故障树分析法---最全
(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。
故障树分析法
一、故障树基础知识
(一)、概述（从结果到原因） （二）、分类（七类） （三）、编制内容 （四）、特点 （五）、优缺点及使用范围
（六）、基本概念
• • • • • • 故障事件→成功事件 底事件 结果事件 特殊事件（开关事件、条件事件） 割集→最小割集；径集→最小径集 结构重要度、概率重要度、临界重要度
I C i
P T q i
P T qi
谢谢！
？
（七）、符号
•1 • 基本事件 • 中间事件 • 或门 • 2 • 与门 • 结果事件、省略事件 开关事件、条件事件、 表决门、异或门、禁门、 • 3 条件与门、条件或门
• 4
故障树分析法一
定性分析
定性分析概述
故障树的定性分析仅按故障树的结 构和事故的因果关系进行。分析过程中 不考虑各事件的发生概率，或认为各事 件的发生概率相等。内容包括求基本事 件的最小割集、最小径集及其结构重要 度。
求顶上事件的概率
一、最小割集法求顶上事件的概率 二、最小径集法求顶上事件的概率 三、直接法求顶上事件的概率 四、状态枚举法、首项近似法 五、概率重要度 六、临界重要度分析
五、概率重要度分析
事故树的概率重要度分析是依靠各基本事 件的概率重要系数大小进行定量分析。它的使 用需要根据基本事件对顶上事件的影响，也就 是要知道或利用其他科技和实验求出基本事件 发生的概率，这是前提也是基础。
P T I q i qi
六、临界重要度分析
临界重要度即是关键 重要度，当各基本事件发 生的概率不相等时，一般 情况下，改变大的概率比 改变小的概率要容易，但 是基本事件的概率重要度 系数并未反映这一事实， 因而它不能从本质上反映 各基本事件在故障树中的 重要程度，因此我们需要 知道哪一基本事件对顶上 事件有较大的影响
04故障树分析法
确定最小割集的方法——下行法
•从顶事件开始，一个门就代表一个结果事件。顺次将门用 其输入事件置换。
•若是“或”门，则增加割集的个数，输入事件纵向列 出 •遇到“与”门，则增加割集的大小，则输入事件横向 列出。
•利用布尔代数的一些法则就可求得故障树的全部最小割集
下行法示例：
T
G1
G2
G3
G4
G5
n (1i , X ) (0i , X )] i [
n 1
则结构重要度为：
I
st i
1 2
n n 1 i
结构重要度的计算方法： 当所有部件的失效概率和正常概率均为1/2时，部 件的概率重要度等于其结构重要度。
3、关键重要度
Iicr (t )
部件i的关键重要度就是部件i的失效概率的变化率所 引起的系统失效概率的变化率。
T
G1
G2
G3
G4
G5
G6 x4 x5
x1
x2
x1
x3
x2
x3
顶事件发生概率计算——不交最小割集算法 若故障树有k个最小割集：M1(X)，M2(X)，···，Mk(X)， 则其结构函数的不交最小割集表达式为：
( X ) M1 M1M 2 ( M i)M k
i 1
k 1
st 2、结构重要度 I i
对于单调关联系统，当部件i的状态由0变到1时，系统的 状态有下列三种方式： （1）ψ (0i,X)=0，ψ (1i,X)=1 ψ (1i,X)-ψ (0i,X) = 1 （2）ψ (0i,X)=0，ψ (1i,X)=0 ψ (1i,X)-ψ (0i,X) = 0 （3）ψ (0i,X)=1，ψ (1i,X)=1 ψ (1i,X)-ψ (0i,X) = 0 对于部件i的某一给定状态，其余n-1个部件的状态可有 2n-1种组合。作和
故障树分析方法(FTA)
故障树分析方法（FTA）
1.确定系统：首先，确定要进行故障树分析的系统。
这可以是任何类
型的系统，如电力系统、交通系统或工业生产系统。
2.定义故障：确定可能导致系统故障的故障模式。
这些故障可以是硬
件故障、软件故障或运营失误等。
3.构建故障树：根据系统中不同组件之间的逻辑关系，构建故障树。
故障树是一个逆推的树形图，从故障事件开始，逐步追溯到其潜在原因。
4.分析故障树：通过计算不同故障模式的概率，评估系统的可用性。
这可以通过使用概率论的方法，如布尔代数、事件树分析或蒙特卡洛模拟等。
5.识别关键故障：确定导致系统故障的关键故障模式。
这些故障模式
