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故障树分析法
一、概述
故障树分析法是以故障树作为模型分析导致设备故障发生原因的最常用方法，此方法是把所研究的设备故障状态作为故障研究的目标，从系统到构件，再到零件，用逻辑推理的分析方法，自上而下做层层追踪分析，找出直接导致故障发生的全部因素（中间事件），用恰当的逻辑符号把顶事件、中间事件和基本事件连接起来绘制的一个逐渐展开成树状的分枝图。
二、在项目中的作用
故障树分析是在界定明确设备所发生的故障的前提下，分析查找导致设备故障的原因的环节，针对设备故障的原因制定解决故障问题的措施。
三、故障树的应用
1.故障树采用的符号的含义和使用（见附表1）
2.故障树的建立（见附2）
3.故障树分析程序和步骤（见附3、4、5）
四、建议
1.掌握设备状态监测的方法和技能
2.掌握常见设备零件失效形式分析的思路和特征
3.掌握设备零件失效分析基本实验技术
附件
1.故障树采用的符号的含义
FTA常采用的符号和和含义
2.故障树的建立
3.故障树分析的程序（1）分析程序表
(2)分析程序框图
4.故障树分析案例。
故障树分析法故障树分析法(Fault Tree Analysis，FTA)是一种系统化、定量化的故障分析方法。
它通过建立故障状态与故障原因之间的逻辑关系，利用布尔代数和逻辑门运算进行故障分析，从而揭示了系统各个组成部分之间故障传递的路径和影响。
故障树的构建过程从顶事件开始，通过逆向思维，将系统故障逐级分解，直至到达最基本的失效单元。
整个过程一般分为以下几个步骤：1.确定顶事件：顶事件是需要进行故障树分析的故障状态。
例如，如果我们要分析一架飞机的失事原因，那么顶事件可以是飞机失事。
2.构建故障树结构：从顶事件逆向推导，将故障状态与故障原因之间的逻辑关系用逻辑门表示。
逻辑门之间的逻辑关系可以通过布尔代数运算进行表示。
3.确定事件概率：对于每个故障事件，需要确定其发生的概率。
通常可以通过历史数据、专家判断或模拟计算等方法得到。
4.进行故障分析：通过逻辑门运算，计算每个事件的发生概率和系统的失效概率。
如果系统的失效概率低于预定的可靠性要求，那么可以认为系统是可靠的；否则，需要进一步分析并采取相应的措施来提高系统的可靠性。
故障树分析法的优势在于能够Quantitatively evaluate the reliability of the system和Identify the key factors affecting system reliability。
它能够帮助人们深入了解系统的故障传递路径和影响，并定量评估系统的可靠性。
此外，故障树分析法还能够帮助人们确定系统的关键部件和薄弱环节，从而指导系统的设计、维护和改进。
但是，故障树分析法也存在一些不足之处。
首先，故障树分析法需要大量的数据支持，包括故障发生概率、故障传递概率等。
如果缺乏准确可靠的数据，将会影响故障树分析的可信度。
其次，故障树分析法过于理论化，对专业知识和技术要求较高，需要相关领域的专家进行指导和解释。
此外，故障树分析法也比较复杂，需要花费较多的时间和精力来完成。
故障树分析法
故障树分析法是一种用于决策分析的一种方法，它可以帮助我们看清楚一个问题的发展，从而做出有效的决策。
它诞生于美国剑桥大学经济学家费利克斯(Felix)于20世纪50年代末提出的，最初被应用于航空航天领域，在航空行业中有着广泛的应用，以及日益增长的影响力，随着技术的发展，故障树分析法的应用也逐渐拓宽到其它行业，比如金融、农业、法律、建筑和教育等。
故障树分析法以图表的形式来描述一个事件发展的不确定性和
关系，可以画出一棵树，树上有各种不同的分支，分支之间也有联系，反映出事件发展的不同可能性，以及即时决策会带来的结果。
故障树分析法的分析过程包括设定问题、确定问题的事件发展和结果，分析可能出现的情况、评估各种情况的概率及其结果、比较不同情况下的结果、最后做出决策。
首先，要做好故障树分析法，必须先明确解决的问题，确定出各种可能发生的情况，然后用故障树绘制出各种可能发生的事件，分析各种事件发生及其结果。
其次，要对不同事件发生后的结果做出评估，确定其发生概率，最后，再比较不同的结果，做出最合理的决策，并做出警惕，以防发生不良后果。
故障树分析法可以说是从“解决问题”到“决策分析”的完整过程，它可以有效的帮助分析者分析一个问题的发展，明确可能的结果及其概率，从而做出有效的决策。
正因为故障树分析法有着这样的优势，才得以广泛应用于航空航
天、金融、农业、法律、建筑等领域，而且它的使用也可以帮助企业获得更多的利益，为企业的发展带来更多机会。
因此，故障树分析法也受到越来越多的重视，它不仅可以帮助我们决策，还可以更好的保证风险管理，有效的控制成本，及时拓展机会，最大化利润。
