故障树分析法FTA(day2-2).pdf

故障树分析法故障树分析法目的：目的：故障树分析法简称故障树分析法简称FTA法，寻找导致某种故障事法，寻找导致某种故障事件件(顶事件顶事件)的各种可能原因，直到最基本的原因，的各种可能原因，直到最基本的原因，判明基本故障，确定故障的原因、影响和发生概判明基本故障，确定故障的原因、影响和发生概率并通过逻辑关系的分析确定潜在硬件、软件率并通过逻辑关系的分析确定潜在硬件、软件的设计缺陷，以便采取改进措施的设计缺陷，以便采取改进措施故障树分析法特点：故障树分析法特点：直观、形象；直观、形象；灵活、多用；灵活、多用；多目标、可计算多目标、可计算故障树分析法故障树分析法适用对象与范围：适用对象与范围：用于可能导致产生安全或严重影响任务完成的关键、用于可能导致产生安全或严重影响任务完成的关键、重要的产品；重要的产品；适用于产品工程研发阶段的设计分析和事故后原因适用于产品工程研发阶段的设计分析和事故后原因分析事件：事件：描述系统状态、部件状态的改变过程叫事件描述系统状态、部件状态的改变过程叫事件FTA流程故障树分析法故障树分析法开始准备工作熟悉产品确定分析目的确定故障判据选择顶事件建立故障树故障树定性分析求最小割集最小割集分析故障树订量分析求顶事件发生机率重要度计算薄弱环节分析与建议FTA报告注：注：选择一个最不希望发生的事件为顶事件选择一个最不希望发生的事件为顶事件根据底事件发生机率计算出顶事件的发生机率，并进行底事件的重要度计算。

根据底事件发生机率计算出顶事件的发生机率，并进行底事件的重要度计算顶事件选择的原则：顶事件选择的原则：在设计过程中进行在设计过程中进行FTA，一般从较显著影响产，一般从较显著影响产品技术性能、经济性、可靠性和安全性的故障品技术性能、经济性、可靠性和安全性的故障中选择在在FTA之前若以进行了之前若以进行了FME(C)A，则可以由，则可以由故障后果为故障后果为I、II类的系统故障模式中选择类的系统故障模式中选择发生重大故障或事故后，可以将类似事件作为发生重大故障或事故后，可以将类似事件作为顶事件如果产品有多各不希望事件，怎么办？如果产品有多各不希望事件，怎么办？故障树分析法故障树分析法具体步骤：具体步骤：1、对所选定的系统（或设备）作必要的分析，、对所选定的系统（或设备）作必要的分析，确确切了解系统的组成及各项操作的内容，熟悉其切了解系统的组成及各项操作的内容，熟悉其正常运行时的作业图正常运行时的作业图2、对系统的故障进行定义，对预计可能发生的故、对系统的故障进行定义，对预计可能发生的故障、过去发生过的故障事例及故障统计，作广障、过去发生过的故障事例及故障统计，作广泛的调查泛的调查3、仔细分析各种故障的形成原因，如设计、制造仔细分析各种故障的形成原因，如设计、制造、装配、运行、环境条件、人为因素等等。

对、装配、运行、环境条件、人为因素等等对环境条件的外部因素，操作失误的人为因素应环境条件的外部因素，操作失误的人为因素应作充分的考虑作充分的考虑故障树分析法故障树分析法4、收集各故障发生概率数据收集各故障发生概率数据5、选定系统可能发生的最不希望发生的故障状、选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态为顶事件，作出故障树逻辑图态为顶事件，作出故障树逻辑图6、对故障树结构作定性分析对故障树结构作定性分析寻找故障树的最小割集和最小路集，以判寻找故障树的最小割集和最小路集，以判断系统的故障模式和成功模式；断系统的故障模式和成功模式；分析各事件的结构重要度，以判断各事件分析各事件的结构重要度，以判断各事件所代表的部件（或零件）在系统可靠性中所代表的部件（或零件）在系统可靠性中的重要程度的重要程度故障树分析法故障树分析法7、对故障树结构作定量分析，如故障树各底、对故障树结构作定量分析，如故障树各底事件（即各元件、部件）的故障概率数据事件（即各元件、部件）的故障概率数据为已知，就可以根据故障树逻辑，对系统为已知，就可以根据故障树逻辑，对系统的故障作定量分析；若底事件概率值系未的故障作定量分析；若底事件概率值系未知数，可假设某个合理值，以便对系统进知数，可假设某个合理值，以便对系统进行可靠性方案的比较。

