事故樹分析基礎(chǔ)【知識薈萃】

1、第三章 事故樹分析FTA Fault Tree Analysis,1,借鑒內(nèi)容,本章的內(nèi)容與目的： 本章主要討論事故樹的概念，事故樹的編制及簡化，最小割（徑）集的求解，結(jié)構(gòu)重要度分析，事故樹定性分析的電算求解法，頂上事件發(fā)生概率的計(jì)算，概率重要度分析，臨界重要度分析等內(nèi)容； 理解事故樹的概念，熟練掌握事故樹分析法。,2,借鑒內(nèi)容,事故是安全管理的重要依據(jù)。 一方面，事故造成了人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失，人類為此付出了血的代價(jià)； 另一方面，事故這種偶然事件中都蘊(yùn)涵必然的規(guī)律性。 為了不使事故重演，為了發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識事故中的必然規(guī)律，人類必須百倍珍惜事故過程中反映出的各種信息，通過分析其隱患、征兆、表象、關(guān)聯(lián)

2、等認(rèn)識事故。,3,借鑒內(nèi)容,本章介紹的事故樹分析是系統(tǒng)安全工程中的一種重要方法，它是通過對事故的演繹、推理，找到防止事故的措施和方法。 事故樹分析（Fault Tree Analysis，簡稱FTA）也叫故障樹分析或事故邏輯分析，是一種演繹分析方法。,4,借鑒內(nèi)容,3-1 事故樹分析基礎(chǔ),教學(xué)目的與要求： 了解事故樹分析的意義、事故樹分析方法的特點(diǎn)及功用、事故樹分析常用的事件符號、事故樹分析的邏輯門符號。,5,借鑒內(nèi)容,一、概述 1 事故樹分析定義 對某一特定的不希望事件(事故)進(jìn)行演繹分析，尋找所有導(dǎo)致事故發(fā)生的原因事件及其相互間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而找出可能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的各基本事件的組合，為

3、事故預(yù)測預(yù)防提供依據(jù)的方法。 FTA法既可進(jìn)行定性分析，也可定量分析，用于風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、事故預(yù)測是很有效的。其使用甚廣，應(yīng)很好掌握。,6,借鑒內(nèi)容,2 FTA法的發(fā)展過程,該法起源于美國，后在世界幾個(gè)先進(jìn)的工業(yè)國先后得到使用。 我國最早引進(jìn)的是1976年“清華大學(xué)核能技術(shù)研究所”。1982年以后，在我國各行業(yè)逐步試點(diǎn)應(yīng)用。特別是近年來，在各安全部門的重視下，應(yīng)用推廣之勢越來越猛。這一方法在事故預(yù)測上已取得可喜的成果。,7,借鑒內(nèi)容,3 事故樹分析簡介 事故樹是由圖論理論發(fā)展而來的。在許多領(lǐng)域里，常牽涉到圖的概念。 圖論中所研究的圖，既不是通常的幾何學(xué)中的圖，也不是工程圖。它所研究的圖是由一些頂點(diǎn)（

4、節(jié)點(diǎn)）及邊構(gòu)成的圖，通常稱之為線圖。,8,借鑒內(nèi)容,事故樹是一種邏輯樹圖。樹圖是圖論中的一種圖；邏輯樹圖是用邏輯門聯(lián)結(jié)的樹圖。事故樹中包含的事件一般的都是故障事件。這些故障事件之間具有一定的邏輯關(guān)系，這種邏輯關(guān)系用相應(yīng)的邏輯門來表達(dá)。確切地說，事故樹是演繹地表示故障事件發(fā)生原因及其邏輯關(guān)系的邏輯樹圖。,9,借鑒內(nèi)容,盡管世界上的事物千變?nèi)f化，但是它們之間的邏輯關(guān)系卻最終歸結(jié)為三種：“與”“或”“非”。相應(yīng)地，表達(dá)這些邏輯關(guān)系的邏輯門為邏輯“與”門、邏輯“或”門、邏輯“非”門。 在事故樹中，上一層故障事件是下一層故障事件造成的結(jié)果；下一層故障事件是引起上層故障事件的原因。當(dāng)用邏輯門來聯(lián)結(jié)這些故障

