故障树的基本实施步骤
故障树分析及应用综述
故障树分析法及其应用方玉茹（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：本文研究了故障树分析法(FTA)的基本原理，介绍了从选择顶事件，建立故障树，利用结构函数进行简化，再对故障树模型进行定性和定量分析的具体实施过程。
然后展示了FTA目前在各行业故障诊断的应用现状，并结合制粉系统磨煤机故障、外国长壁采煤机系统故障及自身课题研究相关的实例，阐述了FTA在机械故障诊断中的实际应用。
最后简单介绍了由故障树形成专家系统知识库的过程。
基于故障树的诊断方法有快速、易修改等优点，也存在人为因素大、不能处理模糊概率等缺点，故今后的研究应当尽量改善FTA的缺点使其适用性更强。
关键词：故障树分析法；故障诊断；机械；专家系统Fault Tree Analysis Method and ApplicationFANG Yu-ru(School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: In this paper, the basic principle of the fault tree analysis (FTA) is studied, and the specific implementation process from selecting top event, establishing the fault tree , simplifying the tree using structure function, to qualitative and quantitative analysis of fault tree model. Then the application status of FTA in fault diagnosis of various industries is shown, and actual application of FTA on mechanical fault diagnosis is expounded with instances of ball pulverizer failure, foreign longwall shearer system failure and program related instances. Finally, a brief introduction to the process of the formation of the expert system knowledge base by the fault tree is given. The diagnosis based on FTA is both quick and easy to modify, etc., but shortcomings are the human factors is big and it can not deal with the fuzzy probability. So future research should try to improve the shortcomings to make it more applicable.Key words: FTA；fault diagnosis；mechanical；expert system随着科学技术发展，系统的能力和现代化水平日益提高，系统规模越来越大，复杂性也越来越高．这类系统一旦发生故障，便会造成巨大损失。
故障树分析法在触电事故分析中的应用
最后 应 用故 障树 分析 法对 风 电场触 电事 故进行 了分析 ，结 果 可以辨 识 出影响 较 大的危 险 因素 。 关键 词 ：风 险辨识 ；触 电事故 ；故 障树 分析 中图分类 号 ：Ｘ ９ ３ ４ 文献标 识码 ：Ａ
１ 概 述
故 障树分析法 （ Ｎ＇ Ａ）是 由 贝 尔 电 话研究所的 Ｈ ＿ Ａ ． Ｗａ Ｔ ｓ ｏ ｎ于 １ ９ ６ １ ～ １ ９ ６ ２ 年 间提 出 的 ，并 且在 以后 的核 电站 概 率 危 险评价 （ Ｐ Ｓ Ａ）技术 发展 中起 到 了里程 碑 的作 用 。 自从 ２ Ｏ世 纪 ７ ０ 年 代 初 期 发 展 了 以计 算 机 为 基 础 的分 析 技 术 以 来 ，故 障树 方 法 得 到 了广 泛 的 应 用 。故 障树 分 析 又 称 为 事 故 树 分 析 ，是 一 种 演 绎 的系 统 风 险分 析 方 法 。它 是 从要 分 析 的特 定 事 故 或故 障 开始 层 层 分 析 其 发 生 原 因 ， 直 分析 到不 能再 分 解 为 止 。将 特定 的 事 故 和各 层 原 因之 间 的逻 辑 门符 号连 接 起来 ，得 到 形 象 、简 洁 地表 达其 逻 辑 关 系的逻辑树图形，即故障树。通过对故 障树 简化 、 计 算 达到分 析 、评价 的 目的 。 ２ 故 障树分 析法 的分 析原 则 故 障树 分 析 法 的关 键 点 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 应优 先 考虑 风 险 大 的事故 事件 ， 能否 正确选 择 顶上 事件 ， 直 接 关 系 到 分 析 结 果 ，是 故 障 树 分 析 的 关 键 。在 系统 危 险分 析 的结 果 中 ，不 希 望 发 生 是 非 常 多 的 ，并 且 每 个 不 希 望 发 生 的 事 件 都 可 以成 为 顶 上 事 件 。此 时 ， 对 所 有 不 希 望 的事 件存 在 一 个 筛 选 的 过 程 ，应 当把 易 于发 生 且 后 果 严 重 的 事 件 优先 作 为分析 对 象 ，即顶 上事件 。当然 ， 也 可 将 发 生 频 率不 高但 后 果 虽 不 太 严 重 但 发生非 常频 繁 的事 故作 为顶上 事件 。
WHYTREE分析法
– – – – – – – – – – –
包括的设备、装置、机器是什么? 给出的指令是什么? 曾需要的特殊防护措施是什么? 采取的特殊防护措施是什么? 应该使用的防护装备是什么？ 使用的防护装备是什么？ 曾遇到的问题和危害是什么？ 这雇员曾接受了什么培训 ? 涉及到的情由可原的境况是什么? 雇员或目击者看到了什么? 违反了什么安全规则?
