故障树分析法

故障树分析法(Fault Tr75

ee Analysis简称FTA)

1引言

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。

2故障树分析法的原理简介

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。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。

3水压机系统故障树的建立

水压机系统是由泵站、高压气罐、水罐、高低压管道、各种阀门、压力表、缸以及电控装置等多种部件组成的一个复杂的机、电、液一体化系统。目前国产水压机多为60年代的产品，在经过长期的服役后，已到故障多发期，在使用中常出现多种故障，例如：工作性能不稳定、速度低、噪声大、泄漏大、顶出缸失灵、工作缸无力等，从而使生产中废品率高、效率低，极大地影响了企业的经济效益。从故障发生的影响后果看，危害程度较大的是主缸动作无力事故，因为主缸是水压机的主要执行器，因而主缸无力往往是造成废品率高的直接原因，因此应该从这一直接原因入手对系统进行分析；另外，主缸发生故障也常常是系统其他部件出现故障的反映，从这里开始分析可以查出其他部件可能出现的故障。因此，在进行水压机系统的故障树分析时，应选定主缸动作无力为顶事件。

通过对水压机设备系统的分析发现，主缸动作无力事故是由下面3个因素造成的，即：乳化液未进入主缸、进入主缸水压不足、主缸泄漏严重。三者之间由逻辑“或”门联结，即只要其中的一件事故发生便可造成顶事件的发生；乳化液未进入主缸则由系统未供水、换向阀未换向这两个事故造成。同样，这两者之一就能使乳化液未进入主缸事故发生；类似地，进入主缸水压不足是由换向阀未换向和换向阀系统故障两个事件组成；由此进行类似的分析，可给出水压机系统主缸动作无力事故的故障树如图1所示。

4水压机系统故障树分析

从图1所示故障树中可以看出，主缸动作无力事故的发生有多方面的原因。

(1) 设计方面的因素

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从图1所示的故障树可以看出整个故障树中只有单一的逻辑“或”门，它表示当一个或多个输入事件发生时输出事件发生。由此可知，在输入逻辑“或”门的几个中间事件中，只要有一个事件发生就能导致其上一级失效事件的发生。因此，在图1列出的42个基本事件中，只要其中一个发生，则“主缸动作无力”事件就会发生。这样，顶事件发生的概率就大大增加，从而系统的可靠度就大大降低。

(2) 设备方面的因素

水质及元件质量等原因造成液压阀门的大量损坏。水质差是造成液压系统故障的最主要原因，占统计结果75%以上。常由于水质pH值不合要求、杂物含量高等造成密封失效、阀芯锈蚀和磨损等故障，从而导致阀不能按要求正常启闭。另外，由于整个设备陈旧老化，致使泵容积效率低，达不到水压机生产要求的供水能力，而主缸泄漏严重，使压力达不到规定值。

(3) 管理方面的因素

由于监测、管理手段落后，泵站总体运行的可控性和可显示性差，故障难以预测，因而事故隐患多，增大了主缸无力事故的可能性。此外，操作人员技术素质差，缺乏判断、处理事故的能力，有的工人对设备了解十分有限，对事故的危害缺乏认识。最后，操作维护人员的责任心不强，造成人为的事故，也能成为顶事件发生的原因。

图1说明如下。

1) 密封件破损严重2) 柱塞与缸体配合间隙过大3) 管线连接法兰处有间隙4) 截止阀1失效5) 因操作失误使阀未正常开启6) 泵进水口密封不良7) 水箱液面过低8) 乳化液量不足9) 调度方法不足10) 技术素质低11) 工作不认真12) 监控手段落后13) 操作水平低14) 工作马虎15) 电机电器故障16) 减速器故障17) 泵曲轴故障18) 柱塞密封坏19) 泵装配不良20) 因操作失误使阀未换向21) 电磁铁线圈烧坏22) 电磁铁推力不足或漏磁23) 电磁铁铁芯卡死24) 阀芯与阀体孔卡死25) 因弹簧弯曲使滑阀卡死26) 阀芯与阀体几何精度差27) 阀芯与阀孔配合太紧28) 阀芯表面有毛刺29) 电磁阀中推杆过短30) 因阀芯与阀体几何精度差使阀芯不到位31) 弹簧推力不足使阀芯达不到终点32) 因使用参数选择不当使实际通过流量大于额定流量33) 管道太细34) 溢流阀设定压力过低35) 主阀芯与阀盖孔配合间隙过大36) 主阀芯锥面与阀座接触不良或磨损严重37) 调压弹簧压力级不对或断裂38) 锥阀与阀座接触不良或磨损严重39) 污物堵塞阻尼孔40) 各主要部位的螺钉未定期紧固41) 各主要管接头未定期紧固42) 盖子结合面密封件未定期更换

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图1故障树

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图

1-1

图1-2

5提高系统可靠性的措施

(1) 在系统结构方面

在靠近故障树顶端的地方尽量用逻辑“与”门，与门表示仅当输入事件的每一个发生时输出事故才发生，这样输入事件之间就有了一种互相制约的关系，可降低对输出事件的影响。特别是在靠近故障树顶端的地方，这种作用将更加明显。要达到这个目的就需要增加系统的备用装置，以增加系统的可靠性。

(2) 在系统设备方面

以乳化液为介质的系统已远远不能满足要求，因此应首先更换系统介质，即变水压机为油压机，这样可解决以往因水酸碱性等问题对系统造成的影响；其次应对泵站、主缸进行更新、改造，提高其效率；另外，采用先进的逻辑锥阀与PC控制回路取代原有操作系统，以满足大流量要求和实现对系统压力、压边力等压力变化进行自动控制和监测。

(3)在人员管理方面

加强技术培训，使工作人员具有较高的技术素质，增强故障判断、分析和处理的能力以及应用现代化技术装备的能力；加强生产安全教育，提高责任心，使各生产岗位工作人员专心守职；制定并严格执行操作维护及事故处理等规章制度，健全和完善质量、安全保证体系。

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6结论

故障树分析法是一种逻辑性强，直观形象的可靠性分析法。本文应用故障树分析法对水压机系统主缸动作无力事故的原因分析及其相应措施的研究，对水压机的现代化技术改造实践有着重要的指导意义。