行可靠性方案的比较8、考虑价格及技术等条件，对如何有效地防、考虑价格及技术等条件，对如何有效地防止事故的发生提出并采取有效的措施止事故的发生提出并采取有效的措施故障树分析法故障树分析法故障树常用事件及其符号故障树常用事件及其符号故障树分析法故障树分析法符号符号名称名称说说明明基本事件基本事件(底事件底事件)无须再探明其发生原因的底事件无须再探明其发生原因的底事件基本事件基本事件(底事件底事件)应进一步探明原因应进一步探明原因，但暂时不必或但暂时不必或不能探明其原因的底事件不能探明其原因的底事件结果事件结果事件(中间事件中间事件或顶事件或顶事件)由其它事件或事件组合所导致的事由其它事件或事件组合所导致的事件件故障树常用逻辑门及其符号故障树常用逻辑门及其符号故障树分析法故障树分析法符号符号名称名称说说明明与门与门仅当所有输入事件发生时，输出事件才发生或门或门至少一个输入事件发生时，输出事件才发生表决门表决门仅当n个输入事件中有r个或r个以上的事件发生时，输出事件才发生异或门异或门仅当单个输入事件发生时，输出事件才发生禁门禁门仅当禁门打开条件事件发生时，输入事件发生才能导致输出事件的发生r/n+不同时发生禁门打开的条件故障树常用逻辑门及其符号故障树常用逻辑门及其符号故障树分析法故障树分析法符号符号名称名称说说明明相同转移符号下面转到以字母数字为代号所指的子树去相同转移符号由具有相同字母数字的符号处转到这里来相似转移符号下面转到以字母数字为代号所指结构相似而事件标号不同的子树去相似转移符号相似转移符号所指子树与此处子树相似但事件标号不同FTA建树流程建树流程故障树分析法故障树分析法将顶事件作为输出事件分析建立导致输出事件的所有下一级输出事件分析建立输入事件与输出事件之间的逻辑门关系划出输出事件与输入事件之间的故障树故障树规范化表达存在中间事件，将其作为输出事件继续展开所有输入事件是否为底事件？是否FTA建树案例建树案例:某电机控制电路，交流电源通过线路与开某电机控制电路，交流电源通过线路与开关控制电机的运转。

关控制电机的运转故障树分析法故障树分析法M电机AC电源开关故障树分析法故障树分析法开关合上后电机不运转开关合上后无电流电机故障+开关合上后电机不运转开关合上后无电流电机故障+线路故障电源故障顶事件(输出)：开关合上后电机不运转输入事件：开关合上后无电流、电机故障确定输入事件是“或”的关系电机故障为底事件故障树分析法故障树分析法TMC+BA事件标号事件定义事件类型T开关合上后电机不运转顶事件M开关合上后无电流中间事件A电源故障底事件B线路故障底事件C电机故障底事件故障树定性分析故障树定性分析:寻找导致顶事件发生的原因是键击原因事寻找导致顶事件发生的原因是键击原因事件的组合，识别导致顶事件发生的所有故件的组合，识别导致顶事件发生的所有故障模式集合，期使障模式集合，期使(1)协助分析人员发现潜在故障协助分析人员发现潜在故障(2)发现设计较薄弱环节发现设计较薄弱环节(3)指导故障维修指导故障维修以便改进设计或使用和维修方案以便改进设计或使用和维修方案故障树分析法故障树分析法割集：割集：故障树中底事件的集合，当这些底事件同时发生故障树中底事件的集合，当这些底事件同时发生时，顶事件必然发生时，顶事件必然发生。

