故障树分析报告课件

1、故障树分析，第五章，一，概述，故障树分析在系统可靠性分析、安全性分析和风险评估中起着重要作用。它可以用于定性和定量分析。在故障树分析中，被研究系统的各种故障状态或异常工况统称为故障事件。失败事件对应于成功事件。两者都被称为事件。故障树是为研究系统功能的故障而建立的倒树状逻辑因果图。首先，概述，如电机的工作原理图，从图中可以看出：故障树主要由事件和逻辑门组成。图中的事件用于描述系统或组件的故障状态，逻辑门连接事件并表示事件之间的逻辑因果关系。首先，概述故障树分析法的特点：它是一种图形演绎方法，是故障事件在一定条件下的逻辑。这种图形化的方法清晰易懂，使人们一目了然地看到所描述事件之间的逻辑关系，便

2、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，可以有效地找出系统的薄弱环节和故障谱，有助于在系统设计阶段识别系统的隐患和潜在故障，从而提高系统的可靠性；故障树可用作管理和维护人员的图像管理和维护指南，并可用于培训用户、维护和管理人员，以及制定维护计划和故障排除方案。第二，故障树分析的一般步骤，(1)选择顶层事件。根据项目的实际需要选择合理的顶事件(2)建立故障树(3)故障树的定性分析(a)简化故障树(b)找到最小割集(4)故障树的定量分析(a)找到顶事件的发生概率(b)重要性分析(5)确定设计中的薄弱环节(找出问题)(6)采取措施提高产品的

3、可靠性和安全性；3)常见事件及其符号4。公共逻辑门及其符号；5.自由贸易协定的主要内容；故障树构建中的注意事项：故障树的标准化；故障树的简化和模块分解；故障树的定性分析；故障树的定量分析；重要性分析中的注意事项；分析报告的主要内容；某类飞机的故障树分析；1.故障树的构建要求构建者对系统及其组件有充分的了解，设计者、维护人员、可靠性和安全工程师和技术人员应共同研究。成就是一个不断深入改进的过程。1.构建故障树的常用方法是演绎法，从top事件开始，从上到下逐级分析，即1)分析top事件的直接原因，将top事件作为逻辑门的输出事件，将top事件的所有直接原因作为输入事件， 并且根据它们的逻辑关系将它

4、们与适当的逻辑门连接起来2)用相同的方法逐步分析每个中间事件，直到所有的输入事件不需要继续被分析为止(此时，故障机制或概率分布是已知的)，1。 故障树的构建，树的构建步骤：1)掌握系统包括系统设计数据(如规格、原理图、结构图)、测试数据(测试报告、测试记录等)。)，操作和维护数据，用户信息等。2)选择顶部事件。根据分析的不同目的，系统的技术性能可以单独考虑，如“飞机起落架不能放下”将直接危及飞机的安全。在分析起落架的安全性时，可以选择最重要的事件“起落架不能放下”进行故障树分析。(3)建立故障树对于复杂系统，应按照系统层次自上而下逐步进行构建。例如，“飞机起落架不能放下”事件是由以下原因引起的

5、：收回机构本身有故障(机构卡住)、上部锁有故障、收回致动器有故障、联动机构有故障(如管道泄漏导致动力不足)、电磁控制系统有故障、1。建立故障树，1。建立故障树，2。造树注意事项：1)造树前应进行合理的假设分析。例如，在FHA或FMEA的基础上，应该忽略一些假设，如线路故障、人为故障和软件故障，以便减小树的大小并突出关键点。2)应严格定义故障事件，否则很难得到正确的故障树。复杂系统的故障树分析工作通常由许多人完成。如果定义不一致，将建立不一致的故障树。3)从上至下循序渐进，防止施工过程中遗漏事件。2)施工注意事项。4)建筑过程中，门不允许与门直接连接。为了防止在没有对中间事件进行严格定义的情况下

6、仓促建造，将很难进行审查，否则会导致逻辑混乱并在后续建造中出错。5)用直接事件代替间接事件，使事件有一个明确的定义，便于进一步发展。6)关注共同原因事件的共同故障原因将导致不同的组件故障，甚至不同的系统故障。常见原因事件对系统故障的概率有很大影响，因此在构建树时必须正确处理常见原因事件。如果故障事件是常见原因事件，同一事件符号必须用于故障树不同分支中的事件发生。3.故障树的规范化：在分析故障树之前，应该对其进行规范化，使其成为用于定性和定量分析的规范化故障树。规范化故障树是指只包含三种事件，即“顶层事件、中间事件和基本事件”和三种逻辑门，“与”、“或”和“非”的故障树。因此，需要处理和转换故障