FTA事故树在分析瓦斯爆炸事故中的应用

事故树分析是美国贝尔电话研究所的沃特森20世纪60年代提出和发展起来的一门技术，主要用于分析事故的原因和评价事故风险，我国在20世纪80年代初引入，至今应用领域越来越广泛，并成为分析预测与预防事故的重要方法。瓦斯灾害是煤矿五大自然灾害中最严重的灾害之一，而瓦斯爆炸在瓦斯灾害中占很大比例，不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁井巷设施，终断生产，有时还会引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌等二次灾害。据统计，1990～1999年的10年间，我国煤矿共发生3人以上的死亡事故4002次，共死亡27459人，其中瓦斯事故2767次，共死亡20625人，占3人以上死亡事故总次数的69.14％，死亡人数的75.01％，给国家带来了巨大的人员伤亡和财产损失。在煤炭生产过程中，由于煤层地质条件复杂，安全的制约因素多，事故隐患也较多，导致瓦斯爆炸有许多因素，如管理因素，施工因素及技术因素等，这些因素不仅相互交叉，而且往往只能作为定性描述，不能方便地用于分析瓦斯爆炸的原因，这给具体的事故分析带来了困难。事故树分析目前已成为定性和定量预测与预防事故的主要方法。通过事故树进行定性、定量的系统安全分析，就可使事故分析有条不紊地进行，因而在复杂事故分析中概括出导致事故发生的基本事件，并找出安全评价的指标，提出防范事故的措施，以保证安全生产顺利进行。事故树编制过程是以顶上事件开始，逐级往下找出基本事件，每个下部事件是上部事件形成的原因，上部事件是下部事件发生的结果，因此，正确编制事故数是进行事故树分析的基础。根据瓦斯爆炸理论，发生瓦斯爆炸必须具备3个基本条件：一是瓦斯积聚浓度一般>5％～16％，二是氧气的供给氧含量>12％以上，三是引爆火源一般>650℃～750℃以上，三者必须同时存在缺一不可。其中供氧条件在通常条件下是自然满足的，因而在大多数条件下只要一定浓度的瓦斯及引爆火源的同时存在，瓦斯爆炸就必然发生。据国内外矿井瓦斯爆炸事故统计资料表明，矿井内的任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性，但>90％以上的瓦斯爆炸发生在采掘工作面，其中，煤巷掘进工作面发生的瓦斯爆炸事故的总次数要大于采煤工作面发生的瓦斯爆炸事故总次数。(Fault Tree Analysis简称FTA)又称故障树分析，是安全系统工程最重要的分析方法之一。事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，利用该图，既可以找到引发事故的直接原因，又能揭示发生事故的潜在因素，从而为安全决策提供有效途径。定性分析是事故树分析的核心内容。其目的是分析某类事故的发生规律及特点，找出控制该事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因事件的重要程度，以便按轻重缓急分别采取对策。事故树图形似倒立着的树，树中的节点具有逻辑判别性质。树的“根部”顶点节点表示系统的某一个事故，树的“梢、底部节点表示事故发生的基本原因，树的“树叉”中间节点表示由基本原因促成的事故结果，又是系统事故的中间原因。事故因果关系的不同性质用不同逻辑门表示。这样画成的一个“树用来描述某种事故发生的因果关系，称之为事故树。事故树的最小割集分析。事故树的定性分析(最小割集)，引起顶上事件发生的基本事件的集合叫割集，一个事故树中割集一般不止一个，在这些割集中，凡不包括其他割集的叫最小割集。它在事故树分析中占有重要地位，是顶上事件(事故)发生的本质原因，也就是说表示顶上事件发生原因的集合，因而最小割集越多，系统的危险性越大。其步骤是建立事故的布尔表达式，并划为最简析标准式，求出割集集合。利用布尔代数求取事故树的最小割集：在瓦斯爆炸事故树中，任何一组最小割集的基本事

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件同时发生，顶上事件就必然发生，说明顶上事件发生的途径有径集是系统可靠性工程的概念，又称通集，即如果事故树中某些基本事件不发生，则顶上事件不发生，这些基本事件的集合称为径集，最小径集是顶上事件不发生所必须的最低限度的基本事件集合。

结束语：从掘进工作面瓦斯爆炸事故树分析来看，最小割集有126组，数量较多，表明矿井掘进工作面瓦斯爆炸有126种可能途径，充分说明该事件的可能性与危险性很大，其中任一最小割集中的全部基本事件发生，则会引起掘进工作面瓦斯爆炸。由结构重要度分析结果知，基本事件结构重要度最大，其重要性在系统中占首位，所以，应选择控制瓦斯浓度，消除瓦斯环境中的火源，作为预防瓦斯爆炸的主要措施。采取阻止瓦斯爆炸的直接方法是“破坏”其中的某些基本事件，使其失去造成事故危险的条件。煤矿采煤面瓦斯爆炸是一个危险性较大的系统，综合其他分析可以得到，为确保煤矿安全生产，除将瓦斯浓度控制在其爆炸范围内，杜绝一切火源是最重要的。利用事故树分析法的逻辑关系，将各隐患因素有机结合在一起，找出系统全部可能失效的关键环节，有利于从静态和动态分析，预测问题，节约大量时间，人力，财力，从而更加有效制定安全措施，确保安全生产，避免灾害的发生，给企业带来更大的经济效益。

通用的可靠性设计分析方法

1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面

在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。

（1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。

任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。

对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：

1）产品的工作状态；

2）维修方案；

3）产品工作的时间与程序；

4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。

任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。

图1表示了一个典型的任务剖面。

（2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。

寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。

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寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。

图2表示了寿命剖面所经历的事件。

图1 任务剖面示例

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图2 寿命剖面所经历的事件

（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。

产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。

2.明确可靠性定性定量要求

明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。

可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。

可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。

常用的可靠性定性设计分析项目

可靠性定量要求是指：选择和确定产品的故障定义和判据、可靠性指标以及验证时机和验证方法，以便在研制过程中用量化的方法来评价和控制产品的可靠性水平。

确定可靠性指标主要考虑下列因素：

1）国内外同类产品的可靠性水平；

2）用户的要求或合同的规定；

3）本企业同类产品的可靠性水平；

4）进度和经费的考虑与权衡。

应该指出，上述各项有关的基础数据并非很容易得到。它有一个逐步积累的过程。当前，多数民用机械产品的用户一般还不会在合同中提出明确的可靠

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性定量要求。但潜在的要求是的的确确客观存在的，制造方有责任进行必要的市场调研，征求用户的意见，使其所研制开发的产品在可靠性方面有竞争力。可靠性指标不是越高越好，它要和技术可能性、研制开发周期、成本效益等几方面进行综合分析和权衡。

