考虑不确定性情况下的故障树重要度分析方法及应用
故障树分析法--,最全
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。
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刊的电话实验室于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，思路淸晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统匸程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统匸程的主要分析方法之-o•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年美国原了能委员会发衣了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，人虽、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•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•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。
•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•个系统能导致•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）衣示。
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和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匸作在成功的空间，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•个事件都有•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衣掷弼分析中常用符号使件符号）号故障树分析法的数学基础1•数学基础（1）基本概念集: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。
.并集:把集合A的元素和集合B的元素合并在•起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为AUB或A+B。
(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:故障树分析法的数学基础1.数学基础(1)基本概念集: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。
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。
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(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。
故障树分析
利用最小割集：
对降低复杂系统潜在事故的风险具有重大意义 可找出并消除单点故障 指导系统的故障诊断和维修
6. 故障树定量分析
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
定量分析时的假设
底事件之间相互独立 底事件和顶事件都只考虑二种状态—— 发生或不发生， 也就是说元部件和系统都是只有二种状态 —— 正常或 故障 一般情况下，故障分布都假定为指数分布 单调关联系统
液压系 统故障
电磁控 制系统 故障
收放机构本身发生故障
上位锁 故障
收 放 作 动 筒 故 障
连杆机 构故障
2. 建树注意事项
1) 明确建树边界条件 建树前应对分析作出合理的假设。如导线不会故障、暂不 考虑人为故障、软件故障等的一些假设 应在FHA或FMEA的基础上，将那些不重要的因素舍去， 从而减少树的规模及突出重点 2) 故障事件要严格定义 否则将难以得到正确的故障树。复杂系统的FTA工作往往 由许多人共同完成，如定义不统一，将会建出不一致的故 障树 3) 应从上向下逐级建树 这样可防止建树时发生事件的遗漏
5. 故障树定性分析
再往上一级为：
M1 M 2 M 3 X 4 X 6 X 4 X 7 +X 5 X 6 X 5 X 7 X 3 X 6 X 8
最上一级为：
T X 1 X 2 M1 X1 X 2 X 4 X 7 X 5 X 7 X 3 X 6 X 8
1. 故障树的建造
常用的建树方法为演绎法，从顶事件开始，由上而 下，逐级进行分析，即
1）分析顶事件发生的直接原因，将顶事件作为逻 辑门的输出事件，将所有引起顶事件发生的直接原 因作为输入事件，根据它们之间的逻辑关系用适当 的逻辑门连接起来
故障树分析在安全管理中的应用
方法…。它能 分析 出事故 的直接原 因和潜在 因素 ，思路 清晰 ，逻 法 ，按顺序 向下ห้องสมุดไป่ตู้逐个 分析 事故 的原 因 ，其 次对 应逻辑 关 系 选择
辑性 强 ，一种 定性分析 方法 ，也是 一种 定量分 析方法 ，在 企业风 规 定的对应 逻辑 序号 ，最后 按 照它们 的逻辑 关系，把 故障树顶 上
些 应 用 ，为 制 定 安 全 对 策 措 施 提 供 了依 据 ，从 而 达 到 预 测 和 预 实 际需 要和要求 来确定 ，一般都有下 面的九个 基本程序 。
防事故 发 生的 目的。故 障树 又 叫事故树 ，通 常所说 的事故树 分
（１）熟悉 系统 。在 确定 分析 系 统后 ，应 了解和 熟 悉系 统各
找 出事故 原 因 。以 顶上 事件 为 例 ，首先 采 用演绎 分析 方 法 ，按 检查原 因事 件 、故障树 逻辑关 系 、基本事 件的概率 数值 ，并 进行
