故障樹分析法

故障樹分析法（FTA）介紹本文介紹如下內(nèi)容：1.FTA導(dǎo)入,為什么要有FTA？2.FTA是什么？3.FTA可以做什么？4.FTA有哪些特點(diǎn)？5.如何做FTA及具體內(nèi)容？6.FTA的應(yīng)用范圍？7.FTA有哪些優(yōu)點(diǎn)？8.FTA還有哪些缺點(diǎn)？9.FTA應(yīng)用注意事項(xiàng)？10.FTA和FMEA的區(qū)別？11.FTA與硬件FMEDA聯(lián)系FTA導(dǎo)入,為什么要有FTA？先從一個例子說起，醫(yī)院是救死扶傷、分秒必爭的地方，所以某種程度上來說，醫(yī)院不能停電，特別是急診相關(guān)科室?，F(xiàn)在思考如下問題：（1）如果你是負(fù)責(zé)醫(yī)院供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，你會如果在前期盡量識別出可能的會導(dǎo)致停電的原因，并設(shè)計(jì)對應(yīng)的措施，盡量避免供電系統(tǒng)失效？（2）如果進(jìn)一步想知道自己設(shè)計(jì)的醫(yī)院供電系統(tǒng)的失效率到底多大，有什么方法或工具么？（3）如果你是醫(yī)院供電的維護(hù)工程師，遇到醫(yī)院停電了，該從哪些角度去思考可能性呢？對于上面的問題，其實(shí)是有一個重要工具FTA，以下是非常簡化的初步的關(guān)于醫(yī)院停電的FTA，具體FTA的介紹可以看下面的章節(jié)。醫(yī)院停電故障樹示例FTA是什么？故障樹（FaultTree）是一種倒立的樹狀的邏輯因果關(guān)系圖，所以被稱之為故障樹。故障樹分析（FaultTreeAnalysis,

FTA)是以一個不希望發(fā)生的產(chǎn)品故障事件（用于預(yù)防性的安全分析）或者已經(jīng)發(fā)生的失效事件（用于故障排查）作為頂事件作為分析的對象，通過由上向下的嚴(yán)格按層次的故障因果邏輯分析，逐層找出故障事件的必要而充分的直接原因，畫出故障樹，最終找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能原因和原因組合，此外，在有底事件失效率基礎(chǔ)上，還可做定量分析，計(jì)算出頂事件發(fā)生的概率和底事件重要度。FTA是系統(tǒng)分析的一種技術(shù)，它從單個的潛在失效模式來識別所有的可能原因，分析系統(tǒng)失誤。FTA考慮的是相互關(guān)聯(lián)的原因以及獨(dú)立原因。除了故障樹結(jié)構(gòu)和所有的邏輯關(guān)聯(lián)，通常FTA還可以做定量分析，分析失效可能性，從而可以從零部件的可靠性來計(jì)算系統(tǒng)可靠性。故障樹示例1961年，F(xiàn)TA由美國貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。它采用邏輯的方法，形象地進(jìn)行危險(xiǎn)的分析工作，特點(diǎn)是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，可以做定性分析，也可以做定量分析。FTA體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性，它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。FTA可以做什么？（1）判明可能發(fā)生的故障模式和原因；（2）發(fā)現(xiàn)可靠性和安全性薄弱環(huán)節(jié)，采取改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性和安全性；（3）計(jì)算故障發(fā)生概率；（4）發(fā)生重大故障或事故后，F(xiàn)TA是故障調(diào)查的一種有效手段，可以系統(tǒng)而全面地分析事故原因，為故障“歸零”提供支持；（5）指導(dǎo)故障診斷、改進(jìn)使用和維修方案等。FTA有哪些特點(diǎn)？(1)故障樹分析是一種圖形演繹法。是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。它不局限于對系統(tǒng)作一般的可靠性分析，它可以圍繞一個或一些特定的失效狀態(tài)，作層層追蹤分析。因而，在清晰的故障樹圖形下，表達(dá)了系統(tǒng)故障事件的內(nèi)在聯(lián)系，并指出了單元故障與系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系；(2)由于故障樹能把系統(tǒng)故障的各種可能因素聯(lián)系起來，因此，有利于提高系統(tǒng)的可靠性，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的故障譜；(3)故障樹可以作為管理人員及維修人員的一個形象的管理、維修指南，因此，用來培訓(xùn)長期使用大型復(fù)雜系統(tǒng)的人員更有意義；(4)通過故障樹可以定量的求出復(fù)雜系統(tǒng)的失效概率和其他可靠性特征量，為改進(jìn)和評估系統(tǒng)的可靠性提供定量數(shù)據(jù)；(5)故障樹分析的發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展緊密相聯(lián)，圖像信息技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用在故障樹分析中，因此，編制計(jì)算程序是故障樹分析中不可缺少的一部分；(6)故障樹分析的理論基礎(chǔ)，除概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)外，布爾代數(shù)及可靠性數(shù)學(xué)中用到的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)同樣應(yīng)用于故障村分析的定量分析中；(7)故障樹分析方法不僅應(yīng)用于解決工程技術(shù)問題，而且開始應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)管理的系統(tǒng)工程之中；(8)故障樹分析首先需要建樹，建樹過程復(fù)雜，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員、操作及維修人員參加，而且不同的人所建造的故障樹不會完全相同；(9)系統(tǒng)越復(fù)雜，建樹越困難，耗時越長；(10)數(shù)據(jù)收集困難。