一般情况下，有定量可靠性要求的新产品在研制过程中有一个可靠性增长的过程。此外，还需要考虑数字指标的随机性所带来的置信水平问题。 3.制定和贯彻可靠性设计准则

制定和贯彻可靠性设计准则是一项重要的可靠性定性设计方法，它可以在进行产品设计的同时把可靠性设计到产品中去。这种方法的实用性强，效费比高，应予优先采用。

可靠性设计准则一般都是针对某个型号或产品的，但也可以把各个型号或产品的可靠性设计准则的共性内容，综合成某类产品的可靠性设计准则，例如：柴油机设计准则、载货汽车设计准则、拖拉机设计准则等。当然，这些共性的可靠性设计准则经剪裁、补充后又可成为专用产品的可靠性设计准则。

产品主管设计师应组织有关专家编制可靠性设计准则。该准则将同类产品的成熟经验和失败教训以设计指令的形式要求设计人员贯彻落实，使每条设计准则均有相应的设计保证措施。设计准则一般在方案设计开始前制定，经反复征求意见，完善、修改后再正式颁发。在施工设计阶段结束时，应提出设计准则贯彻实施报告。

和可靠性设计准则相似的一种可靠性设计文件是“可靠性设计检查表”。它用向设计人员提问题的方式促使设计人员考虑产品可靠性要求和消除可能存在的设计隐患。

4.系统可靠性模型的建立和可靠性分配

（1）系统可靠性模型的建立建立可靠性模型是为了定量分配、估算和评估产品的可靠性。

为了建模，要在产品工作原理图的基础上画出产品的可靠性框图。产品的工作原理图是表示产品各单元之间的功能联系，而可靠性框图则是以各种串-并-旁联的方框组合表示系统各组成单元之间的完成规定功能中的关系。这两者是不能混淆的。

表2是最常见的可靠性框图模型及其数学表达式。其中串联模型是指组成产品的所有单元中的任一单元发生故障都会导致整个产品故障。并联模型亦称作工作储备模型。r/n模型是指组成产品的所有单元都工作，但至少r个正常，产品才能正常工作。r/n模型亦称表决模型。

在建立产品的可靠性框图模型时，应从系统级向分系统、设备、部件极细化，但不一定细化到零部件，这要视具体情况而定。

常见的可靠性框图及其数学表达式

可靠性框图数学表达式

串联模型假设各单元失效间隔时间服从指数分布

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r/n模型（表决模型）假设各单元相同

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注：Rs —系统可靠度；Ri —单元可靠度；λs —系统失效率；λi —单元失效率；MTBF s —系统平均失效平均间隔时间。

（2）可靠性分配 工程中常用的可靠性分配方法有比例分配法和加权分配法。

1）比例分配法。如已知系统各单元的相对失效率比k i ，则可按下式进行可靠性分配：

λi =λs k i

式中 λi ——第i 个单元的失效率；

λs ——系统的失效率。

此方法以相似产品的失效率统计数据为基础。

2）加权分配法。此方法是对各子系统与完成规定任务的有关因素进行评分，得出各子系统的加权系数，据此进行可靠性分配。

评分时考虑的因素：①复杂程度；②技术水平和成熟程度；③工作时间；④重要程度。

5.故障模式、影响（危害度）分析（Failt Modes ，Effects （and Criticality ）Analysis ——FME （C ）A ）

FME （C ）A 分析是另一个重要的可靠性定性设计分析方法。此方法研究产品的每个组成部分可能存在的故障模式，并确定各个故障模式对产品其他组成部分和产品要求功能的影响。它亦能同时考虑故障发生的概率和危害度的等级。

系统的可靠性指标是多个故障模式综合影响的结果，而要提高系统的可靠性就必须具体分析各组成单元的故障模式对系统的影响和危害程度。 FME （C ）A 分析可用于设计的各个阶段，即方案设计、技术设计和施工设计，亦可用于工艺设计和工艺装备设计。

FME （C ）A 分析所用的表格见表3。此表可随设计阶段、产品对象、分析要求的不同而作必要的调整，分析者可酌情适当增减栏目。严酷度的等级举例见表4。

表3 FME（C）A表①

① 只做FMEA分析时不作11、12两项。

② 各栏填表说明详见参考文献[4、5]。

表4

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FME（C）A分析一定要由有经验的设计人员去做，否则会流于形式。企业的可靠性工程师可给予指导和帮助。FME（C）A分析的效果体现在：对影响产品可靠性的设计、工艺等因素有所改进；否则就是无效的分析。

6.故障树分析（Fault Tree Analysis——FTA）

FTA分析是以故障树的形式进行分析的方法。它用于确定哪些组成部分的故障模式或外界事件或它们的组合可能导致产品的一种已给定的故障模式。它以系统的故障为顶事件，自上而下地逐层查找故障原因，直至找出全部直接原因（基本事件，即硬件和软件故障、人为差错和环境因素等），并根据它们之间的逻辑关系用图表示。这种图的外形像一棵以系统故障为根的树，故称故障树。

FTA分析既可用于设计阶段作潜在故障发生原因的深入分析，亦可用事中阶段的故障诊断和事后的失效分析。既可用于定性分析，也可用于定量分析。在安全分析和风险评价中也是常用的方法。

7.确定可靠性关键件和重要件

在FMEA分析的基础上，确定少数的关键件和重要件，提出更详细具体的质量控制要求是经济地利用有限资源的管理途径。

确定可靠性关键件和重要件的原则如下：

1）故障会导致人员伤亡、财产严重损失的产品；

2）从寿命周期费用来说是昂贵的产品；

3）只要它发生故障就会引起系统故障的产品；

4）严重影响系统可用性，增加了维修费用和备件数量的产品；

5）难以采购的或用新工艺制造的产品；

6）需进行特殊处理、储存或防护的产品。

要对关键件和重要件的可靠性改进措施和有效性予以特别的重视。

8.设计评审

要在产品研制的各个阶段，设置设计评审点，对可靠性工作计划和实施情况进行有效的监督管理。

设计评审是对可靠性设计分析实施有效管理的主要途径。对设计评审的主要要求是：

1）在评审前要充分做好准备工作，评审主管单位应确定评审组成员，会同设计单位拟定评审大纲和评审检查清单，并确定应提交评审的所有文件资料；

2）评审组成员应有足够的时间审阅有关的文件和资料，并切实按评审检查清单逐项予以评审，实事求是地给予评价；

3）对评审中提出的问题，产品设计单位应制定相应措施，限期改进。

可靠性设计评审可和一般的设计评审结合进行。注意在不同设计阶段的评审点应对可靠性设计分析文件提出不同的要求。讲求实效，切忌走过场。

9.建立故障报告、分析和纠正措施系统（Failure Reporting，Analysis and Corrective Action Systems——FRACAS）

