Судебная инженерия определяется как «расследование отказов — от неисправностей до катастрофических — которые могут привести к судебной деятельности, включая как гражданские, так и уголовные». Область судебной инженерии очень широка с точки зрения множества дисциплин, которые она охватывает, расследования, которые используют судебную инженерию, — это случаи повреждения конструкций окружающей средой, системные отказы машин, взрывы, электрические неисправности, очаги возгорания, отказы транспортных средств и многое другое.
Она включает в себя расследование материалов, продуктов, конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не работают или не функционируют должным образом, что приводит к травмам, повреждению имущества или экономическим потерям. Последствия отказа могут повлечь за собой иски в соответствии с уголовным или гражданским правом, включая, помимо прочего, законодательство о безопасности и охране труда, договорное право и/или ответственность за качество продукции, а также деликтное право. Эта область также занимается отслеживанием процессов и процедур, приводящих к авариям при эксплуатации транспортных средств или оборудования. Как правило, целью судебно-технического расследования является обнаружение причины или причин отказа с целью улучшения производительности или срока службы компонента или оказание помощи суду в определении фактов аварии. Оно также может включать расследование претензий на интеллектуальную собственность, особенно патентов. В США судебным инженерам требуется профессиональная инженерная лицензия от каждого штата.
История
По мере того, как со временем развивалась область инженерии, развивалась и область судебной инженерии. Ранние примеры включают расследование разрушений мостов, таких как катастрофа железнодорожного моста Тей в 1879 году и катастрофа моста Ди в 1847 году. Многие ранние железнодорожные аварии побудили изобрести испытание образцов на растяжение и фрактографию вышедших из строя компонентов.
Расследование
Жизненно важным для области судебно-медицинской экспертизы является процесс расследования и сбора данных, касающихся: материалов, продуктов, конструкций или компонентов, вышедших из строя. Это включает в себя: проверки, сбор доказательств, измерения, разработку моделей, получение образцовых продуктов и проведение экспериментов. Часто испытания и измерения проводятся в независимой испытательной лаборатории или другой авторитетной и объективной лаборатории.
При расследовании дела судебный эксперт выполнит ряд стандартных шагов своего процесса расследования. Первое, что нужно сделать, когда судебный эксперт прибудет на место происшествия, это установить безопасность, он убедится, что все опасности были устранены и безопасны для обработки и анализа. Следующим шагом будет проведение первоначальной оценки инцидента, это делается до того, как будет проведен какой-либо анализ, и они быстро проведут наблюдение за тем, какое решение имеется под рукой. Третьим шагом в процессе расследования является планирование того, как будет проходить расследование, и какие ресурсы им понадобятся для точного проведения анализа. Далее следует установление условий почтения, это когда судебный эксперт проконсультируется с клиентом о том, что они хотят сделать в ходе расследования. Следующим шагом является создание следственной группы, как только они составят план того, как проводить расследование, они создадут команду экспертов в данной области, необходимых для проведения анализа. Наконец, следует начать расследование, и именно здесь они проводят свой анализ.
Анализ
В судебной инженерии проводится два основных типа анализа: анализ первопричин и анализ отказов. Анализ первопричин определяется как рассмотрение системы в целом и того, что привело к отказу системы, анализ первопричин выполняется для крупномасштабных объектов, например, обрушения здания. Анализ отказов определяется как анализ одной части в системе, которая отказала, примером этого может быть отказ автомобиля, приведший к аварии. Эти два типа анализа являются первоначальными оценками, которые проводятся, когда следователи судебной инженерии начинают свое расследование.
Методы анализа характера и последствий отказов (FMEA) и анализа дерева отказов также изучают отказы продукта или процесса структурированным и систематическим образом в общем контексте техники безопасности. Однако все такие методы основаны на точной отчетности о частоте отказов и точной идентификации соответствующих режимов отказов.
Между судебной экспертизой и судебной инженерией есть некоторая общая основа, например, анализ места преступления и места происшествия, целостность доказательств и явка в суд. Обе дисциплины широко используют, например, оптические и сканирующие электронные микроскопы. Они также разделяют общее использование спектроскопии (инфракрасной, ультрафиолетовой и ядерного магнитного резонанса) для изучения критических доказательств. Радиография с использованием рентгеновских лучей (например, рентгеновская компьютерная томография) или нейтронов также очень полезна для исследования толстых изделий на предмет их внутренних дефектов перед попыткой разрушающего исследования. Однако часто простая ручная линза может выявить причину конкретной проблемы.
