故障树分析(什么叫做“故障树-事故树”分析法)

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什么叫做“故障树-事故树”分析法

故障树分析(什么叫做“故障树-事故树”分析法)

事故树分析又称为故障树分析(FTA),是一种演绎的系统安全分析方法。它是从要分析的特定事故或故障开始(顶上事件),层层分析其发生原因,直到找出事故的基本原因,即故障树的底事件为止。这些底事件又称为基本事件,它们的数据是已知的或者已经有过统计或实验的结果。FTA一般可分为以下几个阶段:

(1)选择合理的顶上事件,系统分析边界和定义范围,并且确定成功与失败的准则;

(2)资料收集准备,围绕所需要分析的事件进行工艺、系统、相关数据等资料的收集;

(3)建造故障树,这是FTA的核心部分。通过对已收集的技术资料,在设计、运行管理人员的帮助下,建造故障树;

(4)对故障树进行简化或者模块化;

(5)定性分析,求出故障树的全部最小割集,当割集的数量太多地,可以通过程序进行概率截断或割集阶截断;

(6)定量分析,这一阶段的任务是很多的,它包括计算顶事件发生概率即系统的点无效度和区间无效度,此外还要进行重要度分析和灵敏度分析。

事故树分析方法可用于洲际导弹(核电站)等复杂系统和其它各类系统的可靠性及安全性分析、各种生产的安全管理可靠性分析和伤亡事故分析。

故障树分析包括哪些

故障树分析是一种描述事故因果关系的有方向的"树",是系统安全工程中的重要的分析方法之一,他能对各种系统的危险性进行识别评价,既适用于定性分析,又能进行定量分析,具有简明,形象化的特点,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性,准确性和预测性。

中文名

故障树分析

外文名

faulttreeanalysis

提出年代

1961年

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基本释义

故障树分析是一种逻辑演绎的分析工具,用描绘事故发生的有向逻辑树,分析事故的现象、原因及结果,从而找出预防事故的措施。它是一种复杂系统可靠性分析方法。

1961年美国贝尔电话研究所的沃森(watson)在研究民兵式导弹发射控制系统的安全性时首先提出了这种方法。随后,该研究所的门斯(A.B.Mearns)等人改进了这种方法,成功地预测了导弹发射意外事故。波音公司进一步发展了故障树分析技术,使之与计算机的运用相结合。在美国原子能委员会进行的核电站危险性评价中,大量地用故障树分析方法进行概率危险性评价,1974年发表了WASH-1400研究报告,引起世界各国关注,并被迅速推广到各工业部门的安全工作中。

表示符号

故障树是演绎地表示事故或故障事件发生原因及其逻辑关系的逻辑树图。故障树的形状象一株倒置的树,其中的事件一般都是故障事件。

事件及事件符号故障树用来表示事件间的因果关系及逻辑关系。在故障树的每个分支中,上层故障事件是下一层故障事件的结果,下层事件是引起上一层故障事件的原因。事件间的逻辑关系用逻辑门表示。因此,把作为结果的上层事件称作逻辑门的输出事件,而把作为原因的下层事件称作输入事件。

位于故障树最上部的事件叫做顶事件,一般为造成严重后果的故障事件或事故,是故障树分析、研究的对象。位于故障树各分支末端的事件叫做基本事件,它们是造成顶事件发生的最初始的原因。在系统安全分析中,故障树的基本事件主要是物的故障及人的失误。位于故障树顶事件与基本事件之间的诸事件被称为中间事件,它们是造成顶事件发生的原因,又是基本事件造成的结果。

故障树的各种事件的内容记在事件符号之内。常用的事件符号有如下几种。

矩形符号。表示需要进一步分析的故障事件,如顶事件和中间事件。

圆形符号。表示作为基本事件的故障事件。

房形符号。表示作为基本事件的正常事件。有时,系统元素的正常状态对于上一层故障事件的发生是必不可少的,但是正常事件并非分析研究和采取措施的对象,故用特殊记号区别于其他故障事件。

菱形符号。表示当前不能进一步分析或认为没有进一步分析必要的省略事件。在故障树分析中,菱形符号内的事件按基本事件对待。

椭圆形符号。是一种条件事件符号。条件事件是指输入事件发生能够导致输出事件发生;输入事件不发生。椭圆形符号要与限制门结合使用。

逻辑门及其符号故障树的邻近两层事件之间用逻辑门相连接。对于任一上层故障事件,作为其发生原因的下层事件可能有两个或两个以上,即对应于每个输出事件有多个输入事件。输出事件和输入事件之间的逻辑关系有逻辑与、逻辑或及逻辑非等。

逻辑"与门"表示全部输入事件都发生则输出事件才发生,只要有一个输入事件不发生则输出事件就不发生的逻辑关系。

逻辑"或门"表示只要有一个或一个以上输入事件发生则输出事件就发生,只有全部事件都不发生,输出事件才不发生的逻辑关系。有时把"与门"记为"AND门","或门"记为"OR门"。

异或门不能同时发生输入事件中任一个发生而其他都不发生的时候,输出事件发生。在故障树中,除了上述几种逻辑门外,还有一种叫做限制门的逻辑门,它与条件事件符号相结合,表示只有满足一定条件的输入事件发生时,输出事件才发生,如果该条件未被满足,则输出事件不会发生的逻辑关系。

当故障树比较复杂时,用转移符号可省去与其他部分内容相同的部分,或把故障树的一部分画在另外的地方,使故障树变得简明、清晰。表示由其他部分引入的为转入符号;表示向其他部分转出的是转出符号。输入符号及转出符号应有相互一致的编号

故障树分析法的特点

从系统的角度来说,故障既有因设备中具体部件(硬件)的缺陷和性能恶化所引起的,也有因软件,如自控装置中的程序错误等引起的。此外,还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。

20世纪60年代初,随着载人宇航飞行,洲际导弹的发射,以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展,都需要对一些极为复杂的系统,做出有效的可靠性与安全性评价;故障树分析法就是在这种情况下产生的。

故障树分析法简称FTA(FailureTreeAnalysis),是1961年为可靠性及安全情况,由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后,在航空和航天的设计、维修,原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前,故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段,但其应用范围正在不断扩大,是一种很有前途的故障分析法。

总的说来,故障树分析法具有以下一些特点。

它是一种从系统到部件,再到零件,按“下降形”分析的方法。它从系统开始,通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图,来分析故障事件(又称顶端事件)发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响,其中包括人为因素和环境条件等在内。

它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析;不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障,而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图,因此,不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用,并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如,可以绘制出专用于研究维修问题的维修树,用于研究经济效益及方案比较的决策树等。

由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图,因此适合于用电子计算机来计算;而且对于复杂系统的故障树的构成和分析,也只有在应用计算机的条件下才能实现。

显然,故障树分析法也存在一些缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当繁重,难度也较大,对分析人员的要求也较高,因而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算,在其未被一般分析人员充分掌握的情况下,很容易发生错误和失察。例如,很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉;同时,由于每个分析人员所取的研究范围各有不同,其所得结论的可信性也就有所不同。

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