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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2025-03-09 10:07
失效分析方法是一系列系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的技術(shù)和工具,用于識(shí)別、分析和解決產(chǎn)品或系統(tǒng)在生命周期中出現(xiàn)的失效問題。失效分析的目的是找出失效的根本原因,提出改進(jìn)措施,從而防止類似問題再次發(fā)生,提高產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量。失效分析方法廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、航空航天、汽車、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
一、失效分析方法的核心目標(biāo)
失效分析方法的核心目標(biāo)包括:
識(shí)別失效模式:明確失效的表現(xiàn)形式(如短路、開路、性能下降等)。
分析失效原因:找出導(dǎo)致失效的根本原因(如設(shè)計(jì)缺陷、材料問題、工藝不良等)。
提出改進(jìn)措施:根據(jù)分析結(jié)果,制定有效的解決方案。
預(yù)防失效再次發(fā)生:通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造流程或使用條件,防止類似失效再次發(fā)生。
二、失效分析方法的主要分類
失效分析方法可以根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)景和分析深度分為以下幾類:
定性分析方法
定性分析方法主要通過邏輯推理和結(jié)構(gòu)化思維,找出失效的可能原因。
常見的定性分析方法包括:
1、故障樹分析(FTA)
2、魚骨圖(因果圖)
3、5W1H分析法
4、根本原因分析(RCA)
定量分析方法
定量分析方法通過數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)工具,量化失效原因和影響。
常見的定量分析方法包括:
1、失效模式與影響分析(FMEA)
2、帕累托分析
3、統(tǒng)計(jì)分析(如回歸分析、假設(shè)檢驗(yàn))
實(shí)驗(yàn)分析方法
實(shí)驗(yàn)分析方法通過物理、化學(xué)或電學(xué)手段,直接觀察和分析失效現(xiàn)象,然后根據(jù)失效現(xiàn)象進(jìn)行失效根因的推論,最后通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)或數(shù)據(jù)分析確認(rèn)推論。
實(shí)驗(yàn)分析方法需要借助的資料:
1、元器件失效機(jī)理庫(kù)
2、元器件失效模式和失效根因庫(kù)
3、元器件失效激發(fā)模型
我一般選擇什么分析方法?
通常選用實(shí)驗(yàn)分析方法進(jìn)行失效分析,當(dāng)我選擇定性和定量分析方法時(shí),那么就是已經(jīng)投降了(認(rèn)輸輸一半)。
經(jīng)過多年的失效分析工作經(jīng)驗(yàn)的積累,我喜歡/習(xí)慣的分析邏輯:
1、對(duì)拿到的故障樣品進(jìn)行失效分析,完成缺陷的暴露和觀察;
2、根據(jù)看到的缺陷形貌,與記憶中(開玩笑,這能記住,肯定是有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)文檔啦)元器件失效機(jī)理對(duì)應(yīng)的失效形貌進(jìn)行配對(duì),推斷出存在哪些可能的失效原因;
3、設(shè)計(jì)故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)或數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證確認(rèn)導(dǎo)致失效的真實(shí)根因,故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)參照元器件失效激發(fā)模型進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì),縮短驗(yàn)證時(shí)間并減少資源的投入;
4、對(duì)確認(rèn)的根因提出針對(duì)性的改善措施,并制定有效性監(jiān)控跟蹤計(jì)劃。
當(dāng)你們看到我在畫故障樹/魚骨圖的時(shí)候,那就是代表短期內(nèi)我已經(jīng)走進(jìn)了死胡同分析不出根因了,已經(jīng)舉白旗投降了。任何一個(gè)案子,如果在1周內(nèi)分析不出來,那么大概率需要開始準(zhǔn)備畫故障樹/魚骨圖了。畫完故障樹以后,與各位專家們繼續(xù)頭腦風(fēng)暴進(jìn)行故障樹補(bǔ)全,接著一條一條枝干去驗(yàn)證確認(rèn)。
通常,很多大公司的失效分析工程師在面對(duì)一些疑難雜癥時(shí),經(jīng)常需要列出故障樹并投入大量資源折騰,即使分析不出失效根因,也要表現(xiàn)出我也在努力的干活了。這是無可厚非的,畢竟工作嘛。但是,我遇到過很多主管或SQE同學(xué),一上來還沒經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析方法分析,就大張旗鼓的組織畫故障樹,這純粹就是瞎指揮,浪費(fèi)資源不說,還會(huì)影響失效分析工程師的“根因定位第6感”。