7、树中的特殊事件和特殊逻辑门。3.故障树和特殊事件的标准化：根据其重要性(如发生的概率、后果的严重程度等)。)和数据的完整性，或作为基本事件或删除：重要的和数据完整的未探索事件被视为基本事件，而其他情况被删除，这由分析师自行决定。切换事件：作为基本事件，条件事件总是与特殊门相关联，它们的处理规则被引入到特殊门的等价转换规则中；3.故障树的规范化，顺序与门到与门的转换，特殊门的规范化原则：顺序与门被转换成输出恒定的与门，顺序与门被转换成与门，其他输入不变，顺序条件事件被视为新的输入事件；3.故障树归一化，2/4表决门转换为或门和与门的组合，表决门转换为或门和与门的组合；3.故障树归一化，异或门被转

8、换成或门、与门和非门的组合。禁止门的原始输出事件不变，禁止门被转换为与门。与门下有两个输入，一个是原始输入事件，另一个是禁止条件事件。图5显示了被禁止的门被转换成与门。4.故障树简化和模块分解不是故障树分析的必要步骤。未能对故障树进行简化和分解或简化和分解不完全不会影响今后定性和定量分析的结果。然而，尽可能地简化和模块化故障树可以有效地减小故障树的大小，从而减少分析工作量。4.简化和模块化故障树，用相同的转换符号表示相同的子树，用相似的转换符号表示相似的子树，用布尔代数简化，消除明显的逻辑冗余事件和明显的逻辑冗余门。简化和模块化的故障树，布尔代数的共同规则，4。故障树的简化和模块分解。故障树的

9、模块分解模块：故障树中至少两个底层事件的集合，可以向上到达同一个逻辑门，必须通过这个门才能到达顶层事件。根据模块的定义，在故障树中找出尽可能大的模块，每个模块构成一个模块子树。定性分析和定量分析可以分开进行。每个模块子树由一个等价的虚拟底层事件代替，顶层事件和每个模块之间的关系被转化为顶层事件和底层事件之间的关系，从而简化了原始故障树。5.定性分析故障树，寻找最小割集。通过对最小割集的研究，我们可以发现故障树的弱连接割集是故障树的几个底层事件的集合。如果所有这些底部事件发生，顶部事件将不可避免地发生。最小割集是一个割集，其底部事件的数量不能再减少，也就是说，在一个底部事件从最小割集被任意移除之

10、后，剩余的底部事件集不是割集。最小割集代表导致故障树顶部事件的故障模式。根据故障树的实际结构，降序方法从顶部事件开始，一步一步往下看：如果您遇到与门，您将把它的输入事件安排在同一行(只增加割集的数量，不增加割集的数量)；如果您遇到“或”门，您将在一行中排列您的输入事件(仅增加切割集的数量，但不增加切割集的数量)，以便所有切割集将被底部事件替换，然后您将通过成对比较划掉那些非最小切割集，留下5。定性分析故障树，找出最小割集的故障树，5。故障树的定性分析，从第1步到第2步，由于下部是或门，第2步中的位置被垂直序列代替。从第2步到第3步，因为下面有一个与门，所以它们是水平并列的，一直到第6步。共得到

11、9个割集，所有的最小割集都是通过吸收集运算的规律对上述割集进行简化得到的。因为总和被吸收，所以获得了所有的最小割集：5。故障树的定性分析，寻找最小割集的方法向上法从故障树的底部事件开始，自下而上逐层执行事件集操作：或门的输出事件被输入事件的和(布尔和)代替，与门的输出事件被输入事件的交集(布尔积)代替。在逐层替换过程中，根据布尔代数吸收定律和幂等性，每个乘积项对应一个故障树的最小割集，所有乘积项都是故障树的最小割集。5。对故障树进行定性分析，仍以上述故障树为例，用升序方法寻找最小割集。故障树的最低级别如下：5。对故障树进行定性分析，然后上一级：上述公式中有7个乘积项，因此得到7个最小割集：5。