最新事故树分析法教学教材事故树分析法（FTA）事故树分析法是一种既能定性又能定量的逻辑演绎评价方法，是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，在逻辑树中相关原因事件之间用逻辑门连接，构成逻辑树图，为判明事故发生的途径及损害间关系提供一种最形象、最简洁的表达方式。
事故树法又称为故障树分析法，是一种逻辑演绎的系统评价方法，是安全系统工程中重要的分析方法之一。
它能对各种系统的危险性进行识别评估，既适用于定性分析，又能进行定量分析。
具有简明、形象的特点。
其分析方法是从要分析的特定事故或故障顶上事件开始，层层分析其发生原因（中间事件），一直分析到不能再分解或没有必要分析时为止，即分析至基本原因事件为止，用逻辑门符号将各层中间事件和基本原因事件连接起来，得到形象、简洁地表达其因果关系的逻辑树图形即故障树。
通过对其简化计算得到分析评价目的的方法。
故障树分析法的主要功能1、对导致事故的各种因素及其逻辑关系作出全面的描述2、便于发现和查明系统内固有的或者潜在的危险因素，为安全设计、制定技术措施及采取管理对策提供依据3、使作业人员全面了解和掌握各项防灾要点4、对已发生的事故进行原因分析故障树的分析步骤1、确定所分析的系统2、熟悉所分析的系统3、调查系统发生的事故4、确定事故的顶上事件5、调查与顶上事件有关的所有原因事件6、故障树作图7、故障树的定性分析8、故障树的定量分析9、安全性评价事故树的主要符号事件符号逻辑符号顶上事件、中间事件符号，需要进一步的分析基本事件符号，不能进一步往下分析正常事件，正常情况下存在的事件省略事件，不能或者不需要分析事故树的建造方法直接原因事件可以从以下几个方面考虑：1、电气设备故障2、人的差错（操作、管理、指挥）3、环境不良事故树的数学描述事故树的结构函数y =Φ() 或=Φ(, ,…, ) 系统的结构函数事故树的定性分析利用布尔代数简化事故树割集或门，任意一事件发生，顶上事件发生·与门，两个事件同时发生，顶上事件发生条件或门，任意事件发生，并且满足a ，顶上事件才发生条件与门，两事件同时发生，并满足a ，顶上事件才发生限制门，事件发生，并满足a ，顶上事件才发生 +割集：事故树种某些基本事件的组合，当这些基本事件都发生时，顶上事件必然发生。
故障树分析故障树分析（FTA）1、故障树分析是以系统不希望发⽣的⼀个事件（顶事件）作为分析⽬标的。
2、步骤：⼀、找出顶事件发⽣的直接原因；⼆、再找出直接原因的直接原因，直到找到最基础的原因（低事件）为⽌；三、研究各种因素（低事件）对系统（顶事件）的逻辑关系；3、特点：⼀、故障树分析是⼀种⾃上⽽下的分析⽅法，能够具体到每⼀个基本故障模式；⼆、FTA同样也是⼀种定量分析⽅法，能够定量计算各个低事件对顶事件的影响程度；三、FTA使⽤了严格的数学公式，便于计算机编程实现。
4、适⽤对象：单调关联系统、⾮单调关联系统、多状态系统、多状态⾮单调关联系统5、故障树的建⽴：基本事件低事件未探明事件事件顶事件结果事件中间事件低事件：FTA中导致其他事件的原因事件基本事件：FTA中⽆需探明其发⽣原因的低事件未探明事件：FTA中暂时不能或不必探明其原因的低事件结果事件：FTA中有其他事件或者其他事件组合导致的事件顶事件：FTA所关⼼的结果事件中间事件：位于顶事件和低事件之间的事件事件之间的关系⽤或与⾮们来表⽰，层层递进最后得到顶事件与基本事件的关系。
6、建树的注意事项：⼀、正确选择顶事件（顶事件指最不希望发⽣的故障状态）⼆、准确写出故障事件⽅框中的说明三、正确划分每个事件⽅框中的故障类型四、严格准守循序渐进的准则五、严格禁⽌“门——门”短路六、建树⽅法指导⽅⾯应注意的问题7、实例：下图所⽰输电⽹络，有三个变电站，由A站向B、C两站供电，共有5条供电线路。
电⽹失效的判据是：① B、C任意⼀站没有输⼊；② B、C两站由单线供电得到故障树，如下图右所⽰：8、建树的⽬的：定量分析系统失效的状况，⽤故障树可以定量的计算出系统的失效概率。
9、故障树的数学描述：()X φ为故障树的结构函数，则：⼀、与门的结构函数为：121()n n n i X x x x xφ===∏K⼆、或门的函数结构为：121()1(1)nn ni X x x x x φ===--∏K 三、n 中取k 的函数结构（相当于可靠性框图中k/n 的表决系统）四、简单的与门、或门混合系统结构函数10、故障树与可靠性框图的等价关系'i x 表⽰第i 个部件正常，i x 表⽰第i 个部件故障；'T 表⽰系统正常，T 表⽰系统故障。
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。
故障树分析(FTA)是自上而下的演绎推导方法,通过对系统失效的最终现象进行分析,逐级找出造成系统失效的各种因素,画出它们内在的逻辑关系图(故障树),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,而最终计算出系统的失效概率.