Трасологические доказательства иногда являются важным фактором в восстановлении последовательности событий при аварии. Например, следы ожогов шин на поверхности дороги могут позволить оценить скорость транспортного средства, момент применения тормозов и т. д. Ножки лестницы часто оставляют след движения лестницы во время скольжения и могут показать, как произошла авария. Когда изделие выходит из строя без очевидной причины, СЭМ и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX), выполненные в микроскопе, могут выявить наличие агрессивных химикатов, которые оставили следы на изломе или соседних поверхностях. Так, соединение водопроводной трубы из ацеталевой смолы внезапно вышло из строя и нанесло существенный ущерб зданию, в котором оно находилось. Анализ соединения показал следы хлора, что указывает на режим отказа из-за коррозионного растрескивания под напряжением. Упомянутое выше неисправное соединение топливной трубы показало следы серы на поверхности излома от серной кислоты, которая инициировала трещину.
Извлечение вещественных доказательств из цифровой фотографии является основным методом, используемым в судебной реконструкции ДТП. Методы сопоставления камер, фотограмметрии и фоторектификации используются для создания трехмерных и сверху вниз видов из двухмерных фотографий, обычно сделанных на месте ДТП. Упущенные или недокументированные доказательства для реконструкции ДТП могут быть извлечены и количественно оценены, если доступны фотографии таких доказательств. Используя фотографии места ДТП, включая транспортное средство, можно восстановить и точно определить «потерянные» доказательства.
Судебная экспертиза материалов включает в себя методы, применяемые к определенным материалам, таким как металлы, стекла, керамика, композиты и полимеры.
Организации
Национальная академия судебных инженеров (NAFE) была основана в 1982 году Марвином М. Спектром, P.E., L.S., Полом Э. Прицкером, P.E., и Уильямом А. Коксом-младшим, P.E. для выявления и объединения профессиональных инженеров, имеющих квалификацию и опыт в качестве практикующих судебных инженеров, для дальнейшего их непрерывного образования и продвижения высоких стандартов профессиональной этики и совершенства практики. Она стремится улучшить практику, повысить стандарты и продвигать дело судебной инженерии. Полное членство в Академии ограничено зарегистрированными профессиональными инженерами, которые также являются членами Национального общества профессиональных инженеров (NSPE). Они также должны быть членами приемлемого уровня признанного крупного технического инженерного общества. NAFE также предлагает уровни членства Affiliate тем, кто еще не имеет права на уровень Member. Полноправные члены сертифицированы советом через Совет инженерных и научных специализированных советов и получают звание «Дипломата судебной инженерии», или «DFE». Это обычно используется после их назначения в качестве профессионального инженера.
Примеры
Сломанная топливная труба, показанная слева, стала причиной серьезной аварии, когда дизельное топливо вылилось из фургона на дорогу. Следующую машину занесло, и водитель получил серьезные травмы, когда она столкнулась со встречным грузовиком. Сканирующая электронная микроскопия или СЭМ показала, что нейлоновый соединитель сломался из-за коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) из-за небольшой утечки аккумуляторной кислоты. Нейлон подвержен гидролизу при контакте с серной кислотой, и даже небольшой утечки кислоты было бы достаточно, чтобы начать хрупкую трещину в литом под давлением соединителе из нейлона 6,6 из-за SCC. Трещине потребовалось около 7 дней, чтобы разрастись по диаметру трубы. Поверхность излома показала в основном хрупкую поверхность с полосами, указывающими на прогрессирующий рост трещины по диаметру трубы. Как только трещина проникла во внутреннее отверстие, топливо начало вытекать на дорогу.
Нейлон 6,6 подвергся воздействию следующей реакции, катализируемой кислотой:
Дизельное топливо особенно опасно на дорожных покрытиях, поскольку оно образует тонкую маслянистую пленку, которую водители не могут легко заметить. Оно очень похоже на черный лед по своей скользкости, поэтому заносы являются обычным явлением при утечках дизельного топлива. Страховщики водителя фургона признали свою ответственность, и пострадавший водитель получил компенсацию.
Приложения
Большинство производственных моделей будут иметь компонент судебной экспертизы, который отслеживает ранние отказы для повышения качества или эффективности. Страховые компании используют инженеров-криминалистов для доказательства ответственности или неответственности. Большинство инженерных катастроф (структурные разрушения, такие как обрушение мостов и зданий) подлежат судебному расследованию инженерами, имеющими опыт в методах судебного расследования. Железнодорожные крушения, авиационные аварии и некоторые автомобильные аварии расследуются инженерами-криминалистами, в частности, когда подозревается отказ компонента. Кроме того, бытовая техника, потребительские товары, медицинские приборы, конструкции, промышленное оборудование и даже простые ручные инструменты, такие как молотки или зубила, могут потребовать расследования в случае инцидентов, вызывающих травмы или ущерб имуществу. Отказ медицинских приборов часто имеет решающее значение для безопасности пользователя, поэтому сообщение о сбоях и их анализ особенно важны. Среда тела сложна, и имплантаты должны как выживать в этой среде, так и не выделять потенциально токсичные примеси. Например, сообщалось о проблемах с грудными имплантатами, сердечными клапанами и катетерами.