可能会导致系统的重大损失或影响其正常运行。
6.提出解决方案：基于故障树分析的结果，提出改进系统可靠性的解
决方案。
这可以包括改变系统设计、增加备件或实施更严格的维护程序等。
然而，故障树分析方法也有一些限制。
首先，它需要大量的数据和专
业知识来构建和分析故障树。
其次，故障树只能分析已知的故障模式，而
无法处理未知的故障。
总之，故障树分析方法是一种强大的工具，可以帮助评估和分析系统
可靠性。
它可以用于预测潜在的故障模式，并提供改进系统可靠性的解决
方案。
尽管存在一些限制，但故障树分析方法仍然是一种广泛应用于工程
和管理领域的方法。
故障树(FTA)方法详细讲解ppt课件
路集、最小路集概念
路集：故障树中一些底事件的集合，当这些底事件 同时不发生时，顶事件必然不发生；
最小割集：若将路集中所含的底事件任意去掉一个 就不再成为路集了，这样的路集就是最小路集。 16
最小割集的意义
22
案例一：故障树分析法在化学生产上的应用
化工生产常处于易燃、易爆、有毒的生产环境中，经常会引发各类事故。[3]拟建的亚洲首家甲醇 羰基化合成醋酐生产即属此类。应用FTA对其进行分析，目的在于找出事故发生的基本原因事件， 以便对甲醇羰基化生产醋酐采取安全措施和加强安全监控。
1.甲醇羰基化生产醋酐合成反应釜爆炸事故树的编制
故障树指用以表明产品哪些组成部分的故障或外 界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定 故障的逻辑图。
故障树是一种逻辑因果关系图，构图的元素是 事件和逻辑门
事件用来描述系统和元、部件故障的状态 逻辑门把事件联系起来，表示事件之间的逻辑关系
4
基本概念
故障树分析（ FTA ）
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。
21
最小割集比较
根据最小割集含底事件数目(阶数)排序，在各个 底事件发生概率比较小，且相互差别不大的条件 下，可按以下原则对最小割集进行比较：
阶数越小的最小割集越重要 在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的
底事件重要 在最小割集阶数相同的条件下，在不同最小割集中重
复出现的次数越多的底事件越重要
顶事件 T
X1
中间事件 M
11第五章故障树分析01
形简明而设置的符号。
转移符号可分为
相同转移符号 相似转移符号
⑴ 相同转移符号，见图5所示。
(子树代 号字母数字)
(同左)
(a)转向符号
(b)转此符号
图5相同转移符号
15
(2) 相似转移符号，见图6所示。
（同右）
不同事件标号
XX—XX （若事件标号
相同不写）
(a) 转向符号
（子树代号）
(b) 转此符号
图6相似转移符号
16
A 表示同 A
下面的子树 ，
A
在分图中找。
A 表示同 A 下面的子树，
仅是将事件××—××改成××—××， A 应在总图中找。
小结：故障树常用主要符号列于下表
17
由上述可见，故障树是用事件符号、逻辑门 符号和转移符号描述系统中各事件之间的倒立树 状因果关系图。下面讨论如可建树。
号如图5-1(a)。
(a) 与门
(b) 或门 (c) 禁门
图5-1逻辑门符号
(d) 异或门
12
(2) 或门——表示至少一个输入事件发生时 输出事件就发生。符号如图5-1(b)。
(3) 禁门——当给定条件满足时,则输入事 件直接引起输出事件发生,否则不发生。椭圆 形内注明条件。符号如图5-1(c)。
32
1
(X ) 0
当i ki 1,2,, n 其他
（5-3）
式中 k--- 使系统发生故障的最少底事件。 其故障树如图5-11所示,相当于可靠性框图
k/n［G］的表决系统。
图5-9
图5-10
图5-11
4. 简单与门、或门混合系统的结构函数
33
如图5-12所示。
图5-9
故障树分析详细
如何利用故障树分析风险概述故障树分析是一种根据系统可能发生的事故或已经发生的事故结果，去寻找与该事故发生有关的原因、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事件、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，即事件符号，逻辑门符号，转移符号。
