故障树分析FTA管理

故障树分析FTA管理1，概述故障树分析fault tree analysis(FTA)是在特定条件下对故障事件进行逻辑推断的图形解释方法。分析系统故障的原因(硬件、软件、环境、人为因素等)，绘制逻辑关系图(即故障树)，确定系统故障的原因和发生概率。FTA结果确定了被分析系统的弱点、主要部分、应采取的措施以及对可靠性测试的要求。FTA还将分析各种潜在故障，阐明系统内的联系，指导制定维护方案和维修策略，并确定最佳维护设备配置，从而为解决问题提供依据。另外，还为物流支持，维护管理利用奠定了适当的基础。从20世纪60年代开始，FTA在宇宙航空，此后在原子能领域也受到关注和发展，现在被电子、化学、电力、机械、交通等行业广泛用作评价系统可靠性和安全性的有力工具。(a) FTA概念故障树分析正在研究的系统的各种故障状态或异常情况称为故障事件。任何良好状态或正确情况都称为成功事件。两者都称为事件。FTA调查的其中一个事件(系统不需要的事件或FTA感兴趣的结果事件)称为顶层事件，位于失败树的顶部。在FTA中，仅引发其他事件的原因事件称为子事件，这是导致事件发生的主要原因，位于故障树的底部。FTA将按层向下移动顶层事件作为分析目标，以查找所有可能发生的原因。每个层都将查找硬件和软件元素(各种底部事件)(如组件故障、环境影响、人为错误、程序处理)与系统故障(顶层事件)之间的逻辑关系的直接原因，并通过描述系统中各种事件之间因果关系的各种符号(事件符号、逻辑符号和传输符号)创建称为错误树的分层树图形。图2-16表示泵驱动系统故障树。图2-16 (a)是直流电动机驱动泵系统的结构图，图2-16 (b)是系统顶部事件电动机无法工作的故障树。构建故障树后，定性分析每个底部事件对顶层事件的影响的组合方式和转发路径，确定可能的系统故障模式，定量计算此影响的轻重程度，并计算该事件的系统故障概率。系统的可靠性分析基本上分为归纳法两种方法。另一个是演绎法。FMECA属于归纳法，FTA属于演绎法。FMECA自下而上，确定产品可能的故障模式，确定各种故障对系统的影响，基本上是系统导向的各种组件。FTA自上而下假定系统故障，分析可能的原因，基本上针对整个系统。FMECA分析的重点是不要错过一种可能的错误模式，因此在开发新产品时，必须从原则上广泛分析每个主要组件可能发生的故障对系统的影响，因此工程总是首先进行FMECA，以确定所有致命和严重的错误事件，然后对FMECA的分析结果进行FTA。FMECA和FTA两种方法相辅相成、相互补充。(a)系统结构图(b)错误树图2-16泵驱动系统错误树E-110V直流电源；M-dc电动机；K1-手动开关；K2-电磁开关；p-pump，(b) FTA功能(1)FTA方法直观图像。通过从系统到部件和零件分层下降的分析，直观地显示系统故障及其导致故障的所有因素，评估各种组件故障的原因以及对系统可靠性和安全性的影响程度。(2)FTA方法具有灵活性和通用性。不仅限于对系统稳定性的一般分析，还可以分析系统的各种故障状态，分析单个部件故障引起的系统故障，以及多个组件同时故障导致的系统故障。除了分析系统的组件故障树对系统的影响外，还可以考虑环境、人为因素或决策错误和服务状态的影响。FTA不仅可以应用于工程和技术问题，还可以应用于经济管理系统工程，并可以用作管理和维护人员的管理和维修指南。(3)FTA是图形演绎方法，是特定条件下错误事件的逻辑推理方法。您可以围绕特定故障树状态进行深入分析。表示系统内部连接，在明确的错误树图形下，表示设备故障和系统故障之间的逻辑关系。(4)FTA不仅可以进行多目标定性分析，还可以进行复杂的定量计算。故障树分析的理论基础除了概率论和数理统计以外，布尔代数和可靠性数学的理论可以用于FTA的定量分析，随着计算机技术的发展，图像信息技术、各种计算方法也在FTA中得到广泛应用。通过FTA定量计算，确定复杂系统的故障概率和其他可靠性特性量，为评估和提高产品的可靠性提供定量数据。(5)FTA的缺点是构建过程复杂、耗时且难以收集数据。FTA首先要建造树木，建造树木的过程复杂，需要投入熟练的工程技术人员和服务人员。系统越复杂，造树越困难，时间越长，造故障树几年也不常见。其次，故障树构建(a)名词术语1。故障树：故障树是一种特殊的倒树逻辑因果图，通过指定的事件符号、逻辑网关符号和传输符号说明系统中各种事件之间的因果关系，逻辑网关的输入事件是输出事件的“原因”，逻辑网关的输出事件是输入事件的“结果”。