– – – – 测试- 油样分析，发动机动力测试 测量- 振动，超音波，红外线 观察 - 摄像，照相 实验、试验 - 统计分析 (Six Sigma Methodologies)
5、核实
速度
过滤信息
事实
18
假设核实查表
• 使用下面的检查表并保留作为调查记录用
序号 假设 核实的方法 责任人 时间 结论
•3、重要线索进行分析和估价：
•a)利用线索和因果分析（多米诺骨牌理论） •b)制定因果关系图 •c)抓住直接原因或征兆(低标准行为和条件) •d)抓住基本或根本原因（人、工作因素） •e)确定几个重要特殊原因 •f)抓住管理体系中的差距(程序不完善，没有按程序 执行)
四、实施步骤
4、假设
•通过问“为什么，如何能”寻找现象的假设原因，也可以 通过问“由于 导致的”将一个原因延伸到另一个原因。 •假设是造成故障的可能原因，经过核实的假设就是中间原 因或根本原因。 •针对每个”观察现象“和“中间原因”使用 “脑力风暴”。
中间原因
引擎有问题
中间原因
中间原因
中间原因
西大笔试《系统工程》作业集答案5
1、一般管理系统的构成要素包括（）、人和物资A. 资金B. 设备C. 信息D. 技术2、构成企业经营战略的基本要素是A. 产品市场B. 市场规模C. 业务活动范围D. 企业的经营资源3、战略具有（）层次性、实用性等基本特征A. 目的性B. 全局性C. 长期性D. 相对稳定性4、按照波克扎克等人所描述的DSS概念结构，一个DSS系统应由（）和用户共同组成A. 语言系统B. 认知系统C. 知识系统D. 问题处理系统5、决策支持系统DSS是以（）为技术手段A. 计算机技术B. 仿真技术C. 信息技术D. 通信技术6、通常情况下，可以用（）作为衡量决策者对于某一决策问题的各种损益值的偏爱程度的主观尺度。
A. 收益B. 损耗C. 效用D. 主观价7、决策过程包括（）和最后决策等几个步骤。
A. 确定目标B. 收集资料C. 拟定方案D. 方案择优8、系统评价中的德尔菲法，具有以下特点A. 匿名B. 循环和有控制反馈C. 权重因素D. 统计团体响应9、系统价值是指系统的效果或目标的达成度，价值问题具有以下特点A. 相对性B. 绝对性C. 整体性D. 可分性10、本世纪60年代，经过对非平衡态和不可逆过程进行的深入研究，提出了A. 耗散结构理论B. 相变理论C. 突变理论D. 超循环理论11、（）是物质系统内部结构和物理性质上的突变。
A. 突变B. 涨落C. 混沌D. 相变12、（）研究的是系统从原始均匀的无序状态发展成为有序状态，或从一种有序结构转变为另一种有序结构，以及系统从有序到无序的演化过程。
A. 相变理论B. 耗散结构理论C. 协同学理论D. 突变理论13、相变理论主要研究A. 铁磁相变B. 超导相变C. 非平衡相变D. 平衡相变14、管理系统一般由以下子系统构成A. 计划决策子系统B. 控制协调子系统C. 执行子系统D. 信息子系统15、动态规划法的基本原理是A. 相变原理B. 耗散结构理论C. 突变原理D. 最优化原理16、按系统性质进行的系统仿真分为A. 离散型仿真B. 确定型仿真C. 连续型仿真D. 随机型仿真17、在随机网络中，输出侧的逻辑关系分别有A. 随机型B. 确定型C. 网络型D. 概率型18、在随机网络中，输入侧的逻辑关系分别有A. 与型B. 或型C. 非型D. 异或型19、抽象模型是指A. 形象模型B. 概念模型C. 数学模型D. 模拟模型20、通常情况下，模型可分为A. 