图1 故障树的事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1a）所示。
它表示顶上事件或中间事件，也就是需要往下分析的事件。
将事件扼要记入矩形方框内。
（2）圆形符号圆形符号如图1b）所示。
它表示基本原因事件，或称基本事件。
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。
它表示最基本的、不能继续再往下分析的事件。
（3）屋形符号屋形符号如图1c）所示。
主要用于表示正常事件，是系统正常状态下发生的正常事件。
（4）菱形符号菱形符号如图1d）所示。
它表示省略事件，主要用于表示不必进一步剖析的事件和由于信息不足，不能进一步分析的事件。
图2 故障树逻辑门符号逻辑门符号如图2所示包括：——逻辑与门。
表示仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生的逻辑关系，如图2a）所示。
——逻辑或门。
表示至少有一个输入事件发生，输出事件就发生的逻辑关系，如图2b）所示。
——条件与门。
图2c）所示，表示B1、B2不仅同时发生，而且还必须再满足条件α，输出事件A 才会发生的逻辑关系。
——条件或门。
图2d），表示任一输入事件发生时，还必须满足条件α，输出事件A才发生的逻辑关系。
——排斥或门。
表示几个事件当中，仅当一个输入事件发生时，输出事件才发生的逻辑关系，其符号如图2e）所示。
——限制门。
图2f）所示，表示当输入事件B发生，且满足条件X时，输出事件才会发生，否则，输出事件不发生。
限制门仅有一个输入事件。
——顺序与门。
表示输入事件既要都发生，又要按一定的顺序发生，输出事件才会发生的逻辑关系，其符号如图2g）表示。
故障树分析法
故障树分析法故障树分析法(Fault Tree Analysis，FTA)是一种系统化、定量化的故障分析方法。
它通过建立故障状态与故障原因之间的逻辑关系，利用布尔代数和逻辑门运算进行故障分析，从而揭示了系统各个组成部分之间故障传递的路径和影响。
故障树的构建过程从顶事件开始，通过逆向思维，将系统故障逐级分解，直至到达最基本的失效单元。
整个过程一般分为以下几个步骤：1.确定顶事件：顶事件是需要进行故障树分析的故障状态。
例如，如果我们要分析一架飞机的失事原因，那么顶事件可以是飞机失事。
2.构建故障树结构：从顶事件逆向推导，将故障状态与故障原因之间的逻辑关系用逻辑门表示。
逻辑门之间的逻辑关系可以通过布尔代数运算进行表示。
3.确定事件概率：对于每个故障事件，需要确定其发生的概率。
通常可以通过历史数据、专家判断或模拟计算等方法得到。
4.进行故障分析：通过逻辑门运算，计算每个事件的发生概率和系统的失效概率。
如果系统的失效概率低于预定的可靠性要求，那么可以认为系统是可靠的；否则，需要进一步分析并采取相应的措施来提高系统的可靠性。
故障树分析法的优势在于能够Quantitatively evaluate the reliability of the system和Identify the key factors affecting system reliability。
它能够帮助人们深入了解系统的故障传递路径和影响，并定量评估系统的可靠性。
此外，故障树分析法还能够帮助人们确定系统的关键部件和薄弱环节，从而指导系统的设计、维护和改进。
但是，故障树分析法也存在一些不足之处。
首先，故障树分析法需要大量的数据支持，包括故障发生概率、故障传递概率等。
如果缺乏准确可靠的数据，将会影响故障树分析的可信度。
其次，故障树分析法过于理论化，对专业知识和技术要求较高，需要相关领域的专家进行指导和解释。
此外，故障树分析法也比较复杂，需要花费较多的时间和精力来完成。
故障树分析法完整版.ppt
结构重要度排序。
4.事故树定量分析：
依据各基本事件的发生概率，求解顶上事件的发生概 率。在求出顶上事件概率的基础上，求解各基本事件
的概率重要度及临界重要度。
5.制定安全对策：
依据上述分析结果及安全投入的可能，寻求降低事故 概率的最佳方案，以便达到预定概率目标的要求。
课件
事 故 树 分 析 流 程 图
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