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建立FRACAS系统是实现可靠性增长和获取可靠性信息的重要手段。FRACAS系统的闭环流程如图3所示。

建立FRACAS系统的要点如下：

1）建立FRACAS系统的组织机构，质量部门和技术部门均应有专责人员负责此项工作。

2）应制定产品的FRACAS系统工作规定，并按规定执行。构成故障报告（信息）的闭环运行，关键问题能及时得到纠正。 3）应有齐全、完整的文档记录。

4）纠正措施的有效性应经试验确认。

图3 FRACAS闭环流程图

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(完整版)故障树分析法

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〃X X+Y=Y+X (2)结合律 X〃(Y〃Z)=(X〃Y)〃Z X+(Y+Z)=(X+Y)+Z (3)分配律 X〃(Y+Z)=X〃Y+X〃Z

故障树分析法的内容及其分析学习资料

故障树分析法的内容及其分析 故障树分析法（Fault Tree Analysis）是1961~1962年间，由美国贝尔电话实验室的沃森（H.A.Watson）在研究民兵火箭的控制系统中提出来的。首篇论文在1965年由华盛顿大学与波音公司发起的讨论会上发表。1970年波音公司的哈斯尔（Hassl）、舒洛特（Schroder）与杰克逊（Jackson）等人研制出故障树分析法的计算机程序，使飞机设计有了重要改进。1974年美国原子能委员会发表了麻省理工学院（MIT）的拉斯穆森（Rasmusson）为首的安全小组所写的“商用轻水核电站事故危险性评价”报告，使故障树分析法从宇航、核能逐步推广到电子、化工和机械等部门。 故障树分析法实际上是研究系统的故障与组成该系统的零件（子系统）故障之间的逻辑关系，根据零件（子系统）故障发生的概率去估计系统故障发生概率的一种方法。对可能造成系统失效的硬件、软件、环境、人为等因素进行分析，画出故障树，确定系统失效的各种可能组合方式及其发生的概率，从而计算出系统的失效概率，以便采取相的补救措施以提高系统的可靠性。 故障树分析一般有以下一些作用： （1）指导人们去查找系统的故障。 （2）能够指出系统中一些关键零件的失效对于系统的重要性。 （3）在系统的管理中，提供了一种看得见的图解，以便帮助人们对系统进行故障分析，并且对系统的设计有一定的指导作用。 （4）节省了大量的分析系统故障的时间，简化了故障分析过程。 （5）为系统的可靠度的定性与定量分析奠定的基础。 故障树分析一般按以下顺序进行： （1）定义系统，确定分析目的和内容，明确对系统所作的基本假设，对系统有一个详细的、透彻的认识。 （2）选定系统的顶事件。 （3）根据故障之间的逻辑关系，建造故障树。 （4）故障树的定性分析。分析各故障事件结构的重要度，应用布尔代数对其进行简化，找出故障树的最小割集。 （5）收集并确定故障树中每个基本事件的发生概率或基本事件分布规律及其特性参数。 （6）根据故障树建立系统不可靠度（可靠度）的统计模型，确定对系统作定量分析的方法，然后对该系统进行定量分析，并对分析结果进行验证。 （7）根据分析提出改进意见，提高系统的可靠性。

故障树分析法--最新,最全

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

高中体育与健康教学中应重视学生的心理辅导

高中体育与健康教学中应重视学生的心理辅导 摘要：传统体育教学只注重身体健康而忽视了心理健康，随着人类社会的飞速发展，人们对三维健康（即身体、心理和社会适应）越来越重视。青少年时期，心理障碍影响着个体学习行为和体育活动效能，影响了学生健全人格的形成。因此，重视学生的心理健康是每个教育工作者义不容辞的责任，作为体育教师在保障学生心理健康上有着独特的优势。 关键词：中学生心理辅导体育与健康教学心理障碍 中学生体育与健康学习的心理辅导，其目的是引导学生心理健康发展，帮助学生正确地认识自己、建立完美的人格。在体育教学中，教师可以在体育训练中大有作为，帮助其解除体育与健康学习中的心理障碍，充分发挥学生的潜能，达到人格的完美发展，从而达到提高体育与健康课教学质量的目的。 一、体育与健康学习心理障碍的特征 体育与健康学习心理障碍特征，是指学生在学习过程中，影响自身正常学习行为和体育活动的消极心理状态。这种现象在教学中很常见，通常表现为以下几个方面。 1.抑郁心理。主要表现在：学生对教学内容不感兴趣，学习时注意力不集中，自信心不足、精神萎靡，情绪低落，不主动，常躲避练习或早退。 2.过度紧张心理。主要表现在：学生在学习过程中，压力大，学习动作难度大，失误次数多等，这些大多能引起学生的过度紧张心理。

如果学生过度紧张，大脑皮层兴奋水平下降，学习难度会加大，这种状况会给学生的体育与健康学习及身心带来一定的危害，严重地影响学生体育能力的发挥。 3.恐惧心理。主要表现在：一学习某类动作，学生就害怕，害怕出现失误，害怕同学嘲笑，害怕教师批评、害怕受伤，这样就会产生恐惧心理，并伴随相应的生理变化，表现为：心跳加快、四肢无力，打寒战，出冷汗，这样就影响了自身的运动能力，从而导致学习无法正常进行。 4.自卑心态。学生在体育与健康学习中常自我感觉不如别人，信心不足，认为自己“笨手笨脚”，生怕别人看见耻笑，特别是遇到有点难度的技术动作，就更不愿练习，这样长期下来将导致恶性循环，产生厌倦学习心理。 二、心理辅导的方法 体育与健康学习心理辅导主要是促进运动参与，并有效的运用激励，调节情绪。刚柔相济，营造和谐的课堂气氛，以事实或事例正面引导学生，将心中的积郁进行有益的宣泄，从而使学生以积极向上的心理投入到体育与健康学习中去。教师开展心理辅导时可采用下列方法。 1.培养学生体育与健康的学习兴趣。兴趣是最好的老师，学生对学习内容不感兴趣，是体育与健康学习最大的障碍，将直接影响其学习中的心理变化。在体育与健康学习中，学生的个体需要和课堂组织教学往往会产生矛盾，这就要求教师帮助其提高对体育价值的认

