."। यदि विफलता विश्लेषण सही ढंग से किया जाए और उस पर कार्रवाई की जाए तो धन, जीवन और संसाधनों को बचाया जा सकता है। यह विनिर्माण उद्योग की कई शाखाओं में एक महत्वपूर्ण अनुशासन है, जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, जहां यह नए उत्पादों के विकास और मौजूदा उत्पादों के सुधार में उपयोग किया जाने वाला एक महत्वपूर्ण उपकरण है। विफलता विश्लेषण प्रक्रिया विभिन्न तरीकों, विशेष रूप से माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके विफलता के कारण या कारणों की बाद की जांच के लिए विफल घटकों को इकट्ठा करने पर निर्भर करती है। गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीटी) विधियां (जैसे कि औद्योगिक गणना टोमोग्राफी स्कैनिंग) मूल्यवान हैं क्योंकि विफल उत्पाद विश्लेषण से अप्रभावित होते हैं, इसलिए निरीक्षण कभी-कभी इन विधियों का उपयोग करना शुरू कर देता है।

फोरेंसिक जांच
विफल प्रक्रिया या उत्पाद की फोरेंसिक जांच विफलता विश्लेषण का प्रारंभिक बिंदु है। इस तरह की जांच विद्युत और यांत्रिक माप जैसे वैज्ञानिक विश्लेषणात्मक तरीकों का उपयोग करके, या उत्पाद अस्वीकृति रिपोर्ट या उसी तरह की पिछली विफलताओं के उदाहरण जैसे विफलता डेटा का विश्लेषण करके की जाती है। उत्पाद दोषों और खामियों का पता लगाने में फोरेंसिक इंजीनियरिंग के तरीके विशेष रूप से मूल्यवान हैं। इनमें थकान (सामग्री) दरारें, उदाहरण के लिए तनाव संक्षारण क्रैकिंग या पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग द्वारा उत्पन्न भंगुर दरारें शामिल हो सकती हैं। गवाहों के बयान घटनाओं के संभावित अनुक्रम और इसलिए कारण और प्रभाव की श्रृंखला के पुनर्निर्माण के लिए मूल्यवान हो सकते हैं। विफलता का कारण निर्धारित होने पर मानवीय कारकों का भी आकलन किया जा सकता है। पहले स्थान पर होने वाली उत्पाद विफलताओं को रोकने के लिए कई उपयोगी तरीके हैं, जिनमें विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण | विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (एफएमईए) और फॉल्ट ट्री विश्लेषण | फॉल्ट ट्री विश्लेषण (एफटीए) शामिल हैं, जो कि प्रोटोटाइप के दौरान उपयोग किए जा सकते हैं। किसी उत्पाद के विपणन से पहले विफलताओं का विश्लेषण करें।

विफलता विश्लेषण में उपयोग की जाने वाली कई तकनीकों का उपयोग कोई गलती नहीं पाई गयी  | नो फॉल्ट फाउंड (एनएफएफ) के विश्लेषण में भी किया जाता है, जो एक ऐसी स्थिति का वर्णन करने के लिए रखरखाव के क्षेत्र में उपयोग किया जाने वाला शब्द है जहां मूल रूप से रिपोर्ट की गई विफलता का तरीका नहीं हो सकता है। मूल्यांकन करने वाले तकनीशियन द्वारा दोहराया गया और इसलिए संभावित दोष को ठीक नहीं किया जा सकता है।

एनएफएफ को ऑक्सीकरण, विद्युत घटकों के दोषपूर्ण कनेक्शन, सर्किट में अस्थायी शॉर्ट्स या ओपन, सॉफ्टवेयर बग, अस्थायी पर्यावरणीय कारकों के साथ-साथ ऑपरेटर त्रुटि के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। पहले समस्या निवारण सत्र के दौरान एनएफएफ के रूप में रिपोर्ट किए गए बड़ी संख्या में उपकरण अक्सर समान एनएफएफ लक्षणों या विफलता के स्थायी मोड के साथ विफलता विश्लेषण प्रयोगशाला में लौट आते हैं।

विफलता विश्लेषण शब्द व्यवसाय प्रबंधन और सैन्य रणनीति जैसे अन्य क्षेत्रों पर भी लागू होता है।

