故障樹FTA分析

1、精選文檔故障樹分析（FTA）方法概念：FTA (Failure Tree Analysis) 故障樹分析，又稱失效樹分析。 在系統(tǒng)設(shè)計過程中通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素）進(jìn)行分析，畫出規(guī)律框圖（失效樹），從而確定系統(tǒng)失效緣由的各種可能組合方式或其發(fā)生概率，已計算系統(tǒng)失效概率，實(shí)行相應(yīng)的訂正措施，以提高系統(tǒng)牢靠性的一種設(shè)計分析方法。 故障分析(FTA)是以故障樹作為模型對系統(tǒng)經(jīng)牢靠性分析的一種方法。 故障樹分析把系統(tǒng)最不期望發(fā)生的故障狀態(tài)作為規(guī)律分析的目標(biāo)，在故障樹中稱為頂大事，繼而找出導(dǎo)致這一故障狀態(tài)發(fā)生的全部可能直接緣由，在故障樹中稱為中間大事。

2、再跟蹤找出導(dǎo)致這些中間故障大事發(fā)生的全部可能直接緣由。直追尋到引起中間大事發(fā)生的全部部件狀態(tài)，在故障樹中稱為底大事。用相應(yīng)的代表符號及規(guī)律們把頂大事、中間大事、底大事連接成樹形規(guī)律圖，責(zé)成此樹形規(guī)律圖為故障樹。 故障樹是一種特殊的倒立樹狀規(guī)律因果關(guān)系圖，它用大事符號、規(guī)律門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種大事之間的因果關(guān)系。 故障樹分析（FTA）方法故障樹分析法由美國貝爾電話爭辯所的沃森（Watson）和默恩斯(Mearns)于1961年首次提出并應(yīng)用于分析民兵式導(dǎo)彈放射把握系統(tǒng)的。其后，波音公司的哈斯?fàn)枺℉asse）、舒勞德（Schroder）、杰克遜（Jackson）等人研制出故障樹分析法計算

3、程序，標(biāo)志著故障樹分析法進(jìn)入了以波音公司為中心的宇航領(lǐng)域。1974年，美國原子能委員會發(fā)表了以麻省理工學(xué)院（MIT）拉斯穆森（Rasmussen）為首的有60名專家參與的平安組進(jìn)行了兩年爭辯而編寫的長達(dá)3000頁的“商用輕水反應(yīng)堆核電站事故危急性評價”的報告，該報告接受了美國國家航空和管理部于60年月進(jìn)展起來的大事樹（ET: Event Tree）和故障樹分析方法，以美國100座核電反應(yīng)堆為對象對核電站進(jìn)行了風(fēng)險評價，使FTA的應(yīng)用得到很大進(jìn)展。這一報告的發(fā)表引起了各方面的很大反響，被稱為FTA進(jìn)展進(jìn)程中的一個重要里程碑。并推動了故障樹分析法從宇航、核能進(jìn)入電子、化工和機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。 原理

4、通過對可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素進(jìn)行分析，從而確定產(chǎn)品的故障緣由的各種可能的組合方式 和(或)發(fā)生概率。 用途 -簡單系統(tǒng)的功能規(guī)律分析； -分析同時發(fā)生的非關(guān)鍵大事對頂大事的綜合影響; -評價系統(tǒng)牢靠性與平安性； -確定潛在設(shè)計缺陷和危急； -評價接受的訂正措施； -簡化系統(tǒng)故障查找。 FTA分析的4個主要步驟 建立故障樹、故障樹的規(guī)范化、簡化和模塊分解、故障樹的定性分析和故障樹的定量分析。 建樹步驟： 選定頂大事-某一影響最大的系統(tǒng)故障；將造成系統(tǒng)故障的緣由逐級分解為中間大事；直至底大事-不能或不需要分解的基本大事，構(gòu)成一張樹狀的規(guī)律圖-故障樹。a 選擇和確定頂大事：頂大