比如我就喜歡從失效形貌推斷失效根因、失效機(jī)理(靈光一現(xiàn)、目標(biāo)直指的根因),如過早的開展故障樹分析,將會(huì)影響我的根因定位效率。但是,平時(shí)的技術(shù)積累(失效模式、失效機(jī)理、失效根因和失效激發(fā)的研究)不能少。
三、常見的失效分析方法詳解
1、故障樹分析(FTA)
故障樹分析是一種自上而下的分析方法,通過邏輯門將頂層故障事件與底層基本事件聯(lián)系起來,形成樹狀結(jié)構(gòu)。
優(yōu)點(diǎn):
系統(tǒng)性:全面分析故障原因,涵蓋設(shè)計(jì)、制造、使用等多個(gè)環(huán)節(jié)。
邏輯清晰:通過邏輯門明確事件之間的關(guān)系,便于理解。
定量分析:可計(jì)算故障概率,評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。
缺點(diǎn):
復(fù)雜性:對(duì)于復(fù)雜芯片,故障樹可能非常龐大,分析耗時(shí)。
依賴經(jīng)驗(yàn):需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持,否則可能遺漏重要因素。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于復(fù)雜系統(tǒng)的失效分析,尤其是需要定量評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)景。
2、魚骨圖(因果圖)
魚骨圖通過將失效原因分類為幾個(gè)主要類別(如人、機(jī)、料、法、環(huán)),并逐步細(xì)化,找出根本原因。
優(yōu)點(diǎn):
結(jié)構(gòu)化:通過分類和細(xì)化,系統(tǒng)性地分析失效原因。
可視化:圖形化展示,便于團(tuán)隊(duì)討論和溝通。
缺點(diǎn):
依賴分類:如果分類不當(dāng),可能遺漏重要原因。
復(fù)雜性:對(duì)于復(fù)雜失效模式,魚骨圖可能變得龐大且難以管理。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于團(tuán)隊(duì)討論和頭腦風(fēng)暴,幫助系統(tǒng)性地分析失效原因。
3、5W1H分析法
5W1H分析法通過回答What(什么)、Why(為什么)、When(何時(shí))、Where(何處)、Who(誰)、How(如何)六個(gè)問題,全面分析失效原因。
優(yōu)點(diǎn):
簡(jiǎn)單直觀:易于理解和應(yīng)用,適合快速分析。
全面性:通過六個(gè)問題,確保不遺漏關(guān)鍵因素。
缺點(diǎn):
缺乏深度:對(duì)于復(fù)雜失效模式,可能無法深入分析。
主觀性:依賴分析者的經(jīng)驗(yàn)和判斷,可能存在偏差。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于初步分析或簡(jiǎn)單失效模式,幫助快速定位問題。
4、根本原因分析(RCA)
根本原因分析是一種系統(tǒng)化的方法,通過逐步追溯失效的根本原因,而不僅僅是表面現(xiàn)象。
優(yōu)點(diǎn):
深入性:能夠挖掘深層次的失效原因。
系統(tǒng)性:通過結(jié)構(gòu)化流程,避免遺漏關(guān)鍵因素。
缺點(diǎn):
耗時(shí):需要大量的數(shù)據(jù)和資源支持。
復(fù)雜性:對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng),分析過程可能較為繁瑣。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于需要深入挖掘失效根本原因的場(chǎng)景,如重大失效事件分析。
5、失效模式與影響分析(FMEA)
FMEA是一種預(yù)防性分析方法,通過識(shí)別潛在的失效模式、評(píng)估其影響和發(fā)生概率,制定改進(jìn)措施。
優(yōu)點(diǎn):
預(yù)防性:在設(shè)計(jì)和制造階段提前識(shí)別潛在失效。
全面性:覆蓋設(shè)計(jì)、制造、使用等多個(gè)環(huán)節(jié)。
缺點(diǎn):
依賴數(shù)據(jù):需要大量的歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)支持。
復(fù)雜性:對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng),分析過程可能較為繁瑣。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于設(shè)計(jì)和制造階段的預(yù)防性分析,幫助優(yōu)化流程。
6、帕累托分析
帕累托分析基于“二八法則”,通過識(shí)別導(dǎo)致80%問題的20%關(guān)鍵因素,優(yōu)先解決主要問題。
優(yōu)點(diǎn):
高效性:聚焦關(guān)鍵問題,提高分析效率。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng):基于數(shù)據(jù)分析,客觀性強(qiáng)。
缺點(diǎn):
局限性:僅適用于有明顯關(guān)鍵因素的場(chǎng)景。
依賴數(shù)據(jù):需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于需要快速定位關(guān)鍵問題的場(chǎng)景,如生產(chǎn)線故障分析。
7、8D問題解決法
8D問題解決法是一種團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方法,通過8個(gè)步驟(如問題描述、臨時(shí)措施、根本原因分析、永久措施等)系統(tǒng)性地解決問題。