12、故障树的定性分析，确定最小割集和底部事件重要性的原则。顺序越小，最小割集越重要。在相同的排序条件下，在不同的最小割集中重复的底部事件越多，它就越重要。使用最小割集对降低复杂系统潜在事故风险具有重要意义，可以发现和消除单点故障，指导系统的故障诊断和维护。6.断层树的定量分析，定量分析的主要任务之一是计算或估计顶事件发生的概率。在定量分析中，假设底部事件相互独立。底部事件和顶部事件都只考虑两种状态是否发生，也就是说，组件和系统是正常的还是故障的。一般情况下，故障分布假设为指数分布的单调相关系统。6.故障树定量分析，用结构函数计算事件发生的概率。如果由n个事件组成的故障树的结构函数是已知的，则顶层事

13、件t的概率(不可靠性)预计为随机变量：6。定量分析故障树，用最小割集计算事件发生的概率1。找出顶事件发生概率的精确值。如果故障树的所有最小割集都已知为底部事件发生的概率，那么顶部事件t的概率(不可靠性)为：6。故障树的定量分析：当不相容时：当相容时：通常，最小割集包含重复的底部事件，即最小割集相交。在这种情况下，必须使用相容事件的概率公式(即排除公式)或不相交代数来计算顶级事件的概率。当MCS的数量足够大时，这个公式将产生“组合爆炸”。所需计算项目的数量呈指数级增长。因此，通常采用交和转化为不交和的方法来计算顶事件概率的精确值。将相交和转化为不相交和的方法有很多，其中最常用的是直接法和递归法。

14、6。故障树的定量分析，6。定量分析故障树，(1)直接方法根据集合运算的性质，有：上述公式可以推广到如下一般公式：(7-5)、(7-6)、(6)。故障树的定量分析(7-7)，当顶部事件t用不相交和表示时，可以用底部事件表示。只有当主分量不多时，才手动计算。6.故障树的定量分析。2.顶事件发生概率的近似。在许多实际工程问题中，不需要精确计算，因为统计得到的基础数据往往不太准确，所以用底部事件的数据计算顶部事件的发生概率没有实际意义。6。故障树的定量分析。根据上述公式计算的故障树定量分析：当最小割集之间存在重复的底部事件时，可以使用上述计算顶部事件发生概率的近似方法。重要性分析，定量分析的另一个重要

15、任务是计算重要性。零件、组件或最小切割集对顶级事件的贡献称为重要性。由于不同的设计对象和不同的需求，采用的重要度分析方法与常用的重要度不同。在实际工程中，根据具体情况选择：7。重要性分析，概率重要性，(8-1)，7。重要性分析，关键重要性，(8-2)，7。重要性分析，结构重要性，(8-3)，7。重要性分析示例：以图7中的故障树为例，尝试找出每个组件的结构重要性。解决方案：系统由三个组件组成，因此有三种状态。7。重要性分析，8。分析中的注意事项，故障树分析法可用于安全性、可靠性和风险分析。它应该与FMEA相结合。FMEA基本上是单因素分析，可以确定每种故障模式的严重程度类别。根据FMEA确定的一

16、级和二级严重程度，故障树分析选择多因素综合分析的顶层事件，由设计人员构建，相关技术人员审核，以保证故障树的正确逻辑关系和分析结果的可信度。FTA应在开发的早期阶段进行，以便及早发现问题并及时改进。随着设计的发展，故障树分析必须明确产品定义、故障判据和建筑边界条件等。9.分析报告的主要内容，产品(系统、子系统、设备等)的定义。)；产品的功能框图；顶级赛事及其选择原则；成就假设；完整的故障树；定性和定量分析过程、结论及相应建议；定量分析的数据来源；最小割集列表和重要性表。10。在某型飞机的故障树分析中，顶层事件故障树顶层事件是系统中最不需要的事件。对于民用飞机的起落架系统来说，起落架是放下后不能放下或打开的。它可能直接导致机器崩溃。因此，“主起落架不能就位”被选为故障树的顶部事件。10。某型飞机主升降系统故障树，绘制故障树确定边界条件(a)顶事件：主起落架未就位(b)初始条件：起落架手柄处于“放下”位置，主起落架处于收起位置，舱门关闭。(三)假设：传动机构不会因行程问题而失效，截止阀和几个机械阀不会卡住；这样管道和接头就不会失效。主起落架的所有故障都是意外的，没有磨损引起的故障。10。对于某型飞机的故障树分析，经过边建立和边简化，得到如下故障树，如图8所示。10。某型飞机主升降系统故障树图8列出了主升降系统的故障树，10。用下降法对某型飞机主升降系统的故障树进