经典故障树分析方法案例共20页文档
(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。
FaultTreeanalysis故障树分析
操作工面临辞职， 心态有变化，操作 时粗心
对釜进行加压 原因是什么釜底阀堵塞了 上述两者之间存在因果关系吗？ 是 这是唯一的原因吗？ 不是
快速接口连接处是 水平方向
快速接口的卡扣未 拧紧
K462的快速接口崩 开，物料水平飞溅出
K462的快速接口崩开，物料水平飞溅出 原因是什么快速接口连接处是水平方向 上述两者之间存在因果关系吗？ 是 这是唯一的原因吗？ 是
解决方法1：将水平方向改成垂直方向（已打入工单） 解决方法2：更换了连接的胶管，连接处的卡扣更加安全了（已打入工单）
提问和回答
提问 和 回答
谢 谢！
这是唯一的原因吗？ 不是
保温层未及时维修
产生的絮状物DPS落入裂开的保温层 原因是什么操作人员未完全清理掉DPS 上述两者之间存在因果关系吗？ 是
这是唯一的原因吗？ 是
制作执行的标准不 符合聚合釜的要求
生产设备不能完全 回收絮状物DPS
操作人员未完全清 理掉DPS
保温层裂开了
产生的絮状物DPS 落入裂开的保温层
生产设备不能完全回 收絮状物DPS
操作人员未完全清理 干净DPS
保温层裂开了
产生的絮状物DPS落 入裂开的保温层
顶事件 直接原因 间接原因 根本原因
生产过程中保温层内 有絮状DPS
生产过程中釜保温层 冒烟
工厂实例
根据根本原因，执行具体行动
未上报维修部门 施工监督不到位 工艺、设备的原因 没有清扫标准的规定
按导致事故可能性的顺序、用图解的方法来推断结果。结果 推断的图表看上去像一棵有很多分枝的树，每个分枝代表一 个独立的推断方向，从顶事件逐步列出连续的事件（故障） 。
EHS 事件事故调查
事故/事件的起因通常是复杂的。 一起事故可能由多于10种以上的因素引发而来。详细的事故分析一般分为三种 原因：根本原因，间接原因和直接原因。
系统可靠性设计中的故障树分析实战案例分享(Ⅱ)
系统可靠性设计中的故障树分析实战案例分享在工程设计和生产领域中，系统的可靠性一直是一个重要的考量因素。
而故障树分析就是一种常用的方法，用来分析系统的可靠性和安全性。
它可以帮助工程师们找出系统故障的根源，从而制定有效的预防和修复措施。
本文将通过实战案例分享，介绍故障树分析在系统可靠性设计中的应用。
在实际工程中，故障树分析是基于对系统故障发生的逻辑推理和分析。
首先，需要确定系统失效的顶层事件，然后逐步分解成更小的故障事件，最终形成一个完整的故障树。
接下来，我们将结合一个实际案例，详细介绍故障树分析的具体步骤和应用。
在某飞机制造公司的一个项目中，工程师们需要对飞机起落架系统的可靠性进行评估。
起落架系统是飞机的重要组成部分，直接关系到飞机的起飞和降落安全。
在之前的飞行实践中，公司发现了起落架系统存在频繁故障的问题，为了找出故障的根源并提出解决方案，他们决定采用故障树分析方法。
首先，工程师们确定了飞机起落架系统故障的顶层事件，比如“起落架无法正常收起”、“起落架无法正常放下”等。
然后，他们开始逐步分解这些顶层事件，找出导致这些事件发生的所有可能的故障事件。
比如，起落架无法正常收起可能是由液压系统故障、电气系统故障、机械结构故障等多种原因造成的。
接下来，工程师们通过调查和分析，建立了一个完整的起落架系统故障树。
在故障树的基础上，工程师们进一步分析了每个故障事件发生的概率和影响，以及它们之间的逻辑关系。
通过定量分析，他们找出了导致起落架系统故障的主要原因，比如液压系统压力不足、电气系统短路、机械结构磨损等。
同时，他们还评估了每个故障事件的重要性和影响程度，以便确定重点解决方案。
基于故障树分析的结果，工程师们制定了一系列针对起落架系统故障的预防和修复措施。
比如，他们加强了液压系统的检修和维护，优化了电气系统的设计，完善了机械结构的润滑和保养等。