故障树分析详细

“与门 C ）条件与门 亡）排斥或门 第三节故障树概述 故障树分析是一种根据系统可能发生的爭故或已经发生的爭故结果.去寻找与该爭故发生有关的原 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。 故障树分析是一种严密的逻辑过程分析.分析中所涉及到的各种爭件、原因及其相互关系，需要运用一 定的符号予以表达。故障树分析所用符号有三类，即爭件符号，逻辑门符号，转移符号。 图1故障树的爭件符号 事件符号如图1所示包括： （1） 矩形符号 矩形符号如图la ）所示。它表示顶上爭件或中间事件.也就是需要往下分析的事件。将爭件扼要记入 矩形方框内。 （2） 圆形符号 恻形符号如图1b ）所示。它表示基木原因爭件，或称基木爭件。它可以是人的差错，也可以是机械. 元件的故障.或环境不良因素等。它表示最基木的.不能继续再往下分析的爭件。 （3） 屋形符号 屋形符号如图1c ）所示。主要用于表示正常爭件.是系统正常状态下发生的正常爭件。 （4） 菱形符号 菱形符号如图Id ）所示。它表示省賂爭件，主要用于表示不必进一步剖析的事件和由于信息不足，不 能进一步分析的爭件° d) Bi B. B ? Bi Bi E l V 2 …E N h)丧决门

图2故障树逻输门符号 逻辑门符号如图2所示包括： 一一逻辑与门。表示仅、所有输入爭件都发生时，输出事件才发生的逻辑关系?如图2d ）所示。 一一逻辑或门。表示至少有一个输入爭件发生.输出爭件就发生的逻辑关系.如图2b ）所示。 一一条件与门。图2c ）所示，表示Bl 、B2不仅同时发生?而且还必须再满足条件a ,输出爭件A 才会 发生的逻辑关系。 一一条件或门。图2d ）,表示任一输入爭件发生时.还必须满足条件a,输出爭件A 才发生的逻辑关系。 一一排斥或门。表示几个爭件、”1中，仅出一个输入事件发生时，输出事件才发生的逻紺关系，其符号如 图2e ）所示。 一一限制门。图2f ）所示.表示'“I 输入爭件B 发生，且满足条件X 时.输出爭件才会发生，否则，输 出爭件不发生。限制门仅有一个输入爭件。 一一顺序与门。表示输入爭件既要都发生，又要按一定的顺序发生，输岀爭件才会发生的逻辑关系.其 符号如图2g ）表示。 一一表决门。表示仅Fn 个爭件中有m （m^n ）个或m 个以上事件同时发生时.输出事件才会发生， 其符号如图2h ）所示。 图3故障树转移符号 转移符号包括： 一一转入符号。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号，其符号如图3a ）。 一一转出符号。表示该部分故障树由此转出，其符号如图3b ）。 编制故障树应从以下几方面入手： 一一熟悉系统。「解系统的构造、性能、操作、工艺、元件之间的关系及人.软件.锁件.环境的相互 作用和系统工作原理等： 一一收集、调查系统爭故资料。收集、调査系统的已有事故资料和类似系统的爭故资料。 一一确定顶上爭件。根据对系统已堂握的资料，在分析系统一类危险源的基础上.确定系统專故类型作 为顶上爭件。 一一调査分析顶上爭件发生的原因.从人、机、物、环境和信息各方面入于?调查分析彩响顶上事件发生 的所有原因。 下而以一液化石油气第一类危险源.选择顶上爭件为火灾爆炸爭故c 故障树分析如图4。 帀）转入符号 b ）转出符号

故障树分析法(FTA)

故障树分析法（FTA） 故障树分析法(Fault Tree Analysis，简称FTA)，就是在系统（过程）设计过程中，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及其发生概率，以计算系统故障概率，采取相应的纠正措施，提高系统可靠性的一种设计分析方法。 故障树分析主要应用于 1.搞清楚初期事件到事故的过程，系统地图示出种种故障与系统成功、失败的关系。 2.提供定义故障树顶未卜事件的手段。 3.可用于事故（设备维修）分析。 故障树分析的基本程序 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。目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果

00基于故障树分析法构建专家系统知识库模型

基于故障树分析法构建专家系统知识库模型 摘要：本文在广泛搜集往复式压缩机故障类型的基础上，探析故障机理。运用故障分析法，建立故障树模型，并用二维表格将其表示出来。然后并运用access数据库和vb语言构建知识库链表。最后，给出故障诊断专家系统知识库维护方法。 关键词：往复式压缩机知识库故障树 引言：往复式压缩机由于其自身的特点广泛应用于石油石化企业。但由于机构复杂、零件繁多，现场维修人员在诊断故障问题时困难重重。在维护和维修往复式压缩机时，故障诊断专家系统可以给现场维修人员提出宝贵建议的。在往复式压缩机故障诊断专家系统中，知识库的优劣直接影响到诊断的准确性和真实性。在构建知识库过程中，故障树分析法直接简明、逻辑性强等特点，所以本文采用故障树模型建立往复式压缩机故障诊断系统的知识库，保证诊断的准确性和真实性。 Building a knowledge base of expert system model based on the fault tree analysis 1，故障树分析法基本知识 1.1定义： 故障树分析法就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都是已知的，毋需再深究的因素为止。 通常，把最不希望发生的事件称为顶事件，毋需在深究的事件称为底事件，介于顶事件和底事件之间的一切事件为中间事件，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树形图。这样的树形图称为故障树，用以表示系统或各个部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。 1．The failure analysis 1.1 Basic knowledge of fault tree analysis Fault tree analysis is that the most reluctant fault condition occurred in the studied system will be as a failure analysis of target; then look for all the factors leading to the most reluctant fault condition; next seek for all the direct factors causing the next level faults till original fault factors、well known failure mechanisms or open Probability distribution of fault factors would be fond out; finally, you can obtain all the original fault factors that can’t be divided. Usually, the most reluctant fault case would be considered as the top incindents; the fault factors that couldn’t be searched would be acted as the bottom incindents; the fault case in the middle of the top incindents and the bottom incindents would be though as intermediate incindents. By appropriate symbols of fault tree analysis expressing the three typle of mentioned incindents and combining the top incindents、intermediate incindents and the bottom incindents in logic relationship, we can make out the model of the fault tree analysis-the graph of fault tree analysis that it would indicate the logic structure for each fault incidents or fault tree analysis. Fault tree analysis is the method that it can evaluate security and reliability of the studied systems accuratelly that by the way of the model of fault tree, analyzing all kinds of faults incindent, caculating vavious characteristic quantities of reliability. 1.2故障树分析法步骤 故障树分析步骤具体如下： 1.对所选定的系统作必要分析，了解系统的组成及各项操作的内容。 2.对系统的故障进

