引論：我們?yōu)槟砹?3篇故障樹分析法范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)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(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)。故障樹分析主要用在安全工程以及可靠度工程的領(lǐng)域，用來了解系統(tǒng)失效的原因，并且找到最好的方式降低風(fēng)險，或是確認某一安全事故或是特定系統(tǒng)失效的發(fā)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(yè)及其他高風(fēng)險產(chǎn)業(yè)，也會用在其他領(lǐng)域的風(fēng)險識別，例如社會服務(wù)系統(tǒng)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(shù)很有關(guān)系。

2、在航空航天領(lǐng)域中，更廣泛的詞語“系統(tǒng)失效狀態(tài)”用在描述從底層不希望出現(xiàn)的狀態(tài)到最頂層失效事件之間的故障樹。這些狀態(tài)會依其結(jié)果的嚴重性來分類。結(jié)果最嚴重的狀態(tài)需要最廣泛的故障樹分析來處理。這類的“系統(tǒng)失效狀態(tài)”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(wǎng) ）

篇2

1 故障樹分析法簡介

從20世紀60年代以來，在一些復(fù)雜系統(tǒng)的故障分析中，形成和發(fā)展了一種新的故障樹分析法。這是一種從系統(tǒng)到部件再到零件的下降形式分析方法。它是從系統(tǒng)開始，通過邏輯符號與具體單元、零部件相聯(lián)系；與失效的的狀態(tài)事件相聯(lián)系；構(gòu)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(tǒng)故障事件作為第一階（即第一行―頂事件），再將導(dǎo)致該事件發(fā)生的直接原因（包括硬件故障、環(huán)境因素、人為差錯等）并列為第二階段。用適當(dāng)?shù)氖录柋硎荆眠壿嬮T把他們與系統(tǒng)故障事件聯(lián)結(jié)起來。其次將導(dǎo)致第二階段延長事件發(fā)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(lián)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)的故障與引起故障的因素，用圖形比較形象的表現(xiàn)出來。用它來分析系統(tǒng)失效事件發(fā)生的概率，也可用來分析零、部件或子系統(tǒng)的失效事件對系統(tǒng)失效的影響。從故障樹圖由上往下看可知：系統(tǒng)的故障與那些單元有關(guān)系？有怎樣的關(guān)系？多大關(guān)系。從圖由下往上看：知道單元故障對系統(tǒng)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(tǒng)失效的影響，而且可以分析多機件構(gòu)成的子系統(tǒng)對系統(tǒng)影響；不僅可反映系統(tǒng)內(nèi)部單元與系統(tǒng)故障的關(guān)系，也能反映系統(tǒng)外部因素（環(huán)境因素和人為因素）對系統(tǒng)的影響。（3）故障樹分析不僅可用于指導(dǎo)設(shè)計，也可用于指導(dǎo)正確的維修管理。（4）故障樹的建造工作量十分繁重和復(fù)雜，需要較高的技術(shù)。

3 故障樹的組成

（1）頂事件的選取。它是系統(tǒng)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(guān)鍵一步。要由多方技術(shù)人員通力合作，經(jīng)過細致的綜合分析，找出系統(tǒng)失效事件的邏輯關(guān)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(jié)構(gòu)。

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(tǒng)故障事件。是在各種可能的系統(tǒng)故障中篩選出來的最危險的事件，對于復(fù)雜的系統(tǒng)，頂事件不是唯一的，分析的目標、任務(wù)不同，應(yīng)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(fù)雜系統(tǒng)分解為若干相關(guān)的子系統(tǒng)，以典型的中間事件當(dāng)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(wù)簡單化，并可同時組織多人分工合作參與建樹工作。

根據(jù)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(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的部件有數(shù)種工作狀態(tài)時，應(yīng)指明與頂事件發(fā)生有關(guān)的部件的工作狀態(tài)。（2）不容許事件。指在建樹的過程中認為不容許發(fā)生的事件。（3）必然事件。指系統(tǒng)工作時在一定條件下必然發(fā)生在一定條件下必然發(fā)生的事件和必然不發(fā)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(fēng)險評估主要采用的方法是專家調(diào)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(jīng)驗和水平；后者結(jié)合了定性與定量的特性，但無法找出影響風(fēng)險等級的基本要素。故障樹分析（FTA）技術(shù)是美國貝爾實驗室的沃特森博士于1961年開發(fā)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(fēng)險由粗到細，由大到小，分層排列，容易找出所有基本風(fēng)險事件，邏輯關(guān)系明晰，分析結(jié)果準確。

