引論：我們為您整理了13篇故障樹分析法范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

1、故障樹分析（FTA）是由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統中不希望出現的狀態。故障樹分析主要用在安全工程以及可靠度工程的領域，用來了解系統失效的原因，并且找到最好的方式降低風險，或是確認某一安全事故或是特定系統失效的發生率。故障樹分析也用在航空航天、核動力、化工制程、制藥、石化業及其他高風險產業，也會用在其他領域的風險識別，例如社會服務系統的失效。故障樹分析也用在軟件工程，在偵錯時使用，和消除錯誤原因的技術很有關系。

2、在航空航天領域中，更廣泛的詞語“系統失效狀態”用在描述從底層不希望出現的狀態到最頂層失效事件之間的故障樹。這些狀態會依其結果的嚴重性來分類。結果最嚴重的狀態需要最廣泛的故障樹分析來處理。這類的“系統失效狀態”及其分類以往會由機能性的危害分析來處理。

（來源：文章屋網 ）

篇2

1 故障樹分析法簡介

從20世紀60年代以來，在一些復雜系統的故障分析中，形成和發展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統開始，通過邏輯符號與具體單元、零部件相聯系；與失效的的狀態事件相聯系；構成一幅樹狀分支圖，稱為故障樹。故障樹分析法首先將分析的系統故障事件作為第一階（即第一行―頂事件），再將導致該事件發生的直接原因（包括硬件故障、環境因素、人為差錯等）并列為第二階段。用適當的事件符號表示，用邏輯門把他們與系統故障事件聯結起來。其次將導致第二階段延長事件發生的原因列出為第三階段。兩階之間同樣用事件符號和邏輯門聯系。這樣逐段展開，直到把最基本的原因都分析出來為止，這樣的邏輯圖便是故障樹。利用故障樹去分析系統發生故障的各種途徑和可靠性特征量，這就是故障樹分析法。

2 故障樹分析法主要特點

（1）它是一種直觀的圖形演繹法。把系統的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現出來。用它來分析系統失效事件發生的概率，也可用來分析零、部件或子系統的失效事件對系統失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統的故障與那些單元有關系？有怎樣的關系？多大關系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統故障的影響，什么影響？影響途徑怎樣？程度有多大？（2）故障樹分析可作定性分析還可作定量分析；不僅可分析單一機件引起系統失效的影響，而且可以分析多機件構成的子系統對系統影響；不僅可反映系統內部單元與系統故障的關系，也能反映系統外部因素（環境因素和人為因素）對系統的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導設計，也可用于指導正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復雜，需要較高的技術。

3 故障樹的組成

（1）頂事件的選取。它是系統分析的目標和對象，要選擇一個具有明確意義，可用概率度量，能夠向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障樹的建造。這是故障樹分析中的關鍵一步。要由多方技術人員通力合作，經過細致的綜合分析，找出系統失效事件的邏輯關系。首先分析事故鏈確定主流程，然后確定邊界條件，給出故障樹的范圍，最后利用事件符號和邏輯符號畫出故障樹。（3）故障樹的圖形符號。有兩種圖形符號，即：邏輯符號和事件符號。他們都有各自的具體圖形符號和意義。（4）故障樹的基本結構。

4 故障樹的建造

4.1 確定頂事件和邊界條件

頂事件是針對所研究對象的系統故障事件。是在各種可能的系統故障中篩選出來的最危險的事件，對于復雜的系統，頂事件不是唯一的，分析的目標、任務不同，應選擇不同的頂事件。在很多情況下，頂事件就選定故障模式和影響分析中識別出來的致命度高的事件。必要時還可把大型復雜系統分解為若干相關的子系統，以典型的中間事件當作若干子故障樹的頂事件進行建樹分析，最后再加以綜合。這樣可使任務簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。

根據選定的頂事件，合理地確定建樹的邊界條件，以確定故障樹的建樹范圍，故障樹的邊界條件包括：（1）初始狀態。當系統中的部件有數種工作狀態時，應指明與頂事件發生有關的部件的工作狀態。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認為不容許發生的事件。（3）必然事件。指系統工作時在一定條件下必然發生在一定條件下必然發生的事件和必然不發生的事件。

4.2 逐層展開建樹

篇3

Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment

中圖分類號：F272.92 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）09-0142-03

0 引言

目前，項目安全風險評估主要采用的方法是專家調查打分法和LEC法，前者簡單明了、操作方便，但可靠性完全取決于專家的經驗和水平；后者結合了定性與定量的特性，但無法找出影響風險等級的基本要素。故障樹分析（FTA）技術是美國貝爾實驗室的沃特森博士于1961年開發的，它采用了邏輯的方法，利用圖的形式將可能造成項目失敗的各種因素進行分析，并確定其各種可能組合方式。該方法能將項目安全風險由粗到細，由大到小，分層排列，容易找出所有基本風險事件，邏輯關系明晰，分析結果準確。

1 安全風險的特征

安全風險是指危險、危害事故發生的可能性與其造成損失的集合。工程項目安全風險具有如下特性：①客觀性。安全風險不以人的意志為轉移，客觀真實的存在于生活之中。②可變性。在施工過程中，不同風險能導致不同結果，但如果提前加以控制就能避免風險事件的發生或降低其影響。③多樣性。安全風險常常存在于每個不同的環節和領域，并表現出各種形式和性質。

2 安全風險的分類

按照誘發危險、有害因素失控的條件分類：

①人的不安全行為。人的不安全行為分操作錯誤、忽視安全、忽視警告，造成安全裝置失效，使用不安全設備，手代替工具操作，物體存放不當，冒險進入危險場所，忽視防護用品用具的使用等13大類。②物的不安全狀態。物的不安全狀態分為防護、保險、信號等裝置缺乏或有缺陷，設備、設施、工具有缺陷，個人防護用品、用具缺少或有缺陷，以及生產場地不良4大類。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括對物性能控制的缺陷，對人的失誤控制的缺陷，工藝過程、作業程序的缺陷，用人單位的缺陷，對來自相關方的風險管理的缺陷，違反安全人機工程原理6大類。

3 安全風險評估

安全風險評估方法一般可分為定性評估法、定量評估法以及定性定量相結合的方法。其中常用的有故障樹分析法、專家打分法、LEC法、矩陣圖法、概率分析法、決策樹分析法、蒙特卡羅法等。本文將重點介紹故障樹分析法在項目安全風險評估中的應用。

3.1 故障樹分析步驟 ①確定故障樹的頂上事件。將易于發生且后果嚴重的事故作為頂上事件。②調查與頂上事件有關的所有原因事件。③故障樹作圖。從頂上事件起，一層一層往下分析各自的直接原因事件，根據彼此間的邏輯關系，用邏輯門連接上下層事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的邏輯樹形圖。④故障樹定性分析。定性分析是故障樹分析的核心內容之一，目的是分析該類事故的發生規律及特點，通過求取最小割集（或最小經集），找出控制事故的可行方案，并從故障樹結構上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根據各基本事件的故障率，分析頂上事件發生的可能性大小。結合定性分析，按輕重緩急分別采取對策。

3.2 故障樹分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起頂上事件發生必須的最低限度的割集。最小割集表示系統的危險性，求出最小割集可以掌握事故發生的各種可能，最小割集越多，系統越危險。最小割集的求取方法有行列式法、布爾代數法等。②最小徑集及其求法：最小徑集是頂上事件不發生所需的最低限度的徑集。最小徑集表示系統的安全性，每一最小徑集表示防止頂上事件的一個方案，最小徑集越多，系統就越安全。最小徑集可利用它與最小割集的對偶性求解。把原來故障樹的與門和或門對換，各類事件發生換成不發生，進而求出成功樹的最小割集，最后轉化為故障樹的最小徑集。③結構重要度分析：結構重要度分析是從故障樹結構上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件發生概率（或假定各基本事件的發生概率都相等）的情況下，分析各基本事件的發生對頂上事件所產生的影響程度。結構重要度分析可采用兩種方法，一是求結構重要度系數；二是利用最小割集或最小徑集判斷重要度，結構重要度系數計算公式如下：

I？漬 （i）=■■

I？漬 （i）——基本事件Xi重要度系數近似判斷值；

Kj——包含Xi的割集（徑集）；

n——Xi所在最小割集（徑集）中基本事件的總數。

當然，在實際應用過程中，基本事件重要性還要結合其發生頻率等定量數據予以判斷。

3.3 故障樹分析案例應用 高空墜落一直是建筑施工行業的常見事故，據不完全統計，2009年至2010年兩年間，中鐵十七局四公司共發生各類高空墜落事件20余起，其中從腳手架、模板、作業平臺上墜落占到了總數的80%，個別事件造成了人員傷亡。為系統分析可能造成高空墜落的每個基本事件或其組合，判斷其重要程度，以便及時采取應對措施，本文將圍繞高空墜落展開故障樹分析。以“工人從腳手架、模板、作業平臺上墜落”作為頂上事件，編制故障樹如圖1。

①計算故障樹的最小割集。根據集合的運算定律，本案例采用布爾代數法計算如下：

T=A1+A2+A3+A4+X3

=（X1+X2+X5X6）+（X7+X8）（X4+X9）+（X10+X11）X12X4+X4（X13+X14）+X3

=X1+X2+X3+X5X6+X4X7+X7X9+X4X8+X8X9+X4X13+X4X14+X4X10X12+X4X11X12

則該故障樹的最小割集為E1={X1}；E2={X2}；E3={X3}； E4={X5，X6}；E5={X4，X7}；E6={X7，X9}；E7={X4，X8}；E8={X8，X9}； E9={X4，X13}；E10={X4，X14}；E11={X4，X10，X12}；E12={X4，X11，X12}。

用最小割集表示故障樹的等效圖如圖2所示，發生頂上事件的途徑有12種。

②計算故障樹的最小徑集。利用故障樹最小割集的對偶性求解。用T′、A′1、A′2、A′3、 A′4、B′1、B′2、M′1、M′2、M′3、M′4、X′1、X′2、X′3、X′4、X′5、X′6、X′7、X′8、X′9、X′10、X′11、X′12、X′13、X′14表示原有事件的補事件，邏輯門作相應轉換，則所得成功樹如圖3所示。