最小割集：最小割集：将割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成割将割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成割集，这样的割集称为最小割集集，这样的割集称为最小割集它代表引起故障树顶事件发生的故障原因它代表引起故障树顶事件发生的故障原因将最小割集内底事件发生的机率最低，则相对地将最小割集内底事件发生的机率最低，则相对地顶事件发生的机率也降低顶事件发生的机率也降低可指导系统的故障诊断与维修可指导系统的故障诊断与维修故障树分析法故障树分析法最小割集的求法：最小割集的求法：M=a b T=M c =a b c最小割集为最小割集为a，b，c 故障树分析法故障树分析法M3M6x3+x8x6M4+x5x4M5+x7x6M2+x1M1x2T求最小割集的练习：最小割集为：最小割集为：M4=x4 x5,M5=x6 x7,M6=x6 x8 M2=M4 M5=(x4 x5)(x6 x7)M3=x3 M6=x3 x6 x8 M1=M2 M3=(x4 x5)(x6 x7)x3 x6 x8=(x4 x7)(x5 x7)x3 x6 x8 T=x1 x2 M1=x1 x2 (x4 x7)(x5 x7)x3 x6 x8 最小割集为最小割集为 x1,x2,x3,x6,x8,x4,x7,x5,x7.故障树分析法故障树分析法 下行法下行法:对每一个输出事件，若下面是或门，则将该对每一个输出事件，若下面是或门，则将该或门下的每一个输入事件或门下的每一个输入事件各自排成一行各自排成一行；若；若下面是与门，则将该与门下的所有输入事件下面是与门，则将该与门下的所有输入事件排在排在同一行同一行。

上行法上行法:对每一个结果事件，若下面是或门，对每一个结果事件，若下面是或门，则将此结果事件表示为该或门下的则将此结果事件表示为该或门下的各输入事件的各输入事件的事件并事件并；若下面是与；若下面是与门，则将此结果事件表示为该与门门，则将此结果事件表示为该与门下的各输入事件的下的各输入事件的事件交故障树定故障树定量量析析:当独立底事件当独立底事件其其发生机率已知的条件下，计算顶事件发生机率已知的条件下，计算顶事件发生的机率和底事件重要度的订量指标发生的机率和底事件重要度的订量指标假设以之最小割集为假设以之最小割集为 K1,K2,.Kn，共有，共有N个个则顶事件发生机率为则顶事件发生机率为P(T)=P(K1,K2,.Kn)=P(Ki)-P(KiKj)+P(KiKjKk)+(-1)Nk-1 P(K1,K2,.KNk)一般仅取前两项计算即可一般仅取前两项计算即可故障树分析法故障树分析法例例:已知已知 Fa=Fb=0.2,Fc=Fd=0.3,Fe=0.36最小割集为最小割集为K1=A,C,K2=B,D,K3=A,D,E,K4=B,C,E 故障树分析法故障树分析法+DA+CA+DBE+CBE中间事件顶事件例例:已知已知 Fa=Fb=0.2,Fc=Fd=0.3,Fe=0.36最小割集为最小割集为K1=A,C,K2=B,D,K3=A,D,E,K4=B,C,E Sol:P(T)P(Ki)=P(K1)+P(K2)+P(K3)+P(K4)=P(A)P(C)+P(B)P(D)+P(A)P(D)P(E)+P(B)P(C)P(E)=0.2*0.3+0.2*0.3+0.2*0.3*0.36+0.2*0.3*0.36=0.1632 P(KiKj)=P(K1K2)+P(K1K3)+P(K1K4)+P(K2K3)+P(K2K4)+P(K3K4)=0.026469P(T)0.1632-0.026469=0.136704故障树分析法故障树分析法底事件重要度分析：底事件重要度分析：底事件对发生顶事件的贡献度称为该底事件重要度。

底事件对发生顶事件的贡献度称为该底事件重要度目的：目的：(1)改善产品设计改善产品设计(2)确定产品需要监测的部份确定产品需要监测的部份(3)制定产品故障诊断时的核对清单制定产品故障诊断时的核对清单Iip=Fs/FiIip:第第i 个底事件的机率重要度个底事件的机率重要度Fi：第：第i个底事件的发生机率个底事件的发生机率Fs：故障树的故障机率函数：故障树的故障机率函数故障树分析法故障树分析法例：某顶事件发生机率例：某顶事件发生机率Fs由下公式得出由下公式得出，其中其中F1=0.1,F2=0.2,F3=0.1,Fs=F1F2F3Sol:I1p=Fs/F1=F2F3=0.02I2p=Fs/F2。