1 安全風(fēng)險的特征

安全風(fēng)險是指危險、危害事故發(fā)生的可能性與其造成損失的集合。工程項目安全風(fēng)險具有如下特性：①客觀性。安全風(fēng)險不以人的意志為轉(zhuǎn)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(fēng)險能導(dǎo)致不同結(jié)果，但如果提前加以控制就能避免風(fēng)險事件的發(fā)生或降低其影響。③多樣性。安全風(fēng)險常常存在于每個不同的環(huán)節(jié)和領(lǐng)域，并表現(xiàn)出各種形式和性質(zhì)。

2 安全風(fēng)險的分類

按照誘發(fā)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(shè)備，手代替工具操作，物體存放不當(dāng)，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(tài)。物的不安全狀態(tài)分為防護、保險、信號等裝置缺乏或有缺陷，設(shè)備、設(shè)施、工具有缺陷，個人防護用品、用具缺少或有缺陷，以及生產(chǎn)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(yè)程序的缺陷，用人單位的缺陷，對來自相關(guān)方的風(fēng)險管理的缺陷，違反安全人機工程原理6大類。

3 安全風(fēng)險評估

安全風(fēng)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(jié)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(fēng)險評估中的應(yīng)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(fā)生且后果嚴重的事故作為頂上事件。②調(diào)查與頂上事件有關(guān)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(jù)彼此間的邏輯關(guān)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(nèi)容之一，目的是分析該類事故的發(fā)生規(guī)律及特點，通過求取最小割集（或最小經(jīng)集），找出控制事故的可行方案，并從故障樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根據(jù)各基本事件的故障率，分析頂上事件發(fā)生的可能性大小。結(jié)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(fā)生必須的最低限度的割集。最小割集表示系統(tǒng)的危險性，求出最小割集可以掌握事故發(fā)生的各種可能，最小割集越多，系統(tǒng)越危險。最小割集的求取方法有行列式法、布爾代數(shù)法等。②最小徑集及其求法：最小徑集是頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集。最小徑集表示系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)生換成不發(fā)生，進而求出成功樹的最小割集，最后轉(zhuǎn)化為故障樹的最小徑集。③結(jié)構(gòu)重要度分析：結(jié)構(gòu)重要度分析是從故障樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件發(fā)生概率（或假定各基本事件的發(fā)生概率都相等）的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件所產(chǎn)生的影響程度。結(jié)構(gòu)重要度分析可采用兩種方法，一是求結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)；二是利用最小割集或最小徑集判斷重要度，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)計算公式如下：

I？漬 （i）=■■

I？漬 （i）——基本事件Xi重要度系數(shù)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(shù)。

當(dāng)然，在實際應(yīng)用過程中，基本事件重要性還要結(jié)合其發(fā)生頻率等定量數(shù)據(jù)予以判斷。

3.3 故障樹分析案例應(yīng)用 高空墜落一直是建筑施工行業(yè)的常見事故，據(jù)不完全統(tǒng)計，2009年至2010年兩年間，中鐵十七局四公司共發(fā)生各類高空墜落事件20余起，其中從腳手架、模板、作業(yè)平臺上墜落占到了總數(shù)的80%，個別事件造成了人員傷亡。為系統(tǒng)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(yīng)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(yè)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(jù)集合的運算定律，本案例采用布爾代數(shù)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(fā)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(yīng)轉(zhuǎn)換，則所得成功樹如圖3所示。

根據(jù)集的運算定律用布爾代數(shù)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(jù)成功樹的最小割集轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)重要度分析。利用重要度系數(shù)公式計算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)（不考慮發(fā)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(jié)果基本一致。

④基本事件概率重要度分析。由于結(jié)構(gòu)重要度分析只是按故障樹的結(jié)構(gòu)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(yīng)用中還應(yīng)該考慮基本事件的發(fā)生概率。基本事件概率重要度分析反映的是各基本事件發(fā)生概率對頂上事件的影響，其方法是頂上事件發(fā)生概率函數(shù)P（T）對基本事件（Xi）求一次偏導(dǎo)數(shù)，即I（i）=？墜P（T）/？墜Xi。根據(jù)四公司廈深、漢宜、南廣三個代表性項目2010年收集到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在所有各基本事件中，發(fā)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(jié)構(gòu)設(shè)計不合理”等。