根據集的運算定律用布爾代數法計算成功樹的最小割集：T′=A′1A′2A′3A′4X′3

=X′1X′2X′3（X′5+X′6）（X′7X′8+X′4X′9）（X′10X′11+X′4X′12）（X′4+X′13X′14）

=X′1X′2X′3（X′4X′5X′7X′8+X′4X′5X′9+X′4X′6X′7X′8+X′4X′6X′9+X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14）

=X′1X′2X′3X′4X′5X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′5X′9+X′1X′2X′3X′4X′6

X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′6X′9+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14

根據成功樹的最小割集轉換求得原故障樹的最小徑集：P1={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8}；P2={X1，X2，X3，X4，X5，X9}；P3={X1，X2，X3，X4，X6，X7，X8}；P4={X1，X2，X3，X4，X6，X9}；P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X12，X13，X14}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X12，X13，X14}；P7={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X14}；P8={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10，X11，X13，X14}

③本事件結構重要度分析。利用重要度系數公式計算各基本事件結構重要度系數（不考慮發生概率情況下）：

I？漬（1）=1；I？漬（2）=1；I？漬（3）=1；I？漬（4）=1.62；I？漬（5）=0.33；I？漬（6）=0.33；I？漬（7）=0.66；I？漬（8）=0.66；I？漬（9）=0.66；I？漬（10）=0.14；I？漬（11）=0.14；I？漬（12）=0.28；I？漬（13）=0.33；I？漬（14）=0.33

則重要性順序為：X4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。與等效故障樹分析結果基本一致。

④基本事件概率重要度分析。由于結構重要度分析只是按故障樹的結構分析了各基本事件對頂上事件的影響，因此具有一定的局限性，實際應用中還應該考慮基本事件的發生概率?；臼录怕手匾确治龇从车氖歉骰臼录l生概率對頂上事件的影響，其方法是頂上事件發生概率函數P（T）對基本事件（Xi）求一次偏導數，即I（i）=？墜P（T）/？墜Xi。根據四公司廈深、漢宜、南廣三個代表性項目2010年收集到的統計數據，在所有各基本事件中，發生概率最高的是“未系安全帶”，其次是“違章操作”和“無安全防護或防護不到位”，再次是“腳踩空”、“緊固扣件松脫”、“跳板折斷”、“結構設計不合理”等。

⑤評估結果及應對措施?！肮と藦哪_手架、模板、作業平臺上墜落”事件的最小割集有12個，最小徑集有8個，說明導致高空墜落事件的可能性有12種，但只要采取最小徑集方案中的任何一種，即可有效避免事故的發生。綜合考慮各基本事件結構重要度順序和概率重要度統計分析結果，可以確定造成頂上事件的主要原因依次為：未系安全帶、無安全防護或防護不到位、違章操作、結構設計不合理、緊固扣件松脫等，需要重點采取措施予以應對，其他為次要原因。

根據評估結果，2011年四公司安質部重點采取了以下應對措施強化項目“高空墜落”安全風險的管理，防范頂上事件發生：一是強化安全帶的使用。規定高處作業人員必須按規定佩帶和正確使用安全帶，不得使用損毀或質量不合格的安全帶，同時項目部要加強現場檢查。二是做好安全防護。規定各項目墩臺頂部、高空走道必須按要求設置防護圍欄，掛設安全網，圍欄連接要牢固，高度要合適，安全網質量應合格，安裝應有效；腳手架要按規定連接牢固，并設有防滑措施，跳板應鋪滿。要注意對安全防護設施定期進行檢查和維護。三是嚴禁違章作業。腳手架搭設、模板拼裝必須按規范操作，按交底進行；各項施工作業必須滿足規范；嚴禁攀登連接件和支撐件；嚴禁在上下同一垂直面安裝、拆卸模板；嚴禁惡劣天氣下露天攀登與懸空高處作業；嚴禁酒后作業等。四是嚴格方案評審。腳手架搭設及模板拼裝方案必須經過適當的評審，必要時由公司組織內外部專家進行論證，確保結構設計科學合理，防護措施全面到位。五是落實崗前培訓。規定高處作業人員必須經培訓考核合格后方可上崗，特種作業人員（如架子工）必須取得特種作業證后持證上高?？指甙Y患者不得從事高空作業。六是狠抓監督檢查。規定項目部應專人負責現場安全巡視檢查，及時發現并整改安全隱患，對違章操作、違章指揮、不系安全帶等人為因素加大處罰力度，切實提高員工安全意識。

措施實施后，經過一段時間運行和統計，中鐵十七局四公司“高空墜落事件”發生頻率總體降低了約45%，取得了良好效果，實現了預期目標。

4 結束語

安全生產是項目安全管理的永恒主題，風險評估則是項目安全管理的基礎。工程項目安全風險點多面廣、錯綜復雜，準確評估各類風險的重要程度，明確控制重點，找出應對途徑，對有效管控項目安全風險有著舉足輕重的作用。故障樹分析法是項目安全風險評估的有效工具，它可以找到引起事故發生的原因及其相互關系，發現事故發生的模式和預防事故的最佳途徑，其特點是邏輯性強、靈活性高、適用范圍廣，既可定性分析，又可定量分析，評估結果具有系統性、準確性和預測性，適用于較復雜系統的風險評估。

參考文獻：

篇4

1故障樹分析法的特點

故障樹分析法簡稱FTA（Failures Tree Analysis）模型是一個根據被診斷對象結構、功能特征的建立的模型，是一種定性的因果模型，頂事件作為系統最不希望發生的事件，中間事件和底事件是可能導致頂事件發生的其它事件，用邏輯門表示事件與事件之間聯系，故障樹是一種倒樹狀的結構。反映了特征向量與故障向量（故障原因）之間的全部邏輯關系。

故障樹分析法的特點是：

（1）通過定性分析，可幫助弄清系統的故障模式，找出系統的薄弱環節。通過對各種基本事件進行安全控制的優先級別順序，采取措施以確定各基本事件對故障影響的程度，為制定科學合理的故障樹提供了基本依據。

（2）故障樹的因果關系直觀、清晰。對導致出現故障的各種原因及邏輯關系可以做出全面、形象、簡潔的判斷，使有關人員了解故障點的出現原因和處理措施。

（3）通過定量分析，再依據各基本事件可能出現的概率，計算出故障發生的概率，為實現系統的最優安全控制目標提供一個具體量的概念，這也有助于其它各項指標的量化處理。

2故障樹的生成方法及步驟

近年來相繼出現了一些較好的算法和程序，但計算機建樹系統仍不完善，對于近年出現的計算機算法所適用范圍各有差異，至今未出現比較規范和系統化的算法。本文采用傳統的故障樹分析法，由于有前期大量工作的基礎，對系統設備故障的統計分析，繼而采用傳統故障樹分析方法。

以系統化和規范化的算法作為故障樹分析法的出發點，通過提出的在建立在描述元件（部件）故障模型的基礎上，基于系統分析利用鄰接矩陣確定系統故障樹頂部結構。通過子要素級別分析，強連接關系識別和基本子要素的確定，最終自動生成故障樹的方法。應用該方法大大增強了故障樹的可讀性，簡化了系統故障樹生成的復雜性，為故障樹生成節省大量重復勞動，使生成的故障樹具有更強的理論依據和可行性。

根據以上特點，故障樹分析法可適用于對復雜的動態系統進行可維修性及可靠性分析。圖1為一個簡單的故障樹原理圖。圖中頂事件：系統故障，由部件A或部件B引發，而部件A的故障又是由兩個元件1、2中的一個失效引起，部件B的故障是在兩個元件3、4同時失效時發生。

故障樹分析診斷法步驟如下：

（1）調查故障的概率。收集故障發生的概率，進行概率統計；

（2）選擇合理的頂事件。一般以待診斷故障為頂事件對象；

（3）建造正確合理的故障樹。這是診斷的核心與關鍵；

（4）故障搜尋與診斷。根據建立的故障樹，對故障進行搜尋和診斷，搜尋方法有邏輯推理診斷法、最小割集診斷法等。

在建樹之前，應該對所分析的系統深入細致地進行了解。因此，需要廣泛收集有關系統的設計、設備技術規范、流程圖、運行等技術文件和資料，并進行仔細的分析研究具體方法為：

（1）選擇和確定頂事件：最不希望發生的系統故障我們確定為頂事件。一般這個事件具有明顯地影響系統的正常運行、產生不穩定因素、使技術性能下降等特征。但頂事件必須有明確的定義，而且一定是可以分解的。有時最不希望發生的故障狀態不止一個，因而一個系統需要建幾棵樹，所以一般頂事件并不是唯一的。

（2）自上而下的建造故障樹：在確定頂事件之后，將它作為第一行，找出導致頂事件的所有可能的直接原因，作為第一級中間事件，把它們用相應的事件符號表示出來，并用適合于它們之間邏輯關系的邏輯門符號與頂事件相連接，然后逐級向下發展，直到找出引起系統失效的全部原因，作為底事件。這樣，就得到了一棵倒置的故障樹。

建立故障樹應從以下幾方面入手：

（1）收集和調查系統事故資料。收集、調查系統的已有故障資料和類似系統的故障資料。

篇5

二、一、故障樹分析法介紹

1.1（一）起源：

其實從起源來說故障樹分析技術已經有很長的歷史了，它最早是

由美國貝爾實驗室研發的。它是使用樹的模型對一些工程系統進行評估的分析方法。樹的模型是依據由頂端開始逐級向下的圖形類方法。在1974年，它首次應用于核電站的安全評估。從此開始故障樹分析法就不斷的得到優化，并且應用范圍也在不斷的拓寬。它的實現是在構造邏輯數圖形的時候，把不利于系統（會造成系統失效）的多種不定原因綜合分析。并且通過數學方法精確的計算這些原因綜合出現的概率，某幾種原因組合的可能與方式。從而預判系統非正常工作的可能性。進而采用可改善的措施，為實現系統安全而進行服務。今年來，故障樹分析技術主要應用在航天領域、化工領域、電力領域等方面，作為定性定量分析的工具。本文就是介紹故障樹分析方法在電力故障中的評測應用。

1.2（二）原理與應用：

在故障樹分析中，具體建樹的原理如下：首先把電力變壓器系統（本文針對電力變壓器故障）的安全有威脅的因素和狀態作為最終分析的目的。把造成故障狀態的因素全部挑出，再逐級尋找下級因素，直到所有的因素都被找出為止。