5、事件時(shí)，作為結(jié)果的上層事件稱為輸出事件，作為原因的下一層事件叫做輸入事件。,10,借鑒內(nèi)容,邏輯“與”門表示全部輸入事件都出現(xiàn)則輸出事件才出現(xiàn)，只要有一個(gè)輸入事件不出現(xiàn)則輸出事件就不出現(xiàn)的邏輯關(guān)系。 邏輯“或”門表示只要有一個(gè)或一個(gè)以上輸入事件出現(xiàn)則輸出事件就出現(xiàn)，只有全部輸入事件都不出現(xiàn)輸出事件才不出現(xiàn)的邏輯關(guān)系。 邏輯“非”門表示輸入事件出現(xiàn)則輸出事件不出現(xiàn)、輸入事件不出現(xiàn)則輸出事件出現(xiàn)的邏輯關(guān)系。,11,借鑒內(nèi)容,（）能對導(dǎo)致事故發(fā)生的多種因素及其邏輯關(guān)系作出全面的描述； （）便于發(fā)現(xiàn)和查明系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的危險(xiǎn)因素，為安全設(shè)計(jì)、制定技術(shù)措施及采取安全管理對策提供依據(jù)； （）對原有或設(shè)

6、計(jì)新的工藝流程、機(jī)械設(shè)備和操作方法進(jìn)行安全性評價(jià)；,4 FTA法的功用及特點(diǎn),12,借鑒內(nèi)容,（）經(jīng)過FTA后，把可能引起事故的基本事件匯總起來，編成安全檢查表并投入使用，達(dá)到確保安全的目的； （）可以開闊思路，熟悉生產(chǎn)過程，了解事故發(fā)生的條件； （）便于對已發(fā)生的事件進(jìn)行調(diào)查和原因分析； （）有利于對事故發(fā)生的定量描述。,13,借鑒內(nèi)容,二 “圖論”理論的簡要介紹,1 線圖 由無比例關(guān)系的點(diǎn)、線構(gòu)成的圖稱為線圖 。記為： G=V、E V是由有限個(gè)點(diǎn)組成的集合，即 V=v1、v2、vn； E是由有限條線所組成的集合，即 E=e1、e2、em； 無方向，稱為無向圖； 若標(biāo)上方向，稱為有向圖。,1

7、4,借鑒內(nèi)容,有向圖示意圖 記為： G=V、E， 其中， V=v1、v2、v6， E=e1、e2、e7。,15,借鑒內(nèi)容,2 連通圖 在一個(gè)圖中，若任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是連通的，這種圖則叫連通圖。 3 回路 若圖中某一點(diǎn)邊順序連接序列中，始點(diǎn)與終點(diǎn)重合，則稱之為回路。 4 樹 一個(gè)沒有回路的連通圖；即在圖G中，包含所有節(jié)點(diǎn)，但不構(gòu)成回路的子圖就稱為樹。,16,借鑒內(nèi)容,在上圖中，去掉e4、e7剩下的就是樹。,17,借鑒內(nèi)容,此樹上可見，這是一棵有向樹，都朝著v1，對有向樹而言，任一節(jié)點(diǎn)可分為始點(diǎn)和終點(diǎn)(源點(diǎn)與中間點(diǎn))。 a.源點(diǎn)：對一特定節(jié)點(diǎn)而言，若它的每一樹支的取向流為離開此節(jié)點(diǎn)，則這個(gè)點(diǎn)就稱為源

8、點(diǎn)(v3、v5、v6)，表示基本原因事件。 b.中間點(diǎn)：對一特定節(jié)點(diǎn)而言，存在著樹支流向?qū)χ捅畴x它時(shí)，則稱為中間點(diǎn)(v2、v4)，表示中間事件。,18,借鑒內(nèi)容,C.收點(diǎn)：每個(gè)樹支的流向最終都朝向的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如v1。 如果把此棵樹中的節(jié)點(diǎn)用“事件”代替，各節(jié)點(diǎn)之間的邊用“邏輯門”來聯(lián)系，則構(gòu)成了一個(gè)特殊的樹形圖如下所示：,19,借鑒內(nèi)容,V1,門,V4,V3,V2,門,V6,門,V5,20,借鑒內(nèi)容,1 事故樹定義 假定事件與邏輯門構(gòu)成的樹圖反映了事故的因果關(guān)系，則這樣的逆向樹就稱為事故樹(也稱事故樹分析圖)。 從定義可見，構(gòu)成事故樹的兩個(gè)基本要素是“事件”與“邏輯門”。所以搞清事件的表示

