FTA故障树分析案例

FTA故障树分析案例FTA故障树分析(Fault Tree Analysis)是一种系统性的故障识别和分析方法，用于帮助确定特定事件的潜在原因。

它是一种定性的分析工具，用于分析系统中可能导致故障的节点和事件之间的关系，并确定影响系统功能的重要因素。

下面通过一个案例来详细描述FTA故障树分析的过程和步骤。

案例描述：假设有一家电子工厂生产计算机显示器，其中一个产品存在无法正常启动的问题。

客户抱怨说显示器在抵达终端用户处后不能打开，导致无法正常使用。

为了解决这个问题，我们将使用FTA故障树分析来分析可能的故障原因。

步骤1：明确需分析的事件首先，我们明确要分析的事件是：“显示器无法正常启动”。

这是我们需要解决的核心问题。

步骤2：绘制根本原因事件在根本原因事件之前，我们需要确定可能导致故障的主要事件。

这些事件可以是实际故障或故障状态。

在这个案例中，我们可以将主要事件确定为“电源故障”和“显示器故障”。

步骤3：绘制故障树在根本原因事件的前面，我们需要进一步细分事件，以确定导致故障的根本原因。

根据我们的案例，我们可以将“电源故障”和“显示器故障”进一步细分为以下子事件：-电源故障：电源线断裂、电源开关故障、电源输出电压异常、电源连接不良等。

-显示器故障：显示器线路故障、主板故障、显示面板故障、驱动器故障等。

这些子事件是导致根本原因事件的可能原因。

步骤4：添加逻辑门和引导逻辑在故障树中，我们需要添加逻辑门(如与门、或门、非门)来定义事件之间的逻辑关系。

逻辑门有助于描述故障事件之间的依赖关系。

例如，我们可以使用与门来表示“电源故障”事件，因为在主要事件发生之前，需要同时存在多个子事件。

我们可以使用或门来表示“显示器故障”事件，因为存在多种故障模式。

同时，我们还需要添加引导逻辑，用于上述子事件之间的依赖关系。

例如，“电源线断裂”和“电源连接不良”可能是导致“电源故障”的两个原因，所以我们可以使用或门将它们连接起来。

什么是故障树分析法故障树分析（FTA）技术是美国贝尔电报公刊的电话实验室于1962年开发的，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，思路淸晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。

体现了以系统匸程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统匸程的主要分析方法之-o•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年美国原了能委员会发衣了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，人虽、有效地应用了FTA,从而迅速推动了它的发展。

什么是故障树图（FTD）故障树图（或者负分析树）是•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•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。

•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•个系统能导致•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）衣示。

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和同的意义并且门是条件。

故障树和可靠性框图（RBD）FTD和RBD最基本的区别在于RBD匸作在成功的空间，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•个事件都有•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。

故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号见下衣掷弼分析中常用符号使件符号）号故障树分析法的数学基础1•数学基础（1）基本概念集:从最普遍的意义上说，集就是具有某种共同可识别特点的项（事件）的集合。

这些共同特点使之能够区别于他类事物。

.并集:把集合A的元素和集合B的元素合并在•起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为AUB或A+B。

故障树分析（FTA）
(1)对所选定的系统作必要的分析，确切了解系统的组成及各项操作的内容，熟悉其正常的作业图；
(2)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作广泛的调查；
(3)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；
(5)选定系统可能发生的最不希望发生的故障状态作为顶事件，画出故障逻辑图；
(6)对敌障树作定性分析，确定系统的故障模式；
(7)对故障树进行定量计算，计算出顶事件发生概率、各底事件的结构重要度、概率重要度、关键重要度等可靠性指标。

建树符号包括故障事件符号、逻辑门符号和转移符号等。

什么是故障树分析法故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，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。

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。

什么是故障树图(FTD)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)FTD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。

故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号见下表:故障树分析法的数学基础1.数学基础(1)基本概念集:从最普遍的意义上说，集就是具有某种共同可识别特点的项(事件)的集合。

这些共同特点使之能够区别于他类事物。

并集:把集合A的元素和集合B的元素合并在一起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为A∪Ｂ或A+B。