逻辑（布尔）代数的一般知识课件
•一、逻辑代数的一般知识 •1.逻辑值和逻辑变量
0+1=1
若B恒等于“0” A+0=0
1+0=1
1+1=1
• 2）逻辑与（逻辑乘） “－”或“∩”
Z=A·B或（或A×B、AB、A∩B）
0·0=0 如果B恒等于“0” A·0=0
0·1=0
若B恒等于“1” A·1=A
1·0=0
1·1=1
• 逻辑非
课件
• 设A是任何一个逻辑变量，逻辑变量A的逻辑非 确定另一个逻辑变量Z
课件
常用事件及其符号
课件
常用逻辑门及其符号
事故树分析法课件
建造事故树时的注意事项：
课件
事故树反映出系统故障的内在联系和逻辑关系，
同时能使人一幕了然，形象地掌握这种联系与关系， 并据此进行正确的分析。
1.熟悉分析系统：建造事故树由全面熟悉开始。必 须从功能的联系入手，充分了解与人员有关的功能，
故障树方法详细讲解
故障树方法详细讲解故障树的基本概念：1.故障：指系统中产生了不符合规定要求的功能状态变化。
2.故障模式：指故障发生的基本形式，如断路、短路、失效等。
3.故障事件：指故障的特定状况或状态。
4.基本事件：指不可再分解、直接观察或测量到的事件，也是故障树分析的起点。
5.顶事件：指故障树分析的终止事件，通常是系统不可接受的状态。
故障树的基本步骤：1.确定故障目标：根据系统的功能要求和性能要求，确定需要分析的故障目标。
故障目标可以是系统完全失效，也可以是系统其中一种重要功能失效。
2.识别故障模式：通过对系统进行分析，确定可能导致故障的各种模式，例如断路、短路、系统组件失效等。
3.建立事件关系模型：根据系统的结构和故障模式之间的关系，建立故障树的逻辑关系模型。
故障树采用逻辑门（AND门、OR门、NOT门）来描述事件之间的关系。
4.分析基本事件：根据故障模式和事件关系模型，对系统的每一个基本事件进行详细分析和定义。
基本事件的定义通常包括事件的描述、发生条件和概率等信息。
5.组装故障树：根据事件关系模型和基本事件的定义，将故障树从基本事件开始逐步组装起来，直至构建出完整的故障树。
6.评估故障树：通过对故障树进行定量或定性的计算和分析，评估系统的可用性和可靠性，识别故障发生的概率和影响，找出关键故障事件和故障路径。
7.制定改进措施：根据故障树的评估结果，制定改进措施，提高系统的可用性和可靠性。
常见的改进措施包括增强系统设计的容错能力、增加备件和设备冗余等。
故障树方法的应用：1.故障预防：通过分析故障树，发现系统中潜在的故障发生机制和影响，提前采取预防措施，降低故障发生的概率。
2.故障诊断：在系统出现故障时，通过分析故障树，确定造成故障的原因和故障路径，指导故障的排查和修复工作。
3.可靠性评估：通过对故障树进行评估，计算系统的可用性和可靠性指标，识别关键故障事件和故障路径，为系统改进和维护策略提供依据。
4.安全设计：通过分析故障树，确定可能导致安全事故发生的故障路径和风险源，提出安全设计和控制措施，保障系统的安全性。
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。
故障树分析法
集成化
集成化趋势：将多种分析方法相结合，提高分析效果 集成化方法：如故障树分析法与可靠性分析法、失效模式与效应分析法 等相结合 集成化应用：在多个领域得到广泛应用，如航空航天、汽车、电子等
集成化优势：提高分析效率，降低分析成本，提高分析准确性
自动化
计算机辅助设计：利用计算机软件进行故障树分析，提高效率和准确性 专家系统：利用人工智能技术，实现故障树分析的自动化和智能化 远程诊断与维护：通过网络技术，实现远程故障诊断和维护，提高设备可用性 集成化：将故障树分析与其他分析方法相结合，提高分析效果和效率
故障树分析法可以帮助找 出系统故障的原因和影响
故障树的符号表示
事件符号：矩 形表示，内部 写上事件名称
逻辑门符号： 与门、或门、 非门等，表示 事件之间的逻
辑关系
基本事件符号： 中间事件符号：
圆形表示，内 菱形表示，内
部写上基本事 部写上中间事
件名称
件名称
故障树符号： 树形结构，表 示整个系统的
故障情况
核废料处理：故障树分析法在核废料处理领域也有应用，可以帮助评估和处理核废料的风险。
核安全监管：故障树分析法在核安全监管中也有应用，可以帮助监管部门识别和评估核设施 的安全风险。
