事故樹(shù)分析法的產(chǎn)生與發(fā)展.doc

事故樹(shù)分析法的產(chǎn)生與發(fā)展事故樹(shù)分析（accident tree analysis，簡(jiǎn)稱ata）方法起源于故障樹(shù)分析（簡(jiǎn)稱fta），是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一，它能對(duì)各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行辨識(shí)和評(píng)價(jià)，不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潛在原因。用它描述事故的因果關(guān)系直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，既可定性分析，又可定量分析。20世紀(jì)60年代初期，很多高新產(chǎn)品在研制過(guò)程中，因?qū)ο到y(tǒng)的可靠性、安全性研究不夠，新產(chǎn)品在沒(méi)有確保安全的情況下就投入市場(chǎng)，造成大量使用事故的發(fā)生，用戶紛紛要求廠家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)賠償，從而迫使企業(yè)尋找一種科學(xué)方法確保安全。事故樹(shù)分析首先由美國(guó)貝爾電話研究所于1961年為研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)時(shí)提出來(lái)，1974年美國(guó)原子能委員會(huì)運(yùn)用fta對(duì)核電站事故進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，發(fā)表了著名的拉姆遜報(bào)告。該報(bào)告對(duì)事故樹(shù)分析作了大規(guī)模有效的應(yīng)用。此后，在社會(huì)各界引起了極大的反響，受到了廣泛的重視，從而迅速在許多國(guó)家和許多企業(yè)應(yīng)用和推廣。我國(guó)開(kāi)展事故樹(shù)分析方法的研究是從1978年開(kāi)始的。目前已有很多部門和企業(yè)正在進(jìn)行普及和推廣工作，并已取得一大批成果，促進(jìn)了企業(yè)的安全生產(chǎn)。20世紀(jì)80年代末，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)開(kāi)始把事故樹(shù)分析方法應(yīng)用到安全生產(chǎn)和勞動(dòng)保護(hù)上來(lái)，也已取得了較好的效果。top事故樹(shù)基本概念“樹(shù)”的分析技術(shù)是屬于系統(tǒng)工程的圖論范疇。“樹(shù)”是其網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)中的概念，要明確什么是“樹(shù)”，首先要弄清什么是“圖”，什么是“圈”，什么是連通圖等。圖論中的圖是指由若干個(gè)點(diǎn)及連接這些點(diǎn)的連線組成的圖形。圖中的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，線稱為邊或弧。節(jié)點(diǎn)表示某一個(gè)體事物，邊表示事物之間的某種特定的關(guān)系。比如，用點(diǎn)可以表示電話機(jī)，用邊表示電話線；用點(diǎn)表示各個(gè)生產(chǎn)任務(wù)，用邊表示完成任務(wù)所需的時(shí)間等。一個(gè)圖中，若任何兩點(diǎn)之間至少有一條邊則稱這個(gè)圖是連通圖。若圖中某一點(diǎn)、邊順序銜接，序列中始點(diǎn)和終點(diǎn)重合，則稱之為圈(或回路)。樹(shù)就是一個(gè)無(wú)圈(或無(wú)回路)的連通圖。top事故樹(shù)基本符號(hào)事故樹(shù)是由各種符號(hào)和其連接的邏輯門組成的。最簡(jiǎn)單、最基本的符號(hào)有：事件符號(hào) 邏輯門符號(hào) 轉(zhuǎn)移符號(hào) 事件符號(hào) (1)矩形符號(hào)。