顺序 向下逐 个分析 事故的原 因 ，其次对应逻 辑关 系 选择规 定的 修正 。
对 应逻辑 序号 ，最后按 照它们 的逻辑 关 系，把故障树 顶上事 件和 ３故 障 树 分 析
下行法 的步 骤是 ：从顶 上事件 开始 ，自上 而下逐级 进行 ，对
以 及基 本事 件 的结构 重要 度 。故障 树 定性 分析 是故 障树 分析 每 个 中 间事 件 重复 上述 原则 ，直 到所 有 中 间事 件均 被处 理 ，所
的核 心 内容 。通过 分析某 一事故 发生 的规律和 特 点 ，找 出控制 得 每 一行 的基 本事 件的 集合 均 为故障 树的 一个 割集 。最后根
统 中人 、机 、物 、环 及管理 的缺 陷 ，找 出造成事 故的所 有原 因 ，得 事故树 上标 出所 有原 因事件 的发生 概率 。最后根 据这些 数据 ，
故障树分析法PPT演示课件
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（三）事故树定性分析 主要工作：计算事故树的最小割集和最小径集 主要目的：分析顶上事件发生的概率 1.最小割集 1)最小割集的概念 割集：导致顶上事件发生的基本事件的集合，也就是 说，事故树中，一组基本事件能够引起顶上事件发生， 这组基本事件就称为割集。 最小割集：导致顶上事件发生的最低限度的基本事件 的集合。 2)最小割集的求法 布尔代数化简法
b.当最小割集的基本事件数不等时，基本事件少 的割集中的事件比基本事件多的割集中的基本 事件的重要度大。
c.在基本事件少的最小割集中，出现次数少的事 件与基本事件多的最小割集中出现次数多的相 比较，一般前者大于后者。
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B.简易算法 给每一个最小割集都赋于1，而最小割集中每个
基本事件都得相同的一份，然后每个基本事件积累 其得分，按其得分多少，排出结构重要度的顺序。 例：某事故树最小割集：K1={x5,x6,x7,x8}; K2={x3,x4}; K3={x1}; K4={x2},试确定各基本事件的结 构重要度。
②表示顶上事件的原因组合：掌握了最小割集，对 于掌握事故发生规律、调查事故发生的原因有很 大帮助。
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1）最小割集在事故树分析中的作用
③为降低系统啊危险性提出控制方向和预防措施： 每个最小割集代表了一种事故模式。由最小割集 可直观地判断哪种事故模式最危险、哪种次之、 哪种可以忽略、以及如何采取措施使发生的概率 下降。为了降低系统的危险性，对含基本事件少 的足以小割集应优先考虑采取安全措施。
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2）最小径集在事故树分析中的应用
③利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件 的机构重要度和计算顶上事件发生的概率。
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（四）事故树定量分析
1、计算顶上事件发生概率 1）逐级向上推算法 当各基本事件均是独立事件时，凡是与门连接的地 方，可用几个独立事件逻辑积的概率计算公式：
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考虑不确定性情况下的故障树重要度分析方
法及应用
在不确定性情况下，故障树重要度分析是一种重要的方法，用于评估系统中各个组件对系统安全性的贡献程度。
本文将介绍故障树重要度分析的基本概念和原理，以及其在实际应用中的价值和意义。
一、故障树重要度分析的基本概念和原理
1. 故障树的定义及构建方法
故障树是一种系统性的方法，用于分析系统发生故障的基本原因。
它将系统故障视为一个事件的组合，并通过逻辑门的组合来描述故障发生的可能性。
构建故障树需要确定系统顶事件（即故障事件）和基本事件（即导致顶事件发生的基本原因），并使用逻辑关系将它们连接起来。
2. 故障树重要度的定义及计算方法
故障树重要度表示了故障树中各个事件对顶事件的贡献程度。
常用的故障树重要度指标包括最小割集重要度和顶事件重要度。
最小割集重要度表示了发生在最小割集上的故障对顶事件的贡献程度，而顶事件重要度表示了整个故障树中各个事件对顶事件的贡献程度。
3. 不确定性情况下的故障树重要度分析
在实际应用中，系统的运行环境和参数常常存在一定的不确定性，这会对故障树重要度分析的结果产生影响。
针对不确定性情况下的故
障树重要度分析，可以采用蒙特卡洛模拟、灰色关联度等方法来量化不确定性，并将其考虑到故障树重要度的计算中。
二、故障树重要度分析方法的应用
1. 事故风险评估
故障树重要度分析方法可以应用于事故风险评估领域。
通过分析系统中各个组件对事故发生的贡献程度，可以有针对性地采取措施来降低事故的发生概率。
例如，在核能行业中，可以通过故障树重要度分析来评估核电站的安全性，找出可能导致核事故的关键因素，并制定相应的安全管理策略。
2. 设备可靠性评估
故障树重要度分析方法也可以应用于设备可靠性评估领域。
通过分析设备组件的重要度，可以判断设备的可靠性水平，并基于分析结果采取相应的维护措施，以提高设备的可靠性。
例如，在电力系统中，可以利用故障树重要度分析方法来评估输电线路的可靠性，以指导维护和改进工作。
3. 系统设计优化
故障树重要度分析方法还可以应用于系统设计优化领域。
通过分析系统中各个组件的重要度，可以评估系统的脆弱性，找出系统中的关键环节，并针对重要的组件进行优化设计。
例如，在交通系统中，可以利用故障树重要度分析方法来评估路口的安全性，发现可能导致交通事故的因素，并提出相应的改善方案。
总结
故障树重要度分析是一种有效的方法，可以在不确定性情况下评估系统中各个组件对系统安全性的贡献程度。
在实际应用中，故障树重要度分析方法可以用于事故风险评估、设备可靠性评估和系统设计优化等领域。
通过合理运用故障树重要度分析方法，可以提高系统的安全性和可靠性，为相关领域的研究和实践提供科学依据。