FTA-故障树分析

1.故障树分析法的产生与特点 从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。 20世纪60年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。 故障树分析法简称FTA (Fault Tree Analysis），是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。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。 总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。 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。 由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。 显然，故障树分析法也存在一些缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一般分析人员充分掌握的情况下，很容易发生错误和失察。例如，很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉；同时，由于每个分析人员所取的研究范围各有不同，其所得结论的可信性也就有所不同。 2.故障树的构成和顶端事件的选取

事件树分析方法

事件树分析方法 一、基本概念 事件树分析起源于决策树分析，它是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。 一起事故的发生，是许多原因事件相继发生的结果，其中，一些事件的发生是以另一些事件首先发生为条件的，而一事件的出现，又会引起另一些事件的出现。在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以一初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树。它既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。 二、事件树分析法的作用 1．ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法。 2．事后用ETA分析事故原因，十分方便明确。 3．ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。 4．当积累了大量事故资料时，可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效。 5．在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。

三、事件树的编制程序 （一）确定初始事件 事件树分析是一种系统地研究作为危险源的初始事件如何与后续事件形成时序逻辑关系而最终导致事故的方法。正确选择初始事件十分重要。初始事件是事故在未发生时，其发展过程中的危害事件或危险事件，可以用两种方法确定初始事件： 根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定； 根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或初始事件中选择。 （二）判定安全功能 系统中包含许多安全功能，在初始事件发生时消除或减轻其影响以维持系统安全运行。 （三）绘制事件树 从初始事件开始，按事件发展过程自左向右绘制事件树，用树枝代表事件发展途径。首先考察初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以发挥功能的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。然后依次考察各种安全功能的两种可能状态，把发挥功能的状态（又称成功状态）画在上面的分枝，把不能发挥功能的状态（又称失败状态）画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。事件树编制过程如图5-3-1所示。 （四）简化事件树 在绘制事件树的过程中，可能会遇到一些与初始事件或与事故无关的安全功能，或者其功能关系相互矛盾、不协调的情况，需用工程

基于故障树的故障诊断.

基于故障树的智能故障诊断方法 一．故障树理论基础 故障树分析法(fault tree analysis，FTA)是分析系统可靠性和安全性的一种重要方法，现己广泛应用于故障诊断。基于故障的层次特性，其故障成因和后果的关系往往具有很多层次并形成一连串的因果链，加之一因多果或一果多因的情况就构成故障树。故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量与故障向量(故障原因)之间的全部逻辑关系。 故障树法对故障源的搜寻直观简单，它是建立在正确故障树结构的基础上的。因此建造正确合理的故障树是诊断的核心与关键。但在实际诊断中这一条件并非都能得到满足，一旦故障树建立不全面或不正确，则此诊断方法将失去作用。二．基于故障树的故障诊断方法 故障树分析法(Fault Tree Analysis，FTA)又叫因果树分析法．它是目前国际上公认的一种简单、有效的可靠性分析和故障诊断方法，是指导系统最优化设计、薄弱环节分析和运行维修的有力工具。 故障树分析法首先要在一定环境与工作条件下，找到一个系统最不希望发生的事件，通常以人们所关心的影响人员、装备使用安全和任务完成的系统故障为分析目标，再按照系统的组成、结构及功能关系，由上而下，逐层分析导致该系统故障发生的所有直接原因，并用一个逻辑门的形式将这些故障和相应的原因事件连接起来，建立分析系统的故障树模型，从而，形象地表达出系统各功能单元故障和系统故障之间的内在逻辑因果关系。这种方法既能分析硬件本身的故障影响，又能分析人为因素、环境以及软件的影响．不仅能对故障产生的原因进行定性分析，找出导致系统故障的原因和原因组合，确定最小割集和最小路集，识别出系统的薄弱环节及所有可能失效模式，还能进行相关评价指标的定量计算。根据各已知单元的故障分布及发生概率，求得单元概率重要度，结构重要度、关键重要度和系统失效概率等定量指标。 将FTA用于系统的故障诊断中，把系统故障作为故障树分析的顶事件，既能通过演绎分析，直接探索出系统的故障所在，指出故障原因和原因组合，帮助

故障树分析法论文

现代设计方法与应用 故障分析法与手机故障问题 系别机械工程 年级2012级 专业机械设计制造及其自动化 班级机自本1205班 学生姓名王乾铭 学号12430103154590 指导教师徐永成 二 0 一五年六月

目录 摘要 一引言 (1) 1、概论 (1) 2、故障树分析发的分析原则 (1) 3、故障树分析发的步骤 (1) 二手机故障分析 (2) 1、顶上事件 (2) 2、软体故障 (2) 3、硬体故障 (3) 三提高手机可靠性的措施 (3) 四结论 (4) 五参考文献 (4) 六致谢 (4)

摘要：为了提高手机在生产及使用过程中的可靠性，利用故障树分析法对手机故 障事件进行系统分析，最小化分割手机故障的直接及间接原因，并以此为依据提高手机的可靠性。 关键词：手机故障、可靠性、故障树分析法 一引言： 现代社会进入高速发展的信息时代，从通讯设备来讲，手机已经成为人们必不可少的东西之一。那么如何让手机更加安全可靠的为我们服务呢，接下来我将利用故障树分析法对手机故障进行系统分析。 1、概论： 故障树分析(Fault Tree Analysis，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。 2、故障树分析法的分析原则： 故障树分析法的关键是故障树的建立，其编制过程是一个严密的逻辑推理过程，应遵循以下基本原则： （1）确定顶上事件应从故障的最简分类来确定，顶上事件的确立有利于分析结果的正确有效。 （2）在确定顶上事件后，为了避免故障树过于繁琐和庞大，应当明确被分析目标的边界条件，以及合理的假设条件，从而限制故障树的大小及复杂程度。 （3）故障树分析是一种演绎法，应当从顶上事件开始逐级展开。先分析顶上事件的直接原因，直到无遗漏的列出该级的逻辑门的全部输入事件，之后再对所有输入事件发生的原因进行分析，直至列出导致顶上事件的所有事件为止。 （4）禁止门与门之间直接相连的原则。在编制故障树时，任何一个逻辑门的输出必有一个对应的结果事件，不允许不经过结果事件而将门与门直接相连，以确保故障树逻辑关系的准确性。 （5）明确事件与事件定义的原则。明确地给出事故与事件发生的定义及其发生的条件是确定事故事件发生原因的前提。所以，在编制故障树时，对各事故事件必须用简单明了的语句表达清楚。 3、故障树分析法的步骤： 故障树分析法的基本步骤如下： （1）熟悉分析目标：详细了解分析目标个状态及各种参数。 （2）调查事故：收集事故案例及原因，进行事故统计，设想可能发生的事故。 （3）确定顶上事件：分析的对象即顶上事件。 （4）确定目标值：根据经验教训及事故案例，经统计分析，求解事故发生概率。 （5）调查原因事件：调查与事故相关的所有原因事件及各种因素。 （6）画出故障树：从顶上事件起，逐级展开找出直接原因事件，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