用它表示頂上事件或中間事件。將事件扼要記入矩形框內(nèi)。必須注意，頂上事件一定要清楚明了，不要太籠統(tǒng)。例如“交通事故”，“爆炸著火事故”，對(duì)此人們無(wú)法下手分析，而應(yīng)當(dāng)選擇具體事故。如“機(jī)動(dòng)車追尾”、“機(jī)動(dòng)車與自行車相撞”，“建筑工人從腳手架上墜落死亡”、“道口火車與汽車相撞”等具體事故。(2)圓形符號(hào)。它表示基本(原因)事件，可以是人的差錯(cuò)，也可以是設(shè)備、機(jī)械故障、環(huán)境因素等。它表示最基本的事件，不能再繼續(xù)往下分析了。例如，影響司機(jī)了望條件的“曲線地段”、“照明不好”，司機(jī)本身問(wèn)題影響行車安全的“酒后開(kāi)車”、“疲勞駕駛”等原因，將事故原因扼要記入圓形符號(hào)內(nèi)。(3)屋形符號(hào)。它表示正常事件，是系統(tǒng)在正常狀態(tài)下發(fā)生的正常事件。如：“機(jī)車或車輛經(jīng)過(guò)道岔”、“因走動(dòng)取下安全帶”等，將事件扼要記入屋形符號(hào)內(nèi)。(4)菱形符號(hào)。它表示省略事件，即表示事前不能分析，或者沒(méi)有再分析下去的必要的事件。例如，“司機(jī)間斷了望”、“天氣不好”、“臆測(cè)行車”、“操作不當(dāng)”等，將事件扼要記入菱形符號(hào)內(nèi)。事件樹(shù)基本符號(hào)圖top邏輯門符號(hào)即連接各個(gè)事件，并表示邏輯關(guān)系的符號(hào)。其中主要有：與門、或門、條件與門、條件或門、以及限制門。(1)與門符號(hào)。與門連接表示輸入事件b1 、b2 同時(shí)發(fā)生的情況下，輸出事件a才會(huì)發(fā)生的連接關(guān)系。二者缺一不可，表現(xiàn)為邏輯積的關(guān)系，即a=b1 b2 。在有若干輸入事件時(shí)，也是如此，如下圖a所示。與門符號(hào)及與門電路圖“與門”用與門電路圖來(lái)說(shuō)明更容易理解(見(jiàn)上圖b)。當(dāng)b1 、b2 都接通(b1 =1，b2 =1)時(shí)，電燈才亮(出現(xiàn)信號(hào))，用布爾代數(shù)表示為x=b1 b2 =1。當(dāng)b1 、b2 中有一個(gè)斷開(kāi)或都斷開(kāi)(b1 =1，b2 =0或b1 =0，b2 =1或b1 =0，b2 =0)時(shí)，電燈不亮(沒(méi)有信號(hào))，用布爾代數(shù)表示為x=b1 b2 =0。(2)或門符號(hào)。表示輸入事件b1 或b2 中，任何一個(gè)事件發(fā)生都可以使事件a發(fā)生，表現(xiàn)為邏輯和的關(guān)系即a=b1 b2 。在有若干輸入事件時(shí)，情況也是如此。如下圖a所示?；蜷T用相對(duì)的邏輯電路來(lái)說(shuō)明更好理解。見(jiàn)下圖b。當(dāng)b1 、b2 斷開(kāi)(b1 =0，b2 =0)時(shí)，電燈才不會(huì)亮(沒(méi)有信號(hào))，用布爾代數(shù)表示為x=b1 +b2 =0。當(dāng)b1 、b2 中有一個(gè)接通或兩個(gè)都接通(即b1 =1，b2 =0或b1 =0，b2 =1或b1 =1，b2 =1)時(shí)，電燈亮(出現(xiàn)信號(hào))，用布爾代數(shù)表示為x=b1 +b2 =1?；蜷T符號(hào)及或門電路圖(3)條件與門符號(hào)。表示只有當(dāng)b1 、b2 同時(shí)發(fā)生，且滿足條件的情況下，a才會(huì)發(fā)生，相當(dāng)于三個(gè)輸入事件的與門。即a=b1 b2 ，將條件記入六邊形內(nèi)，如下圖所示。條件與門符號(hào)圖(4)條件或門符號(hào)。表示b1 或b2 任何一個(gè)事件發(fā)生，且滿足條件，輸出事件a才會(huì)發(fā)生，將條件記入六邊形內(nèi)，如下圖所示。條件或門符號(hào)圖(5)限制門符號(hào)。它是邏輯上的一種修正符號(hào)，即輸入事件發(fā)生且滿足條件時(shí)，才產(chǎn)生輸出事件。相反，如果不滿足，則不發(fā)生輸出事件，條件寫在橢圓形符號(hào)內(nèi)，如下圖所示。 