2.底部事件：底部事件是树分析仅导致其他事件的原因事件。位于树底部且始终不是输出事件的逻辑大门的输入事件。基本事件分为基本事件和未确认事件。3 .基本事件：基本事件是不需要在特定失败树分析中确定发生原因的事件。4.未确认的事件：未确认的事件原则上需要进一步查明其原因，但暂时不需要查明其原因，或暂时未知的底部事件。5.结果事件：结果事件是失败树分析中不同事件或事件组合发生的事件。结果事件始终将逻辑关口中的输出结果事件分为顶部事件和中间事件。6.顶层事件：顶层事件是失败分析感兴趣的结果事件，位于失败树顶部，是失败树逻辑关口的输出事件，而不始终是输入事件。7.中间事件：中间事件是介于底部事件和顶部事件之间的结果事件。中间事件是一个逻辑闸门的输出事件，也是另一个逻辑闸门的输入事件。8.特殊事件：特殊事件是失败树分析中用特殊字符表示特殊或引起注意的事件。特殊事件分为交换机事件和条件事件。9.开关事件：也称为房间形状事件，因为它通常显示为房间形状符号。交换机事件是在正常操作条件下不一定发生或不一定发生的特殊事件。10。条件事件：条件事件是描述逻辑闸操作的特定限制的特殊事件。11.逻辑闸：在故障树分析中，逻辑闸只是描述事件之间的逻辑因果关系。逻辑闸门包含and door、or door、non-door和一些特殊事件。12.和语句：和语句表示仅当发生所有输入事件时才会发生输出事件。13.或语句：或语句表示当发生一个或多个输入事件时，将发生输出事件。14.非语句：非语句表示输出事件是输入事件的相反事件。15.顺序和语句：顺序和语句表示，仅当输入事件按指定顺序发生时，才会发生输出事件。16.投票语句：投票语句表示，仅当多个输入事件中发生r个或更多事件时，才会发生输出事件。17.xor: isoor语句表示仅当发生单个输入事件时才会引发输出事件。18.禁止语句：禁止语句表示仅当条件事件发生时，输入事件的发生才会导致输出事件。(b)符号1。事件符号：表2-18列出了所有事件符号，其含义在名词术语中进行了说明。2.逻辑浇口符号：各种逻辑浇口符号列在表2-18中，其含义在术语中有说明。3.传递符号：符号是在绘制地物时使图形简洁而不使用的符号。(1)相同的传递符号：表示子树位置的相同传递符号。相同的转向号：表示向下移动到字母数字子树。反转相同方向：指示具有相同字母数字字符的转向符号移动到此处。(2)伪过渡符号：伪过渡符号用于指示伪子树的位置。类似切换符号：字母数字代码，表示将类似结构的事件标签移动到不同的子树。其他事件标签显示在三角形旁边。类似切换符号：类似切换符号表示的子树与此子树类似，但表示事件标签不同。表2-18故障树常见符号故障树构建步骤1。数据作者应该熟悉设计文档、原理图(流程图、原理图)、使用领域、维护领域以及相关数据库和其他相关信息。实际上，在开始建造树时，数据往往不完整，建筑者必须做出必要的假设来收集特定数据或弥补这些缺陷，随着数据的逐步完成，错误树也可能修改得更真实。2.熟悉系统(1)要彻底了解系统的设计意图、结构、功能、边界(包括人机界面)和环境影响。(2)确定人力因素和软件对系统的影响。(3)了解系统可以采取的不同状态模式和每个单元状态的对应关系，了解这些模式之间的相互切换，必要时绘制系统模式和切换图，以了解系统成功或失败与设备成功或失败之间的关系，从而有助于构建正确的树。(4)根据系统复杂性和要求，如有必要，应执行系统FMEA分析，以便组识别各种故障事件、人为错误和常见原因故障。表2-18故障树通用符号，(5)根据系统复杂的程序，必要时必须绘制系统可靠性框图，以便正确形成故障树的顶层结构，实现故障树的初始模块化，从而减小故障树的大小。(6)除上述工作外，应随时征求熟练设计、应用和维修人员的意见，这些人员最好参加树木建设工作，确保树木建设工作顺利进行和正确。3.分析目的建设者应根据主管部门指示的工作和对系统的理解确定分析目的。在同一系统中，系统建模结果可能会因分析目的的不同而有很大差异，反映在故障树中也有很大差异。4.确定失败标准根据系统成功标准确定系统失败标准，只有正确的失败标准才能确定什么是故障，从而准确地确定导致故障的所有直接、必要和充分的原因。5.确定顶级事件可以是一个或多个严重影响系统技术性能、经济性、可靠性和安全性的故障事件，根据对数据和系统的全面了解列出所有主要故障，而不是缺失。