विफलता विश्लेषण इंजीनियर
एक विफलता विश्लेषण इंजीनियर अक्सर विफलताओं के विश्लेषण में मुख्य भूमिका निभाता है, चाहे कोई घटक या उत्पाद सेवा में विफल हो या विनिर्माण में या उत्पादन प्रसंस्करण के दौरान विफलता हो। किसी भी मामले में, किसी को भविष्य में होने वाली घटना को रोकने और/या डिवाइस, घटक या संरचना के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए विफलता का कारण निर्धारित करना होगा। स्ट्रक्चरल इंजीनियर और मैकेनिकल इंजीनियर इस काम के लिए बहुत आम हैं। अधिक विशिष्ट प्रमुख भी सामग्री इंजीनियरों जैसे पद पर आ सकते हैं। सामग्री के गुणों और शक्तियों के साथ-साथ धातु विज्ञान और रसायन विज्ञान में विशेषज्ञता हमेशा उपयोगी होती है। किसी को अलग-अलग कारणों से काम पर रखा जा सकता है, चाहे वह आगे रोकथाम के लिए हो या दायित्व संबंधी मुद्दों के लिए हो। एक विफलता विश्लेषण इंजीनियर, क्षेत्र में अनुभव वाले इंजीनियर का औसत वेतन $81,647 है। एक विफलता विश्लेषण इंजीनियर को अच्छी मात्रा में संचार और दूसरों के साथ काम करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, जिस व्यक्ति को काम पर रखा जाता है उसके पास इंजीनियरिंग में स्नातक की डिग्री होती है, लेकिन ऐसे प्रमाणपत्र भी होते हैं जिन्हें हासिल किया जा सकता है।

विश्लेषण के तरीके
कई अलग-अलग उत्पादों के विफलता विश्लेषण में निम्नलिखित उपकरणों और तकनीकों का उपयोग शामिल है:

सूक्ष्मदर्शी

 * ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप
 * स्कैनिंग ध्वनिक माइक्रोस्कोप (एसएएम)
 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम)
 * परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम)
 * stereomicroscope
 * फोटॉन उत्सर्जन माइक्रोस्कोपी (पीईएम)
 * एक्स-रे माइक्रोस्कोप
 * इन्फ़रा रेड माइक्रोस्कोप
 * स्कैनिंग स्क्विड माइक्रोस्कोप
 * यूएसबी माइक्रोस्कोप

नमूना तैयार करना

 * जेट-एचर
 * प्लाज्मा नक़्क़ाशी
 * धातुविज्ञान
 * पीछे की ओर पतला करने वाले उपकरण
 * यांत्रिक बैक-साइड पतलापन
 * लेजर रसायन बैक-साइड नक़्क़ाशी

स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण

 * संचरण लाइन पल्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीएलपीएस)
 * ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * गहरे स्तर की क्षणिक स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीएलटीएस)

डिवाइस संशोधन

 * केंद्रित आयन किरण नक़्क़ाशी (FIB)

सतह विश्लेषण

 * डाई प्रवेशक निरीक्षण
 * अन्य सतह विश्लेषण उपकरण

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम)
 * SEM में इलेक्ट्रॉन बीम प्रेरित धारा (EBIC)।
 * SEM में चार्ज-प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (CIVA)।
 * SEM में वोल्टेज कंट्रास्ट
 * SEM में इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर विवर्तन (EBSD)।
 * SEM में ऊर्जा-फैलाने वाली एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS)।
 * संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम)
 * कंप्यूटर नियंत्रित स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (CCSEM)

लेजर सिग्नल इंजेक्शन माइक्रोस्कोपी (एलएसआईएम)

 * फोटो वाहक उत्तेजना
 * स्थिर
 * ऑप्टिकल बीम प्रेरित धारा (ओबीआईसी)
 * प्रकाश-प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (LIVA)
 * गतिशील
 * लेज़र-सहायता युक्त उपकरण परिवर्तन (LADA)
 * थर्मल लेजर उत्तेजना (टीएलएस)
 * स्थिर
 * थर्मल लेजर उत्तेजना | ऑप्टिकल-बीम-प्रेरित प्रतिरोध परिवर्तन (OBIRCH)
 * थर्मल लेजर उत्तेजना (टीआईवीए)
 * थर्मल लेजर उत्तेजना (XIVA)
 * थर्मल लेजर उत्तेजना (एसईआई)
 * गतिशील
 * नरम दोष स्थानीयकरण (एसडीएल)

अर्धचालक जांच
इलेक्ट्रॉन किरण जांचकर्ता जांचकर्ता
 * यांत्रिक जांच स्टेशन
 * लेजर वोल्टेज जांचकर्ता
 * समय-समाधान फोटॉन उत्सर्जन जांचकर्ता (टीआरपीई)
 * नैनोप्रोबिंग