故障树是表示事件因果关系的树状逻辑图
故障树分析(FTA)就是以故障树(FT)为模型对系统进行可靠性分析的方法。
在系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种原因进行分析，由总体至部分按倒立树状逐级细化分析，画出逻辑框图(故障树)，从而确定系统故障原因的各种可能组合方式或其发生概率。
它是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后寻找直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，一直追查到那些原始的、其故障机理或概率分布是已知的，因而毋需再深究的因素为止。
最不希望发生的事件称为顶事件
毋需再深入研究的事件（仅作为导致其它事件发生的原因，亦即顶事件发生的根本原因）称为底事件
介于顶事件与底事件之间的一切事件（中间结果）为中间事件
用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和底事件联结成倒立树形图。
这样的树形图称为故障树，用以表示系统的特定顶事件与它的子系统或各个元件故障事件之间的逻辑结构关系.
以故障树为工具，分析系统发生故障的各种途径，计算各个可靠性特征量，对系统的安全性或可靠性进行评价的方法称为故障树分析法(FTA)。
如下图所示供水系统，E为水箱，F为阀门，L1和L2为水泵，S1和S2为支路阀门。
此系统的规定功能是向B侧供水，“B侧无水”是一个不希望发生的事件，即系统的故障状态.。
故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA) 概念 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。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。 故障树分析(Fault Tree Analysis)是以故障树作为模型对系统进行可靠性分析的一种方法，是系统安全分析方法中应用最广泛的一种自上而下逐层展开的图形演绎的分析方法。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，以计算的系统失效概率，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。 故障树分析方法在系统可靠性分析、安全性分析和风险评价中具有重要作用和地位。是系统可靠性研究中常用的一种重要方法。它是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导运行和维修，防止事故的产生。故障树分析法是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。近年来，随着计算机辅助故障树分析的出现，故障树分析法在航天、核能、电力、电子、化工等领域得到了广泛的应用。既可用于定性分析又可定量分析。 故障树分析（Fault Tree Analysis）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，是一种在提高系统可靠性的同时又最有效的提高系统安全性的方法。当前，超大型工程的建设，对可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障树分析法已经广泛的应用到宇航，核能，化工，电子，机械和采矿等各个领域。 故障树分析法(Fault Tree Analysis) 简称故障树法，记作FTA [21]，[21] R G B . On the Analysis of Fault Trees ，[J] . IEEE Trans .1975 : 175 一185是一种采用逻辑推理，将系统故障形成原因由总体至部分按树枝状逐级细化，并绘出逻辑结构图（即故障树）的分析方法。其目的在于判明基本故障，确定故障的原因、影响和发生的概率。这种方法形象直观，并且能为使用单位提供明确的改进信息，所以为广大的工程技术人员所欢迎。
故障树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA）是在一定条件下用逻辑推理的方法，通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析，画出逻辑框图(即故障树)，从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，计算系统故障概率，以采取相应的纠正措施，是提高系统可靠性的一种设计分析方法。同时，故障树分析法是可靠性工程的重要分支，是目前国内外公认的对复杂系统安全性、可靠性分析的一种实用方法。该方法可以让分析者对系统有更深入的认识，对有关系统结构、功能故障及维护保障知识更加系统化，从而使在设计、制造、使用和维护过程中的可靠性的改进更富有成效。 原理 故障树分析法是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后找出直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，直到那些故障机理已知的基本因素为止。 在故障树分析中，对于所研究系统的各类故障状态或不正常工作情况统称为故障事件。与故障事件对应的是成功事件。两者均称为事件。 通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不再深究的事件为基本事件，而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件，用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，即得故障树。它表示了系统设备的特定事件 (不希望发生事件)与各子系统部件的故障事件之间的逻辑结构关系。以故障树为工具，分析系统发生故障的各种原因、途径，提出有效防止措施的系统可靠性研究方法即为故障树分析法。 故障树是一种为研究系统某功能故障而建立的一种倒树状的逻辑因果关系图