如果需要，请应用FMEA，然后根据分析目的和失败标准确定此分析的顶级事件。6.故障树构建通常可以分为两类：故障树构建方法，演绎方法和计算机辅助方法或决策表方法。演绎法是将定型的顶级事件写在矩形框内，将顶级事件的直接原因写在该符号上，画出第二行，然后根据它们的逻辑关系连接到适当的逻辑门。这样，按建淑规则逐渐下移，直到最低的子事件行。7.简化故障树给出了一些必要的假设，将实际系统图简化为与主要逻辑关系等价的系统图。，(4)故障树构建方法1。树构建基本规则演绎法应遵循以下基本规则：(1)确定明确的树边界条件、简化的系统图：在构建树之前，必须明确定义根据分析目的分析的系统和其他系统(包括人和环境)的接口，并提供必要的合理假设，而不考虑某些设备或电缆故障。对一些设备做部分安全保守的假设。在不考虑人为障碍的情况下，在物理系统中具有主要逻辑关系的相当简化的系统图。建舒的出发点不是实际的系统图，而是简化系统图。(2)严格定义意外事件：为了准确确定意外事件的所有必需和适当的直接原因，必须严格定义所有级别的意外事件，并明确表示在哪些意外事件和哪些条件下发生的事件。例如“泵启动后压力桶破裂”、“关闭开关后灯泡不亮”等。(3)由上至下建造树：树必须由上至下，在未列出同一逻辑门的所有必要和充分的直接输入之前，不允许输入下一逻辑门。(4)造树的时候，不允许门直接连接。(。造树的时候不允许不经过结果事件直接连接门。必须明确定义每个语句的输出事件。(5)将间接事件逐步替换为直接事件：要向下发展故障树，必须将相对抽象的间接事件逐步替换为等效的、具体的直接事件。这样可以形成一个事件串，一个在建造树时不经过任何逻辑大门的事件。(6)常见事件处理：常见故障的原因可能是不同的部件故障，甚至是不同的系统故障。常见原因故障事件简称为常见事件。考虑到公共事件对系统出错的概率有很大的影响，必须正确处理公共事件。如果故障是公共事件，则必须对树其他分支中发生的事件使用相同的事件标签。如果公共事件不是缺省事件，则必须使用相同的传输符号简化表示。2.jiantree方法将确定的顶部事件记录在顶部矩形框中。将触发顶级事件的所有适当且适当的直接原因事件放入相应的事件符号中，绘制第二行，然后根据物理系统中相应的逻辑关系将顶级事件与这些直接原因事件关联到相应的逻辑关口。这样，直到所有最低的原因行都是地下事件为止，完成了演绎法给定的塔事件的失败树。下面以建立压力罐控制系统故障树为例，详细说明演绎法。(1)压力罐泵控制系统的操作电路图2-17给出了压力罐泵控制系统的原理。控制系统的作用是控制泵的开口，保护水箱免受超压的破裂。控制系统提供双重保护，当油箱的压力达到指定值时，控制系统的压力开关自动解除，切断电源，泵停止运行。如果压力开关故障没有中断，则泵运行60分钟时，系统的定时继电器将自动分离。压力开关的工作方式是，仅当油箱中的压力下降到10Pa时，压力开关触点关闭，压力保持在指定值之前，连接器才能分离。如图所示，油箱有排气阀，必要时可以手动打开，使油箱中的流体瞬间排出。如果油箱的压力下降到10Pa，或瞬间排出到10Pa，则压力开关会自动关闭，泵马达会重新启动。定时继电器为继电器线圈供电。也就是说，计时开始。如果继电器线圈的电源关闭(例如，压力开关关闭，电源关闭)，则计时器继电器保持关闭状态，但计时返回到0。继电器线圈重新打开时，计时开始。线圈的连续电源达到60min时，连接器将断开并锁定在断开位置，计时不会自动返回到0，而是保持在60min位置。要使定时继电器再次工作，必须有手动定时继电器的设备，以便将计时返回到0并关闭触点。，图2-17压力罐控制系统图，(2)控制系统故障基准控制系统可以处于四种不同的状态模式：初始模式、泵加压模式、暂停模式和事故停止泵模式。系统处于初始模式时，复位按钮S1断开，继电器K1断开，继电器K2断开，定时继电器关闭，定时指针指向0，压力开关关闭(压力罐空)。按下S1按钮后，K1继电器线圈通电，触点关闭，自锁后S1分离，控制电路继续通电，K2继电器线圈也通电，K2触点也关闭，因此泵马达通电，泵启动，系统进入加压模式。泵运行50min左右，油箱压力达到压力开关规定压力值，压力开关分离，K2继电器线圈断电，泵电机断电，泵施加到油箱的压力停止。同时，定时继电器断电时，定时自动返回0，系统进入暂停模式。油箱里的流体耗尽后，