抽象模型B. 形象模型C. 概念模型D. 模拟模型21、从系统观点出发，全部环境因素应划分为：A. 自然环境B. 人的因素C. 科学技术环境D. 社会经济环境22、系统工程的理论基础包括：A. 大系统理论B. 信息论C. 控制论D. 运筹学23、贝塔朗菲认为系统技术包括两个方面，它们分别是：A. 硬件B. 软件C. 固件D. 中间件24、系统流程图包括以下哪些内容（）A. 指明数据存在的数据符号，这些数据符号也可指明该数据所使用的媒体B. 定义要执行的逻辑路径以及指明对数据执行的操作的处理符号C. 指明各处理和（或）数据媒体间数据流的流线符号D. 便于读、写系统流程图的特殊符号25、以下哪些是体系工程的管理过程的内容（）A. 决策分析B. 需求开发C. 技术评估D. 数据管理26、系统工程的理论基础包括：（）A. 大系统理论B. 信息论C. 控制论D. 运筹学27、（）是物质系统内部结构和物理性质上的突变。
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，也能取得较好效果附：故障树分析程序（国家标准）GB7829—87国家标准局1987—06—03批准 1988—01—01实施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。
WHY TREE 分析法
WHY TREE 分析法
质量安全环保处
目 录
• • • • • • 一、方法简介 二、术语定义 三、操作流程 四、实施步骤 五、实战技巧 六、应用实例
一、方法简介
WHY-TREE分析方法是一种有系统的, 按 部就班的利用信息,将事件由因果关系找出 根本原因的分析方法。
8
一、方法简介
现 场 5S 管 理 不 好
部门没有及 时调整脚受 伤员工
管理因素 管理因素
7、检查WHY TREE
确定的措施
1、按照规定配备个人防护用品； 2、严格执行检修完后验收制度； 3、加强现场检修的5S管理。
一、定义术语
• 2、WHY TREE 使用的符号
故障，观察到的现象和中间原因。
假设，没有得到解释和核实的原因，核实 或解释后改成实线长方形。
确认不真实的假设，改成实线长方形 后用交叉线标识。 根本原因，物、人和系统的原因。
二、定义术语
• 逻辑门符号
与门符号(AND) 上面事件发生时，下面直接的两个或所有事 件必须同时发生。
的油摔倒，导致左腿骨折。
摔断腿的故事
• 以下将通过实例，阐明摔断腿的故事的具体步骤：
• 第1步 • 第2步 件
具体事件 摔断腿
收集故障的信息 描述定义故障来确定需要调查的具体事
摔断腿
地上有油 法兰漏油
振动
超压
腐蚀
垫片问题
没锁紧
不会紧
螺栓不对
没检查
工具不当
新员工
没培训
没有规定 有规定未执行
没有规定
事件调查的流程
1. 初步反应及报告 2. 成立调查小组 3. 确定事实（收集证据） 4. 确定关键因素 （Why Tree） 5. 确定要加强的管理系统 6. 建议改善及预防方案 7. 事件报告的沟通分享 8. 跟踪
故障树分析(fault tree analysis)
故障树分析(fault tree analysis)➢概述故障树分析常常使用村图来研究系统、过程或者产品的某个特定的失效故障。
故障可能已经发生或者是潜在的。
从追溯失效开始，辨别出导致故障的情况或事件的方式，从而找出根本的事件或原因。
当每一个原因的概率已知时，失效的概率就能被计算出来。
