QMS-质量工具之故障树分析FTA(2) - FTA的基本概念

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作者：王洪石

关键词：问题解决、故障树、故障树分析、FTA、可靠性、鱼骨图、根本原因分析

前文我们已深入讲解了FTA的历史，详情请参考：质量工具之故障树分析FTA(1) - FTA的历史

在工作中遇到问题时，我们有多种工具可以使用，其中故障树分析FTA便是其中之一。

虽然FTA较为复杂且较难掌握，但了解其基本概念有助于更好地应用FTA技术。接下来，我们将详细介绍FTA的基本概念。

故障树FTD是什么？

首先，让我们回想起鱼骨图。如果你感兴趣，可以阅读：质量工具之鱼骨图。鱼骨图是一种因果分析工具，问题或缺陷（即后果）标记在“鱼头”处，而在“鱼刺”上列出可能导致问题的原因。

如果我们将鱼骨图旋转90°，鱼头在上方，鱼刺在下方，会得到什么？当鱼骨图以这种方式旋转时，就形成了一个简单的故障树（也称为故障树图、FTD、问题树、缺陷树或失效树等）。

根据国家标准GB/T 2099.13的定义，故障树是表示产品中哪些组成部分的故障模式或外部事件，或它们的组合导致产品特定故障模式的逻辑图。

这个定义可能较为晦涩难懂，因此我们再参考GB/T 4888中的定义：故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它通过事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中事件之间的因果关系。

什么是故障树分析FTA？

故障树通过图形方式，自上而下逐级建立并关联事件，使用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中事件之间的逻辑和因果关系。

故障树分析是一种基于故障树的方法进行分析的工具。它用于确定哪些故障模式或外部事件可能导致产品的特定故障模式。它是一种演绎分析法，利用故障树进行直观明了、逻辑性强的图形化分析。

在系统设计、安全工程和根本原因分析等方面，FTA的应用具有重要意义。在系统设计中，FTA有助于分析可能引起系统故障的各种因素，从而提高系统的可靠性。

FTA在系统安全分析中，通过自上而下的分析方法，寻找顶事件的直接原因和间接原因事件，直至基本原因事件，并将这些事件之间的逻辑关系表达出来。

在进行根本原因分析时，FTA帮助识别不良发生的原因，分析与故障发生有关的原因、条件和规律，同时辨识可能导致故障发生的风险源。

FTA的基本符号

故障树的基本元素包括事件和逻辑门。事件描述系统和部件故障状态，逻辑门表示事件之间的逻辑关系；

在进行故障树分析时，我们需要使用三种符号：事件符号、逻辑门符号和转移符号。逻辑门符号用于描述事件之间的逻辑因果关系。

逻辑门符号源于布尔逻辑符号（AND、OR、UNION、NOT等），用于显示输入事件和输出事件之间的逻辑关系以及事件如何组合导致故障。每个逻辑门只有一个输出事件，但可以有一个或多个输入事件。

接下来我们介绍常用的逻辑门及其符号表示法。

与门（AND Gate）：当所有输入事件发生时，输出事件才会发生。与门可以有任意数量的输入事件。

优先与门（Priority AND Gate）：当输入事件以特定顺序发生时，输出事件才会发生。符号在与门下方增加了一条线。

或门（OR Gate）：当至少一个输入事件发生时，输出事件就发生。或门符号有一个尖的上端，看起来像火箭。

异或门（Exclusive OR Gate）：只有当一个输入事件发生时，才会有输出事件发生。异或门符号在标准OR门内增加了一个三角形。

表决门（k/N；Voting Gate）：当N个输入事件中有k个或k个以上的事件发生时，输出事件才会发生。表决门符号类似于或门，底部写有“k/N”。或门和与门是表决门的特例。

禁门（Inhibit Gate）：表示只有当条件事件发生时，输入事件的发生才会导致输出事件的发生。其符号为六边形。

非门（Not Gate）：表示输出事件是输入事件的对立事件。

事件符号表示条件或动作的发生，分为基本事件和未探明事件。基本事件是顶事件的根本原因事件，未探明事件是暂时未能进一步探明原因的事件。

事件符号包括底事件、基本事件、未探明事件、结果事件、顶事件和中间事件等。底事件和未探明事件位于故障树的底端，基本事件用圆形表示，未探明事件用菱形表示。

结果事件位于门的输出端，分为顶事件和中间事件，用矩形表示。顶事件位于故障树的顶端，中间事件位于底事件和顶事件之间，用矩形表示，它具有输入和输出。

开关事件（Switch Event）在正常工作条件下必然发生或必然不发生的事件。这些事件的概率为1或0。

条件事件（Conditional Event）描述逻辑门起作用的具体。当给定条件满足时，这一事件发生。

转移符号

转移符号用于简化故障树的绘制，避免重复并保持图形简洁。它用于连接相关故障树的输入和输出。

转移符号包括相同转移符号和相似转移符号，分别用于指示相同或相似子树的位置。

相同转移符号用于表示“下面转到以字母数字为代号所指的子树去”或“由具有相同字母数字的转向符号处转到这里来”。相似转移符号用于表示“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”。

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