विफलता विश्लेषण

विफलता विश्लेषण विफलता का कारण निर्धारित करने के लिए डेटा एकत्र करने और उसका विश्लेषण करने की प्रक्रिया है, जिसका लक्ष्य अधिकांशतः सुधारात्मक कार्य या दायित्व निर्धारित करना होता है। बलोच और गीटनर के अनुसार, "मशीनरी विफलताएं कारण और प्रभाव की प्रतिक्रिया श्रृंखला को प्रकट करती हैं... सामान्यतः एक कमी जिसे सामान्यतः लक्षण के रूप में जाना जाता है..."। यदि विफलता विश्लेषण सही ढंग से किया जाए और उस पर कार्य किया जाए तो धन, जीवन और संसाधनों को बचाया जा सकता है। यह विनिर्माण उद्योग की कई शाखाओं में महत्वपूर्ण अनुशासन है, जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, जहां यह नए उत्पादों के विकास और वर्तमान उत्पादों के संशोधन में उपयोग किया जाने वाला महत्वपूर्ण उपकरण है। विफलता विश्लेषण प्रक्रिया विभिन्न विधियों, 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 प्रारंभ 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 विधियों का उपयोग करके, या उत्पाद अस्वीकृति सूचीबद्ध या उसी तरह की पिछली विफलताओं के उदाहरण जैसे विफलता डेटा का विश्लेषण करके की जाती है। उत्पाद दोषों और कमियों का पता लगाने में फोरेंसिक इंजीनियरिंग की विधियाँ विशेष रूप से मूल्यवान हैं। इनमें फटीग दरारें, उदाहरण के लिए तनाव संक्षारण क्रैकिंग या पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग द्वारा उत्पन्न भंगुर दरारें सम्मिलित हो सकती हैं। गवाहों के कथन 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 विधियाँ हैं, जिनमें विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (एफएमईए) और फॉल्ट ट्री विश्लेषण (एफटीए) सम्मिलित हैं, जो कि प्रोटोटाइप के समय 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 नो फॉल्ट फाउंड (एनएफएफ) के विश्लेषण में भी किया जाता है, जो ऐसी स्थिति का वर्णन करने के लिए देखभाल के क्षेत्र में उपयोग किया जाने वाला शब्द है, जहां मूल रूप से सूचीबद्ध की गई विफलता की विधि नहीं हो सकती है। मूल्यांकन करने वाले टेकनीशियन द्वारा दोहराया नहीं जा सकता है। इसलिए संभावित दोष को ठीक नहीं किया जा सकता है।

एनएफएफ को ऑक्सीकरण, विद्युत घटकों के दोषपूर्ण कनेक्शन, परिपथ में अस्थायी शॉर्ट्स या ओपन, सॉफ्टवेयर बग, अस्थायी पर्यावरणीय कारकों के साथ-साथ ऑपरेटर त्रुटि के लिए भी उत्तरदायी ठहराया जा सकता है। पहले समस्या निवारण सत्र के समय एनएफएफ के रूप में सूचीबद्ध किए गए बड़ी संख्या में उपकरण अधिकांशतः 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 प्रयुक्त होता है।

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

विश्लेषण की विधियाँ
कई अलग-अलग उत्पादों के विफलता विश्लेषण में निम्नलिखित उपकरणों और तकनीकों का उपयोग सम्मिलित है:

सूक्ष्मदर्शी

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

नमूना तैयार करना

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

स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण

 * संचरण लाइन पल्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीएलपीएस)
 * ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * डीप-लेवल ट्रांसिएंट स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीएलटीएस)

डिवाइस संशोधन

 * फोकस्ड आयन बीम एचर (एफआईबी)

सतह विश्लेषण

 * डाई प्रवेशक निरीक्षण
 * अन्य सतह विश्लेषण उपकरण

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम)
 * एसईएम में इलेक्ट्रॉन बीम प्रेरित धारा (ईबीआईसी)।
 * एसईएम में आवेश-प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (सीआईवीए)।
 * एसईएम में वोल्टेज कंट्रास्ट
 * एसईएम में इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर विवर्तन (ईबीएसडी)।
 * एसईएम में ऊर्जा-फैलाने वाली एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस)।
 * संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम)
 * कंप्यूटर नियंत्रित स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (सीसीएसईएम)