交通运输
铁路：故障树分析法在铁路信号系统、列车控制系统等方面的应用 公路：故障树分析法在高速公路监控系统、交通信号控制系统等方面的应 用 航空：故障树分析法在航空电子系统、航空发动机等方面的应用
海运：故障树分析法在海洋运输系统、船舶控制系统等方面的应用
电子电气
电子设备故障诊 断：分析电子设 备故障原因，提 高设备可靠性
电气系统设计： 优化电气系统设 计，提高系统安 全性和稳定性
故障树分析法
故障树（Fault Tree Analysis,FTA）
• 故障树（Fault Tree Analysis,FTA）也叫事 故树，是一种描述事故因果关系的有方向 的“树”，是安全系统工程的重要分析方 法之一。它能对各种系统的危险性进行识 别评价，既适用于定性分析，又能进行定 量分析。具有简明、形象化的特点，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。FTA作为安全分析评价和 事故预测的一种先进的科学方法，已得到 国内外的公认和广泛使用。
故障树分析法的缺点
• 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）事件树图的作法
• 事件树图的具体作法是将系统内各个事件按完全 对立的两种状态（如成功、失败）进行分支，然 后把事件依次连接成树形，最后和表示系统状态 的输出连接起来。事件树图的绘制是根据系统简 图由左至右进行的。在表示各个事件的节点上， 一般表示成功事件的分支向上，表示失败事件的 支向下。每个分支上注明其发生概率，最后分别 求出它们的积与和，作为系统的可知系数。事件 树分析中，形成分支的每个事件的概率之和，一 般都等于1
事件树分析（ETA）
• 事件树分析是事故过程分析，用来分析普 通设备故障或过程波动(称为初始事件)导致 事故的可能性，是既能定性,又能定量的分 析方法。
1）工作程序：
• 事件树分析包括六个步骤： （1）识别可能导致重要事故的初始事件； （2）识别为减少或消除初始事件影响设计 的安全功能； （3）作事件树； （4）对事故顺序进行说明； （5）确定事故顺序的最小割集； （6）编制分析结果文件。
故障树分析方法
2003年12月
选择顶事件，首先要明确系统正常和故障状态的定义；其次要对系统的故障作为初步分析，找出系统组成部分（元件、组件、部件）可能存在的缺陷，设想可能发生的各种的人为因素，推出这些底事件导致系统故障发生的各种可能途径（因果链），在各种可能的系统故障中选出最不希望发生的事件作为顶事件。 对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，必要时还可以把大型复杂的系统分解为若干个相关的子系统，以典型中间事件当作故障树的顶事件进行建树分析，最后加以综合，这样可使任务简化并可同时组织多人分工合作参与建树工作。
2003年12月
2003年12月
所谓故障树分析，就是首先选定某一影响最大的系统故障作为顶事件，然后将造成系统故障的原因逐级分解为中间事件，直至把不能或不需要分解的基本事件作为底事件为止，这样就得到了一张树状逻辑图，称为故障树。如图1-1所示就是一简单的故障树。这一简单故障树表明：作为顶事件的系统故障是由部件A的故障或部件B的故障引起的，而部件A的故障可能由元件1引起，也可能由元件2引起，部件B的故障则由元件3和元件4同时发生故障时引起，这样，就将引起系统故障的基本原因及影响途径表达得一清二楚。 更一般地说，故障树分析就是以故障树为基础，分析影响顶事件发生的底事件种类及其相对影响程度。故障树分析包括以下几个主要步骤：建立故障树、故障树的定性分析和故障树的定量分析。
2003年12月
②当 为相斥事件时，有 和的概率 （1-13） 积的概率 （1-14）
图1-5 故障树简化实例
简化实例 下面以两个简单的例子来说明故障树的简化过程。 对图1-5（a），故障树的简化过程如下 对图1-5（b），故障树的简故障树作定性分析的主要目的是为了弄清系统（或设备）。 出现某种故障（顶事件）可能性有多少，亦即分析有哪些因素会引发系统的某种故障。定性分析首先必须确定系统的最小割集。 ⑴割集和最小割集 割集是引起系统故障发生的几个故障底事 件的集合，即一个割集代表了系统发生故障的一种可能性或一种故障模式。 如一故障树的底事件集合为 ,当有一子集 当 ， 当满足条件 时，使 ，亦即该子集所含之全部底事件均发生时，顶事件必然发生，则该子集就是割集，其割集数为K。