把不安全的狀態認為是事件，用邏輯符合替代每個事件，同時用門關系把各個事件進行聯系。最終成為樹狀的圖形，也就是建造好一棵樹。樹間的關系利用邏輯因果關系構成。

1.3（三）故障樹分析方法的優勢優劣

優勢：首先這種樹形描述關系清晰，能夠具備邏輯性的找出事故發生的原因。安全人員就可以從樹中得到結論，關注如何預防威脅原因組合成危險狀態。作出做出合理的防護。其次通過數學計算，得出故障狀態在多大的概率數據下可能發生，通過數據了解不同危害原因的影響程度。最后可以通過定量和定性的分析，分析措施的實施順序，合理進行量化工作。

2.（四）故障樹分析法的缺點

劣勢：對于造成事故的原因易于分析，但是由原因到如何處理事故卻是很難施行。其次針對性過強，分析時候是針對每個事故狀態，而不能系統綜合的分析。用簡易的說法就是，細節思考，定性定量能力很強，但是縱觀全局的能力較弱。再次使用故障樹分析法必須能準確的建樹，這對人員的分析能力，工作水平有較高的要求。最后，每個事件的概率采集需要預先做大量的采集工作。

三、二、電力變壓器故障簡介：

電力變壓器會發生的故障眾多，按照部分劃分主要氛圍鐵芯、開關、引線、繞組、絕緣、冷卻系統等多個故障。為了后面建造故障樹，優先考慮影響大，出現頻率較高的故障。這里鐵芯故障、絕緣故障和繞組三個故障應分析哪個最大。

首先繞組故障主要是在變壓器的線圈內部出現。長期使用會導致溫度過高，排熱不及時或者冷卻系統出現問題會導致繞線產生短路，甚至燒斷。當然燒斷的情況主要是短路形式的出現。

其次鐵芯故障：經常出現鐵芯故障的可能性很多，比如鐵芯多點接地，造成變壓器的過熱；接地點接觸不良或者接地金屬片斷開都會產生懸浮并且放電。

另一個重要的故障是絕緣系統故障：出現的方式是絕緣系統被整體擊穿。這在繞組物理形狀改變和電壓不穩定的情況下經常發生；圍屏異常放電，這在絕緣失效、電壓不穩定，油流通不通暢等原因下都會發生。

三、電力變壓器分析樹構造過程

首先要找出大型變壓器安全非正常工作的各種情況，這也是最需要注意維護檢修的情況事件，從而作為頂故障，導致頂故障發生的中間級故障是按變壓器主要組件故障劃分的，也就是構造變壓器分析樹的主樹過程。

第二步找出故障因果關系，各自尋找導致中間級故障的中間故障環節，構建分析樹的子樹。這里主要構造包括繞組故障子樹、鐵芯故障子樹、主絕緣故障子樹

第三步：通過計算，計算各種概率的關系，通過概率進行故障不同等級的劃分。進行故障等級度的劃分，訂制等級嚴重的具體保準。做出定性和定量的分析。

四、四、：

五、

首先要找出大型變壓器安全非正常工作的各種情況，這也是最需要注意維護

檢修的情況事件，從而作為頂故障，導致頂故障發生的中間級故障是按變壓器主要組件故障劃分的，也就是構造變壓器分析樹的主樹過程。

第二步找出故障因果關系，各自尋找導致中間級故障的中間故障環節，構建

分析樹的子樹。這里主要構造包括繞組故障子樹、鐵芯故障子樹、主絕緣故障子樹

第三步：通過計算，計算各種概率的關系，通過概率進行故障不同等級的劃分。進行故障等級度的劃分，訂制等級嚴重的具體保準。作出定性和定量的分析。

結束語：

本文主要介紹了故障樹分析法的起源、原理和構造過程，以及故障樹分析的應用領域。并且主要以大型電力系統故障為實例，利用故障樹進行故障分析，描述了故障樹分析的工作流程。從樹頂、子樹、概率計算、定性定量計算來幫助判斷哪些故障是威脅最大的。從而幫助工作人員及時預防，定期做好電力變壓器的日常維護保養工作。

參考文獻：

[1] 胡曉暉，，屈梁材，，蒲曉紅.. 基于模糊知識庫的電力變壓器故障樹分析[J]. 湖南大學學報（自然科學版）.）， 1998（S1） .

[2] 劉娜，，高文勝，，談克雄，王劉芳，李偉，梁國棟. 基于故障樹的電力變壓器維修周期的仿真分析[J]. 高電壓技術.， 2003（09） .

[3] 劉遠超. 淺談故障樹分析方法及其在熱電廠中的應用[J]. 東北電力技術.， 2004（07） .

[4] 江榮漢，，王聯群.. 大型電力變壓器故障機輔分析[J]. 中國電機工程學報.， 1992（06） .

[5] 王景芹，，唐義良，，王海濤，王心遠，趙文亞. 電站發電機勵磁調節裝置的可靠性分析[J]. 電站系統工程.， 1999（05） .

[6] 方逵，，譚元發. 電力變壓器絕緣系統可靠性分析[J]. 系統工程.， 2002（02）.

[7] 陳剛. 電力變壓器典型故障及其演變[J]. 東北電力技術.， 2002（04）.

篇6

信息系統風險評估的方法主要有故障樹分析法、故障模式影響及危害性分析、層次分析法、線性加權評估和德爾斐法等。

商場信息系統是一個由服務器和商場各部門的客戶機構成的計算機網絡系統，它龐大，復雜，風險事件更是紛繁多樣。如果采用故障樹分析法可以把商場的信息系統的風險事件分門別類的找出來，并根據各個風險的邏輯關系，構造出故障樹。這樣，龐大的商場信息系統中最嚴重的風險以及引起這些風險發生的源頭都一目了然。管理基層就能夠相應的從最底層最小的疏漏開始加以防范，責任到每一個操作的部門或人，防微杜漸，以免小的疏忽造成大錯。

信息系統安全風險分析主要針對信息系統中各種不同范疇、不同性質、不同層次的威脅問題，通過歸納、分析、比較、綜合最后形成對信息系統分析風險的認識過程。大多數風險分析方法最初都要進行對資產的識別和評估，在此以后，采用不同的方法進行損失計算。

首先對于影響信息安全的要素進行分析，引起信息安全風險的要素有，然后運用故障樹分析法計算出風險因子。

二、故障樹分析法

故障樹分析法（Fault Tree Analysis- FTA)是由Bell電話實驗室的WASTON H A 于1961年提出的一種分析系統可靠性的數學模型，現在已經是比較完善的系統可靠性分析方法。

1.故障樹分析法基本原理

故障樹就是通過求出故障樹的最小割集，得到引起發生頂事件的所有故障事件，以發現信息系統中的最薄弱環節或最關鍵部位，由此對最小割集所發現的關鍵部位進行強化風險管理。

2.故障樹分析法的步驟

(1)建造故障樹。故障樹分析法就是把信息系統中最不嚴重的故障狀態作為故障分析的目標，然后一級一級尋找導致這一故障發生的全部事件，一直追查到那些最原始的、都是已知的、勿需深究的因素為止。并且按照它們發生的因果關系，把最嚴重的事件稱為頂事件，勿需深究的事件稱為底事件，介于頂事件和底事件的事件稱為中間事件用相應的符號代表這些事件，用適當的邏輯門把頂事件、底事件、中間事件連接成一個倒立的樹狀的邏輯因果關系圖，這樣的圖就稱為故障樹。

(2)求最小割集。

定義1:在由故障樹的某幾個底事件組成的集合中，如果該集合的底事件同時發生時將引起頂事件的發生，這個集合就稱為割集 （cut sets. CS)。

定義2:假設故障樹中存在這樣一個割集，如果任意去掉一個底事件后，就不再是割集，則這個割集被稱為最小割集(minimal cut sets. MCS)。

(3)定量定性分析。首先我們來計算頂事件的失效概率，在掌握了“底事件”的發生概率的情況下，“頂事件”即所分析的重大風險事件的發生概率（用Pf表示）就可以通過邏輯關系得到。

設底事件xi對應的失效概率為qi(i =1,2,..,n)，n為底事件個數最小割集的失效概率為各個底事件失效概率的積P(mcs)=P(x1∩x2∩…∩xn)=，其中m為最小割集階數，而頂事件發生概率為各個底事件失效概率的和:Pf(top)=P(y1∪y2∪…∪yk)其中，yi為最小割集，k為最小割集個數。而由于最小割集時事件的關系，Pf(top)的計算要分為以下三種情況:

①當y1,y2m,yk為獨立事件時則有:

其中，Pi為最小割集yi的失效概率。

②當y1,y2m,yk為互斥事件時，則有;。

③當Pf(top)為相容事件時，則有:

我們根據以上公式可知，如果階數越少的最小割級就是越重要的，而在這些階數少的最小割級里出現的底事件也是比較重要的底事件，而在階數相同的最小割級中，重復次數越多的底事件越重要。