लेजर सिग्नल इंजेक्शन माइक्रोस्कोपी (एलएसआईएम)

 * फोटो वाहक प्रोत्साहन
 * स्थिर
 * ऑप्टिकल बीम प्रेरित धारा (ओबीआईसी)
 * प्रकाश-प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (एलआईवीए)
 * गतिशील
 * लेज़र-सहायता युक्त उपकरण परिवर्तन (एलएडीए)
 * थर्मल लेजर प्रोत्साहन (टीएलएस)
 * स्थैटिक
 * ऑप्टिकल-बीम-प्रेरित प्रतिरोध परिवर्तन (ओबीआरसीएच)
 * थर्मली प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (टीआईवीए)
 * बाह्य प्रेरित वोल्टेज परिवर्तन (एक्सआईवीए)
 * सीबेक प्रभाव इमेजिंग (एसईआई)
 * गतिशील
 * सॉफ्ट डिफेक्ट लोकलाइजेशन (एसडीएल)

अर्धचालक जांच

 * यांत्रिक जांच स्टेशन
 * इलेक्ट्रॉन बीम जांचकर्ता


 * लेजर वोल्टेज जांचकर्ता
 * समय-समाधान फोटॉन उत्सर्जन जांचकर्ता (टीआरपीई)
 * नैनोप्रोबिंग

सॉफ़्टवेयर-आधारित दोष स्थान तकनीक

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

केस पर लोग
श्री ब्राहिमी अमेरिकी ब्रिज फ्लोर सलाहकार हैं और उनके पास मैटेरियल्स इंजीनियरिंग में स्नातकोत्तर है।

श्री एगुइलर 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 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 था। दरारें दिखाई गईं जो कतरनी कुंजी छड़ों का अंतिम टूटने वाला बिंदु थीं। इंजीनियरों को संदेह था कि दरारें उत्पन्न करने में हाइड्रोजन सम्मिलित था।

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

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

कठोरता परीक्षण दो रणनीतियों, रॉकवेल सी हार्डनेस और नूप माइक्रोहार्डनेस का उपयोग की जाती है, 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 द्वारा कई टुकड़े लिए गए और प्रदर्शित किए गए थे।

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

रासायनिक विश्लेषण भी एनामेट 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 उपस्थित हाइड्रोजन के प्रति संवेदनशील थी। छड़ें विफल नहीं हुईं क्योंकि वे इन छड़ों में द्रढ़ता की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती थीं। चूँकि' वे आवश्यकताओं को पूरा करते थे, संरचना विषम थी जिसके कारण अलग-अलग शक्ति और कम कठोरता होती थी।

यह अध्ययन कुछ ऐसी विधियों को दिखाता है, जिनसे विफलता का विश्लेषण किया जा सकता है। यह सदैव किसी अपराध स्थल की तरह अवलोकन के गैर-विनाशकारी रूप से प्रारंभ 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 जिससे यह पता लगाया जा सके कि वास्तव में क्या गलत हुआ था।

विफलता विश्लेषण की विफलता
ओकलैंड निमित्ज़ फ्रीवे एक पुल था जो पुल को कठोर करने के कार्यक्रम के बाद भी भूकंप के समय ढह गया था। विभिन्न इंजीनियरों से इस 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 अवसर है कि एम्बरकेडेरो वही कार्य करेगा जो निमित्ज़ ने किया था।" दूसरों ने कहा कि और अधिक रोकथाम की जा सकती थी। प्रीस्टली ने कहा कि "रोडवेज को कठोर करने के लिए विभाग की किसी भी परियोजना ने पुल के जोड़ों में अशक्ताओं 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।

डिज़ाइन इंजीनियर के पीओवी से
किसी उत्पाद को सबसे कठिन परिस्थितियों में भी कार्य करने में सक्षम होना चाहिए। इमारतों या विमानों जैसी बहुमूल्य 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 उत्पन्न कर सकते हैं। सबसे खराब स्थिति से जुड़े संकटों को कम करने के लिए उत्पाद डिज़ाइन किया जाना प्रारंभ 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, प्रोटोटाइप को अधिकांशतः प्रयोगशाला परीक्षण से निकलना होगा जो प्रमाणित 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 कार्य 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 मैटेरियल्स 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 कार्य 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.