5、事是系統(tǒng)最不期望發(fā)生的大事，或是指定進(jìn)行規(guī)律分析的故障大事。  b 分析頂大事：查找引起頂大事發(fā)生的直接的必要和充分的緣由。將頂大事作為輸出大事，將全部直接緣由作為輸入大事，并依據(jù)這些大事實(shí)際的規(guī)律關(guān)系用適當(dāng)?shù)囊?guī)律門相聯(lián)系。   c 分析每一個與頂大事直接相聯(lián)系的輸入大事。假如該大事還能進(jìn)一步分解，則將其作用下一級的輸出大事，猶如b中對頂大事那樣進(jìn)行處理。   d 重復(fù)上述步驟，逐級向下分解，直到全部的輸入大事不能再分解或不必要再分解為止，即建成了一棵倒置的故障樹。定性分析 目的是為了弄清系統(tǒng)（或設(shè)備）消滅某種故障（即頂大事）的可能性有多少，分析哪些因素

6、會引發(fā)系統(tǒng)的某種故障。 定量分析 目的是得到在底大事相互獨(dú)立和已知其發(fā)生概率的條件下，頂大事發(fā)生概率和底大事重要度等定量指標(biāo)(GJB 768)。 常用的指標(biāo)是：頂大事發(fā)生的概率、底大事重要度等。故障樹FTA分析的程序故障樹FTA的分析程序一般分為下面幾種:（1）生疏系統(tǒng)：要具體了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。 （2）調(diào)查事故：收集事故案例，進(jìn)行事故統(tǒng)計，設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。 （3）確定頂上大事：要分析的對象即為頂上大事。對所調(diào)查的事故進(jìn)行全面分析，從中找出后果嚴(yán)峻且較易發(fā)生的事故作為頂上大事。 （4）確定目標(biāo)值：依據(jù)閱歷教訓(xùn)和事故案例，經(jīng)統(tǒng)計分析后，求解事故發(fā)生的概率（

7、頻率），以此作為要把握的事故目標(biāo)值。 （5）調(diào)查緣由大事：調(diào)查與事故有關(guān)的全部緣由大事和各種因素。 （6）畫出故障樹：從頂上大事起，逐級找出直接緣由的大事，直至所要分析的深度，按其規(guī)律關(guān)系，畫出故障樹。 （7）分析：按故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，確定各基本大事的結(jié)構(gòu)重要度。 （8）事故發(fā)生概率：確定全部事故發(fā)生概率，標(biāo)在故障樹上，并進(jìn)而求出頂上大事（事故）的發(fā)生概率。 （9）比較：比較分可修理系統(tǒng)和不行修理系統(tǒng)進(jìn)行爭辯，前者要進(jìn)行對比，后者求出頂上大事發(fā)生概率即可。 （10）分析：原則上是上述10個步驟，在分析時可視具體問題機(jī)敏把握，假如故障樹規(guī)模很大，可借助計算機(jī)進(jìn)行。目前我國故障樹分析一般都考慮到

8、第7步進(jìn)行定性分析為止，也能取得較好效果。故障樹分析FTA案例故障樹分析是一種依據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故或已經(jīng)發(fā)生的事故結(jié)果，去查找與該事故發(fā)生有關(guān)的緣由、條件和規(guī)律，同時可以辨識出系統(tǒng)中可能導(dǎo)致事故發(fā)生的危急源。    故障樹分析是一種嚴(yán)密的規(guī)律過程分析，分析中所涉及到的各種大事、緣由及其相互關(guān)系，需要運(yùn)用肯定的符號予以表達(dá)。故障樹分析所用符號有三類，即大事符號，規(guī)律門符號，轉(zhuǎn)移符號。        圖1 故障樹的大事符號    大事符號如圖1所示包括：&#