(4)各頂事件危害等級。則可用:風險因子:r=Pf+Cf-PfCf來定量的表示風險的大小。

三、商場信息系統實例分析

1.建造故障樹

(1)管理不善帶來的風險。

X11.由于系統管理員的無意錯誤，直接危害到了系統安全。

X12.管理員沒有按照安全操作規程啟動系統安全的保護體系。

X13.管理員沒有按照安全操作規程啟動關鍵性的系統組件。

X14.由于管理員的疏忽或是管理員自己利用系統物理環境的脆弱點，物理破壞網絡硬件資源。

X15.攻擊者利用社會關系學原理，非法獲取進入和控制系統資源的方法和手段。

X16.某些未授權用戶非法使用資源和授權用戶越權使用資源造成對系統資源的誤用，濫用或使系統運行出現混亂，而危及或破壞系統。

(2)被動威脅。

X21.非法截?。ǐ@）用戶數據，攻擊者通過對通信線路竊聽等非法手段獲取用戶信息或交易數據等。

X22.密碼分析，攻擊者通過非法手段獲取了信息后，通過破譯加密的數據獲得敏感性和控制信息。

X23.信息流和信息流向分析，攻擊者通過對信息或其流向的分析，獲到信息。

(3)主動威脅。

X31. 使網絡資源拒絕服務，攻擊者通過對系統和系統中的一些資源的頻繁存取甚至非法占有，使系統資源對系統喪失或減低正常的服務能力。使之不能正常工作。

X32.假冒合法用戶或系統進程欺騙系統，攻擊者假冒成已經授權的用戶行使一些受權限控制的操作，使系統混亂。

X33.篡改信息內容，攻擊者篡改一些確定的信息或者數據，使用戶因為獲得篡改過的信息而受騙。

X34.惡意代碼攻擊，假冒授權用戶的身份執行惡意代碼，是系統產生異常進程，破壞系統資源。

X35.抵賴，在接受到信息數據后，為了因避免接受信息所要承擔的責任而否認接受過信息，或者在發送一條信息后，為了因避免發送信息所要承擔的責任而否認發送過信息。

X36.信息重放，非法獲取用戶的識別和鑒別等數據后，攻擊者使用這些安全控制數據欺騙系統或訪問系統資源。

X37.偽造合法系統服務，攻擊者偽造系統服務與授權用戶交互。

2.故障樹的定量分析

電子商務模塊出現故障為頂事件，管理不善，被動威脅，主動威脅為中間事件，余下的為底事件，設頂事件和底事件發生的概率分別為Pf，q,q2,Λq16,則最小割集的失效概率為:P(mcs)=P(x1∩x2∩Λ∩x16)，而頂事件發生的概率:Pf(top)=P(y1∪y2∪y3)。

然后可由前面的系統分析知道，y1,y2,y3是相互獨立的事件，則有

其中，Pi為最小割集yi的失效概率。

篇7

隨著商業競爭的日益加劇，人們對供應鏈可靠性也越來越高度關注，供應鏈管理在企業活動中的地位日益突出，已經成為競爭優勢的重要組成部分，供應鏈系統是一種較為復雜的系統，它的正常運行會受到許多不確定因素影響，既受到外在環境的影響又受到內在條件的制約。供應鏈作為一個連續的動態系統，各環節環環相扣、彼此依賴、相互影響；任何一個環節出現問題，都可能波及其他環節，影響到整個系統的可靠運行。所以分析和提高企業供應鏈的可靠性也變得日益迫切。本文運用故障樹來對企業工業鏈進行研究，從中發現供應鏈系統中的薄弱環節，從而引起對這些薄弱環節的重視，降低供應鏈發生失效的概率。

故障樹分析法及相關定義

故障樹分析法（FTA）是將系統故障的各種原因（包括硬件、軟件、環境、人為因素），由總體到部分，按樹狀層次結構，自上而下，逐層細化，畫出故障原因的各種可能組合方式和（或）其發生概率的一種分析技術的分析方法。王少萍（2000）以及陳國華、張根寶、任顯林、趙喜（2009）指出在故障樹分析法中，把最不希望發生的故障狀態稱為頂事件，追查導致這一狀態發生的直接原因稱為中間事件，位于故障樹底部的事件稱為底事件，所討論的是故障樹中某個邏輯門的輸入事件，在故障樹中不進一步往下發展。頂事件、中間事件和底事件分析出來后再用邏輯門把這些事件進行連接，“邏輯或”表示的是：下端的輸入事件至少有一個發生，上端輸出事件就發生?！斑壿嬇c”表示的是：下端的輸入事件同時發生，其上端輸出事件才發生。

供應鏈系統的故障樹模型建立

（一）基本假定

對于供應鏈的結構模型不同研究有著不同的解釋，有研究認為它是線狀結構，有的則認為它是鏈狀結構，還有研究認為它是網狀結構。本文認為，供應鏈是由供應商、制造商和銷售商構成的三級結構模型。在這里供應商也有自身的供應商（它有m個供應商組成），銷售商同樣也有自身的銷售商組成（它有n個銷售商），如圖1所示。整個供應鏈出現故障，肯定是由于供應商出現失效，制造商失效或者銷售商失效。本文只研究一種拉動生產即供應商只在制造商下訂單的時候才準備備貨（也就是制造商是沒有庫存的），銷售商在制造商有貨的時候進行銷售，所以只要其中任意發生失效，整個供應鏈產生失效。筆者將供應商失效的直接原因歸為7類：信息溝通不暢、設備不夠完備、技術水平有限、資金周轉不靈活、原材料質量和性能的問題、運輸設備不完善和其他人為問題。制造商失效的原因有6類：設備不夠完備、技術水平有限、資金周轉不靈活、原材料質量和性能的問題、運輸設備不完善和其他人為問題。銷售商失效的直接原因有7類：信息溝通不暢、市場預測不準確、銷售計劃不合理、運輸計劃不合理、運輸設備不完善、市場信息反應遲緩和其他人為過失。

（二）故障樹的建立

整個供應鏈的失效可以作為一個頂事件，供應商、制造商、銷售商作為中間事件，只要有一個失效，整個供應鏈失效，所以供應商失效、制造商失效、銷售商失效與整個供應鏈失效是一個“邏輯或”的關系，供應商下面有m個供應商（i=1，2…m），只有它們全部失效，供應商才會失效，所以它們之間的關系是“邏輯與”的關系，銷售商與下面的分銷商（i=1，2，3…n）同樣也是這種關系，導致那些分供應商與分銷售商失效的直接原因可以作為底事件，與上一層是種“邏輯或”的關系，這樣供應鏈的故障樹就可以用圖2表示。

（三）供應鏈故障樹的診斷

1.對故障樹進行定性分析。每個最小割集代表一種故障模式，只要把最小割集（c1，c2..省略）求出來，則頂事件T就可以由故障樹的最小割集表示：

式中，D表示最小割集C中基本事件的下標集。通過下行法我們可以求出供應鏈故障樹的最小割集，由于現在建的故障樹有m個分供應商和n個分銷商構成，從而形成7m+7n+6個最小割集。

2.供應鏈故障樹的診斷。最小割集發生是導致系統故障的直接原因，把最小割集作為整體逐個進行診斷，最小割集的診斷順序就是按著最小割集的診斷重要度來進行排序的，診斷重要度大的最小割集進行最優先的診斷，最小割集診斷重要度是指當系統發生故障時，最小割集發生的概率。最小割集診斷重要度公式為：

DIFMCSi=P(MCSi | S)（1）

根據條件概率可以計算公式（1）得到：

DIFMCSi=P(MCSi | S)=

= （2）

公式（1）中MCSi是指第i個最小割集，DIFMCSi是最小割集診斷重要度，P（MCSi | S）是指在供應鏈系統發生故障的情況下，第i個最小割集發生的概率。在公式（2）中如果最小割集發生故障，那么整個供應鏈系統肯定會發生故障，所以P（MCSi | S）=1，所以公式最小割集重要度的排序就完全依賴于最小割集發生故障概率的大小。當了解到最小割集的重要度之后，才可以知道哪個環節最能引起系統出現故障，從而加以診斷，再進行細分可以進一步確定最小割集組成單元的重要度，對優化整個故障樹更有益，組成單元的診斷順序是受其診斷重要度決定的，診斷重要度大的優先進行診斷，組成單元的診斷重要度公式：

（3）

其中，I（i）pk（t）是指第i個最小割集第k個組成單元的診斷重要度，任意一個第i個最小割集第k個組成單元故障概率是用Fk（t）表示，系統與各個組成單元部件的結構關系用其可靠性模型Fs（t）=g{Fk（t），k=1，2…7m+7n+6}表示，在（3）式中，Q（t）為除k組成單元外各個部件的故障概率。公式表示的意義是：由于第i個割集第k個組成單元變化使系統頂事件概率發生變化而變化，即第k個部件狀態取1值時（部件k發生故障）和第k個部件狀態取0值時頂事件的概率之差。

通過最小割集重要度和最小割集組成單元重要度的診斷，就可以完成對故障樹的診斷。首先，列出供應鏈故障樹的所有最小割集，根據其診斷重要度對最小割集從大到小排列。其次，選定診斷重要度大的最小割集假定供應鏈故障樹的最小割集為C1，并對其重要度最大的組成單元假設為E1進行診斷。再次，把最小割集分成兩部分，一部分為包含E1的，一部分是不包含E1的，如果E1診斷出現故障則選定包含E1的那部分最小割集，反之則選定不包含E1的那部分最小割集。最后再選定診斷重要度最大的最小割集E2來代替E1重復第二、三步直到整個故障樹診斷完畢，使得供應鏈系統出現失效時，我們能夠快速地對其進行維護，節約更多的人力、成本和時間。

實例分析

某一大型國營企業的供應鏈由兩個零部件供應商、一個制造商和三個分銷售商組成，經過此家企業多年的資料的分析，供應商（x1 x2）失效的原因分別是（x12 x14 x15）（x23 x25 x26），概率為（0.310、0.125、0.090）（0.150、0.233、0.070），制造商z失效的原因為（z1 z3 z4 z6），概率為（0.253、0.062、0.038、0.132）；分銷商（Y1 Y2 Y3）失效的原因分別是（Y14 Y17）（Y23 Y25）（Y31 Y36），概率為（0.280、0.100）（0.170、0.340）（0.120、0.210）。由此可以得到這個供應鏈的最小割集和相關的重要度（見表1）。

總之，從表1可以看出Z1的最小割集發生的概率是最大的，它的組成單元重要度也是最大的，所以如果系統供應鏈發生故障我們應該從Z1開始進行檢驗，然后按照本文前面所提的診斷步驟進行診斷，從而可以有效地節省時間和成本。

參考文獻：

1.王少萍.工程可靠性[M].北京航天航空大學出版社，2000

2.陳國華，張根寶，任顯林，趙喜.基于故障樹分析法的供應鏈可靠性診斷方法及仿真研究[J].計算機集成制造系統，2009，15（10）

3.周經倫，孫權.一種故障樹分析的新算法[J].模糊系統與數學，1997，11（3）

4.張得海，劉德文.物流服務供應鏈的故障樹分析及優化[J].企業管理，2009，290（14）

5.LI Hui,LI Xiangyang,SUN Jie. Supply chain partnerships diagnosis management [J].Computer Integrated Manufacturing Systems,2007,13 (10)