Неисправности, возникающие на ранних этапах жизненного цикла нового продукта, являются важной информацией для производителя, позволяющей улучшить продукт. Разработка нового продукта направлена на устранение дефектов путем тестирования на заводе перед запуском, но некоторые из них могут возникнуть на ранних этапах жизненного цикла. Тестирование продуктов для имитации их поведения во внешней среде является сложным навыком и может включать, например, ускоренные испытания на долговечность. Худший вид дефекта, который может возникнуть после запуска, — это критический для безопасности дефект, дефект, который может поставить под угрозу жизнь или конечность. Их обнаружение обычно приводит к отзыву продукта или даже полному изъятию продукта с рынка. Дефекты продукта часто следуют кривой ванны, с высоким начальным количеством отказов, более низким показателем в течение обычного срока службы, за которым следует еще один подъем из-за износа. Национальные стандарты, такие как стандарты ASTM и Британского института стандартов, а также международные стандарты могут помочь проектировщику в повышении целостности продукта.
Исторические примеры
Существует множество примеров судебно-медицинских методов, используемых для расследования несчастных случаев и катастроф, одним из самых ранних в современный период было падение моста Ди в Честере, Англия. Он был построен с использованием чугунных балок, каждая из которых была сделана из трех очень больших отливок, соединенных вместе «ласточкин хвост». Каждая балка была укреплена коваными железными прутьями по всей длине. Он был закончен в сентябре 1846 года и открыт для местного движения после одобрения первого инспектора железной дороги, генерала Чарльза Пэсли. Однако 24 мая 1847 года местный поезд в Руабон провалился через мост. В результате аварии погибло пять человек (три пассажира, проводник поезда и кочегар локомотива) и девять человек получили серьезные травмы. Мост был спроектирован Робертом Стефенсоном, и местное расследование обвинило его в халатности.
Несмотря на прочность при сжатии, чугун, как известно, был хрупким при растяжении или изгибе. В день аварии мостовой настил был покрыт балластом, чтобы не допустить возгорания дубовых балок, поддерживающих путь, что создало большую дополнительную нагрузку на балки, поддерживающие мост, и, вероятно, усугубило аварию. Стефенсон принял эту меру предосторожности из-за недавнего пожара на Большой Западной железной дороге в Аксбридже, Лондон, где загорелся и рухнул мост Изамбарда Кингдома Брюнеля.
Одно из первых крупных расследований, проведенных недавно сформированной Железнодорожной инспекцией, было проведено капитаном Симмонсом из Королевских инженеров, и в его отчете говорилось, что многократное сгибание балки существенно ослабило ее. Он осмотрел сломанные части главной балки и подтвердил, что балка сломалась в двух местах, первый разрыв произошел в центре. Он проверил оставшиеся балки, проехав по ним локомотивом, и обнаружил, что они прогнулись на несколько дюймов под движущейся нагрузкой. Он пришел к выводу, что конструкция была несовершенной, и что фермы из кованого железа, закрепленные на балках, вообще не усиливали балки, к такому же выводу пришли и присяжные на следствии. Проект Стефенсона зависел от ферм из кованого железа для укрепления конечных конструкций, но они были закреплены на самих чугунных балках и поэтому деформировались при любой нагрузке на мост. Другие (особенно Стефенсон) утверждали, что поезд сошел с рельсов и ударился о балку, и ударная сила привела к ее поломке. Однако очевидцы утверждали, что сначала сломалась балка, а тот факт, что локомотив остался на рельсах, свидетельствовал об обратном.
Публикации
Неудачи в работе продуктов не публикуются широко в академической или отраслевой литературе, отчасти потому, что компании не хотят афишировать свои проблемы. Однако это лишает других возможности улучшить конструкцию продукта, чтобы предотвратить дальнейшие несчастные случаи.
Журнал Анализ инженерных отказов,[необходим неосновной источник], издаваемый совместно с Европейским обществом по структурной целостности, публикует тематические исследования широкого спектра различных продуктов, вышедших из строя при различных обстоятельствах.
Публикацией, посвященной разрушениям зданий, мостов и других сооружений, является Журнал показателей эксплуатационных характеристик построенных объектов,[необходим неосновной источник] который издается Американским обществом инженеров-строителей под эгидой его Технического совета по судебной инженерии.[необходим неосновной источник]
Журнал Национальной академии судебных инженеров — это рецензируемый журнал открытого доступа, который предоставляет многопрофильную экспертизу в области судебной инженерии. Подача заявок открыта для членов NAFE, а процесс рецензирования журнала включает в себя личную презентацию для получения обратной связи перед односторонним слепым техническим рецензированием.[необходим неосновной источник]
- Journals