同时，他们还对飞机的起落架系统进行了全面的测试和验证，确保系统的可靠性和安全性得到了提升。
(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(FTA)方法详细讲解
力”和“控制系统故障”三者中，第一、第二原因同时发生且在第三原因存在的条件下，反应釜爆
炸事故才可能发生，因此第一层逻辑门为件与门。
依次类推，直至事故树的规模和分析深度已达到可认为是基本事件的程度为止，得到“羰基化
生产醋酐合成反应釜爆炸”的事故树图，如图1所示：
2.甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故成功树的编制
左图表示下面转到以字母数字为代号所指结构相似而事件标号不同的子树去不同事件标号在三角形旁注明右图表示相似转移符号所指子树与此处子树相似但事件标号不同工人坠落死亡工作高度超过xx米下方无阻挡门工人坠落安全带设施不起作用工人失足坠落身体重心在船台外工作面打滑工人身体失去平衡安全带设施不起作用安全带设施的缺陷未使用安全带安全带支撑物坏安全带坏为移动工作地点而卸除工人疏忽未用飞机因发动机故障不能飞行23发动机a故障发动机c故障x3x6发动机b故障x1x4x2x5事件符号x7x12事件符号x13x18选择合理最小割集比较故障树定性分析重要度分析故障树定量分析确定设计薄弱环节采取措高产品可靠性和安全fta报告割集
M1 M2 M3 (x4 x5) (x6 x7 ) x3 x6 x8 在上一级为： (x4 x7 ) (x5 x7 ) x3 x6 x8
最终结果为：
T x1 x2 M1 x1 x2 x3 x6 x8 (x4 x7 ) (x5 x7 )
最小割集比较
2/3
D 发动机A 故障
发动机B 故障
发动机C 故障
D
D
＋ 事件符号X7～X12 事件符号X13～X18
X1
E
X4
E
·
＋
X2
X3
X5
X6
故障树分析
建树步骤
广泛收集并分析系统及其故障的有关资料； 选择顶事件； 建造故障树； 简化故障树。
故障树分析法范文
故障树分析法范文故障树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA）是一种用于系统可靠性分析和故障排查的专业方法。
故障树分析法的目标是通过建立一个逻辑模型，识别出可能导致系统发生故障的所有可能性，并确定主要风险源，以便采取相应的措施进行风险控制和故障预防。
故障树分析法以树状的逻辑结构来表示系统的失效路径，其中根节点代表系统的失效，而叶子节点表示各种可能的故障原因。
通过逐层分析，可以将系统的失效路径追溯到具体的故障原因，从而找到造成系统故障的根本原因。
故障树分析法通常包括以下几个步骤：1.定义系统故障：首先，确定系统失效的具体定义，包括系统无法正常工作、停止运行、性能下降等。
这有助于明确问题的范围和关注点。
2.识别故障原因：根据系统的特点和工作原理，识别可能导致系统失效的各种原因。
这可以通过专家讨论、历史数据分析、现场调查等方式获取相关信息。
3.绘制故障树：根据系统的失效路径和各种故障原因之间的逻辑关系，绘制出故障树。
在故障树中，使用逻辑门（如与门、或门）来表示各种故障原因之间的关系。
逻辑门的选择要根据具体情况和分析目的进行确定。
4.计算失效概率：对故障树中的各种故障原因进行定量评估，计算出各个故障原因的失效概率。
这可以通过统计数据、实验数据、专家评估等方法获得。
6.提出改进措施：根据分析结果，制定相应的故障预防和风险控制策略，提出改进措施。
这可以包括修复已有问题、提升系统设计可靠性、加强设备维护保养等。
故障树分析法的优点在于可以帮助工程师系统地分析和解决系统故障问题，找出可能导致系统故障的根本原因。
它还能够定量评估系统的失效概率，为风险管理和故障排查提供科学依据。
