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故障树分析方法

发布时间:2022-01-11 17:08:13

① 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 (Failure Tree Analysis),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。

② 故障树分析法的常用符号

故障树分析中常用符号见下表:

③ 故障树分析法的内容

故障树图 ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图,它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。就像可靠性框图(RBDs),故障树图也是一种图形化设计方法,并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。
一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系,它用图形化模型路径的方法,使一个系统能导致一个可预知的,不可预知的故障事件(失效),路径的交叉处的事件和状态,用标准的逻辑符号(与,或等等)表示。在故障树图中最基础的构造单元为门和事件,这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。
故障树和可靠性框图(RBD)
FTA和RBD最基本的区别在于RBD工作在成功的空间,从而系统看上去是成功的集合,然而,故障树图工作在故障空间并且系统看起来是故障的集合。传统上,故障树已经习惯使用固定概率(也就是,组成树的每一个事件都有一个发生的固定概率)然而可靠性框图对于成功(可靠度公式)来说可以包括以时间而变化的分布,并且其他特点。

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。

⑤ 故障树分析法的概述

一般来讲,安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告,即“拉姆森报告”,大量、有效地应用了FTA,从而迅速推动了它的发展。

⑥ 什么是故障树分析法试举简图图例说明。(

把所有的有关故障的因素作为枝条,故障作为树干.发生故障后一一排查的方法。如化工企业的人机料方环为生产安全的各种因素,发生事故后最根究底就查出了根本原因.

⑦ 故障树分析法的介绍

故障树分析(Fault Tree Analysis,简称FTA)又称事故树分析,是安全系统工程中最重要的分析方法。事故树分析从一个可能的事故开始,自上而下、一层层的寻找顶事件的直接原因和间接原因事件,直到基本原因事件,并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。1961年,美国贝尔电报公司的电话实验室于开发,它采用逻辑的方法,形象地进行危险的分析工作,特点是直观、明了,思路清晰,逻辑性强,可以做定性分析,也可以做定量分析。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,它是安全系统工程的主要分析方法之一。

⑧ 故障树分析法的基本程序

1.熟悉系统:要详细了解系统状态及各种参数,绘出工艺流程图或布置图。
2.调查事故:收集事故案例,进行事故统计,设想给定系统可能发生的事故。
3.确定顶上事件:要分析的对象即为顶上事件。对所调查的事故进行全面分析,从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。
4.确定目标值:根据经验教训和事故案例,经统计分析后,求解事故发生的概率(频率),以此作为要控制的事故目标值。
5.调查原因事件:调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。
6.画出故障树:从顶上事件起,逐级找出直接原因的事件,直至所要分析的深度,按其逻辑关系,画出故障树。
7.分析:按故障树结构进行简化,确定各基本事件的结构重要度。
8.事故发生概率:确定所有事故发生概率,标在故障树上,并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。
9.比较:比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论,前者要进行对比,后者求出顶上事件发生概率即可。
10.分析:原则上是上述10个步骤,在分析时可视具体问题灵活掌握,如果故障树规模很大,可借助计算机进行。目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止,也能取得较好效果。

⑨ 故障树分析包括哪些

故障树分析(FTA)是由上往下的演绎式失效分析法,利用布林逻辑组合低阶事件,分析系统中不希望出现的状态。故障树分析主要用在安全工程以及可靠度工程的领域,用来了解系统失效的原因,并且找到最好的方式降低风险,或是确认某一安全事故或是特定系统失效的发生率。故障树分析也用在航空航天、核动力、化工制程、制药、石化业及其他高风险产业,也会用在其他领域的风险识别,例如社会服务系统的失效。故障树分析也用在软件工程,在侦错时使用,和消除错误原因的技术很有关系。
在航空航天领域中,更广泛的词语“系统失效状态”用在描述从底层不希望出现的状态到最顶层失效事件之间的故障树。这些状态会依其结果的严重性来分类。结果最严重的状态需要最广泛的故障树分析来处理。这类的“系统失效状态”及其分类以往会由机能性的危害分析来处理
用途
故障树分析可以用于:
了解最上方事件和下方不希望出现状态之间的关系。
显示系统对于系统安全/可靠度规范的符合程度。
针对造成最上方事件的各原因列出优先次序:针对不同重要性的量测方式建立关键设备/零件/事件的列表。
监控及控制复杂系统的安全性能(例如:特定某飞机在油料阀x异常动作时是否可以安全飞行?此情形下飞机可以飞行多久?)
最小化及最佳化资源需求。
协助设计系统。故障树分析可以作为设计工具,创建输出或较低层模组的需求。
诊断工具,可以用来识别及修正会造成最上方事件的原因,有助于创建诊断手册或是诊断程序。[1]
方法论
许多工业及政府的技术标准中都有提到故障树分析的方法论,包括核能产业的NRC NUREG–0492 、美国国家航空航天局针对航天修改的NUREG–0492版本、汽车工程师协会(SAE)针对民用航空器的ARP4761、军用的MIL–HDBK–338、IEC标会IEC61025,故障树分析已用成许多产业中,也被采纳为欧盟标准EN61025。
系统复杂到一个程度,就可能会因为一个或是多个子系统失效而让整个系统失效。不过整体失效的可能性可以透过系统设计的提升来降低。故障树分析利用建置整个系统的逻辑图示,来找到失效、子系统以及冗余安全设计元件之间的关系。

⑩ 故障树分析法的分析方法

故障树分析的方法有定性分析和定量分析两种. 主要有两方面的内容:一是由输入系统各单元(底事件)的失效概率求出系统的失效概率;二是求出各单元(底事件)的结构重要度,概率重要度和关键重要度,最后可根据关键重要度的大小排序出最佳故障诊断和修理顺序,同时也可作为首先改善相对不大可靠的单元的数据.

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