限制門符號(hào)圖top轉(zhuǎn)移符號(hào)當(dāng)事故樹(shù)規(guī)模很大時(shí)，需要將某些部分畫在別的紙上，這就要用轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入符號(hào)，以標(biāo)出向何處轉(zhuǎn)出和從何處轉(zhuǎn)入。轉(zhuǎn)出符號(hào)。它表示向其他部分轉(zhuǎn)出，內(nèi)記入向何處轉(zhuǎn)出的標(biāo)記，如下圖（左圖）所示。 轉(zhuǎn)入符號(hào)。它表示從其他部分轉(zhuǎn)入，內(nèi)記入從何處轉(zhuǎn)入的標(biāo)記，如下圖（右圖）所示。 top事故樹(shù)分析程序事故樹(shù)分析雖然根據(jù)對(duì)象系統(tǒng)的性質(zhì)、分析目的的不同，分析的程序也不同。但是，一般都有下面的十個(gè)基本程序。有時(shí)，使用者還可根據(jù)實(shí)際需要和要求，來(lái)確定分析程序。熟悉系統(tǒng)。要求要確實(shí)了解系統(tǒng)情況，包括工作程序、各種重要參數(shù)、作業(yè)情況。必要時(shí)畫出工藝流程圖和布置圖。 調(diào)查事故。要求在過(guò)去事故實(shí)例、有關(guān)事故統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上，盡量廣泛地調(diào)查所能預(yù)想到的事故，即包括已發(fā)生的事故和可能發(fā)生的事故。 確定頂上事件。所謂頂上事件，就是我們所要分析的對(duì)象事件。分析系統(tǒng)發(fā)生事故的損失和頻率大小，從中找出后果嚴(yán)重，且較容易發(fā)生的事故，作為分析的頂上事件。 確定目標(biāo)。根據(jù)以往的事故記錄和同類系統(tǒng)的事故資料，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求出事故發(fā)生的概率(或頻率)，然后根據(jù)這一事故的嚴(yán)重程度，確定我們要控制的事故發(fā)生概率的目標(biāo)值。 調(diào)查原因事件。調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素，包括設(shè)備故障、機(jī)械故障、操作者的失誤、管理和指揮錯(cuò)誤、環(huán)境因素等等，盡量詳細(xì)查清原因和影響。 畫出事故樹(shù)。根據(jù)上述資料，從頂上事件起進(jìn)行演繹分析，一級(jí)一級(jí)地找出所有直接原因事件，直到所要分析的深度，按照其邏輯關(guān)系，畫出事故樹(shù)。 定性分析。根據(jù)事故樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出最小割集和最小徑集，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序。 計(jì)算頂上事件發(fā)生概率。首先根據(jù)所調(diào)查的情況和資料，確定所有原因事件的發(fā)生概率，并標(biāo)在事故樹(shù)上。根據(jù)這些基本數(shù)據(jù)，求出頂上事件(事故)發(fā)生概率。 進(jìn)行比較。要根據(jù)可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)分別考慮。對(duì)可維修系統(tǒng)，把求出的概率與通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得出的概率進(jìn)行比較，如果二者不符，則必須重新研究，看原因事件是否齊全，事故樹(shù)邏輯關(guān)系是否清楚，基本原因事件的數(shù)值是否設(shè)定得過(guò)高或過(guò)低等等。對(duì)不可維修系統(tǒng)，求出頂上事件發(fā)生概率即可。 定量分析。定量分析包括下列三個(gè)方面的內(nèi)容： 當(dāng)事故發(fā)生概率超過(guò)預(yù)定的目標(biāo)值時(shí)，要研究降低事故發(fā)生概率的所有可能途徑，可從最小割集著手，從中選出最佳方案。 