然而，故障树分析法也存在一些局限性，例如涉及较复杂的系统时，故障树的构建和计算可能变得非常复杂；此外，故障树分析法忽略了故障事件之间的时间相关性，可能导致分析结果的一定偏差。
综上所述，故障树分析法是一种重要的系统可靠性分析方法，可以帮助工程师找出系统故障的根本原因，并采取相应措施进行风险控制和故障预防。
故障树分析(FTA-上海交通大学
基本概念
依特点可分为5种
过早地投入运行； 不能在规定的时间内开始运行； 不能在规定的时间内停止运行； 在运行期间停止运行； 完成非正常功能，或执行任务不准确，如继电器应该 切断时反而接通，因电磁感应跳火花而引起火灾等。
2017/2/15
基本概念
部件故障事件的特征
部件故障
一次故障
二次故障
2017/2/15
6
故障树构造
建造故障树
3. 分别分析上述中间事件发生的原因，将各自的原因并列 在各自的下面作为第三行，用适当的事件符号表示，并 用适当的逻辑门同对应的上一级中间事件连接起来，依 次类推，直到最基本的原因（底事件）都分析出来为止。
分析事故链 确定主流程
确定边 界条件
画树
简化
2017/2/15
2017/2/15
故障树的定性分析
2017/2/15
故障树的定性分析
1、割集与路集
路集—也是一些底事件的集合，当这些底事件同时 不发生时，顶事件必然不发生
最小路集—如果路集中的任一底事件发生，顶事件 一定会发生时，这样的路集称为最小路集，或者说 如果将路集中所含的底事件任意去掉一个就不再是 路集，则这样的路集即为最小路集。它代表系统的 一种正常模式。
逻辑或门
2017/2/15
表示至少一个发生时输出事件 发生的逻辑关系
基本概念
故障树中使用的符号——（3）修正门符号
危险持续门
危险持 续时间
在与门的输入事件中，当输入事件都 发生并持续一定时间的条件下才能导 致输出事件发生；可是，即使输入事 件都发生，但未持续一定的时间就不 能导致输出事件发生，这种逻辑关系 用维修持续时间门表示。
经典故障树分析方法案例
定量分析
发展基于概率的故障树分析方法，对 故障概率和影响程度进行定量评估。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术辅助建 立和优化故障树模型，提高分析的智 能化水平。
THANKS
感谢观看
REPORTING
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经典故障树分析方法 案例
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REPORTING
• 故障树分析简介 • 经典故障树分析案例选择 • 故障树分析案例实施过程 • 故障树分析案例结果与讨论 • 故障树分析案例总结与展望
目录
PART 01
故障树分析简介
REPORTING
WENKU DESIGN
经典故障树分析案例选择
REPORTING
WENKU DESIGN
案例一：核反应堆故障分析
核反应堆故障树分析的目标是识别和评估可能导致核 反应堆故障的各种因素，以及这些因素之间的故障、人为操作 失误等潜在原因进行逻辑推理和概率分析，确定导致
核反应堆故障的最小割集和最小径集。
能够全面、系统地分析导致故障的各种因素。
图形化表示
直观地展示故障之间的逻辑关系。
故障树分析的优点与局限性
故障树分析的优点与局限性
对数据要求高
需要大量历史数据支持定量 分析。
主观性
分析过程中涉及人为判断， 可能影响分析结果的客观性 。
复杂性
对于大型系统，故障树可能 非常庞大和复杂，分析难度 大。
PART 02
REPORTING
WENKU DESIGN
结果呈现
故障树图绘制
根据故障数据和逻辑关系，绘制 出故障树图，明确故障的层次和 因果关系。
概率重要度计算
故障树分析实例
故障假设分析1 目的故障假设分析的目的是识别危险性、危险情况或可能产生的意想不到的结果的事故事件。