如何做FTA及具體內(nèi)容？主要有以下三個步驟：1、故障樹的建立2、定性分析3、定量計(jì)算故障樹分析步驟具體內(nèi)容如下：(1)對所選定的系統(tǒng)作必要的分析，確切了解系統(tǒng)的組成及各項(xiàng)操作的內(nèi)容，熟悉其正常的作業(yè)圖；(2)對系統(tǒng)的故障進(jìn)行定義，對預(yù)計(jì)可能發(fā)生的故障、過去發(fā)生過的故障事例作廣泛的調(diào)查；(3)仔細(xì)分析各種故障的形成原因，如設(shè)計(jì)、制造、裝配、運(yùn)行、環(huán)境條件、人為因素等；如果是系統(tǒng)功能安全FTA，則從系統(tǒng)的輸入、處理、輸出、診斷等多個角度分析(4)收集各故障發(fā)生的概率數(shù)據(jù)，或者通過功能安全FMEDA計(jì)算；(5)選定系統(tǒng)可能發(fā)生的最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為頂事件，畫出故障邏輯圖；(6)對敵障樹作定性分析，確定系統(tǒng)的故障模式；(7)對故障樹進(jìn)行定量計(jì)算，計(jì)算出頂事件發(fā)生概率、各底事件的結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度、關(guān)鍵重要度等可靠性指標(biāo)。FTA的應(yīng)用范圍？1.在事故樹分析中頂上事件可以是已經(jīng)發(fā)生的事故，也可以是預(yù)想的事故。通過分析找出事故原因，采取相應(yīng)的對策加以控制，從而可以起到事故預(yù)防的作用。2.查明系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的各種危險(xiǎn)因素，為安全設(shè)計(jì)、制定安全技術(shù)措施和安全管理提供科學(xué)、合理的依據(jù)。FTA有哪些優(yōu)點(diǎn)？1.事故樹的果因關(guān)系清晰、形象。對導(dǎo)致事故的各種原因及邏輯關(guān)系能做出全面、簡潔、形象地描述，從而使有關(guān)人員了解和掌握安全控制的要點(diǎn)和措施。2.根據(jù)各基本事件發(fā)生故障的頻率數(shù)據(jù)，確定各基本事件對導(dǎo)致事故發(fā)生的影響程度——結(jié)構(gòu)重要度。3.既可進(jìn)行定性分析，又可進(jìn)行定量分析和系統(tǒng)評價。通過定性分析，確定各基本事件對事故影響的大小，從而可確定對各基本事件進(jìn)行安全控制所應(yīng)采取措施的優(yōu)先順序，為制定科學(xué)、合理的安全控制措施提供基本的依據(jù)。通過定量分析，依據(jù)各基本事件發(fā)生的概率，計(jì)算出頂上事件（事故）發(fā)生的概率，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳安全控制目標(biāo)提供一個具體量的概念，有助于其它各項(xiàng)指標(biāo)的量化處理。FTA還有哪些缺點(diǎn)？1.FTA分析事故原因是強(qiáng)項(xiàng)，但如何要對系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，必須事先確定所有各基本事件發(fā)生的概率，否則無法進(jìn)行定量分析。這里的底事件的定量分析，可能就涉及到功能安全FMEDA計(jì)算了。2.FTA分析是針對一個特定事故作分析，而不是針對一個過程或設(shè)備系統(tǒng)作分析，因此具有局部性。3.要求分析人員必須非常熟悉所分析的對象系統(tǒng)，能準(zhǔn)確和熟練地應(yīng)用分析方法。往往會出現(xiàn)不同分析人員編制的事故樹和分析結(jié)果不同的現(xiàn)象。4.對于復(fù)雜系統(tǒng)，編制事故樹的步驟較多，編制的事故樹也較為龐大，計(jì)算也較為復(fù)雜，給進(jìn)行定性、定量分析帶來困難。FTA應(yīng)用注意事項(xiàng)？1）FTA可用于安全性、可靠性和風(fēng)險(xiǎn)分析。應(yīng)與FMEA結(jié)合進(jìn)行。FMEA基本上是單因素分析，并可確定每種故障模式的風(fēng)險(xiǎn)度。FTA根據(jù)FMEA所確定的分限度，選擇頂事件進(jìn)行多因素綜合分析；2）由設(shè)計(jì)人員建樹，并由有關(guān)的技術(shù)人員參加審查，以保證故障樹的邏輯關(guān)系正確以及分析結(jié)果的可信；3）應(yīng)在研制階段的早期即進(jìn)行FTA，以便及早發(fā)現(xiàn)問題及時改進(jìn)。隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，F(xiàn)TA還要反復(fù)進(jìn)行；4）產(chǎn)品定義、故障判定、建樹的邊界條件等必須明確。FTA和FMEA的區(qū)別？FTA與FMEA區(qū)別系統(tǒng)FTA與硬件FMEDA聯(lián)系（1）系統(tǒng)FTA顆粒度夠細(xì)的話，硬件FMEDA+系統(tǒng)FTA可以作為硬件FTA對于ASILC以及以上的系統(tǒng)，硬件需要做FTA。一般做的難度大，需要花費(fèi)精力多。但如果系統(tǒng)FTA顆粒度夠細(xì)的話，比如到具體硬件模塊的失效的級別，且硬件模塊的FMEDA的安全需求就是系統(tǒng)FTA的底事件的話，整個安全目標(biāo)到各個電子元器件的失效模式都貫穿了，可以嘗試?yán)碚撚布﨔MEDA+系統(tǒng)FTA可以作為硬件FTA（2）系統(tǒng)FTA是硬件FMEDA的輸入硬件模塊的失效模式到底是不是違反安全目標(biāo)，硬