6.劉元洪，羅明，劉仲英.供應鏈的可靠性管理[J].現代管理科學，2005（5）

作者簡介：

篇8

一、前言

燃氣管道是現在城市中常見的管道，燃氣管道如果出現問題會發生令人不可估量的事故，因此對于燃氣管道的安全必須要嚴格要求。燃氣管道安全評價在判定管道安全性能方面有著重要的作用。

二、燃氣管道安全評價方法的分類

目前，城鎮燃氣管道安全評價方法分為定性安全評價和定量安全評價，近年來，有些學者贊同分3類，即定性分析、定量風險分析和半定量風險分析。

定性分析主要是將系統中所存在的危險因素以及誘導事故發生的因素都找出來，根據這些因素在何種程度導致管道失效的情況，制定出相應的預防措施。這種方法是利用科學的決策和統計理論，對于所存在的風險進行感性的分析評價，然后根據相關專家所提出的觀點將風險分為低、中、中高以及高風險四個評價等級。這種風險分析的方法簡單快速也比較直觀，可是卻不能夠量化事故的發生頻率和后果。常用的定性分析方法包括有故障樹分析法以及故障類型及影響分析法。

定量風險分析主要是利用隨機變量以及隨機過程對于引起管道事故發生的因素進行處理，先是約定一個具有明確物理意義的單位對于事故發生的概率以及損失的后果進行量化，計算出管道的風險值，然后才是對于結果進行分析，雖然這個過程比較復雜，可是得出的結果是比較嚴密的，準確度也高。進行定量風險分析，一定要先建立起完備的資料庫，要能夠掌握裂紋擴展以及管材腐蝕等方面的機理，建立起數據模型，計算出結果。整個風險評估結果的準確性將取決于原始數據的完整性、模型的精準性以及分析方法的合理性。得到的評價結果能夠用于安全成本以及效益方面的分析，這是定性風險分析以及半定量分析法所不能夠做到的，目前常用的定量風險分析方法主要是模擬仿真和概率法、結構可靠性評估等分析法。

半定量風險分析。管道風險半定量分析法主要是將風險的數量指標作為進行分析的基礎，對于管道事故發生的后果以及事故發生的概率都有一個指標，這是按照這些因素的權重值來分配的，然后運用算術法將事故的概率以及后果的嚴重程度指標兩者結合在一起，這樣就能夠計算出一個相對的風險值，對于定量評價法中缺少數據的問題是一個比較好的補充。常用的半定量風險分析法中有W?K?Muhlbauer 的專家評分指標法和現在引入模糊數學的綜合評價法。

三、故障樹分析法簡介

故障樹分析法（FaultTreeAnalysis，FTA）是對于一些不易形成邏輯圖的復雜系統進行風險識別和評價的一種有效的方法。它用事件符號、邏輯門符號和轉移符號來描述系統中各種事件之間的因果關系。

故障樹是一種邏輯樹，樹枝代表系統、子系統或元件的事故事件，而節點代表事故事件之間的邏輯關系。故障樹的形成是從頂事件的根出發逐級向下發展繪制，直到事件概率已知的基本事件為止，在故障樹中表示事件之間最常用的邏輯關系是“與”和“或”的關系。故障樹中所用的圖形符號有很多，表1列出幾種常用的符號。

故障樹分析在生產階段能幫助診斷事件是否失效，進而改進相關技術管理，產生更好的維修方案。故障樹分析法同時適用于定性評價和定量評價，使用過程簡潔明了，而且不失可靠性，充分體現了以系統工程方法為基礎來研究安全問題的系統性、準確性和預測性。

四、故障樹分析原則

故障樹分析是系統可靠性和安全性分析的工具之一[2]。采用故障樹分析法建立故障樹一般步驟如下：

（1）熟悉系統。盡可能詳細地收集系統相關資料，了解系統狀態及各種參數，熟悉研究對象的特征。

（2）確定頂事件。對所調查的事故進行全面分析，從中找出后果嚴重且較易發生的事故作為頂事件。

（3）建立故障樹。將引起頂事件發生的直接原因找出來，根據實際情況用適當的邏輯符號把頂事件和各直接原因事件（中間事件）相連接，然后找出中間事件的原因事件，并用適當的符號連接，直到不需要分解為止。

（4）故障樹的規范化和簡化。

（5）根據已經建立好的故障樹，進行定性分析和定量分析。

五、城市燃氣輸配管網故障樹的建立

引起城市燃氣管網發生事故的原因很多，發生事故的原因是多方面的，而且造成管道事故是多種原因的綜合結果。從大量事故分析報告的統計結果來看，導致城市燃氣管網事故的主要因素有：第三方損壞、管道腐蝕及設備老化、設計及誤操作、管道原始缺陷。管網泄漏事故原因主要包括管道腐蝕嚴重、第三方損害嚴重、誤操作、存在設計缺陷等；導致管道破裂事故的原因主要包括操作失誤、違章作業、維護不周、設計安裝不合理、材料缺陷等。根據選擇頂事件的原則，選取“燃氣輸配管網失效”作為頂事件，管道失效和附屬設備失效為二次事件，任何一個二次事件的失效，都會造成整個管線的失效。繼續深入分析，逐層列出中間時間和底事件，建立城市燃氣輸配管網故障樹，如圖1所示。

六、故障樹的分析

1、故障樹分析法基本概念

頂事件通常是由故障假設、危險與可操作性研究法等危險分析方法識別出來的。故障樹模型是原因事件（即故障）的組合（稱為故障模式或失效模式），這種組合導致頂事件。這些故障模式稱為割集，最小的割集是原因事件的最小組合。要使頂事件發生，最小割集中的所有事件必須全部發生。根據底事件的組合個數，最小割集分為一階最小割集、二階最小割集等。故障樹分析包括定性分析和定量分析。

故障樹的定性分析僅按照故障樹的結構和事故的因果關系進行，分析過程中不考慮各事件的發生概率，或認為各事件的發生概率相等。內容包括求底事件的最小割集、最小徑集及其結構重要度，求取方法有質數代入法、矩陣法、行列法、布爾代數法簡法等。定量分析是確定所有原因的發生概率，標在故障樹上，進而求出頂事件（事故）發生概率，一般包括對頂事件發生概率的計算及對底事件重要度分析。

故障樹分析的基本步驟：確定頂事件；確定底事件；調查事故原因；確定目標值；構造故障樹；定性評價；定量評價；制定預防事故（改進系統）的措施。故障樹分析流程。

故障樹分析法形象、清晰、邏輯性強，能對各種系統的危險性進行識別評價，體現了以系統工程方法研究安全問題的系統性、準確性和預測性。該法應用比較廣，非常適合于重復性大的系統。不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入提示事故的潛在原因，因此在工程設計階段、事故查詢或編制新的操作方法時，都可以使用這個方法對它們的安全性做出評價。

2、故障樹底事件發生概率確定

常規基于布爾代數和概率論的系統故障樹分析的理論研究已取得了較大成功，工程應用也取得了一定成果。但是，現有的理論和方法需要將故障樹頂事件和底事件發生的概率視為精確值，在實際中由于頂事件和底事件發生概率存在隨機性和模糊性，因而針對這些不確定性問題，應該選擇更合適的高等數學分析理論和方法來解決。底事件重要度分析是故障樹定量分析中的重要部分，重要度表現為系統中某底事件發生時對頂事件發生概率的貢獻，概率重要度是頂事件發生概率對某底事件發生概率的偏導數。此外，模糊性是故障樹分析的客觀特性，采用數學模糊集理論結合專家調查方法來確定事件的發生概率，可以克服傳統故障樹分析中把底事件的發生概率當作精確值時帶來的誤差。為了保證確定的故障率和模糊故障率之間的一致性，需把模糊可能性值轉化為模糊故障率。

七、結束語

燃氣管道的安全也是城市安全中重要的一項安全內容，判定燃氣管道的安全性能的方法有很多，故障樹分析法能夠找出安全隱患的原因，從而提出更加完善的措施，保障燃氣管道的安全。

篇9

FTA即故障樹分析法，最早由美國貝爾電話研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系統故障的各個因素，將其對應的故障樹畫出來，繼而對系統失效原因及組合方式進行確定，得出其具體的發生概率，在此基礎上，將系統故障概率計算出來，實施針對性糾正，促使對應機械系統的可靠性得以提高，即為故障樹分析法[1]。

從其特點看來，主要表現為以下方面[2]：

①對單因素和多因素故障都可分析，且可對故障實施定量、抑或是定性分析；

②從整體各系統到零件，從大系統到小系統，都可進行分析；

③可借助計算機實現，因為是基于邏輯門構成的邏輯圖，具備了診斷高效、簡單直觀及、易更新知識庫的特點。

就其運用的流程來看，首要的是對邊界條件初始條件的定義，在此基礎上，對頂事件進行定義，并結合此進行故障樹構建，完善后，即可實施針對性的定性分析，最終的步驟是輸出診斷結果，結合此實施對應維修等。

2 故障樹基本事件和符號、定性分析

基本事件及對應意義，見表1。

對應的故障樹基本符號及意義方面，見表2。

3 定性分析

綜合看來，當同時發生幾個底事件的前提下，方能引發頂事件發生，對應的，定義這幾個底事件構成的集合為的割集，基于此定義，每個割集對應的一種故障情況。

上述情況外，存在某一個割集去掉任意一個底事件的基礎上，將不再是割集的情況，需針對性定義此割集為最小割集?；诖?，可看出系統故障樹包含的所有最小割集，皆為系統發生故障所有模式或種類的代表。

基于此，尋找系統的全部最小割集，顯然是故障樹定性分析的目標，借此來完善工程機械故障診斷[3]。

與割集和最小割集相反，還可進行路集和最小路集的定義。頂事件會因為幾個底事件集合均不發生而不發生，這樣可設定多個底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個底事件，將會出現該路集不再是路集的路集的情況，則稱其為最小路集，類似于上述的最小割集，系統保證頂事件正常工作時的全部可能途徑，即為其意義，是研究的重點。

4 故障樹分析法的數學表達

結合分析需要，設n個底事件構成一個系統，y 為頂事件的狀態變量，并定義底事件的狀態變量為Xi（i=1，2，...n），這樣，當事件發生時，取值對應的狀態變量為0，由此可得出，y是底事件狀態變量Xi的函數，表示為：

y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。

根據上述內容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態變量均等于1的情況下y也等于1，這樣，可得X為一個割集，從而當無法找到一個割集Xi完全屬于X，則可以得出其X為最小割集，并按照下式進行頂事件狀態變量y值取值：