通常由经验丰富的人员识别可能发生的事故的情况、结果，提出降低危险性的安全措施。
(对识别出的潜在事故状况不进行分级，不能定量化) 该方法包括检查设计、安装、技改或操作过程中可能产生的偏差。
要求评价人员对工艺规程熟知，并对可能导致事故的设计偏差进行整合。
2 评价的结果故障假设分析很简单，它首先提出一系列问题，然后再回答这些问题。
评价结果一般以表格的形式显示，主要内容包括：提出的问题，回答可能的后果、安全措施、降低或消除危险性的安全措施。
3 所需要的资料和条件要求由于故障假设分析方法较为灵活，它可以用于工程、系统的任何阶段，因此与工艺过程有关的资料都有可能用到。
对工艺的具体过程进行分析，一般有2至3名评价人员即可完成。
对—个复杂工艺进行分析时，需尽可能的将复杂的工艺问题分解成若干个小块。
4 故障假设分析方法事例以下故障假设分析方法是参考美国化学工程师学会(CCPS)《危害评价过程指南》中有关故障假设分析方法的事例。
1)工艺中风险问题的提出背景下面是假定公司和装置的基本情况，并简单介绍了氯乙烯单体的生产工艺。
(1)公司和装置的基本情况。
某化工有限公司是美国一家大型联合化工企业，生产氯、烧碱、硫酸、盐酸等化学品。
某公司享有极高的安全信誉，在过去的59年里，始终保持安全生产。
某公司的许多技术人员都是国际上公认的化工产品生产和加工方面的专家。
基于众多原因，某公司决定将氯乙烯单体的生产能力扩大。
某公司决定在美国Anyuhere厂建一条工艺生产状况具有世界先进水平的VC朋生产线。
公司专门成立一个职能部门(筹建处)负责这项带有风险的三年投资计划。
作为公司安全生产管理的一部分，该公司将在适当的时间内，组织完成该装置的操作的安全评价研究工作。
安全评价业务小组的领导者决定，为进一步识别和评价安全危险性，必须对氯乙烯单体产品的生产进行安全评价。
分析故障树 FTA分析 案例 (样表)
清洁 螺纹精度 氢脆 螺钉硬度 三孔位置度 机加参数 孔径尺寸 适用性
备注:A——作业指导书；B——检验标准；C——原材料及外购件清单；
表示在市场曾发生过的安全性问题。
表示需重点进行控制的管理项目。
不纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入 需纳入
A A B A A B B B B B B B B B A A
扭力扳手失效 维护保养不良 库存时间过久 过期失效 厌氧胶不良 成分不良 螺纹精度不合格 本体不良 三孔位置度偏差 螺纹清洁不良 转子螺钉 脱落松动 螺钉不良 螺纹精度不合格 表面处理不合格 热处理不合格 轴套三孔位置度偏差 飞轮不良 轴套大端面毛刺、粗糙 轴套螺钉安装过孔过大 XX配件用于XX机型 非预期使用 使用环境 维护保养不良 使用服役强度过大 终端使用 维护保养 机加参数设置超标 产生氢脆 螺钉硬度过低 螺纹内油污与厌氧胶反应 来料不合格 无法有效干固
紧固扭力不达标上胶量不够扭力值设定错误漏紧固螺钉返工件漏紧固未做红丹标记产品堆积导致漏序扭力扳手失效已超校验合格期维护保养不良厌氧胶不良过期失效成分不良库存时间过久来料不合格本体不良螺纹精度不合格三孔位置度三孔位置度偏差螺纹清洁不良无法有效干固螺钉不良清洁表面处理不合格产生氢脆螺钉硬度过低飞轮不良轴套三孔位置度偏差轴套大端面毛刺粗糙轴套螺钉安装过孔过大使用环境非预期使用扭力不良使用服役强度过大机加参数设置超标厌氧胶上胶量2530nm紧固扭力标准补螺钉需打厌氧胶过程流转上螺钉工序产品只能通过流水线逐个流转红丹标记打包工序互检确认计量校验1次3月计量合格证热处理不合格维护保养使用说明书长期1次每月材料在有效期内有效干固时间24h螺纹精度m86h010mm无油污杂质氢脆螺钉硬度015mm机加参数进给倍率100进给量300500mmmin有效期24个月干固效果返工流程适用性配件性能结构强度可满足相应机型要求满足46牙维护保养终端使用维护保养说明书9mm孔径尺寸加载3035nm预紧力24h后卸载无裂纹断裂hrc2232螺纹内油污与厌氧胶反应xxxxx转子螺钉脱落松动xx部件螺钉工程fta表xx厂xx配件用于xx机型质量宣言