利用最小徑集，找出根除事故的可能性，從中選出最佳方案。 求各基本原因事件的臨界重要度系數(shù)，從而對(duì)需要治理的原因事件按臨界重要度系數(shù)大小進(jìn)行排隊(duì)，或編出安全檢查表，以求加強(qiáng)人為控制。 事故樹(shù)分析方法原則上是這10個(gè)步驟。但在具體分析時(shí)，可以根據(jù)分析的目的、投入人力物力的多少、人的分析能力的高低、以及對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的掌握程度等，分別進(jìn)行到不同步驟。如果事故樹(shù)規(guī)模很大，也可以借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。事故樹(shù)的編制 編制程序第一步：確定頂上事件頂上事件就是所要分析的事故。選擇頂上事件，一定要在詳細(xì)占有系統(tǒng)情況、有關(guān)事故的發(fā)生情況和發(fā)生可能、以及事故的嚴(yán)重程度和事故發(fā)生概率等資料的情況下進(jìn)行，而且事先要仔細(xì)尋找造成事故的直接原因和間接原因。然后，根據(jù)事故的嚴(yán)重程度和發(fā)生概率確定要分析的頂上事件，將其扼要地填寫在矩形框內(nèi)。頂上事件也可以是在運(yùn)輸生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)生過(guò)的事故。如車輛追尾、道口火車與汽車相撞事故等事故。通過(guò)編制事故樹(shù)，找出事故原因，制定具體措施，防止事故再次發(fā)生。第二步：調(diào)查或分析造成頂上事件的各種原因頂上事件確定之后，為了編制好事故樹(shù)，必須將造成頂上事件的所有直接原因事件找出來(lái)，盡可能不要漏掉。直接原因事件可以是機(jī)械故障、人的因素或環(huán)境原因等。要找出直接原因可以采取對(duì)造成頂上事件的原因進(jìn)行調(diào)查，召開(kāi)有關(guān)人員座談會(huì)，也可根據(jù)以往的一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，確定造成頂上事件的原因。第三步：繪事故樹(shù)在找出造成頂上事件的和各種原因之后，就可以用相應(yīng)事件符號(hào)和適當(dāng)?shù)倪壿嬮T把它們從上到下分層連接起來(lái)，層層向下，直到最基本的原因事件，這樣就構(gòu)成一個(gè)事故樹(shù)。在用邏輯門連接上下層之間的事件原因時(shí)，若下層事件必須全部同時(shí)發(fā)生，上層事件才會(huì)發(fā)生時(shí)，就用“與門”連接。邏輯門的連接問(wèn)題在事故樹(shù)中是非常重要的，含糊不得，它涉及到各種事件之間的邏輯關(guān)系，直接影響著以后的定性分析和定量分析。第四步：認(rèn)真審定事故樹(shù)畫成的事故樹(shù)圖是邏輯模型事件的表達(dá)。既然是邏輯模型，那么各個(gè)事件之間的邏輯關(guān)系就應(yīng)該相當(dāng)嚴(yán)密、合理。否則在計(jì)算過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的問(wèn)題。因此，對(duì)事故樹(shù)的繪制要十分慎重。在制作過(guò)程中，一般要進(jìn)行反復(fù)推敲、修改，除局部更改外，有的甚至要推倒重來(lái)，有時(shí)還要反復(fù)進(jìn)行多次，直到符合實(shí)際情況，比較嚴(yán)密為止。布爾代數(shù)及概率論的一些基本知識(shí) 集合的概念 邏輯運(yùn)算 邏輯運(yùn)算的法則 概率論的一些基本知識(shí) 集合的概念具有某種共同屬性的事物的全體叫做集合。集合中的事物叫做元素。包含一切元素的集合稱為全集，用符號(hào)表示；不包含任何元素的集合稱為空集，用符號(hào)表示。集合之間關(guān)系的表示方法如下：集合以大寫字母表示，集合的定義寫在括號(hào)中； 集合之間的包含關(guān)系(即從屬關(guān)系)用符號(hào) 表示，子集b1 包含于全集，記為b1 ； 兩個(gè)子集相交之后，相交的部分為兩個(gè)子集的共有元素的集合，稱之為交集。