9、160;   （1） 矩形符號    矩形符號如圖1a）所示。它表示頂上大事或中間大事，也就是需要往下分析的大事。將大事扼要記入矩形方框內(nèi)。    （2） 圓形符號    圓形符號如圖1b）所示。它表示基本緣由大事，或稱基本大事。它可以是人的差錯，也可以是機(jī)械、元件的故障，或環(huán)境不良因素等。它表示最基本的、不能連續(xù)再往下分析的大事。    （3） 屋形符號    屋形符號如圖1c）所示。主要用于表

10、示正常大事，是系統(tǒng)正常狀態(tài)下發(fā)生的正常大事。    （4） 菱形符號    菱形符號如圖1d）所示。它表示省略大事，主要用于表示不必進(jìn)一步剖析的大事和由于信息不足，不能進(jìn)一步分析的大事。        圖2 故障樹規(guī)律門符號    規(guī)律門符號如圖2所示包括：    規(guī)律與門。表示僅當(dāng)全部輸入大事都發(fā)生時，輸出大事才發(fā)生的規(guī)律關(guān)系，如圖2a）所示。    規(guī)律或門。表示

11、至少有一個輸入大事發(fā)生，輸出大事就發(fā)生的規(guī)律關(guān)系，如圖2b）所示。    條件與門。圖2c）所示，表示B1、B2不僅同時發(fā)生，而且還必需再滿足條件，輸出大事A才會發(fā)生的規(guī)律關(guān)系。    條件或門。圖2d），表示任一輸入大事發(fā)生時，還必需滿足條件，輸出大事A才發(fā)生的規(guī)律關(guān)系。    排斥或門。表示幾個大事當(dāng)中，僅當(dāng)一個輸入大事發(fā)生時，輸出大事才發(fā)生的規(guī)律關(guān)系，其符號如圖2e）所示。    限制門。圖2f）所示，表示當(dāng)輸入大事B發(fā)生，且滿足條件X時，輸出大事才會發(fā)生，否則，輸出大

12、事不發(fā)生。限制門僅有一個輸入大事。    挨次與門。表示輸入大事既要都發(fā)生，又要按肯定的挨次發(fā)生，輸出大事才會發(fā)生的規(guī)律關(guān)系，其符號如圖2g）表示。    表決門。表示僅當(dāng)n個大事中有m（mn）個或m個以上大事同時發(fā)生時，輸出大事才會發(fā)生，其符號如圖2h）所示。        圖3 故障樹轉(zhuǎn)移符號    轉(zhuǎn)移符號包括：    轉(zhuǎn)入符號。表示轉(zhuǎn)入上面以對應(yīng)的字母或數(shù)字標(biāo)注的子故障樹部分符號，其符號如

13、圖3a）。    轉(zhuǎn)出符號。表示該部分故障樹由此轉(zhuǎn)出，其符號如圖3b）。    編制故障樹應(yīng)從以下幾方面入手：    生疏系統(tǒng)。了解系統(tǒng)的構(gòu)造、性能、操作、工藝、元件之間的關(guān)系及人、軟件、硬件、環(huán)境的相互作用和系統(tǒng)工作原理等；    收集、調(diào)查系統(tǒng)事故資料。收集、調(diào)查系統(tǒng)的已有事故資料和類似系統(tǒng)的事故資料。    確定頂上大事。依據(jù)對系統(tǒng)已把握的資料，在分析系統(tǒng)一類危急源的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)事故類型作為頂上大事。    調(diào)查分析頂上大事發(fā)生的緣由，從人、機(jī)、物、環(huán)境和信息各方面入手調(diào)查分析影響頂上大事發(fā)生的全部緣由。    下面以一液化石油氣第一類危急源，選擇頂上大事為火災(zāi)爆炸事故。故障樹分析如圖4。        A1形成混合氣；A2遇火源；A3液態(tài)烴泄漏；A4未報警；A5靜電火花；A6四周有機(jī)動車通行；A7罐爆裂；A8靜電未消退；A9罐超壓；A10平安閥未起作用；A11未報警；A12未報警；A13無顯示；A14液