優(yōu)點(diǎn):
結(jié)構(gòu)化:通過明確的步驟,確保問題得到全面解決。
團(tuán)隊(duì)協(xié)作:促進(jìn)跨部門合作,提高問題解決效率。
缺點(diǎn):
耗時(shí):需要較長(zhǎng)的時(shí)間完成所有步驟。
復(fù)雜性:對(duì)于簡(jiǎn)單問題,可能顯得過于繁瑣。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決的復(fù)雜問題,如客戶投訴或重大失效事件。
8、統(tǒng)計(jì)分析
統(tǒng)計(jì)分析通過統(tǒng)計(jì)方法分析失效數(shù)據(jù),找出變量之間的關(guān)系或驗(yàn)證假設(shè)。
優(yōu)點(diǎn):
科學(xué)性:基于數(shù)據(jù),客觀性強(qiáng)。
定量分析:能夠量化失效原因和影響。
缺點(diǎn):
依賴數(shù)據(jù):需要大量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
技術(shù)要求高:需要具備統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)。
應(yīng)用場(chǎng)景:適用于需要量化分析的場(chǎng)景,如工藝優(yōu)化或可靠性評(píng)估。
9、實(shí)驗(yàn)分析方法
實(shí)驗(yàn)分析方法通過物理、化學(xué)或電學(xué)手段,直接觀察和分析失效現(xiàn)象。它適用于需要精確分析失效機(jī)理的場(chǎng)景。
優(yōu)點(diǎn):精確性、直觀性。
缺點(diǎn):成本高、技術(shù)要求高。
應(yīng)用場(chǎng)景:芯片失效機(jī)理分析、材料性能研究。
四、失效分析方法的選擇
失效分析方法的選擇取決于具體的應(yīng)用場(chǎng)景和分析目標(biāo)
復(fù)雜系統(tǒng)與定量分析:故障樹分析、FMEA。
對(duì)于復(fù)雜芯片系統(tǒng),尤其是需要定量評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)景,故障樹分析和FMEA是最佳選擇。它們通過系統(tǒng)化的方法,幫助工程師全面理解失效原因并評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。
初步分析與快速定位:5W1H分析法、帕累托分析。
在失效初期或面對(duì)簡(jiǎn)單失效模式時(shí),5W1H分析法和帕累托分析是快速定位問題的有效工具。它們通過簡(jiǎn)單直觀的方法,幫助工程師快速聚焦關(guān)鍵問題。
團(tuán)隊(duì)討論與系統(tǒng)分析:魚骨圖、8D問題解決法。
魚骨圖和8D問題解決法適合團(tuán)隊(duì)討論和頭腦風(fēng)暴,通過分類和細(xì)化,系統(tǒng)性地分析失效原因。它們幫助團(tuán)隊(duì)全面理解失效原因,促進(jìn)溝通和協(xié)作。
深入挖掘根本原因:根本原因分析(RCA)。
對(duì)于需要深入挖掘失效根本原因的場(chǎng)景,RCA是最佳選擇。它通過系統(tǒng)化的流程,幫助工程師找到深層次的失效原因。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與量化分析:統(tǒng)計(jì)分析。
對(duì)于需要量化分析的場(chǎng)景,如工藝優(yōu)化或可靠性評(píng)估,統(tǒng)計(jì)分析是最佳選擇。它基于數(shù)據(jù),提供客觀的分析結(jié)果。
精確分析失效機(jī)理:實(shí)驗(yàn)分析方法。
我用的最多的是實(shí)驗(yàn)分析方法和統(tǒng)計(jì)分析
五、失效分析方法的意義
失效分析方法不僅是解決問題的工具,更是提升產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵手段。通過系統(tǒng)化的失效分析,企業(yè)可以:
提高產(chǎn)品可靠性:減少失效發(fā)生,延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。
降低生產(chǎn)成本:減少返工和維修成本。
增強(qiáng)客戶信任:提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。
推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新:通過分析失效機(jī)理,優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造流程。
六、總結(jié)
失效分析方法是一系列系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的技術(shù)和工具,用于識(shí)別、分析和解決失效問題。從定性分析到定量分析,從邏輯推理到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,不同的方法適用于不同的場(chǎng)景。工程師應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的方法,或結(jié)合多種方法進(jìn)行全面分析,確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和可靠性。失效分析不僅是解決問題的工具,更是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量提升的重要手段。

來源:Top Gun實(shí)驗(yàn)室