工业安全性设计中的故障树分析方法介绍

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1、工业安全性设计中的故障树分析方法介绍摘要在现代工业中，电脑仿真软件等信息化高科技技术参与产品设计越来越普及，也越来越为业界所接受。但在产品设计方法越来越简便的同时，业界也对产品的安全性设计提出了更高的要求。目前可采用的产品安全性设计有很多种，在产品的全寿命周期中的各个阶段也都有对应的方法可选用。本文试对安全性设计方法当中的故障树分析方法进行介绍。关键词安全性设计；故障树分析；产品设计；方法介绍1故障树分析方法概述故障树是一种逻辑因果关系图，呈现出特殊的倒立树状。它通过使用各种逻辑门符号、事件符号和转

2、移符号来描述系统中各种事件和状态之间的因果逻辑关系。通俗来说，故障树中逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。故障树分析自上而下，通过依次展开更为详细（或者叫更低一级）的设计层次逐步向下进行。2工业安全性设计中的故障树分析方法介绍摘要在现代工业中，电脑仿真软件等信息化高科技技术参与产品设计越来越普及，也越来越为业界所接受。但在产品设计方法越来越简便的同时，业界也对产品的安全性设计提出了更高的要求。目前可采用的产品安全性设计有很多种，在产品的全寿命周期中的各个阶段也都有

3、对应的方法可选用。本文试对安全性设计方法当中的故障树分析方法进行介绍。关键词安全性设计；故障树分析；产品设计；方法介绍1故障树分析方法概述故障树是一种逻辑因果关系图，呈现出特殊的倒立树状。它通过使用各种逻辑门符号、事件符号和转移符号来描述系统中各种事件和状态之间的因果逻辑关系。通俗来说，故障树中逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。故障树分析自上而下，通过依次展开更为详细（或者叫更低一级）的设计层次逐步向下进行。2故障树方法前期准备工作首先，设计人员应该熟悉设计说明

4、书、原理图（包括流程图、结构图）、运行规程、维修规程和有关数据库以及其余相关资料。熟悉系统，设计人员可以从以下几个方面入手：1）设计人员应彻底掌握系统的设计意图、结构、功能、边界（包括人机接口）和环境情况；2）设计人员应辨明人为因素以及软件对系统的影响；3）设计人员应辨识系统可能采取的各种状态模式以及这些模式之间的相互转换，必要时应绘制状态模式以及转画图以帮助弄清系统成功或故障与单位成功或故障之间的关系，有利于正确建树；4）根据系统复杂程度和要求，必要时进行系统故障模式及影响分析，以帮助辨识各种故障

5、事件以及人为失误和共因故障；5）根据系统复杂程度，必要时应绘制系统可靠性框图以帮助正确形成故障树的顶部结构和实现故障树的早期模块化以缩小故障树的规模；6）为彻底地熟悉系统，设计人员除了完成上述工作外，还应该随时征求有经验的设计人员和运行维修人员意见，最好有上述人员参与建树工作，方能保证故障树分析工作顺利开展，且建成的故障树的正确性，并可以达到预期的分析目的。在充分熟悉系统后，设计人员应根据系统的任务要求和对系统的了解确定本次故障树分析的目的。在实际工业设计过程中，同一个系统或者设备，因为分析的目的不

6、一样，系统或者设备的模型化结果也会大不相同，反映在故障树上也会不一样。3故障树分析方法步骤故障树分析根据分析对象、分析目的、精细程度等的不同而不同，但一般按如下步骤进行：1）故障树的建造；2）故障树规范化、简化和模块分解；3）定性分析；4）定量分析；5）编写故障树分析报告。故障树的建造首先应选择恰当的顶事件。在确定顶事件时，可以通过在初步故障分析基础上，设计人员找出系统可能发生的所有故障状态，这个过程可以结合故障模式及影响分析进行，也可借鉴其它类似系统使用过程中发生过的故障事件。然后，筛选出最不希望

7、发生的故障状态作为顶事件。顶事件确定后，自上而下开始建树，应逐级进行。将确定的顶事件写在顶部的框内，然后将引起顶事件的全部必要而又充分的直接原因事件写在相应事件符号中画出第二排，下一步根据实际设计中它们的逻辑关系用适当的逻辑门进行连结。遵循以上原则逐步建树，直至所有最低一排事件都为底事件。规范化故障树是指仅含有基本事件、结果事件，以及“与”、“或”、“非”三种逻辑门的故障树。要将建好的故障树变成规范化的故障树，必须确定对特殊事件的处理规则和对特殊逻辑门进行逻辑等效的变换规则。故障树的简化，可根据布尔

8、代数运算规则对故障树进行简化。对于较大规模的已经规范化和简化的故障树需要进行模块分解，这里的模块是指至少有两个底事件但同时又不是所有底事件的集合，在集合中这些底事件向上可汇集到同一个逻辑门，且又只能通过这个逻辑门才能到达顶事件。同时，故障树中所有的其它底事件向上都不能到达该逻辑门。对故障树进行定性分析的目的在于寻找导致顶事件发生的原因及原因组合。通过识别引起顶事件发生的全部故障模式，它可以帮助判断潜在故障，达到改进设计的目地；也可以用于进行指导故障诊断，从而改进维护和