對于工程機械故障診斷而言，尋找系統的全部最小割集顯然是實施定性分析的目標，所以筆者只討論了和說明了割集和最小割集的數學表達。

5 實例應用分析

新時期基礎設施建設中，作為現代工程機械的重要動力來源，柴油機運用范圍較廣，占據著工程機械維修總量的較大份額，本文涉及到的案例為Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油發動機，將對其工程機械維修中運用故障樹分析法進行分析。

設定發動機不轉動為該柴油機故障的具體表現，繼而將頂事件設立為“發動機不轉動”，這樣，即可建立故障樹，如圖1所示。

結合上圖可得，共有17個頂事件對應的底事件。依次是X17，基于此，結合故障樹邏輯關系，我們可得出共有16個最小割集，依次為：

篇10

一、前言

隨著科技水平的不斷提高，人們對內燃機可靠性的要求也越來越高。因此，我們要加強模糊故障樹分析法的學習與應用，不斷進行模糊故障樹分析法在內燃機可靠性中的應用的探討，使內燃機系統更加適用、安全、可靠與經濟。

二、故障樹分析法的概述

在系統設計過程中通過對可能造成系統失效的各種因素（包括硬件、軟件、環境、人為因素）進行分析，畫出邏輯框圖（失效樹），從而確定系統失效原因的各種可能組合方式或其發生概率，已計算系統失效概率，采取相應的糾正措施，以提高系統可靠性的一種設計分析方法。故障樹分析方法是一種安全可靠的分析技術，也是目前故障診斷中應用較多的方法之一，它建立在對系統的故障經驗庫基礎上，采用逆向推理，將系統級的故障現象(頂事件)與最基本的故障原因(底事件)之間的內在關系表示成樹形的網絡圖，各層事件之間通過“與”、“或”“非”、“異或”等邏輯關系相關聯。它通常把系統的故障狀態稱為頂事件，然后找出系統故障和導致系統故障的諸原因之間的邏輯關系。并將這些邏輯關系用邏輯符號表示出來，由上而下逐層分解，直到不能分解為止，推導出各故障和各單元故障之間的邏輯關系，利用這種邏輯關系從觀測到的頂層事件故障出發，逐漸向下演繹，最終找出對應的底層故障原因。故障經驗庫描述了系統的動態參量與各個故障之間的邏輯關系，并將這種邏輯關系儲存于計算機中，通過對此關系樹的啟發式搜索查找到系統的故障原因。

任何復雜的工程車輛都是一個集機、電、液于一體的復雜系統，該系統包括:發動機子系統、液壓子系統、電氣子系統、冷卻子系統、機械子系統、附屬子系統等。由于系統復雜，因此對其故障的定位準確度要求很高。一個系統部件的不正常可能引起多個檢測參數的異常響應，而一個系統參數的不正常或系統的失效可能由多個系統部件的損壞造成。故障樹分析方法是一種安全可靠的分析技術。它通常把系統的故障狀態稱為頂事件，然后找出系統故障和導致系統故障的諸原因之間的邏輯關系，并將這些邏輯關系用邏輯符號表示出來，由上而下逐層分解，直到不能分解為止。由于工程車輛系統的故障是建立在實驗和人的經驗的基礎上的，因此這里用人工演繹法來建立故障樹。

選擇和確定頂事件，頂事件是系統最不希望發生的事件，或是指定進行邏輯分析的故障事件。分析頂事件，尋找引起頂事件發生的直接的必要和充分的原因。將頂事件作為輸出事件，將所有直接原因作為輸入事件，并根據這些事件實際的邏輯關系用適當的邏輯門相聯系。分析每一個與頂事件直接相聯系的輸入事件。如果該事件還能進一步分解，則將其作用下一級的輸出事件，如同步驟中對頂事件那樣進行處理。重復上述步驟，逐級向下分解，直到所有的輸入事件不能再分解或不必要再分解為止，即建成了一棵倒置的故障樹。

由于工作環境惡劣且負荷很大以及使用保養的不當，發動機系統經常會發生故障，從而降低生產率，并帶來不必要的損失。因此，將發動機子系統作為影響該機正常工作可靠性的重要環節進行故障分析，探討提高其可靠性的途徑是很有意義的。

三、故障樹分析系統可靠性

1、常規的基于布爾代數和概率論的系統

故障樹分析的理論研究已取得了較大成功，工程應用也取得了一定成果。但是，現有的理論和方法需要將故障樹頂事件和底事件發生的概率視為一精確值，在實際情況中，這樣做是很困難的。其原因是：一是系統組成單元失效的原因不僅僅是由客觀不確定因素造成的，而且還有一些是人為的主觀原因，如人為失誤、設計經驗等模糊不確定性因素所造成的；二是精確的概率量化需要大量的數據供統計之用，而在一些高可靠性系統中，故障發生頻率很低，無法獲取大量的數據；三是在復雜的人―機系統中，由于人的因素、相關失效、共因失效等造成系統建模的不精確性，純概率方法難以奏效。

此外，由于系統受外界環境的影響，上述概率值通常也會發生變化。因此，在對大型復雜系統進行故障樹分析時，某些情況下，各底事件發生的故障概率本身帶有一定的不確定性，即模糊性，這時，傳統的故障樹分析難以處理此類問題，而必須應用模糊數學中的相關理論和方法來解決。通過大量文獻的查閱發現，國內外在模糊!研究中，大部分都是局限于算法本身的研究，應用方法的研究都帶有試探性，沒有形成完整的理論體系。

2、對于故障樹基本事件

隸屬函數的確定、模糊算子的選取、基本事件不相互獨立情形、模糊重要度指標函數確定等尚沒有突破性進展，同時分析結果缺乏工程驗證和可比較性。

自動化立體倉庫系統結構復雜，層次性、模塊性強，系統的診斷信息繁多，同時引起系統不能正常運行的各原因事件故障發生的概率又具有不同層次的模糊性、不確定性。筆者將運用模糊數學這一數學手段，將模糊集理論引入故障樹分析，將基本事件發生的概率描述為一模糊數，然后通過模糊數的運算規則，對立體倉庫各個環節發生故障時所遇到的各種模糊信息進行科學的、定量的處理，從而估算出整個系統的模糊故障率。

3、故障樹的邏輯結構

可以幫助確定在哪些基本事件或部位進行檢測。例如，若故障樹中一個不期望的事件是一個或門的輸出，則該或門的每一個輸入都應被窮舉檢測，才能避免不期望事件的發生；可是，如果故障樹中一個不期望的事件是一個與門的輸出，則對其中一個輸入的保護就可避免不期望事件的發生。在故障樹的低層，檢測可以用來避免可以導致系統失效的中間事件的發生，在故障樹中接近頂層的檢測效率比較高，該方法在一些故障危害性不是很高的系統中應用，可以付出較小的代價達到系統的可靠性要求。

四、內燃機可靠性的模糊故障樹分析

內燃機作為一個復雜的系統，其系統可靠性取決于各子系統的可靠性及各子系統之間的相互聯結關系，各子系統的可靠性又由組成它們的所有零部件的可靠性所決定，下面以某一柴油機渦輪增壓系統為例進行模糊故障樹方法的可靠性分析。以該柴油機的增壓器出現異常噪聲或異常振動為頂事件建造故障樹，根據有關試驗數據和工程技術人員的經驗構造出的故障樹，其基本事件列于表1中，表1中還列有這些基本事件故障率的均值m和置信上、下限T、U。

由上行法(Semanderes法)，可得到該故障樹的9個最小割集，即{A}，{B}，{C}，{D}，{E}，{F}，{G}，{H}，{M，E}，這9個最小割集即為造成該故障樹頂事件的最薄弱環節。

假設各基本事件相互獨立，則頂事件W的真值函數為：

T=J+K+LP=I+TS=G+H

N=E+F+SR=M×E

W=A+B+N+P+R+C+D(12)

由式(10)～式(12)，可得到相應的頂事件發生概

率的模糊函數為：

F~T=1-(1-F~J)(1-F~K)(1-F~L)

F~P=1-(1-F~I)(1-F~T)

F~S=1-(1-F~G)(1-F~H)

F~N=1-(1-F~E)(1-F~F)(1-F~S)

F~R=F~M×F~E

F~W=1-(1-F~A)(1-F~B)(1-F~N)?

(1-F~P)(1-F~R)(1-F~C)(1-F~D)

由式(5)，對基本事件A到M作λ截集可得到下

列區間數:

F~λA=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)

F~λB=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)

F~λL=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)

F~λM=(0.003224+0.006776λ，0.016776-0.006776λ)(14)

由式(13)和式(14)，取3位有效數字，則可得該增壓器出現異常噪聲或異常振動的概率F~W的λ截集為F~λW=[0.051+0.07λ，0.203-0.076λ，F~λW為一區間數，對λ取不同的值，則可得到不同的F~W的置信區間。表2中列出了λ從0到1取值，間隔為0.1時，F~W對應的不同的置信區間值。F~W作為一個三角模糊數，它的隸屬函數如圖5所示。

當λ=1.0時，F~W=0.127，即在不考慮各基本事件發生概率的模糊性時，該增壓器出現異常噪聲或異常振動的概率為12.7%。當λ取值為0時，該增壓器出現異常噪聲或異常振動的概率在[5.1%，20.3%]之間，表明在充分考慮了該增壓器發生故障的隨機不確定性因素和模糊不確定性因素時，其出現異常噪聲或異常振動的概率在5.1%和20.3%之間變化。該結果比較接近于該增壓器的實際狀況，同時該結果作為。

五、結束語

通過對新時期下，模糊故障樹分析法的探討，進一步明確了模糊故障樹分析法在內燃機可靠性中的應用方向，為內燃機可靠性的優化完善奠定了堅實基礎，有助于內燃機的不斷完善。

參考文獻

[1]袁名偉，譚積明，蔣麗1宏程序在數控加工中的應用[J]1機械制造與自動化，2005

篇11

故障樹是一種邏輯因果關系圖，呈現出特殊的倒立樹狀。它通過使用各種邏輯門符號、事件符號和轉移符號來描述系統中各種事件和狀態之間的因果邏輯關系。通俗來說，故障樹中邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。