故障树(FTA)方法详细讲解
最终结果为：
T x1 x2 M1 x1 x2 x3 x6 x8 (x4 x7 ) (x5 x7 )
最小割集比较
最小割集：若将路集中所含的底事件任意去掉一个 就不再成为路集了，这样的路集就是最小路集。
最小割集的意义
最小割集对降低复杂系统潜在事故风险具有重大 意义
如果能使每个最小割集中至少有一个底事件恒不发生 (发生概率极低)，则顶事件就恒不发生(发生概率极 低) ，系统潜在事故的发生概率降至最低
消除可靠性关键系统中的一阶最小割集，可消除 单点故障
4.依据基本事件结构重要度系数确定安全控制优选方案
由FTA分析得出的各基本事件的结构重要度系数知，各基本事件对 顶上事件影响重要程度的相对大小，籍此可以找出系统的最薄弱环节， 从而确定所应采取相应安全措施的优先顺序，实现对生产安全进行科学 、合理、有效的控制。
I(6) = I(7) = I(10) = I(11) = I(12) = I(13) = I(14) = I(15) = I(16) = I(17) = I(18) = I(19) = I(20)
I(3) = I(4) = I(5) = I(8) = I(9)
I(1) = I(2) （3）根据结构重要系数近似计算公式，得到 因此，得到结构重要度顺序为
x2
x3
x6
x8
x2
上行法求解最小割集
上行法：利用集合运算规则进行简化，吸收运算。 上例中，底事件的上一级为：
M 4 x4 x5; M5 x6 x7 ; M6 x6 x8;
往上一级： M2 M4 M5 (x4 x5 ) (x6 x7 );
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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进更富有成效。
原理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。
在故障树分析中，对于所研究系统的各类故障状态或不正常工作情况统称为故障事件。
与故障事件对应的是成功事件。
两者均称为事件。
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。
故障树是一种为研究系统某功能故障而建立的一种倒树状的逻辑因果关系图作用故障树分析法有以下三个作用[11]：[11]杨晓庆，谢庆华，基于故障树的模糊诊断方法[N] ．同济大学学报．2001(9)：58-60.（1）帮助弄清某种故障发生的机理；（2）发现设备系统中产生某种故障的薄弱环节，作为今后设计改进和加强管理的目标；（3）分析各层次故障发生的概率，了解设备系统可靠性的大小。
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FTA的特点：是一种图形演绎法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法，可针对某一故障事件，作层层追踪分析(自上而下)；这种图形化的方法清楚易懂，使人们对所描述的事件之间的逻辑关系一目了然，而且便于对各种事件之间复杂的逻辑关系进行深入的定性和定量分析；由于故障树将系统故障的各种可能因素联系起来，可有效找出系统薄弱环节和系统的故障谱，在系统设计阶段有助于判明系统的隐患和潜在故障，以便提高系统的可靠性；故障树可作为管理和维修人员的一个形象的管理、维修指南，可用于培训使用、维修和管理人员，可用来制订维修计划和检修排故方案FTA是一种系统化的演绎方法，它尽管比较繁琐，但可以按部就班地演绎下去，很适合于变成程序由计算机完成。
故障树分析方法具有以下几个特点[14][15][16]：（1）FTA具有很大的灵活性，不是局限于对系统可靠性进行一般的分析，而是可以分析系统的各种故障状态。
FTA不仅可以分析某些元部件故障对系统的影响，还可以对导致这些元部件故障的特殊原因(例如环境的、甚至人为的原因)进行分析，予以统一考虑。
（2）FTA是一种图形演绎法，所以非常的形象、直观。