作用
故障树分析法有以下三个作用[11]：[11]杨晓庆，谢庆华，基于故障树的模糊诊断方法[N] ．同济大学学报．2001(9)：58-60. （1）帮助弄清某种故障发生的机理； （2）发现设备系统中产生某种故障的薄弱环节，作为今后设计改进和加强管理的目标； （3）分析各层次故障发生的概率，了解设备系统可靠性的大小。 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 FTA的特点： 是一种图形演绎法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法，可针对某一故障事件，作层层追踪分析(自上而下)； 这种图形化的方法清楚易懂，使人们对所描述的事件之间的逻辑关系一目了然，而且便于对各种事件之间复杂的逻辑关系进行深入的定性和定量分析； 由于故障树将系统故障的各种可能因素联系起来，可有效找出系统薄弱环节和系统的故障谱，在系统设计阶段有助于判明系统的隐患和潜在故障，以便提高系统的可靠性； 故障树可作为管理和维修人员的一个形象的管理、维修指南，可用于培训使用、维修和管理人员，可用来制订维修计划和检修排故方案 FTA是一种系统化的演绎方法，它尽管比较繁琐，但可以按部就班地演绎下去，很适合于变成程序由计算机完成。 故障树分析方法具有以下几个特点[14][15][16]： （1）FTA具有很大的灵活性，不是局限于对系统可靠性进行一般的分析，而是可以分析系统的各种故障状态。FTA不仅可以分析某些元部件故障对系统的影响，还可以对导致这些元部件故障的特殊原因(例如环境的、甚至人为的原因)进行分析，予以统一考虑。 （2）FTA是一种图形演绎法，所以非常的形象、直观。而且它还是一种对故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。FTA可以围绕某些特定的故障状态进行层层深入的分析，因而在清晰的故障树图形下，表达系统内在联系，并指出元部件故障与系统故障之间的逻辑关系，找出系统的薄弱环节。 （3）进行FTA的过程，也是一个对系统更深入认识的过程，它要求分析人员非常清楚地把握系统的内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了，从而提高了系统可靠性分析的精度。 （4）由于故障树是由特定的逻辑门和一定的事件构成的逻辑图，因此可以用计算机辅助建树和分析。 （5）通过FTA可以定量地计算复杂系统的故障概率和其他可靠性参数，同时也为改善和评价系统可靠性提供定量数据。 （6）FTA不但可用于解决工程技术中的可靠性问题，而且还可用于经济管理的系统工程问题，因而FTA对不曾参与系统设计的管理和维修人员来说相当于一个形象的管理维修指南，因此对培训使用系统的人员更有意义。
故障树分析法的优缺点[2] 1.故障树分析法的优点 （1）事故树的果因关系清晰、形象。对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和措施。 （2）根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度——结构重要度。 （3）既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。通过定性分析，确定各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依据。通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶上事件（事故）发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有助于其它各项指标的量化处理。 2.故障树分析法的缺点 （1）FTA分析事故原因是强项，但应用于原因导致事故发生的可能性推测是弱项。 （2）FTA分析是针对一个特定事故作分析，而不是针对一个过程或设备系统作分析，因此具有局部性。 （3）要求分析人员必须非常熟悉所分析的对象系统，能准确和熟练地应用分析方法。往往会出现不同分析人员编制的事故树和分析结果不同的现象。 （4）对于复杂系统，编制事故树的步骤较多，编制的事故树也较为庞大，计算也较为复杂，给进行定性、定量分析带来困难。 （5）要对系统进行定量分析，必须事先确定所有各基本事件发生的概率，否则无法进行定量分析。 故障树分析法的应用范围[2] （1）在事故树分析中顶上事件可以是已经发生的事故，也可以是预想的事故。通过分析找出事故原因，采取相应的对策加以控制，从而可以起到事故预防的作用。 （2）查明系统内固有的或潜在的各种危险因素，为安全设计、制定安全技术措施和安全管理提供科学、合理的依据。
故障树分析中常用符号见下表:
