故障树FTA方法详细讲解演示幻灯片
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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。
顶事 人们不希望发生的显著影响系统技术性能、经济性、 件 可靠性和安全性的故障事件。顶事件可由FMECA 分析确定。
中间 故障树中除底事件及顶事件之外的所有事件。 事 件
8
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
与门 ? Bi(i=1,2,…,n)为门的输入事件，A为门的输出事件
A
? Bi同时发生时，A必然发生，这种逻辑关系称为事件交
B1? Bn ? 用逻辑“与门”描述，逻辑表达式为
A
·
B1BiBn
或门
A
B1 ? Bn
A
+
B1BiBn
A ? B1 ? B2 ? B3 ? ? ? Bn
? 当输入事件中至少有一个发生时，输出事件A发生，称为事 件并
? 用逻辑“或门”描述，逻辑表达式为
A ? B1 ? B2 ? B3 ? ? ? Bn
? 分析步骤
? 建立故障树； ? 故障树定性分析 ? 故障树定量分析 ? 重要度分析 ? 分析结论：薄弱环节 ? 确定改进措施
准 备 工 作
选择 合理 的顶 事件
建 造 故 障 树
故障树定性分析
? 求最小割集 ? 最小割集比较
故障树定量分析
? 求顶事件发生概率 ? 重要度分析
确定 设计 上的 薄弱 环节
9
故障树常用逻辑门符号
符号
ຫໍສະໝຸດ Baidu
说明
A
r/n
B1
Bn
A
r/n B1Bi Bn
A
B1
B2
A
+
B1 B2
不同时发生
表决门：n个输入中至少有r个发生，则输出事件发生；否则 输出事件不发生。
异或门：输入事件B1，B2中任何一个发生都可引起输出事件 A发生，但B1，B2不能同时发生。相应的逻辑代数表达
式为
A? ?B1 ? B2 ?? ?B1 ? B2 ?
? 最小割集：若将割集中所含的底事件任意去掉一个 就不再成为割集了，这样的割集就是最小割集。
? 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
死
4
与
门
2
1
3
观察员、驾驶员失误， 造成船体与冰山相撞
底事件
2
电机故障树
开关
电源
M 电机
a.电机工作原理图
马达不转 +
线路上无电流
马达故障
开关未合 +
开关合上后线路无电流 +
人误使开 开关故障
关未合
合不上
电源故障 线路故障
b.“马达不转”故障树
顶事件 逻辑门 中间事件
底事件
3
基本概念
? 故障树定义
?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”
12
故障树示例
工人坠落 死亡
工人坠落
·
工作高度超过 XX米， 下方无阻挡门
安全带设施 不起作用
1
工人失足 坠落
＋
身体重心在 船台外
安全带设施
1
不起作用
＋
工作面 打滑
安全带设施 的缺陷
未使用 安全带
工人身体 失去平衡
＋
＋
飞机因发动机故障 不能飞行
B
A
非门：输出事件A是输入事件B的逆事件。
B
11
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
相同转移符号（A是子树代号，用字母数字表示）：
?左图表示“下面转到以字母数字为代号所指的地方去”
A
A
?右图表示“由具有相同字母数字的符号处转移到这里来”
相似转移符号（A同上）：
A
A
?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
采取措 施，提 高产品 可靠性 和安全 性
FTA 报告
14
15
故障树定性分析
? 目的
? 寻找顶事件的原因事件及原因事件的组合（最小割 集）
? 发现潜在的故障 ? 发现设计的薄弱环节，以便改进设计 ? 指导故障诊断，改进使用和维修方案
? 割集、最小割集概念
? 割集：故障树中一些底事件的集合，当这些底事件 同时发生时，顶事件必然发生；
故障树 （FTA）
1
泰坦尼克海难
顶事件
逻辑门
距其仅20海里的 California号无线电通 讯设备处于关闭状 态，无法收到求救 信号，不能及时救
援
船体钢材不适应海水 低温环境，造成船体
裂纹
Tatanic 号船体沉没，船上三 分之二人员死亡
与 门
船体断裂
海难后果
中间事件
船上的救生设备不足， 使大多数落水者被冻
6
FTA 特点
? 特点
? 是一种自上而下的图形演绎方法； ? 有很大的灵活性； ? 综合性：硬件、软件、环境、人素等； ? 主要用于安全性分析；
7
故障树常用事件符号
符号
底 事 件
说明
元、部件在设计的运行条件下发生的随机故障事件。
?实线圆——硬件故障 ?虚线圆——人为故障
未探明事件
表示该事件可能发生，但是概率较小，勿需再进一步分析 的故障事件，在故障树定性、定量分析中一般可以忽略不 计。
? 定性分析 ? 定量分析
5
FTA 目的
? 目的
? 帮助判明可能发生的故障模式和原因； ? 发现可靠性和安全性薄弱环节，采取改进措施，
以提高产品可靠性和安全性； ? 计算故障发生概率； ? 发生重大故障或事故后， FTA 是故障调查的一
种有效手段，可以系统而全面地分析事故原因， 为故障“归零”提供支持； ? 指导故障诊断、改进使用和维修方案等。
双发电机 电站丧失部分电力
+
不同时发生
发电 机I故 障
发 电 机 II 故 障
10
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
禁门：
A
?仅当“禁门打开条件”发生时，输入事件B发生才导致输
出事件A发生；
禁门打开条件
?打开条件写入椭圆框内。
B
顺序与门：仅当输入事件B按规定的“顺序条件”发生时， 输出事件A才发生。
A 顺序条件
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
安全带 支撑物坏
安全 为移动 带坏 工作地
点而卸除
工人疏 忽未用