而且它还是一种对故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。
FTA可以围绕某些特定的故障状态进行层层深入的分析，因而在清晰的故障树图形下，表达系统内在联系，并指出元部件故障与系统故障之间的逻辑关系，找出系统的薄弱环节。
（3）进行FTA的过程，也是一个对系统更深入认识的过程，它要求分析人员非常清楚地把握系统的内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了，从而提高了系统可靠性分析的精度。
（4）由于故障树是由特定的逻辑门和一定的事件构成的逻辑图，因此可以用计算机辅助建树和分析。
（5）通过FTA可以定量地计算复杂系统的故障概率和其他可靠性参数，同时也为改善和评价系统可靠性提供定量数据。
（6）FTA不但可用于解决工程技术中的可靠性问题，而且还可用于经济管理的系统工程问题，因而FTA对不曾参与系统设计的管理和维修人员来说相当于一个形象的管理维修指南，因此对培训使用系统的人员更有意义。
故障树分析法的优缺点[2]1.故障树分析法的优点（1）事故树的果因关系清晰、形象。
对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和措施。
（2）根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度——结构重要度。
（3）既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。
通过定性分析，确定各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依据。
通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶上事件（事故）发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有助于其它各项指标的量化处理。
2.故障树分析法的缺点（1）FTA分析事故原因是强项，但应用于原因导致事故发生的可能性推测是弱项。
（2）FTA分析是针对一个特定事故作分析，而不是针对一个过程或设备系统作分析，因此具有局部性。
（3）要求分析人员必须非常熟悉所分析的对象系统，能准确和熟练地应用分析方法。
往往会出现不同分析人员编制的事故树和分析结果不同的现象。
（4）对于复杂系统，编制事故树的步骤较多，编制的事故树也较为庞大，计算也较为复杂，给进行定性、定量分析带来困难。
（5）要对系统进行定量分析，必须事先确定所有各基本事件发生的概率，否则无法进行定量分析。
故障树分析法的应用范围[2]（1）在事故树分析中顶上事件可以是已经发生的事故，也可以是预想的事故。
通过分析找出事故原因，采取相应的对策加以控制，从而可以起到事故预防的作用。
（2）查明系统内固有的或潜在的各种危险因素，为安全设计、制定安全技术措施和安全管理提供科学、合理的依据。
故障树分析中常用符号见下表:我们将系统的最不希望发生的顶事件作为故障分析的目标。
用逻辑演绎法先找出顶事件发生的直接原因（中间事件或基本事件），再进一步跟踪追迹找出导致这些中间事件的所有直接原因，一直找到全部发生故障的基本原因（基本事件）。
用相应的符号和逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，并称此图为所研究系统的故障树[7]。
〔7〕朱继洲.故障树原理和应用.西安:西安交通大学出版社，1989用故障树对系统的故障进行定性分析和定量计算的方法称为故障树分析法。
如果系统或元、部件，能够完成指定功能，则称为正常事件。
如果系统或元、部件，不能完成指定功能，则称为故障事件。
凡是能产生故障事件的元、部件及设备、子系统、环境条件、人为因素等，在故障树中定义为部件。
故障树分析中应用的符号可分为两类，即代表故障事件（事件是对系统及元、部件状态的描述）的符号和联系事件的逻辑门符号。
表即为故障树分析法的常用符号[23]：[23] 肖云魁. 汽车故障诊断学[M] . 北京: 北京理工大学出版社，分类符号名称说明事件基本事件底事件：位于故障树最底层无需再深究的事件称为底事件，它是某个逻辑门的输入事件。