故障樹分析自上而下，通過依次展開更為詳細（或者叫更低一級）的設計層次逐步向下進行。

2 故障樹方法前期準備工作

首先，設計人員應該熟悉設計說明書、原理圖（包括流程圖、結構圖）、運行規程、維修規程和有關數據庫以及其余相關資料。熟悉系統，設計人員可以從以下幾個方面入手：

1）設計人員應徹底掌握系統的設計意圖、結構、功能、邊界（包括人機接口）和環境情況；

2）設計人員應辨明人為因素以及軟件對系統的影響；

3）設計人員應辨識系統可能采取的各種狀態模式以及這些模式之間的相互轉換，必要時應繪制狀態模式以及轉畫圖以幫助弄清系統成功或故障與單位成功或故障之間的關系，有利于正確建樹；

4）根據系統復雜程度和要求，必要時進行系統故障模式及影響分析，以幫助辨識各種故障事件以及人為失誤和共因故障；

5）根據系統復雜程度，必要時應繪制系統可靠性框圖以幫助正確形成故障樹的頂部結構和實現故障樹的早期模塊化以縮小故障樹的規模；

6）為徹底地熟悉系統，設計人員除了完成上述工作外，還應該隨時征求有經驗的設計人員和運行維修人員意見，最好有上述人員參與建樹工作，方能保證故障樹分析工作順利開展，且建成的故障樹的正確性，并可以達到預期的分析目的。

在充分熟悉系統后，設計人員應根據系統的任務要求和對系統的了解確定本次故障樹分析的目的。在實際工業設計過程中，同一個系統或者設備，因為分析的目的不一樣，系統或者設備的模型化結果也會大不相同，反映在故障樹上也會不一樣。

3 故障樹分析方法步驟

故障樹分析根據分析對象、分析目的、精細程度等的不同而不同，但一般按如下步驟進行：

1）故障樹的建造；

2）故障樹規范化、簡化和模塊分解；

3）定性分析；

4）定量分析；

5）編寫故障樹分析報告。

故障樹的建造首先應選擇恰當的頂事件。在確定頂事件時，可以通過在初步故障分析基礎上，設計人員找出系統可能發生的所有故障狀態，這個過程可以結合故障模式及影響分析進行，也可借鑒其它類似系統使用過程中發生過的故障事件。然后，篩選出最不希望發生的故障狀態作為頂事件。

頂事件確定后，自上而下開始建樹，應逐級進行。

將確定的頂事件寫在頂部的框內，然后將引起頂事件的全部必要而又充分的直接原因事件寫在相應事件符號中畫出第二排，下一步根據實際設計中它們的邏輯關系用適當的邏輯門進行連結。遵循以上原則逐步建樹，直至所有最低一排事件都為底事件。

規范化故障樹是指僅含有基本事件、結果事件，以及“與”、“或”、“非”三種邏輯門的故障樹。要將建好的故障樹變成規范化的故障樹，必須確定對特殊事件的處理規則和對特殊邏輯門進行邏輯等效的變換規則。

故障樹的簡化，可根據布爾代數運算規則對故障樹進行簡化。

對于較大規模的已經規范化和簡化的故障樹需要進行模塊分解，這里的模塊是指至少有兩個底事件但同時又不是所有底事件的集合，在集合中這些底事件向上可匯集到同一個邏輯門，且又只能通過這個邏輯門才能到達頂事件。同時，故障樹中所有的其它底事件向上都不能到達該邏輯門。

對故障樹進行定性分析的目的在于尋找導致頂事件發生的原因及原因組合。通過識別引起頂事件發生的全部故障模式，它可以幫助判斷潛在故障，達到改進設計的目地；也可以用于進行指導故障診斷，從而改進維護和使用方案。

對于正在設計中的產品，由定性分析的結果可以尋找到產品設計上的薄弱環節、重點部位、重要底事件、試驗需求和改進設計應采取的方案等。對于最終設計成型的產品，通過定性分析結果可以確定產品已分析的頂事件的故障概率，檢測產品的最佳配置，指導故障定位和使用維護方案的制定；還為技術支持、管理維護提供指導。

故障樹定量分析是在已知底事件的發生概率的前提下得到頂事件的故障概率。這要求一開始必須擁有所有底事件的故障數據，從而才能求出故障樹最小割集。

在定量分析中，應假定各個底事件的故障是相互獨立的。若某些底事件互相不獨立，則按照統計獨立的假設進行計算時將出現工程上難以接受的誤差，此時應參考其它專門文獻進行不獨立所需的修正。

在故障樹分析結束時，應將分析結果寫成報告，故障樹分析報告應包括下列主要內容：分析任務；分析假設；分析方法；數據源說明；系統的可靠性框圖；不希望事件（頂事件）及其發生概率；最小割集及其發生概率和重要度；基本事件和條件事件的重要度；可靠性關鍵項目及其不能從設計中消除的原因。

4 結論

故障樹分析是一種對復雜系統常用的安全性、可靠性分析方法。它通過演繹的故障分析法研究系統特定的頂事件，自上向下嚴格按事件的層次進行邏輯分析和因果判斷，找出故障事件的必要而充分的各類原因，畫出邏輯關系圖（故障樹），最終找出導致頂事件發生的所有原因和原因組合。由分析結果可以確定被分析系統的薄弱環節、關鍵部位、應采取的措施、對可靠性試驗的要求等。這些都顯示出其在工業設計過程中的重要性和必要性。廣大設計人員只有不斷在其設計過程中深刻融合安全性設計理念，讓安全可靠成為產品一大亮點，設計出的產品才能真正被業界所肯定，被市場所接受。

參考文獻

篇12

The Application of Fault Tree Method for Sensors Subsystem's Reliability Analyze

LIU Xiao-dan

(Shaanxi Radio & TV University, Xi'an 710065, China)

Abstract: The Fly Control System is an important part of an aeroplane. It is admitted that the fly control system design is the kernel station in the aeroplane design, and its' design level is the key factor for the performance of an aeroplane. So it is important to study the fly control system's reliability for the performance and safety of the aeroplane. Fly control system's reliability deceided by sensors subsystem, flight control computer subsystem, servo actuation subsystem. According to the characteristic of the sensors subsystem, introduces Fault Tree Analysis method. Then set up fault tree model for sensors subsystem and make reliability anlysis for it. The result shows that Fault Tree Analysis is a good method to appraise sensor system's reliability.

Key words: flight control system; sensors subsystem; reliability; fault tree

1 概述

飛行控制系統是飛機的重要組成部分，其先進程度已成為飛機性能和作戰效能的關鍵因素，因此有必要對其可靠性進行深入研究。飛行控制系統的可靠性主要由感知對象狀態的傳感器子系統、實施數據處理和執行控制功能的飛控計算機子系統、操縱舵面運動的伺服作動子系統決定，以上這3個子系統是飛控系統完成其功能和任務的基本平臺，每個子系統性能的優劣直接決定著整個飛行控制系統的性能[1]。

本文重點研究傳感器子系統的可靠性，在飛行控制系統中裝有各種各樣的傳感器，它們用來精確測量飛機的各種運動參數，如姿態角、迎角、角速率、飛行高度和速度等，這些參數可以完善的描述飛機的運動狀態及其在空間的位置，當獲得這些參數后，便可以按一定的控制規律人工或自動地控制飛機，使其按給定姿態、航向和軌跡飛行。[2]把這些在飛行控制系統中用到的不同類型的傳感器統統歸入傳感器子系統，再進一步對其可靠性進行研究?？紤]到工程系統中的可靠性評估不應該僅僅是簡單的得到可靠性計算結果，還要能夠對故障原因做出分析和準確的判斷，這樣才能提高飛行的可靠性，減少飛機維護的盲目性，保證飛行任務的順利完成?；诖讼敕?，本文采用了故障樹分析方法對傳感器子系統進行可靠性評估。

2 傳感器子系統的故障樹分析

2.1 傳感器子系統故障樹建模

對傳感器子系統進行故障樹分析，第一步是要建立合理的故障樹模型：首先在結構上對傳感器子系統進行分解，把系統的總體結構分解為下一層次的子結構，并一直分解到底層的傳感器部件。在本系統中將傳感器子系統失效作為頂事件T，丟失角速率信息作為中間事件M1，丟失姿態信息作為中間事件M2，丟失速度信息作為中間事件M3，丟失航向信息作為中間事件M4，丟失高度信息作為中間事件M5，丟失位置信息作為中間事件M6。對于中間事件M1，三軸速率陀螺失效和慣性導航系統失效作為第3層子節點；對于中間事件M2，垂直陀螺失效和慣性導航系統失效作為第3層子節點；對于中間事件M2，氣壓傳感器失效、大氣數據計算機失效、GPS失效、慣性導航系統失效作為第3層子節點；對于中間事件M4，磁航向傳感器失效、GPS失效、慣性導航系統失效作為第3層子節點；對于中間事件M5，氣壓傳感器失效、無線電高度表失效、大氣數據計算機失效、GPS失效、慣性導航系統失效作為第3層子節點；對于中間事件M6，GPS失效和慣性導航系統失效作為第3層子節點。圖1是傳感器子系統的故障樹模型，表1是對圖1中各個符號代表的事件的說明。

2.2 傳感器子系統故障樹定性分析

根據求解最小割集的下行法[6]，得到傳感器子系統故障樹的最小割集是x1x9、x2x9、x8x9。這3條最小割集代表了傳感器子系統的3種故障模式：

1）三軸速率陀螺和慣性導航系統同時失效的情況下，傳感器子系統失效；

2）垂直陀螺和慣性導航系統同時失效的情況下，傳感器子系統失效；

3）GPS和慣性導航系統同時失效的情況下，傳感器子系統失效。

從最小割集的分析可以看出，傳感器子系統的設計符合可靠性系統設計的原則，即不存在只包含一個底事件的一階最小割集，因此也就不存在單點故障。與此同時，求出傳感器子系統的最小割集還有以下幾個方面的意義：

1）提高了發現系統故障原因的效率：當發現傳感器子系統失效時候，不用挨個檢查每個部件，而是首先檢查最小割集中包含的底事件1，2，8，9是否發生，也就是檢查三軸速率陀螺、垂直陀螺、GPS、慣性導航系統是否出現故障；