故障树分析的主要目的是确定那些能够降低或者消除故障的改进。
➢适用场合·在设计或者重新设计系统、过程、产品或服务的过程中，辨别潜在失效的原因并且寻找阻止失效发生的方法；·在事故、错误或其他失效已经发生后，辨别出原因，防止将来的失效发生；·尤其是当系统很复杂，失效有多个内在相关的原因时。
➢实施步骤1辨别出将要检查的系统或者过程，常包括限制分析的边界范围，在这里流程图是很有用的。
2辨别出要分析的失效类型，范围尽可能缩小和具体，并称做顶事件。
在表的顶部画一个矩形，在里面描述失效。
3识别出导致顶事件的直接原因，并且把写在他们所引起事件的下方。
4对每个事件提问“这是基本的原因吗？或者能够分析出它的直接原因吗？”如果这个事件基本失效，画圆圈圈住它。
如果能够分析出原因，则画矩形。
根据具体情况，使用表5.4的其他事件符号。
5“这些事件怎样与它们所引起的事件相联系？”使用表5.5中门的符号来显示它们的关系。
低一级的事件是输人事件，他们所引起的事件是输出变量，位于门的上面。
6对于每个非基本的事件，重复步骤3～5，直到树的所有分枝都以基本事件或者不充分事件结束。
7（可选项）为了得出失效的数学概率，需给出每个基本事件的概率。
使用布尔代数来计算每个高一级事件和顶事件的概率。
数学方法的讨论超出本书的范围。
FTA软件使计算更加容易。
8通过分析树来理解原因之间的关系并找到阻止失效的方法。
使用门关系找到最有效的方法来降低风险。
通过概率或者系统的知识把注意力集中在最可能发生的原因中。
➢示例图表5.58是一个公路安全项目的故障树：机动车倒翻的单一机动车事故。
故障树底事件详解
风险划分可能发生的风险概率计算方案规避风险的措施一、弹药、运输风险运输1、存在部分基本技能不熟练的新司机一位新手司机减0.02遴选技术过硬、责任心强的驾驶员负责装备的检查维修；明确责任分工，落实“三方签字”和责任追究制度。
2、经过时段堵车根据长沙市交通拥堵指数分5级每一级减0.01（1）认真挑选技术过硬、责任心强的驾驶员车；搞好领导力量，加强一线指挥；科学制定方案计划，认真组织官兵学习，确保工作有序展开。
3、经过一公里减遇见不良部分乡村、单车道道路0.0001 路况时，谨慎驾驶，减速慢行。
4、时间紧、任务重，驾驶员疲劳驾驶一位驾驶员疲劳驾驶减0.05为驾驶员提供良好休息环境，保持精力充沛。
5、雨雪天气，道路湿滑按照雨量等级每减一级减少0.01（2）提前配带防滑链。
6、部分一辆十年与维修部车辆老化，年久失修以上车龄的车减少0.01门联系，实施掌握车辆使用情况，重点车辆由技术过硬老司机担任。
7、地方群众交通安全意识不强，开车、骑摩托车横穿马由有资历老司机判断分为三个等级每级减少0.02加强与有关部门联系，实施掌握道路情况，协调交通管制。
路开展安全行车教育和交通法规学习，强化安全意识，严格控制行军车速，特别是掉队车辆，要制定专人带队。
带车干部、驾驶员、车辆要定人定位，负直接责任各承载人员车辆的“一长三员”对乘员安全管理负直接责任弹药1、弹药箱出现密封松动减少0.01，不进行整改不允许进行训练通知专人进行整改2、销毁减少通知有关用火工品未分类运输0.02，不进行分类运输不允许进行训练部门进行协调，无专车时由专人看管火工品。