故障树分析(FTA)1 概述故障树(Fault Tree analysis，简称FTA)是用来识别并分析造成特定不良事件(称作顶事件)因素的技术。

因果因素可通过归纳法进行识别，也能够按合乎逻辑的方式进行编排并用树形图进行表示，树形图描述了缘故因素及其与重大事件的逻辑关系。

故障树中识别的因素能够是与组件硬件故障、人为错误或造成不良事项的其他相关事项。

应急发电机的自动启动故障无启动信号柴油发电机故障信号发出故障信号传输故障信号接收故障A燃油泄漏发电机机械故障B短路故障控制模块故障空气过滤器阻塞无燃料通路A故障通路B故障符号：逻辑“与”门(如果输入事件无误)逻辑“或”门(如果输入事件无误)基本事件——无需进一步分析此时无需进一步分析的事项需进一步分析的事件在不同页A点分析的事件图-FTA事例2 用途故障树能够用来对故障(顶事件)的潜在缘故及途径进行定性分析，也能够在把握因果事项可能性的知识以后，定量计算重大事件的发生概率。

故障树能够在系统的设计时期利用，以识别故障的潜在缘故并在不同的设计方案中进行选择；也能够在运行时期利用，以识别重大故障发生的方式和致使重大事件不同途径的相对重要性；故障树还能够用来分析已显现的故障，以便通过图形来显示不同事项如何一起作用造成故障。

3 输入关于定性分析，需要了解系统及故障缘故、系统失效的方式。

详细的图表有利于帮忙分析。

关于定量分析，需要了解故障树中各大体事件的故障率或失效的可能性。

4 进程建构故障树的步骤包括：●界定打算分析的重大事件。

这有可能是故障或该故障阻碍面更大的结果。

若是要分析结果，那么故障树可能有一部份涉及到实际故障的减缓；●从重大事件入手，识别造成重大事件的直接缘故或失效模式；●对其中的每一个缘故/失效模式进行分析，以识别造成故障的缘故；●分步骤地识别不良的系统操作方式，沿着系统自上而下地分析，直到进一步分析可不能产生任何成效为止。

在硬件系统，这可能是组件故障水平。

安全评价方法——故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）•故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电话实验室于1962年开发的，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。

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。

1 数学基础1.1基本概念(1)集：从最普遍的意义上说，集就是具有某种共同可识别特点的项(事件)的集合。

这些共同特点使之能够区别于他类事物。

(2)并集把集合A的元素和集合B的元素合并在一起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为A∪B或A+B。

若A与B有公共元素，则公共元素在并集中只出现一次。

例若A={a、b、c、d};B={c、d、e、f};A∪B= {a、b、c、d、e、f}。

(3)交集两个集合A与B的交集是两个集合的公共元素所构成的集合，记为A∩B或A·B。

根据定义，交是可以交换的，即A∩B=B∩A例若A={a、b、c、d};B={c、d、e};则A∩B={c、d}。

(4)补集在整个集合(Ω)中集合A的补集为一个不属于A集的所有元素的集。

补集又称余，记为A′或A。

1.2 布尔代数规则布尔代数用于集的运算，与普通代数运算法则不同。

它可用于故障树分析，布尔代数可以帮助我们将事件表达为另一些基本事件的组合。

将系统失效表达为基本元件失效的组合。

演算这些方程即可求出导致系统失效的元件失效组合(即最小割集)，进而根据元件失效概率，计算出系统失效的概率。

布尔代数规则如下(X、Y代表两个集合)：(1)交换律X·Y=Y·XX+Y=Y+X(2)结合律X·(Y·Z)=(X·Y)·ZX+(Y+Z)=(X+Y)+Z(3)分配律X·(Y+Z)=X·Y+X·ZX+(Y·Z)=(X+Y)·(X+Z)(4)吸收律X·(X+Y)=XX+(X·Y)=X(5)互补律X+X′=Ω=1X·X′=Ф(Ф表示空集)(6)幂等律X·X=XX+X=X(7)狄.摩根定律(X·Y)′=X′+Y′(X+Y)′=X′·Y′(8)对合律(X′)′= X(9)重叠律X+X′Y= X+Y=Y+Y′X2 故障树的编制故障树是由各种事件符号和逻辑门组成的，事件之间的逻辑关系用逻辑门表示。

FTA作业程序1)方法步骤故障树分析是对既定的生产系统或作业中可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按工艺流程、先后次序和因果关系绘成程序方框图，表示导致灾害、伤害事故的各种因素间的逻辑关系。

它由输入符号或关系符号组成，用以分析系统的安全问题或系统的运行功能问题，为判明灾害、伤害的发生途径及事故因素之间的关系，故障树分析法提供了一种最形象、最简洁的表达形式。