兩個(gè)集合相交的關(guān)系用符號(hào)表示，如c1 =b1 b2 ； 兩個(gè)子集相交之后，合并成一個(gè)較大的子集，這兩個(gè)子集中元素的全體構(gòu)成的集合稱之為并集，并集的關(guān)系用符號(hào)表示，如c2 =b1 b2 。 事故樹(shù)分析就是研究某一個(gè)事故樹(shù)中各基本事件構(gòu)成的各種集合，以及它們之間的邏輯關(guān)系，最后達(dá)到最優(yōu)化處理的一門技術(shù)。top邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算的對(duì)象是命題。命題是具有判斷性的語(yǔ)言。成立的命題叫做真命題，其真值等于1；不成立的命題叫做假命題，其真值等于0。這里的真值“1”和“0”并不是數(shù)字，而是表示兩個(gè)對(duì)立事物的符號(hào)。例如命題“8-3=5”成立，這是真命題，其真值為1；命題“2+35”不成立，這是假命題，其真值為0。邏輯代數(shù)也可進(jìn)行運(yùn)算，其基本運(yùn)算有三種，即邏輯加、邏輯乘、邏輯非。其中邏輯加、邏輯乘用得較普遍。邏輯加。給定兩個(gè)命題a、b，對(duì)它們進(jìn)行邏輯運(yùn)算后構(gòu)成的新命題為s，若a、b兩者有一個(gè)成立或同時(shí)成立，s就成立；否則s不成立。則這種a、b間的邏輯運(yùn)算叫做邏輯加，也叫“或”運(yùn)算。構(gòu)成的新命題s，叫做a、b的邏輯和。記作ab=s或記作a+b=s。均讀作“a+b”。邏輯加相當(dāng)于集合運(yùn)算中的“并集”。根據(jù)邏輯加的定義可知： 111；101；011；000。邏輯乘。給定兩個(gè)命題a、b，對(duì)它們進(jìn)行邏輯運(yùn)算后構(gòu)成新的命題p。若a、b同時(shí)成立，p就成立，否則p不成立。則這種a、b間的邏輯運(yùn)算，叫做邏輯乘，也叫“與”運(yùn)算。構(gòu)成的新命題p叫做a、b的邏輯積。記作ab=p，或記作ab=p，也可記作ab=p，均讀作a乘b。邏輯乘相當(dāng)于集合運(yùn)算中的“交集”。根據(jù)邏輯乘的定義可知： 111；100：010：000。邏輯非。給定一個(gè)命題a，對(duì)它進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，構(gòu)成新的命題為f，若a成立，f就不成立；若a不成立，f就成立。這種對(duì)a所進(jìn)行的邏輯運(yùn)算，叫做命題a的邏輯非，構(gòu)成的新命題f叫做命題a的邏輯非。a的邏輯非記作“”，讀作“a非”。邏輯非相當(dāng)于集合運(yùn)算的求“補(bǔ)集”。根據(jù)邏輯非的定義，可以知道：0； 1；1；0top邏輯運(yùn)算的法則邏輯代數(shù)運(yùn)算的法則很多，有的和代數(shù)運(yùn)算法則一致，有的不一致。我們這里只介紹幾種常用的運(yùn)算法則，以便記憶和運(yùn)用。定理1：a (對(duì)合律) 定理2：abba，abba (交換律) 定理3：a(bc) (ab)c，a(bc) (ab)c (結(jié)合律) 定理4：abc(ab)(ac)，a(bc) abac (分配律) 定理5：aaa，aaa (等冪律) 推論：aaaa，aaaa 定理6：a1，a0 定理7：a0a，a1a 定理8：a11，a00 定理9：aaba，a(ab) a (吸收律) 在事故樹(shù)分析中“aaba”，“aaa”和“aaa”幾個(gè)法則用得較多。概率論的一些基本知識(shí)在事故樹(shù)分析中，我們需要用到概率論的一些基本知識(shí)。例如，概率和與概率積的計(jì)算。為了給出概率和與概率積的計(jì)算公式，必須首先給出下列定義：1. 相互獨(dú)立事件一個(gè)事件發(fā)生與否不受其他事件的發(fā)生與否的影響。假定有a、b、c、n個(gè)事件，其中每一個(gè)事件發(fā)生與否都不受其他事件發(fā)生與否的影響，則稱a、b、c、n為獨(dú)立事件。2. 相互排斥事件不能同時(shí)發(fā)生的事件。一個(gè)事件發(fā)生，其他事件必然不發(fā)生。它們之間互相排斥，互不相容。假定