सॉफ़्टवेयर-आधारित दोष स्थान तकनीक

 * सीएडी नेविगेशन
 * स्वचालित परीक्षण पैटर्न निर्माण (एटीपीजी)
 * [चिप बॉन्डर]

मामले पर लोग
श्री ब्राहिमी एक अमेरिकी ब्रिज फ्लोर सलाहकार हैं और उनके पास सामग्री इंजीनियरिंग में स्नातकोत्तर है। श्री एगुइलर एक इंजीनियर के रूप में 30 वर्षों के अनुभव के साथ कैल्ट्रान्स स्ट्रक्चरल मैटेरियल्स टेस्टिंग ब्रांच के शाखा प्रमुख हैं।

श्री क्रिस्टेंसन, जो धातु विज्ञान और विफलता विश्लेषण में 32 वर्षों के अनुभव के साथ एक कैल्ट्रान्स सलाहकार हैं।

चरण
दृश्य अवलोकन जो कि गैर-विनाशकारी परीक्षा है। इससे टूटने से पहले कोई स्थायी प्लास्टिक विरूपण न होने के कारण भंगुरता का संकेत सामने आया। दरारें दिखाई गईं जो कतरनी कुंजी छड़ों का अंतिम टूटने वाला बिंदु थीं। इंजीनियरों को संदेह था कि दरारें उत्पन्न करने में हाइड्रोजन शामिल था।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, जो फ्रैक्चर की बेहतर समझ प्राप्त करने के लिए उच्च आवर्धन के तहत फटी सतहों की स्कैनिंग है। पूरा फ्रैक्चर तब हुआ जब दरार गंभीर आकार में पहुंचने पर रॉड लोड के नीचे नहीं टिक सकी।

सूक्ष्म संरचनात्मक परीक्षण जहां धातु के परस्पर क्रियाशील बंधनों के बारे में अधिक जानकारी प्रकट करने के लिए क्रॉस-सेक्शन की जांच की गई।

दो रणनीतियों, रॉकवेल सी हार्डनेस और नूप माइक्रोहार्डनेस का उपयोग करके कठोरता परीक्षण, जिससे पता चलता है कि इसका ताप उपचार सही ढंग से नहीं किया गया था।

तनन परीक्षण इंजीनियर को बताता है कि उपज शक्ति, तन्य शक्ति और बढ़ाव आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त था। एनामेट इंक द्वारा कई टुकड़े लिए गए और प्रदर्शित किए गए।

चार्पी वी-नॉच इम्पैक्ट टेस्ट रॉड के विभिन्न नमूने लेकर स्टील की कठोरता को दर्शाता है और एनामेट इंक द्वारा किया जाता है।

रासायनिक विश्लेषण भी एनामेट इंक द्वारा किया गया अंतिम परीक्षण था जो उस स्टील की आवश्यकताओं को पूरा करता था।

केस स्टडी का निष्कर्ष
छड़ें हाइड्रोजन के भंगुरता के कारण विफल हो गईं, जो उच्च तन्यता भार से हाइड्रोजन और सामग्री में पहले से मौजूद हाइड्रोजन के प्रति संवेदनशील थी। छड़ें विफल नहीं हुईं क्योंकि वे इन छड़ों में मजबूती की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती थीं। हालाँकि वे आवश्यकताओं को पूरा करते थे, संरचना विषम थी जिसके कारण अलग-अलग ताकत और कम कठोरता होती थी।

यह अध्ययन कुछ ऐसे तरीकों को दिखाता है जिनसे विफलता का विश्लेषण किया जा सकता है। यह हमेशा किसी अपराध स्थल की तरह अवलोकन के एक गैर-विनाशकारी रूप से शुरू होता है। फिर मूल टुकड़े से सामग्री के टुकड़े लिए जाते हैं जिनका उपयोग विभिन्न अवलोकनों में किया जाता है। फिर सामग्री की कठोरता और गुणों का पता लगाने के लिए विनाशकारी परीक्षण किया जाता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि वास्तव में क्या गलत हुआ।