GB7829—87故障树分析程序

ＧＢ７８２９—８７故障树分析程序中华人民共和国国家标准 UDC519.28 :007.3 故障树分析程序 GB7829-87 Procedure for fault tree analysis 1 总则 1.1 目的 故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一。故障树分析包括定性分析和定量分析。定性分析的主要目的是:寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。定量分析的主要目的是:当给定所有底事件发生的概率时，求出顶事件发生的概率及其他定量指标。在系统设计阶段，故障树分析可帮助判明潜在的故障，以便改进设计(包括维修性设计);在系统使用维修阶段，可帮助故障诊断、改进使用维修方案。 1.2 范围 本标准规定了系统可靠性和安全性的故障树分析的一般程序，主要适用于底事件和顶事件均为两状态的正规故障树。 2 引证标准 GB3187-82 《可靠性基本名词术语及定义》。 GB4888-85 《故障树的名词术语和符号》。 3 术语

本标准采用GB3187-82和GB4888-85中规定的术语定义。并补充以下术语: 3.1 模块 对于已经规范化和简化(见5.3和5.4.1)的正规故障树，模块是至少有两个底事件，但不是所有底事件的集合，这些底事件向上可到达同一个逻辑门，并且必须通过此门才能到达顶事件，故障树的所有其他底事件向上均不能到达该逻辑门。 3.2 最大模块 经规范化和简化的正规故障树的最大模块是该故障树的一个模块，且没有其他模块包含它。 3.3 割集 割集是导致正规故障树顶事件发生的若干底事件的集合。 3.4 最小割集 最小割集是导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合。它表示引起故障树顶事件发生的一种故障模式。 3.5 结构函数故障树的结构函数定义为: 其中,为故障树底事件的数目，,，,，…，,为描述底事件状态的布尔变量， 即 ,,, 3.6 底事件结构重要度 第,个底事件的结构重要度为: i=1,2,…,n

事件树分析方法与事故树分析方法的不同点

定义 事件树分析（Event Tree Analysis，简称ETA）起源于决策树分析（简称DTA），它是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。 一起事故的发生，是许多原因事件相继发生的结果，其中，一些事件的发生是以另一些事件首先发生为条件的，而一事件的出现，又会引起另一些事件的出现。在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，它以一初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树。它既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。 2、功能 ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法。 事后用ETA分析事故原因，十分方便明确。 ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。 当积累了大量事故资料时，可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效。 在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。 3、事件树编制 (1)确定初始事件 事件树分析是一种系统地研究作为危险源的初始事件如何与后续事件形成时序逻辑关系而最终导致事故的方法。正确选择初始事件十分重要。初始事件是事故在未发生时，其发展过程中的危害事件或危险事件，如机器故障、设备损坏、能量外逸或失控、人的误动作等。可以用两种方法确定初始事件： ①根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定； ②根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或初始事件中选择。 (2)判定安全功能 系统中包含许多安全功能，在初始事件发生时消除或减轻其影响以维持系统的安全运行。常见的安全功能列举如下： ①对初始事件自动采取控制措施的系统，如自动停车系统等； ②提醒操作者初始事件发生了的报警系统； ③根据报警或工作程序要求操作者采取的措施； ④缓冲装置，如减振、压力泄放系统或排放系统等； ⑤局限或屏蔽措施等。 (3)绘制事件树 从初始事件开始，按事件发展过程自左向右绘制事件树，用树枝代表事件发展途径。首先考察初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以发挥功能的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。然后依次考察各种安全功能的两种可能状态，把发挥功能的状态（又称成功状态）画在上面的分枝，把不能发挥功能的状态（又称失败状态）画在下面的分枝，直到到达系统故障或事故为止。 (4)简化事件树

基于故障树的故障诊断.

基于故障树的智能故障诊断方法 ．故障树理论基础 故障树分析法(fault tree analysis, FTA)是分析系统可靠性和安全性的一种重 要方 法，现己广泛应用于故障诊断。 基于故障的层次特性， 其故障成因和后果的 关系往往具 有很多层次并形成一连串的因果链, 就构成故障 树。故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、 功能特征的行为模 型,是一种定性的因果模型, 以系统最不希望事件为顶事件, 以可能导 致顶事件 发生的其他事件为中间事件和底事件, 并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树 状结构。它反映了特征向量与故障向量 (故障原因 )之间的全部逻辑关系。 故障树法对故障源的搜寻直观简单,它是建立在正确故障树结构的基础上 的。因此建 造正确合理的故障树是诊断的核心与关键。 但在实际诊断中这一条件 并非都能得到满足, 一旦故障树建立不全面或不正确, 则此诊断方法将失去作用。 二．基于故障树的故障诊断方法 故障树分析法(Fault Tree Analysis , FTA)又叫因果树分析法.它是目前国际 上公认 的一种简单、有效的可靠性分析和故障诊断方法, 是指导系统最优化设计、 薄弱环节分析 和运行维修的有力工具。 故障树分析法首先要在一定环境与工作条件下, 找到一个系统最不希望发生 的事件, 通常以人们所关心的影响人员、 装备使用安全和任务完成的系统故障为 分析目标,再按照 系统的组成、结构及功能关系,由上而下,逐层分析导致该系 统故障发生的所有直接原因, 并用一个逻辑门的形式将这些故障和相应的原因事 件连接起来, 建立分析系统的故障树模 型, 从而, 形象地表达出系统各功能单元 故障和系统故障之间的内在逻辑因果关系。 这 种方法既能分析硬件本身的故障影 响,又能分析人为因素、 环境以及软件的影响． 不仅能对故障产生的原因进行定 性分析, 找出导致系统故障的原因和原因组合, 确定最小割集和最小路集, 出系统的薄弱环 节及所有可能失效模式, 还能进行相关评价指标的定量计算。 据各已知单元的故障 分布及发生概率, 求得单元概率重要度, 结构重要度、 重要度和系统失效概率等定 量指标。 将 FTA 用于系统的故障诊断中，把系统故障作为故障树分析的顶事件，既 能通过演绎分析， 直接探索出系统的故障所在， 指出故障原因和原因组合， 帮助 加之一因多果或一果多因的情况 识别 根 关键