故障树分析的基本程序如下：(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FTA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。

2)FTA的符号及其运算FTA使用布尔逻辑门(如“与”、“或”)形成系统的故障树逻辑模型来描述设备故障和人为失误是如何组合导致顶上事件的。

通过分析一个较大的工艺过程可得到故障树模型，实际的模型数目取决于危险分析人员选定的顶上事件数，一个顶上事件对应着一个故障树模型。

故障树分析人员对每个故障树逻辑模型求解，产生故障序列，其称为最小割集，由此可导出顶上事件。

故障树分析（FTA）方法概念：FTA (Failure Tree Analysis) 故障树分析，又称失效树分析。

在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素)进行分析,画出逻辑框图(失效树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率，已计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。

故障分析(FTA）是以故障树作为模型对系统经可靠性分析的一种方法.故障树分析把系统最不希望发生的故障状态作为逻辑分析的目标,在故障树中称为顶事件，继而找出导致这一故障状态发生的所有可能直接原因,在故障树中称为中间事件。

再跟踪找出导致这些中间故障事件发生的所有可能直接原因。

直追寻到引起中间事件发生的全部部件状态，在故障树中称为底事件。

用相应的代表符号及逻辑们把顶事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图,责成此树形逻辑图为故障树。

故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。

故障树分析（FTA）方法故障树分析法由美国贝尔电话研究所的沃森（Watson）和默恩斯（Mearns）于1961年首次提出并应用于分析民兵式导弹发射控制系统的。

其后,波音公司的哈斯尔（Hasse）、舒劳德（Schroder)、杰克逊(Jackson）等人研制出故障树分析法计算程序，标志着故障树分析法进入了以波音公司为中心的宇航领域。

1974年，美国原子能委员会发表了以麻省理工学院（MIT）拉斯穆森(Rasmussen）为首的有60名专家参与的安全组进行了两年研究而编写的长达3000页的“商用轻水反应堆核电站事故危险性评价”的报告，该报告采用了美国国家航空和管理部于60年代发展起来的事件树(ET： Event Tree)和故障树分析方法，以美国100座核电反应堆为对象对核电站进行了风险评价,使FTA的应用得到很大发展。

FTA 故障树分析与鱼骨图分析简介FTA (Fault Tree Analysis)◆一种根据系统可能发生的事故或已经发生的事故结果, 去寻找与该事故发生有关的原因, 条件和规律, 同时可以辨识出系统中可能导致事故发生的危险源。

◆一种严密的逻辑过程分析, 分析中所涉及到的各种事件, 原因及其相互关系, 需要运用一定的符号予以表达, 故障树分析所用的符号有三类即是事件符号, 逻辑符号, 转移符号。

故障树的事件符号矩形符号：表示顶上事件或中间事件, 也就是需要往下分析的事件。

圆形符号：表示基本原因事件, 他可以是人的差错, 也可以是机械, 元件的故障或环境不良因素等,他是最基本的, 不能继续再往下分析的事件。

屋形符号：主要用于表示正常事件, 是系统正常状态下发生的正常事件。

菱形符号：主要用于表示不必进一步剖析的事件和由于信息不足, 不能进一步分析的事件。

故障树的逻辑符号逻辑符号说明1.逻辑与门。

表示仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生的逻辑关系。

2.逻辑或门。

表示至少有一个输入事件发生，输出事件就发生的逻辑关系。

3.条件与门。

表示B1、B2不仅同时发生，而且还必须再满足条件α，输出事件A才会发生的逻辑关系。

4.条件或门。

表示任一输入事件发生时，还必须满足条件α，输出事件A才发生的逻辑关系。

5.排斥或门。

表示几个事件当中，仅当一个输入事件发生时，输出事件才发生的逻辑关系。

6.限制门。

表示当输入事件B发生，且满足条件X时，输出事件才会发生，否则，输出事件不发生。

限制门仅有一个输入事件。

7.顺序与门。

表示输入事件既要都发生，又要按一定的顺序发生，输出事件才会发生的逻辑关系。

8.表决门。

表示仅当n个事件中有m（m≤n）个或m个以上事件同时发生时，输出事件才会发生。

故障树的移转符号转移符号包括：1.转入符号。

表示转入上面以对应的字母或数字标注的子故障树部分符2.转出符号。

表示该部分故障树由此转出。

编制故障树应从比方面入手编制故障树应从以下几方面入手：1.熟悉系统。