विफलता विश्लेषण की विफलता
ओकलैंड निमित्ज़ फ्रीवे एक पुल था जो पुल को मजबूत करने के कार्यक्रम के बाद भी भूकंप के दौरान ढह गया था। विभिन्न इंजीनियरों से स्थिति पर उनकी राय पूछी गई। कुछ लोगों ने कार्यक्रम या विभाग को दोष नहीं दिया, जैसे जेम्स रोजर्स ने कहा कि भूकंप में "एक अच्छा मौका है कि एम्बरकेडेरो वही काम करेगा जो निमित्ज़ ने किया था।" दूसरों ने कहा कि और अधिक रोकथाम की जा सकती थी। प्रीस्टली ने कहा कि "रोडवेज को मजबूत करने के लिए विभाग की किसी भी परियोजना ने पुल के जोड़ों में कमजोरी की समस्याओं का समाधान नहीं किया..."। कुछ विशेषज्ञ इस बात से सहमत थे कि इस आपदा को रोकने के लिए और भी बहुत कुछ किया जा सकता था। "विफलता को और अधिक गंभीर" बनाने के लिए कार्यक्रम की आलोचना हो रही है।

एक डिज़ाइन इंजीनियर के पीओवी से
किसी उत्पाद को सबसे कठिन परिस्थितियों में भी काम करने में सक्षम होना चाहिए। इमारतों या विमानों जैसी महंगी इमारतों के लिए बने उत्पादों पर यह बहुत महत्वपूर्ण है। यदि ये हिस्से विफल हो जाते हैं, तो वे गंभीर क्षति और/या सुरक्षा समस्याएं पैदा कर सकते हैं। इस सबसे खराब स्थिति से जुड़े खतरों को कम करने के लिए एक उत्पाद डिज़ाइन किया जाना शुरू होता है। सबसे खराब स्थिति को समझने के लिए उत्पाद, उसकी लोडिंग और उसके सेवा परिवेश की पूरी समझ की आवश्यकता होती है। उत्पाद के सेवा में प्रवेश करने से पहले, एक प्रोटोटाइप को अक्सर प्रयोगशाला परीक्षण से गुजरना होगा जो साबित करता है कि उत्पाद अपेक्षा के अनुरूप सबसे खराब स्थिति का सामना कर सकता है। आज जेट इंजनों पर किए गए कुछ परीक्षण बहुत गहन जाँच कर रहे हैं कि इंजन झेल सकता है या नहीं:


 * मलबा, धूल, रेत, आदि का अंतर्ग्रहण;
 * ओले, बर्फ, बर्फ आदि का अंतर्ग्रहण; * अत्यधिक मात्रा में पानी का सेवन.

ये परीक्षण उत्पाद के उपयोग में आने वाले अनुभव से अधिक कठिन होने चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए इंजनों को अधिकतम तक धकेला जाता है कि उत्पाद उसी तरह काम करेगा, चाहे किसी भी स्थिति में हो। दोनों पक्षों का विफलता विश्लेषण क्षति की रोकथाम और सुरक्षा बनाए रखने के बारे में है।

यह भी देखें

 * धातुकर्म विफलता विश्लेषण
 * असफलता का कारण
 * माइक्रोस्कोपी में एक्रोनिम्स
 * सामग्री विश्लेषण विधियों की सूची
 * सामग्री-परीक्षण संसाधनों की सूची
 * विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (एफएमईए)
 * विफलता दर
 * फोरेंसिक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग
 * फोरेंसिक इंजीनियरिंग
 * फोरेंसिक सामग्री इंजीनियरिंग
 * फोरेंसिक पॉलिमर इंजीनियरिंग
 * फोरेंसिक विज्ञान
 * माइक्रोस्कोप
 * भौतिक विज्ञान
 * नमूना तैयार करने के उपकरण
 * दुर्घटना विश्लेषण
 * लक्षण वर्णन (सामग्री विज्ञान)
 * विफलता रिपोर्टिंग, विश्लेषण और सुधारात्मक कार्रवाई प्रणाली (विफलता डेटा संग्रह)

संदर्भ

 * Bibliography
 * Article on the subject at IEEE archive
 * Finite Element Implementation of Advanced Failure Criteria for Composites

अग्रिम पठन

 * Martin, Perry L., Electronic Failure Analysis Handbook, McGraw-Hill Professional; 1st edition (February 28, 1999) ISBN 978-0-07-041044-2.
 * Microelectronics Failure Analysis, ASM International; Fifth Edition (2004) ISBN 978-0-87170-804-5
 * Lukowsky, D., Failure Analysis of Wood and Wood-Based Products, McGraw-Hill Education; 1st edition (2015) ISBN 978-0-07-183937-2.