2）確定系統的薄弱環節：最小割集中包含的底事件反映了系統的薄弱環節，具體到傳感器子系統中就是三軸速率陀螺、垂直陀螺、GPS、慣性導航系統這4個部件。換句話說，要提高傳感器子系統的高可靠性，最有效的方式就是提高這4個部件的可靠性。

3）有效的指導對系統的維修：根據最小割集的定義，如果系統的某一故障模式發生了，則一定是該系統中與其對應的某一個最小割集中的全部底事件發生了，因此當進行維修時必須要修復同一最小割集中的全部故障部件才能恢復系統的可靠性。例如，當檢測到垂直陀螺發生故障時并進行維修后，還必須要修復包含垂直陀螺的最小割集中的其它部件，也就是慣性導航系統，這樣才能恢復系統可靠性水平。

2.3 傳感器子系統故障樹定量分析

2.3.1 傳感器子系統可靠度計算

將傳感器子系統故障樹中每個底事件xi的發生概率表示為Fi(1≤i≤9)， 具體見表2。

根據2.2中的定性分析結果，傳感器子系統故障樹的最小割集是x1x9、x2x9、x8x9，則故障樹的頂事件T可以表示為：

系統的不可靠Fs的表達式可以表示為，

將表2中Fi的值代入，得到頂事件發生概率Fs=0.000001，即傳感器子系統的可靠度Rs=1-Fs=0.999999。

2.3.2 傳感器子系統底事件的概率重要度計算

對傳感器子系統底事件 的概率重要度[6]計算如下，

代入表2中Fi的值就能夠得到底事件x1的概率重要度，根據該方法得到故障樹子系統所有底事件的概率重要度見表3。

根據以上的定性和定量分析結果可以看出，底事件9的發生概率的變化對頂事件發生概率的變化影響最大，其次是底事件8，然后是底事件1、2。因此為了有效的提高傳感器子系統的可靠度，首先應該考慮提高慣性導航系統的可靠度，然后是提高GPS的可靠度，最后是三軸速率陀螺和垂直陀螺的可靠度。根據以上的定性和定量分析結果可以看出，底事件9的發生概率的變化對頂事件發生概率的變化影響最大，其次是底事件8，然后是底事件1、2。因此為了有效的提高傳感器子系統的可靠度，首先應該考慮提高慣性導航系統的可靠度，然后是提高GPS的可靠度，最后是三軸速率陀螺和垂直陀螺的可靠度。

3 結論

對飛控系統的傳感器子系統建立故障樹模型并進行相關的定性和定量分析，可以有效的預知系統的故障模式,為改進設計提供依據，對保障飛機的可靠性有著實用工程意義。

參考文獻：

[1] 劉林,郭恩友.飛行控制系統的分系統[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 姚一平.可靠性及余度技術[M].北京:航空工業出版社,1985.

[3] 曾聲奎,趙延弟,張建國,等.系統可靠性設計與分析教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2001.

篇13

1. 故障樹設計內容概述

故障樹診斷功能的原理是將不同功能控制系統進行級別劃分，通過在系統及其子系統間建立起對應的故障關系，并依據不同子控制系統中組成部件的功能聯系，設計出的故障之間的樹狀關系。在汽車電控發動機故障分析中，故障樹設計主要分為一級故障樹，中間級故障樹以及子故障樹三個級別，故障樹關系的建立使得發動機系統出現故障時，故障所涉及到的每個部件都能夠得到全面的故障分析與處理，提升了汽車發動機故障處理的有效性和全面性。一級故障樹設計內容主要包括電控點火控制系統，噴油量控制系統及其他控制系統的故障數據處理和基本故障診斷，中間故障樹則是在多次發動機模擬實驗和實驗數據采集基礎上建立起來的，其故障分析內容大致與一級故障樹相同，中間故障樹作為中間故障分析階段，更為突出的作用是引出汽車發動機的子故障。子故障樹設計作為發動機故障處理的核心內容，直接關系到汽車發動機故障診斷與處理效率，因此基于故障樹處理汽車電控發動機故障時，應更多的應用子故障樹進行故障處理。

2. 汽車電控發動機故障診斷原則與方法分析

2.1電控發動機故障診斷原則

在汽車維修過程過程中，故障檢測與維修人員掌握發動機系統故障處理原則，能夠更為有效的簡化故障診斷與處理的過程，并在保證故障處理質量的基礎上提升故障處理效率。在實際電控發動機故障檢測與維修中，故障診斷原則主要包括以下幾方面：最先發現和處理最為直觀的設備故障，其次是針對較為常見的故障問題進行檢測，最后是確定發動機故障的具體類型，分析故障原因在于電子控制系統還是其他發動機系統，如果是發動機電控系統故障，那么便要使用專業故障代碼讀取器進行電控設備的數據采集和分析，并結合技術人員的維修工作，對設備故障進行排除。

2.2電控發動機故障診斷方法

在汽車發動機故障處理中，故障診斷的主要形式包括人工診斷和儀器診斷。人工故障診斷是在人體感官和故障處理經驗的基礎上得以開展的，維修人員通過觀察，調試以及等步驟對發動機運行故障進行分析，并以其工作經驗為參照判定故障的具體特點及內容。汽車發動機電控系統的故障診斷主要采取儀器診斷的形式。在電子控制系統的儀器故障診斷過程中，診斷儀器能夠以報警燈和故障代碼的形式將設備故障的具體內容展現出來，使得電子控制設備能夠根據所提供的診斷內容進行自診斷，這大大簡化了電控發動機的故障處理效率。而由于電控設備的自診斷功能僅能夠提供與該系統相關的電路故障，在應用中具有一定局限性，所以為實現對汽車電控設備故障的徹底排除，應在利用儀器檢測的同時，更為全面的開展人工檢測與故障處理。

3. 豐田汽車電控發動機故障樹診斷方式探究

3.1點火控制器的故障樹設計及診斷

點火控制器作為爆燃油氣的主要裝置，其在實際中的故障表現為當點火開關打開時，點火控制器無法順利啟動，發動機無法正常發動。在豐田汽車發動機的電控裝置中，點火控制器的主要故障主要包括電路故障，ECU損壞或點火器故障。在故障樹設計中，電控裝置線路故障的檢測方式是檢測線路電阻，ECU損壞的檢測則要結合點火控制器指令輸出進行判定，而點火器故障診斷要以點火線圈控制端子的測量頻率為基準，并通過數據比對分析將具體的故障內容。在處理點火控制器故障時，應首先檢查系統的啟動系故障，在確保電控設備能夠進行自動控制后，進一步檢查電控系統的內部線路，當發現線路故障影響到點火開關的正常啟動時，可采取線路修復或更換的方式進行故障排除。此外，點火控制器故障處理還要深入檢測ECU的供電情況和運行情況，并通過比對點火正時以調整系統的動作控制。

3.2凸輪軸與曲軸位置傳感器故障分析及診斷

曲輪軸和曲軸位置傳感器在豐田汽車中的應用主要包括電磁感應和霍爾效應兩種。電磁感應傳感器的中級故障樹包括傳感器故障，ECU損壞和電路損壞三部分，對于傳感器故障，其子故障樹內容主要是不同端子間的電阻超出預設范圍，而線路故障的子故障樹則分為不同端子線束短路和斷路?；魻栃焦收吓c電磁感應故障內容有所不同，其中級故障樹不包括傳感器故障，但增加了點火器故障，并且電路故障的子故障樹內容也能囊括了更多的端子接線問題。為有效處理凸輪軸與曲軸位置傳感器故障問題，應首先檢測ECU各端子的線路連接是否有效，一旦發現線路錯搭或斷開，要及時對線路進行修復，必要時可采取線路更換的措施。線路系統故障排除是處理傳感器故障的核心。在處理豐田汽車的凸輪軸與曲軸位置傳感器故障時，要著重對電控系統的電路故障進行排除，如將短路端子線路進行分離，檢測并調整ECU各端子的數據信號傳輸等。

3.3節氣門和加速踏板位置傳感器故障樹分析及診斷

豐田車系中電控發電機的節氣門開度控制主要采用常規節氣門和電控節氣門兩種，其中電控節氣門的開度控制是通過加速踏板傳感器檢測踏板位置而實現的，在電控發動機的其姐們開度控制中，氣節門位置傳感器主要分為可變電阻式和霍爾式兩種。變電阻氣節門和加速踏板位置傳感器的子故障樹主要包括傳感器電阻超出范圍及其不隨開度而發生變化，霍爾效應式的傳感器故障則主要包括電路故障和ECU故障等。為有效處理節氣門和加速踏板位置傳感器故障，可以從傳感器，電控線路以及ECU部件三個方面著手處理，如修復傳感器線路并完善傳感器功能設計以提升傳感效率，改善電控電路端口的線路連接方式以保證線路鏈接的穩定性，以及通過電路故障排除以實現端口數據正確穩定的傳輸等。

3.4發動機燃油泵及其電路故障樹分析及診斷

發動機燃油泵故障作為常見的豐田汽車故障之一，故障樹的主要內容分為燃油泵損壞，繼電器及其電路故障和ECU損壞，其中燃油泵故障主要表現為燃油泵不轉動和泵油量不足，而電控線路故障及ECU故障則與其他故障樹結構大致相同。電控發動機的燃油泵損壞主要會影響到發動機的泵油量，因此在處理豐田汽車燃油泵問題時可以采用泵油量測定的方法判定故障原因，繼電器及ECU損壞故障的測定則是依賴線路的電阻測量。在處理燃油額不給你故障時，要首先檢查發動機油流是否發生滲漏，同時檢測不同傳感器的工作狀態，并通過傳感器的數據推斷故障發生的具置與原因。此外，電控發動機的油泵及電路故障處理還要結合噴油器的工作狀況，一旦發現噴油器無法正常工作，這就意味著發動機油泵可能存在故障，應及時進行分析與處理。

結束語

在檢測豐田汽車電控發動機故障時，故障樹設計的應用為系統故障處理指明了方法，在對發動機系統故障進行總結與分類的同時，也為故障處理方式的研究提供了有效參照。在豐田汽車電控發動機的實際故障處理中，故障樹設計的應用加之系統檢修人員的工作經驗，會在很大程度上提升發動機故障檢測處理的效率，并有效促進豐田汽車生產技術的進一步完善。

參考文獻：