3、使用存放过久手榴弹生产日期增加一年可靠率减少0.01加强出发前安全检查，落实“三方签字”，弹药应在包装完备的条件下存放在清洁、通风，干燥的弹药专用库房内二、官兵素质风险思想心理1、部分参训者认为年年投，思想不重视十名经验两年以上时减少0.05采取逐人过关方式摸清参训人员的思想底数，对思想底数不过关的人员禁止参加实投训练2、少数新兵心理素质差，未接触过爆炸物品，对实投存在恐惧心理三名以上时减少0.08发现投掷者表情、语言、动作出现紧张状况，特别是握弹动作变形时，现场指挥员应立即命令投掷者停止投掷；引导其做深呼吸，讲解示范后再组织投掷，若投掷者仍然非常紧张，应让其返回待投区，进行模拟训练。
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故障树的基本实施步骤
1. 简介
故障树是一种系统安全性分析方法，用于识别和分析导致系统故障的根本原因。
它通过构建树型结构来表示系统故障发生的逻辑关系，以便识别潜在的风险，并采取相应的措施进行预防和控制。
本文将介绍故障树的基本实施步骤，帮助读者了解和应用该方法。
2. 故障树的基本概念
在了解故障树的基本实施步骤之前，我们先来了解一些故障树的基本概念：•事件（Event）：指导致系统发生故障的基本原因。
•顶事件（Top Event）：指系统故障的根本原因，通常是最不希望发生的事件。
•门（Gate）：用于表示事件之间的逻辑关系，包括与门（AND Gate）、或门（OR Gate）和非门（NOT Gate）。
•故障树（Fault Tree）：由事件和门构成的逻辑结构，用于表示系统故障的逻辑关系。
3. 故障树的基本实施步骤
故障树的实施步骤分为以下几个阶段：
3.1 确定故障树的范围
在进行故障树分析之前，首先要明确故障树的范围，即确定要分析的系统、子
系统或组件。
确定范围时要考虑系统的复杂性和分析的可行性，尽量选取能够提供足够信息并有助于识别故障原因的子系统或组件。
3.2 收集系统信息
收集系统的相关信息，包括系统结构、系统功能、系统文件、系统文档、系统
参数等信息。
这些信息将为后续的故障树分析提供重要的依据。
3.3 定义顶事件
根据系统的需求和安全性目标，定义顶事件，即系统的故障事件。
顶事件通常
是那些具有严重后果和潜在风险的事件，例如系统崩溃、数据丢失等。
3.4 识别基本事件
对于每个顶事件，识别导致该事件发生的基本事件。
基本事件是系统故障的最
小单元，通常是那些不可再分解的事件。
3.5 分析逻辑门关系
根据系统的逻辑关系，使用与门、或门和非门将基本事件组合成组合事件，形
成故障树的结构。
与门表示多个事件同时发生的情况，或门表示多个事件之一发生的情况，非门表示一个事件不发生的情况。
3.6 评估概率值
为故障树的节点（事件）分配概率值，用于评估系统故障的概率。
概率值可以
通过历史数据、专家评估或实验数据等方式获取。
3.7 分析故障树
对构建好的故障树进行分析，通过逻辑推理和计算，评估系统故障的概率和可
能的原因。
分析的过程中可以使用故障树分析工具来辅助计算和推理。
3.8 提出改进和预防措施
根据故障树分析的结果，提出改进和预防措施，以降低系统故障的概率和影响。
改进和预防措施可以包括增强系统的可靠性、改进操作流程、加强培训等。
4. 总结
故障树是一种有效的系统安全性分析方法，通过构建树状结构，识别和分析导
致系统故障的根本原因。
本文介绍了故障树的基本实施步骤，包括确定故障树的范围、收集系统信息、定义顶事件、识别基本事件、分析逻辑门关系、评估概率值、分析故障树和提出改进和预防措施。
通过遵循这些步骤，可以有效地进行故障树分析，并采取相应的措施来预防和控制系统故障的发生。