故障樹分析

　　故障樹分析可透徹了解系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因，找出薄弱環(huán)節(jié)，以便改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維修，從而提高系統(tǒng)可靠性、維修性和安全性。

　　其主要用途是：

　　(1)從安全的角度出發(fā)，比較各種設(shè)計(jì)方案;或者已確定了某種設(shè)計(jì)方案，評(píng)估是否滿足了安全性要求。

　　(2)對(duì)于大型復(fù)雜系統(tǒng)，通過(guò)FTA可能發(fā)現(xiàn)由幾個(gè)非致命的故障事件組合導(dǎo)致的意外致命事件。據(jù)此采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

　　(3)為制定使用、試驗(yàn)及維修程序提供依據(jù)。

　　(4)對(duì)于不曾參與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的管理和使用人員來(lái)說(shuō)，故障樹為他們提供了一個(gè)形象的管理、使用維修的指南或查找故障的線索表。

　　一、常用故障樹名詞術(shù)語(yǔ)及符號(hào)

　　在故障樹分析中各種故障狀態(tài)或不正常情況皆稱為故障事件，各種完好狀態(tài)或正常情況皆稱成功事件，二者均可稱為事件。

　　二、建立故障樹的基本程序

　　1．情況分析

　　2．確定故障并分析故障的因果關(guān)系 （故障因果關(guān)系分析）

　　3．確定頂事件

　　在進(jìn)行故障樹研究時(shí)，應(yīng)根據(jù) FMEA 的結(jié)果，選定頂事件 。

　　4．簡(jiǎn)化系統(tǒng)圖

　　簡(jiǎn)化應(yīng)從兩方面考慮 ：一是從級(jí)別上進(jìn)行簡(jiǎn)化 ;二是從故障模式的種類上進(jìn)行簡(jiǎn)化 。

　　5．從上而下逐級(jí)建立故障樹

　　將已確定的頂事件畫在故障樹頂部的長(zhǎng)方形框內(nèi)，將引起頂事件的全部直接原因事件列在第二排上，頂事件與這些直接原因事件用邏輯門相連接。這樣一級(jí)一排逐漸發(fā)展下去，直到最低不再發(fā)展的原因事件都是底事件為止。

　　在建立故障樹時(shí)，為了避免遺漏，在同一邏輯門的全部原因事件沒(méi)有排列完成之前，不要將其中的幾個(gè)原因事件向下發(fā)展。

　　故障樹圖中不允許不經(jīng)結(jié)果事件而將上一級(jí)的邏輯門與下一級(jí)的邏輯門直接相連，每一個(gè)邏輯門都要有明確的結(jié)果事件。

　　但如果甲事件是乙事件的唯一結(jié)果，乙事件是甲事件的唯一原因，則這兩個(gè)事件可以形成不經(jīng)任何邏輯門的事件串。

　　建立故障樹時(shí)，對(duì)于同一故障原因事件會(huì)引起不同部件的故障，就是所謂的共同事件。要特小心，同一共同事件可能在故障樹的不同分支上出現(xiàn)，必須有相同的事件編號(hào)，如同一共同事件不是底事件，必須用相同的轉(zhuǎn)移符號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)化，共同事件往往是對(duì)產(chǎn)品的故障有較大影響的事件。

　　【例題】關(guān)于故障樹的以下說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()。

　　A. 每一個(gè)邏輯門都要有明確的結(jié)果事件

　　B. 兩個(gè)事件可以形成不經(jīng)任何邏輯門的事件串。

　　C. 同一共同事件可能在故障樹的不同分支上出現(xiàn)，必須有相同的事件編號(hào)

　　D. 同一共同事件不是底事件，必須用相似的轉(zhuǎn)移符號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)化

　　答案：D

　　【例題】建立故障樹時(shí)，在確定頂事件之前，應(yīng)該做的工作是( )。

　　A.定量計(jì)算

　　B.故障因果關(guān)系分析

　　C.簡(jiǎn)化系統(tǒng)

　　D.從上而下逐級(jí)建立故障樹

　　答案：B

　　三、故障樹建立舉例

　　規(guī)范故障樹 ：是僅含有 底事件、結(jié)果事件及與門、或門、非門三種邏輯門的故障樹。

　　正規(guī)故障樹 ：僅含有 故障事件及與門、或門的故障樹。

　　非正規(guī)故障樹 ：含有 成功事件或非門的故障樹。

　　正規(guī)故障樹和非正規(guī)故障樹都屬于規(guī)范故障樹。

　　【例題】規(guī)范故障樹(FTA)是指僅包括( )邏輯門的故障樹。

　　A.底事件

　　B.結(jié)果事件

　　C.與門、或門

　　D.非門

　　E.意外事件

　　答案：ABCD

　　四、故障樹的定性和定量分析

　　故障樹的 定性分析 是尋找頂事件發(fā)生的原因和原因的組合，即找出全部最小割集。

　　割集是凡屬于它們出現(xiàn)頂事件就出現(xiàn)的原因組合。

　　在這些割集中使頂事件發(fā)生的最小的原因組合，即引起頂事件發(fā)生的最小底事件的集合，稱為最小割集 。

　　最小割集中底事件的數(shù)量稱為 階數(shù) 。

　　確定最小割集對(duì)頂事件影響程度：(1)一般階數(shù)越低的最小割集越重要。(2)在低階最小割集中的底事件比高階中的重要。(3)在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要。

　　根據(jù)上面的三條原則，對(duì)底事件和最小割集進(jìn)行排序，以確定改進(jìn)措施的方向。

　　故障樹的 定量分析 ，就是根據(jù)底事件的發(fā)生，按概率故障樹的邏輯門關(guān)系，計(jì)算出頂事件發(fā)生的概率，以確定是否滿足規(guī)定的安全性和可靠性的要求 。

　　定量分析的另一個(gè)重要任務(wù)是計(jì)算底事件的重要度（即對(duì)頂事件發(fā)生的影響程度），從而確定改進(jìn)的重點(diǎn)。 一般情況，故障樹的計(jì)算最好使用有關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行計(jì)算。

　　【例題】在故障樹分析中，引起頂事件發(fā)生的最小底事件的集合，稱為( )。

　　A.最大割集

　　B.最大徑集

　　C.最小割集

　　D.最小徑集

　　答案：C

　　【例題】確定最小割集對(duì)頂事件影響程度的原則有( )。

　　A.一般階數(shù)越低的最小割集越重要

　　B.一般階數(shù)越高的最小割集越重要

　　C.在低階最小割集中的底事件比高階中的重要

　　D.在高階最小割集中的底事件比低階中的重要

　　E.在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要

　　答案：ACE

　　五、應(yīng)注意的事項(xiàng)

　　(1)FTA一般安全性分析，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)順序數(shù) 。FTA根據(jù)FMEA所確定的風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)的情況，選擇頂事件進(jìn)行多因素綜合分析。

　　(2)由設(shè)計(jì)人員建立故障樹 。

　　(3)應(yīng)在研制階段的早期進(jìn)行FTA ，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)。隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，F(xiàn)TA還要反復(fù)進(jìn)行 。