故障树最小割集

故障树定性分析—最小割集及其求法 故障树分析，包括定性分析和定量分析两种方法。在定性分析中，主要包括最小割集、最小径集和重要度分析。限于篇幅，以下仅介绍定性分析中的最小割集和最小径集。 最小割集及其求法 割集：它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。现在，已有计算机软件求取最小割集和最小径集。以下简要介绍布尔代数化简法。 图8－9为一故障树图，以下是用布尔代数化简的过程。 图8－9 故障树 T=A1＋A2 =X1 X2 A3＋X4 A4 =X1 X2 (X1＋X3)＋X4 (X5＋X6) =X1 X2 A1＋X1 X2 A3＋X4 X5＋X4 X6 =X1 X2＋X4 X5＋X4 X6 所以最小割集为{X1，X2}，{X4，X5}，{X4，X6}。结果得到三个交集的并集，这三个交集

就是三个最小割集E1={X1，X2}，E2={X4，X5}，E3={X4，X6}。用最小割集表示故障树的等效图如图8－10。 故障树定性分析—最小割集和最小径集在故障树分析中的应用 （1）最小割集表示系统的危险性 求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能，了解系统的危险性。 每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能，有几个最小割集，顶上事件的发生就有几种可能，最小割集越多，系统越危险。 从最小割集能直观地、概略地看出，哪些事件发生最危险，哪些稍次，哪些可以忽略，以及如何采取措施，使事故发生概率下降。 例：共有三个最小割集{X1} 、{X2，X3} 、{X4，X5，X6，X7 ，X8}，如果各基本事件的发生概率都近似相等的话，一般地说，一个事件的割集比两个事件的割集容易发生，五事件割集发生的概率更小，完全可以忽略。 因此，为了提高系统的安全性，可采取技术、管理措施以便使少事件割集增加基本事件。

基于故障树分析法的显控系统排障研究

基于故障树分析法的显控系统排障研究 孔庆宇，侯杰，王勇，王云升，蒋静 （中国人民解放军66139部队，北京100144） 摘要：故障树分析法是基于知识的故障诊断技术，是以倒树状模型确立问题根源的方法论。以串联模式为主要结构的显控系统，工作逻辑清晰，因果关系明显，与故障树分析法逻辑耦合度高，较适用于故障树分析法排除系统故障。 关键词：故障树分析法；显控系统 中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1673-1131（2019）01-0036-02 Abstract:Fault tree analysis(FTA)is a knowledge-based fault diagnosis technology and a methodology to establish the root cause of the problem by inverted tree model.The display and control system with series mode as its main structure has clear working logic,obvious causality and high logical coupling with fault tree analysis,which is more suitable for fault tree analysis to troubleshoot system faults. KeyWords:Fault tree analysis;The Display and Control System 0引言 显控系统是对视音频信号进行分析、处理、显示和记录的中央控制系统，大型显控系统常用于会议厅、演播大厅等场合，小型显控系统可集成安装在电视转播车、封闭式个人影院内，是办公、生活息息相关的工具系统。显控系统的连接方式以串联为主，工作时逻辑关系清晰，发生故障时常根据其连接关系及工作原理，用排除法寻找问题根源，而故障树分析法正是一种依靠逻辑关系进行故障诊断的方法论，将故障树分析法应用于显控系统的排障处理，就显得事半功倍。 1故障树分析法 故障树分析法，即FTA（Fault Tree Analysis），是由美国贝尔实验室为提升火箭发射系统可靠性、安全性，在1961年由其研究员华特先生首先提出，之后大量应用于航天航空设计、原子反应堆、大型电子计算机等重要系统，如今已是可靠性分析和风险评估领域最重要的方法之一。 故障树分析法顾名思义，是以故障树为逻辑原型的分析法则，故障树由分级事件与逻辑门构成，其中分级事件包括顶事件、中间事件、底事件、未知事件和小概率事件，逻辑门包括与门、或门，其含义如表1所示。在进行故障分析时，首先根据目标系统的逻辑关系建立故障树，所建立的故障树至少包含顶事件、中间事件、底事件及逻辑门，对于中间事件层级过多的复杂故障树模型，可根据不交化原则对其进行逻辑化简，故障树建立成功后，依据现有诊断案例的知识经验对其中间事件及底事件进行赋值，赋值既可是具体数据，也可由表示程度的文字副词代替，如在某些扩展故障树研究中，经常把节点（关键中间事件）的出现概率，划分为“经常发生”“较少发生”“极少发生”等，赋值完成后，就可用故障树分析法针对具体事件展开故障分析。 表1 故障树元素含义表 2显控系统的典型故障分析 显控系统通常由控制终端、信号源、视频矩阵、拼图处理器和显示单元组成，属于典型的串联连接方式，如图1所示，具备较强的逻辑性。 A-star算法，根据管道长度、管孔利用率、管道级别、曼哈顿距离四个因素综合评价光缆敷设代价，并对不同层级的光缆及管道进行匹配，可以较为准确的计算两局站/基站机房间的最优路由方案。 5结语 通过曼哈顿距离和A*算法得到的最优光缆路由是相对最优的光缆路径，在实际的工程设计中，可以指导光缆工程建设。但在建模的工程中涉及大量的基础资源数据，需提前准备；而寻址算法需要借助程序实现。目前已开发完成基于VB的计算工具，实际应用中仅需输入建模中需要的基础数据，点击计算即可给出结果。此次论文中讨论关于结合曼哈顿距离和A*算法的光缆路由寻址的理论基础，并已完成根据理论的初步建模实践，如需大规模应用，还需二次开发。 参考文献： [1]别丽华,蒋天发,李倩,等.基于Hashtable的启发式A-star 及其改进算法在最短路径问题中的高效实现[J].武汉:武汉大学学报(工学版),2016，49(6):944-948. [2]Nannicini,G.,Delling,D.,Liberti,L.,Schultes,D．Bidirec- tional A*Search for Time-Dependent Fast Paths．In:McGeoch, C.C.(ed.)WEA2008.LNCS,vol.5038,pp.334-346. [3]李彬.基于相对曼哈顿距离的Web聚类算法研究[J]. TECHNICAL APPLICATION,2015. 基金项目：江苏省高等学校自然科学研究（18KJD510009） 。 ３６