故障树分析

　　故障树分析可透彻了解系统产生故障的原因，找出薄弱环节，以便改进系统设计、运行和维修，从而提高系统可靠性、维修性和安全性。

　　其主要用途是：

　　(1)从安全的角度出发，比较各种设计方案;或者已确定了某种设计方案，评估是否满足了安全性要求。

　　(2)对于大型复杂系统，通过FTA可能发现由几个非致命的故障事件组合导致的意外致命事件。据此采取相应的改进措施。

　　(3)为制定使用、试验及维修程序提供依据。

　　(4)对于不曾参与系统设计的管理和使用人员来说，故障树为他们提供了一个形象的管理、使用维修的指南或查找故障的线索表。

　　一、常用故障树名词术语及符号

　　在故障树分析中各种故障状态或不正常情况皆称为故障事件，各种完好状态或正常情况皆称成功事件，二者均可称为事件。

　　二、建立故障树的基本程序

　　1．情况分析

　　2．确定故障并分析故障的因果关系 （故障因果关系分析）

　　3．确定顶事件

　　在进行故障树研究时，应根据 FMEA 的结果，选定顶事件 。

　　4．简化系统图

　　简化应从两方面考虑 ：一是从级别上进行简化 ;二是从故障模式的种类上进行简化 。

　　5．从上而下逐级建立故障树

　　将已确定的顶事件画在故障树顶部的长方形框内，将引起顶事件的全部直接原因事件列在第二排上，顶事件与这些直接原因事件用逻辑门相连接。这样一级一排逐渐发展下去，直到最低不再发展的原因事件都是底事件为止。

　　在建立故障树时，为了避免遗漏，在同一逻辑门的全部原因事件没有排列完成之前，不要将其中的几个原因事件向下发展。

　　故障树图中不允许不经结果事件而将上一级的逻辑门与下一级的逻辑门直接相连，每一个逻辑门都要有明确的结果事件。

　　但如果甲事件是乙事件的唯一结果，乙事件是甲事件的唯一原因，则这两个事件可以形成不经任何逻辑门的事件串。

　　建立故障树时，对于同一故障原因事件会引起不同部件的故障，就是所谓的共同事件。要特小心，同一共同事件可能在故障树的不同分支上出现，必须有相同的事件编号，如同一共同事件不是底事件，必须用相同的转移符号进行简化，共同事件往往是对产品的故障有较大影响的事件。

　　【例题】关于故障树的以下说法，错误的是()。

　　A. 每一个逻辑门都要有明确的结果事件

　　B. 两个事件可以形成不经任何逻辑门的事件串。

　　C. 同一共同事件可能在故障树的不同分支上出现，必须有相同的事件编号

　　D. 同一共同事件不是底事件，必须用相似的转移符号进行简化

　　答案：D

　　【例题】建立故障树时，在确定顶事件之前，应该做的工作是( )。

　　A.定量计算

　　B.故障因果关系分析

　　C.简化系统

　　D.从上而下逐级建立故障树

　　答案：B

　　三、故障树建立举例

　　规范故障树 ：是仅含有 底事件、结果事件及与门、或门、非门三种逻辑门的故障树。

　　正规故障树 ：仅含有 故障事件及与门、或门的故障树。

　　非正规故障树 ：含有 成功事件或非门的故障树。

　　正规故障树和非正规故障树都属于规范故障树。

　　【例题】规范故障树(FTA)是指仅包括( )逻辑门的故障树。

　　A.底事件

　　B.结果事件

　　C.与门、或门

　　D.非门

　　E.意外事件

　　答案：ABCD

　　四、故障树的定性和定量分析

　　故障树的 定性分析 是寻找顶事件发生的原因和原因的组合，即找出全部最小割集。

　　割集是凡属于它们出现顶事件就出现的原因组合。

　　在这些割集中使顶事件发生的最小的原因组合，即引起顶事件发生的最小底事件的集合，称为最小割集 。

　　最小割集中底事件的数量称为 阶数 。

　　确定最小割集对顶事件影响程度：(1)一般阶数越低的最小割集越重要。(2)在低阶最小割集中的底事件比高阶中的重要。(3)在不同最小割集中重复出现次数越多的底事件越重要。

　　根据上面的三条原则，对底事件和最小割集进行排序，以确定改进措施的方向。

　　故障树的 定量分析 ，就是根据底事件的发生，按概率故障树的逻辑门关系，计算出顶事件发生的概率，以确定是否满足规定的安全性和可靠性的要求 。

　　定量分析的另一个重要任务是计算底事件的重要度（即对顶事件发生的影响程度），从而确定改进的重点。 一般情况，故障树的计算最好使用有关的计算机应用软件进行计算。

　　【例题】在故障树分析中，引起顶事件发生的最小底事件的集合，称为( )。

　　A.最大割集

　　B.最大径集

　　C.最小割集

　　D.最小径集

　　答案：C

　　【例题】确定最小割集对顶事件影响程度的原则有( )。

　　A.一般阶数越低的最小割集越重要

　　B.一般阶数越高的最小割集越重要

　　C.在低阶最小割集中的底事件比高阶中的重要

　　D.在高阶最小割集中的底事件比低阶中的重要

　　E.在不同最小割集中重复出现次数越多的底事件越重要

　　答案：ACE

　　五、应注意的事项

　　(1)FTA一般安全性分析，应与FMEA结合进行 。 FMEA基本上是单因素分析，并可确定每种故障模式的风险顺序数 。FTA根据FMEA所确定的风险顺序数的情况，选择顶事件进行多因素综合分析。

　　(2)由设计人员建立故障树 。

　　(3)应在研制阶段的早期进行FTA ，以便及早发现问题，及时改进。随着设计的进展，FTA还要反复进行 。