故障树和诊疗树课件.ppt

2、故障树分析FaultTree故障分析是以故障树作为模型对系统的可靠性进行分析的一种方法。
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门把顶事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图，则称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。

故障树符号

续表续表泰坦尼克海难3、故障树的建立步骤
a、选择和确定顶事件：顶事件是系统最不希望发生的事件，或是指定进行逻辑分析的故障事件。b、分析顶事件：寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。c、分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作为下一级的输出事件，如同b中对顶事件那样进行处理。
d、重复上述步骤，逐级向下分解，直到所有的输入事件不能再分解或不必要再分解为止，即建成了一棵倒置的故障树。4、建树时要注意：
(1)忽略小概率事件并不意味着可以忽小
部件的故障和小故障事件，这是两个不同的概念。挑战者号航天飞机的爆炸就是一个密封圈失效的“小故障”；
(2)有的故障发生概率虽小，可是一旦发生则后果严重，为了安全以备万一，这种事件就不能忽略；
(3)故障定义必须明确，避免多义性，否则会使故障树逻辑混乱出现错误；(4)先抓主要矛盾，开始建树应先考虑主要的、可能性很大的以及关键性‘以致命度、重要度衡量)的故障事件，然后在逐步细化分解过程中再考虑次要的、不常发生的以及后果不严重的次要故障事件；
(5)强调严密的逻辑性和系统中事件的逻辑关系，条件必须清楚，不可紊乱和自相矛盾。电机故障树5、化简故障树
常用方法有（1）修剪法，就是去掉逻辑多余事件的方法。对于简单的小故障树可以直接观察或借助布尔代数（二值逻辑）运算予以化简。
如：
（2）模块法：把故障树的底事件化成若干底事件的集合，每个底事件都是互斥的，即其包含的底事件在其它集合中没有重复。

故障树示例故障树分析
通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，画出故障树，从而确定产品故障原因的各种可能组合方式和(或)其发生概率。
定性分析
定量分析
FTA目的故障树分析步骤故障树定性分析1）定性分析
故障树分析的任务是求出故障树的全部最小路集或(最小割集)。如果故障树中与门很多，最小割集就少，说明该系统为安全；如果或门多，最小割集就多，说明该系统较为危险。
最小割集：是指属于它的底事件都发生就能使顶事件发生的必要底事件的集合。一个最小割集中所有底事件发生，顶事件就发生。
最小路集：是指属于它的底事件都不发生就能保证顶事件不发生的必要的底事件的集合。一个最小路集中的基本事件都不发生，就可使顶事件不发生。最小割集的意义3、最小割集可以指导系统的故障诊断和维修
如果系统某一故障模式发生了，则一定是该系统中与其对应的某一个最小割集中的全部底事件全部发生了。进行维修时，如果只修复某个故障部件，虽然能够使系统恢复功能，但其可靠性水平还远未恢复。根据最小割集的概念，只有修复同一最小割集中的所有部件故障，才能恢复系统可靠性、安全性设计水平。如何找出故障树的最小路集和最小割集？
最小割集：常用的方法有观察法（对于简单的小故障树）、故障树结构函数法和下行法求故障树的最小割集。
最小路集：用对偶故障树求最小路集。
下面介绍一下用下行法求最小割集的方法：示例
根据与、或门的性质和割集的定义，可方便找出该故障树的割集是：
{X1},{X2,X3},{X1,X2,X3},{X2,X1}，{X1,X3}
根据与、或门的性质和割集的定义，可方便找出该故障树的最小割集是：
{X1},{X2,X3}
最小割集求解方法：
常采用下行法与上行法。
其原理是：
与门增加割集的大小，或门增加割集的数量。
其步骤是：
由顶事件开始逐渐向下以输入事件替换输出事件，把与门的输入写成一行，把或门的输入写成一列，直到完全变成底事件的矩阵为止。矩阵的每一行代表一个割集，整个矩阵代表故障树的全部割集。将非最小割集剔除，剩下的就是最小割集了。用下行法找出该树的所有最小割集。共得到9个割集：

通过集合运算吸收律规则简化以上割集，得到全部最小割集。因为

所以和被吸收，得到全部最小割集：
最小割集比较故障树定量分析故障树结构函数典型逻辑门的结构函数结构函数示例结构函数示例重要度分析概率重要度结构重要