9、符號及邏輯門是重要的。,三、事故樹定義、事故樹常用符號及其意義,21,借鑒內(nèi)容,2 事件符號及意義 (1)矩形： 表示頂上事件事故； 所謂頂上事件，就是人們所要分析的對象事件，一般是指人們不希望發(fā)生的事件。它只能是邏輯門的輸出，而不能是輸入。 表示中間事件。,22,借鑒內(nèi)容,中間事件 指的是系統(tǒng)中可能造成頂上事件發(fā)生的某些事件?；蛘哒f，除了基本事件與頂上事件外的事件統(tǒng)稱為中間事件。 矩形符號的特點(diǎn) 用矩形符號表示的事件，也就是需要往下分析的事件。 使用時(shí)，應(yīng)將事件內(nèi)容扼要地填入框內(nèi)。,23,借鑒內(nèi)容,(2)圓形： 表示基本事件 它指的是系統(tǒng)中的一個(gè)故障，導(dǎo)致發(fā)生事故的原因。如人為失誤、環(huán)境因素

10、等。它表示無法再分解的事件。 （3）菱形： 表示原因事件，但無須進(jìn)行仔細(xì)分析的必要的事件。,24,借鑒內(nèi)容,(4)房形： 表示正常事件，是指系統(tǒng)在正常工作條件下必定發(fā)生的情況。如“車床旋轉(zhuǎn)”、“飛機(jī)飛行”等。 邏輯門 用于描述事件之間的邏輯因果關(guān)系的符號。,3 邏輯門符號及意義,25,借鑒內(nèi)容,（1）與門： 表示只有當(dāng)輸入的E1、E2、En同時(shí)發(fā)生時(shí)，輸出事件A才發(fā)生。(積事件) 布爾代數(shù)表示：A=E1E2En,A,E1,E2,En,26,借鑒內(nèi)容,A=x1x2x3 (三個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，A才發(fā)生),27,借鑒內(nèi)容,（2）或門,表示輸入事件Ei中，只要一個(gè)發(fā)生，A就發(fā)生。 布爾代數(shù)表示： A=E

11、1+E2+En,A,E1,E2,En,28,借鑒內(nèi)容,（3）條件與門,表示E1En各事件同時(shí)發(fā)生，且滿足條件時(shí)，則A發(fā)生。 布爾代數(shù)表示：A=E1E2En。 ：是指A發(fā)生的條件，不是事件。它是邏輯上的一種修飾。,A,E1,E2,En,29,借鑒內(nèi)容,表示輸入事件Ei中任一個(gè)發(fā)生，且滿足條件b時(shí)，則A發(fā)生。 布爾代數(shù)表示：A=E1b+E2b+Enb =（E1+E2+En）b,A,E1,E2,En,b,（4）條件或門,30,借鑒內(nèi)容,表示事件E發(fā)生，且滿足c條件，則A發(fā)生。 布爾代數(shù)表示：A=Ec 限制門，只有一個(gè)輸入。,c,A,E,（5）限制門,31,借鑒內(nèi)容,（6） 順序優(yōu)先與門,表示當(dāng)E1、

12、E2輸入事件都發(fā)生，且滿足E1發(fā)生于E2之前，則輸出事件A發(fā)生。 這實(shí)際是條件概率事件。 其邏輯關(guān)系式為：A=E1E2|E1。,A,E1,E2,E1E2,32,借鑒內(nèi)容,（7）組合優(yōu)先與門,表示在三個(gè)以上輸入事件的與門中，如果任意兩個(gè)事件發(fā)生，輸出事件A才會發(fā)生。 其邏輯關(guān)系為： A=E1E2+E1E3+EiEj+En-1En,A,E1,E2,En,任意兩個(gè),33,借鑒內(nèi)容,等效圖為：,A,E1,E2,E3,任意兩個(gè),A,E1,E2,E3,E1,E3,E2,34,借鑒內(nèi)容,（8）排斥或門,表示當(dāng)且僅當(dāng)輸入事件中的任一個(gè)事件發(fā)生，而其它都不發(fā)生時(shí)，輸出事件A才發(fā)生。,A,E1,E2,En,不同時(shí)發(fā)生,35,借鑒內(nèi)容,4 轉(zhuǎn)移符號,當(dāng)事故樹規(guī)模很大時(shí)，一張紙畫不下，可以畫到另外的紙上