13
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。
顶事 人们不希望发生的显著影响系统技术性能、经济性、 件 可靠性和安全性的故障事件。顶事件可由FMECA 分析确定。
中间 故障树中除底事件及顶事件之外的所有事件。 事 件
8
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
与门 ? Bi(i=1,2,…,n)为门的输入事件，A为门的输出事件
A
? Bi同时发生时，A必然发生，这种逻辑关系称为事件交
B1? Bn ? 用逻辑“与门”描述，逻辑表达式为
A
·
B1BiBn
或门
A
B1 ? Bn
A
+
B1BiBn
A ? B1 ? B2 ? B3 ? ? ? Bn
? 当输入事件中至少有一个发生时，输出事件A发生，称为事 件并
? 用逻辑“或门”描述，逻辑表达式为
A ? B1 ? B2 ? B3 ? ? ? Bn
? 分析步骤
? 建立故障树； ? 故障树定性分析 ? 故障树定量分析 ? 重要度分析 ? 分析结论：薄弱环节 ? 确定改进措施
准 备 工 作
选择 合理 的顶 事件
建 造 故 障 树
故障树定性分析
? 求最小割集 ? 最小割集比较
故障树定量分析
? 求顶事件发生概率 ? 重要度分析
确定 设计 上的 薄弱 环节
9
故障树常用逻辑门符号
符号
ຫໍສະໝຸດ Baidu
说明
A
r/n
B1
Bn
A
r/n B1Bi Bn
A
B1
B2
A
+
B1 B2
不同时发生
表决门：n个输入中至少有r个发生，则输出事件发生；否则 输出事件不发生。
异或门：输入事件B1，B2中任何一个发生都可引起输出事件 A发生，但B1，B2不能同时发生。相应的逻辑代数表达
式为
A? ?B1 ? B2 ?? ?B1 ? B2 ?
? 最小割集：若将割集中所含的底事件任意去掉一个 就不再成为割集了，这样的割集就是最小割集。
? 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
死
4
与
门
2
1
3
观察员、驾驶员失误， 造成船体与冰山相撞
底事件
2
电机故障树
开关
电源
M 电机
a.电机工作原理图
马达不转 +
线路上无电流
马达故障
开关未合 +
开关合上后线路无电流 +
人误使开 开关故障
关未合
合不上
电源故障 线路故障
b.“马达不转”故障树
顶事件 逻辑门 中间事件
底事件
3
基本概念
? 故障树定义
?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”
12
故障树示例
工人坠落 死亡
工人坠落
·
工作高度超过 XX米， 下方无阻挡门
安全带设施 不起作用
1
工人失足 坠落
＋
身体重心在 船台外
安全带设施
1
不起作用
＋
工作面 打滑
安全带设施 的缺陷
未使用 安全带
工人身体 失去平衡
＋
＋
飞机因发动机故障 不能飞行
B
A
非门：输出事件A是输入事件B的逆事件。
B
11
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
相同转移符号（A是子树代号，用字母数字表示）：
?左图表示“下面转到以字母数字为代号所指的地方去”
A
A
?右图表示“由具有相同字母数字的符号处转移到这里来”
相似转移符号（A同上）：
A
A
?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
采取措 施，提 高产品 可靠性 和安全 性
FTA 报告
14
15
故障树定性分析
? 目的
? 寻找顶事件的原因事件及原因事件的组合（最小割 集）
? 发现潜在的故障 ? 发现设计的薄弱环节，以便改进设计 ? 指导故障诊断，改进使用和维修方案
? 割集、最小割集概念
? 割集：故障树中一些底事件的集合，当这些底事件 同时发生时，顶事件必然发生；
故障树 （FTA）
1
泰坦尼克海难
顶事件
逻辑门
距其仅20海里的 California号无线电通 讯设备处于关闭状 态，无法收到求救 信号，不能及时救
援
船体钢材不适应海水 低温环境，造成船体
裂纹
Tatanic 号船体沉没，船上三 分之二人员死亡
与 门
船体断裂
海难后果
中间事件
船上的救生设备不足， 使大多数落水者被冻
6
FTA 特点
? 特点
? 是一种自上而下的图形演绎方法； ? 有很大的灵活性； ? 综合性：硬件、软件、环境、人素等； ? 主要用于安全性分析；
7
故障树常用事件符号
符号
底 事 件
说明
元、部件在设计的运行条件下发生的随机故障事件。
?实线圆——硬件故障 ?虚线圆——人为故障
未探明事件
表示该事件可能发生，但是概率较小，勿需再进一步分析 的故障事件，在故障树定性、定量分析中一般可以忽略不 计。
? 定性分析 ? 定量分析
5
FTA 目的
? 目的
? 帮助判明可能发生的故障模式和原因； ? 发现可靠性和安全性薄弱环节，采取改进措施，
以提高产品可靠性和安全性； ? 计算故障发生概率； ? 发生重大故障或事故后， FTA 是故障调查的一
种有效手段，可以系统而全面地分析事故原因， 为故障“归零”提供支持； ? 指导故障诊断、改进使用和维修方案等。
双发电机 电站丧失部分电力
+
不同时发生
发电 机I故 障
发 电 机 II 故 障
10
故障树常用逻辑门符号
符号
说明
禁门：
A
?仅当“禁门打开条件”发生时，输入事件B发生才导致输
出事件A发生；
禁门打开条件
?打开条件写入椭圆框内。
B
顺序与门：仅当输入事件B按规定的“顺序条件”发生时， 输出事件A才发生。
A 顺序条件
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
安全带 支撑物坏
安全 为移动 带坏 工作地
点而卸除
工人疏 忽未用
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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。