系统可靠性设计中的故障树分析实际案例(六)
在系统设计领域，系统可靠性是一个至关重要的概念。
系统可靠性设计旨在确保系统在面对各种挑战和压力时能够保持正常运行，不会出现故障或停机。
在系统设计中，故障树分析是一种常用的方法，用于识别潜在的系统故障模式和找出可能导致系统故障的根本原因。
本文将通过一个实际案例，介绍故障树分析在系统可靠性设计中的应用。
故障树分析是一种系统性的方法，用于分析系统故障的概率和原因。
它通过将系统故障的各种可能原因和事件以逻辑门的形式表示出来，从而找出导致系统故障的根本原因。
在故障树分析中，通常使用“与门”、“或门”和“非门”等逻辑门来描述系统故障的各种可能组合。
通过对这些逻辑门的组合和分析，可以找出系统故障的主要原因，并采取相应的措施进行修复或改进。
假设某公司的某个系统出现了频繁的停机故障，为了找出停机的根本原因并提高系统可靠性，工程师团队决定采用故障树分析的方法进行分析。
首先，他们收集了系统的运行数据和相关文档，并进行了详细的现场调查和访谈。
通过对系统运行过程中可能出现的各种故障模式和原因进行深入分析，工程师团队建立了系统的故障树模型。
在故障树模型中，工程师团队列出了所有可能导致系统停机的基本事件，如电源故障、传感器故障、控制器故障等。
然后，他们通过“与门”、“或门”等逻辑门的组合，分析了这些基本事件之间的逻辑关系和可能的组合情况。
通过对这些组合的分析，工程师团队找出了导致系统停机的主要原因，并确定了一些可能的改进措施。
在故障树分析的过程中，工程师团队发现系统停机的主要原因是电源故障和控制器故障。
针对这两个主要原因，他们制定了相应的改进措施。
对于电源故障，他们建议安装备用电源和过载保护装置，以确保系统在电源故障时能够自动切换至备用电源，并避免过载造成的停机故障。
对于控制器故障，他们建议增加控制器的自检功能和故障诊断功能，以及加强控制器的防护措施，以提高系统对控制器故障的容忍度和恢复能力。
通过实施这些改进措施，该公司的系统停机故障显著减少，系统可靠性得到了显著提高。
设备维保中的故障树分析方法
根据设备的工作原理和故障模式，从顶事 件开始，逐级向下分析，构建故障树。
底事件概率的估计与计算
顶事件概率的计算与结果分析
收集设备故障数据，对底事件进行概率估 计，并计算底事件概率。
利用故障树模型，通过逻辑运算计算顶事 件概率，并对结果进行分析，找出关键因 素和薄弱环节，提出相应的改进措施。
底事件概率的估计与计算
人为故障
由于操作人员操作不当、维护不当或管理不善等 原因导致的设备故障。
设备故障的原因
01
02
03
04
设备设计缺陷
设备设计不合理、不科学 ，导致设备在使用过程中 出现故障。
制造工艺问题
设备制造过程中存在的工 艺问题，如材料质量、加 工精度等，导致设备在使 用过程中出现故障。
使用环境影响
设备使用环境恶劣，如高 温、潮湿、振动等，导致 设备在使用过程中出现故 障。
障的基本事件，建立故障树。
定性分析
04 对故障树进行定性分析，确定
导致顶事件发生的所有基本事 件。
定量分析
05 计算基本事件的发生概率，进
一步计算顶事件的发生概率。
制定维修策略
06 根据分析结果，制定针对性的
维修策略，降低设备故障发生 率。
故障树分析方法的优势与局限性
优势
系统性地对设备故障进行分析，有助 于全面了解设备故障原因；通过计算 基本事件概率，可预测设备故障发生 概率；为设备维修和改进提供依据， 提高设备可靠性。
故障树的定性分析
确定最小割集
最小割集是导致顶事件发生的最小事件集合。
确定基本事件的结构重要度
结构重要度反映基本事件对顶事件的影响程度。
确定基本事件的概率重要度