⑤評估結(jié)果及應(yīng)對措施。“工人從腳手架、模板、作業(yè)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(dǎo)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(fā)生。綜合考慮各基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序和概率重要度統(tǒng)計分析結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、緊固扣件松脫等，需要重點采取措施予以應(yīng)對，其他為次要原因。

根據(jù)評估結(jié)果，2011年四公司安質(zhì)部重點采取了以下應(yīng)對措施強化項目“高空墜落”安全風(fēng)險的管理，防范頂上事件發(fā)生：一是強化安全帶的使用。規(guī)定高處作業(yè)人員必須按規(guī)定佩帶和正確使用安全帶，不得使用損毀或質(zhì)量不合格的安全帶，同時項目部要加強現(xiàn)場檢查。二是做好安全防護。規(guī)定各項目墩臺頂部、高空走道必須按要求設(shè)置防護圍欄，掛設(shè)安全網(wǎng)，圍欄連接要牢固，高度要合適，安全網(wǎng)質(zhì)量應(yīng)合格，安裝應(yīng)有效；腳手架要按規(guī)定連接牢固，并設(shè)有防滑措施，跳板應(yīng)鋪滿。要注意對安全防護設(shè)施定期進行檢查和維護。三是嚴禁違章作業(yè)。腳手架搭設(shè)、模板拼裝必須按規(guī)范操作，按交底進行；各項施工作業(yè)必須滿足規(guī)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(yè)；嚴禁酒后作業(yè)等。四是嚴格方案評審。腳手架搭設(shè)及模板拼裝方案必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑u審，必要時由公司組織內(nèi)外部專家進行論證，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，防護措施全面到位。五是落實崗前培訓(xùn)。規(guī)定高處作業(yè)人員必須經(jīng)培訓(xùn)考核合格后方可上崗，特種作業(yè)人員（如架子工）必須取得特種作業(yè)證后持證上高。恐高癥患者不得從事高空作業(yè)。六是狠抓監(jiān)督檢查。規(guī)定項目部應(yīng)專人負責(zé)現(xiàn)場安全巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)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(jīng)過一段時間運行和統(tǒng)計，中鐵十七局四公司“高空墜落事件”發(fā)生頻率總體降低了約45%，取得了良好效果，實現(xiàn)了預(yù)期目標。

4 結(jié)束語

安全生產(chǎn)是項目安全管理的永恒主題，風(fēng)險評估則是項目安全管理的基礎(chǔ)。工程項目安全風(fēng)險點多面廣、錯綜復(fù)雜，準確評估各類風(fēng)險的重要程度，明確控制重點，找出應(yīng)對途徑，對有效管控項目安全風(fēng)險有著舉足輕重的作用。故障樹分析法是項目安全風(fēng)險評估的有效工具，它可以找到引起事故發(fā)生的原因及其相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的模式和預(yù)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(jié)果具有系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性，適用于較復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)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(jù)被診斷對象結(jié)構(gòu)、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(tǒng)最不希望發(fā)生的事件，中間事件和底事件是可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的其它事件，用邏輯門表示事件與事件之間聯(lián)系，故障樹是一種倒樹狀的結(jié)構(gòu)。反映了特征向量與故障向量（故障原因）之間的全部邏輯關(guān)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(tǒng)的故障模式，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。通過對各種基本事件進行安全控制的優(yōu)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(xué)合理的故障樹提供了基本依據(jù)。

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

（3）通過定量分析，再依據(jù)各基本事件可能出現(xiàn)的概率，計算出故障發(fā)生的概率，為實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)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(xiàn)了一些較好的算法和程序，但計算機建樹系統(tǒng)仍不完善，對于近年出現(xiàn)的計算機算法所適用范圍各有差異，至今未出現(xiàn)比較規(guī)范和系統(tǒng)化的算法。本文采用傳統(tǒng)的故障樹分析法，由于有前期大量工作的基礎(chǔ)，對系統(tǒng)設(shè)備故障的統(tǒng)計分析，繼而采用傳統(tǒng)故障樹分析方法。

以系統(tǒng)化和規(guī)范化的算法作為故障樹分析法的出發(fā)點，通過提出的在建立在描述元件（部件）故障模型的基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)分析利用鄰接矩陣確定系統(tǒng)故障樹頂部結(jié)構(gòu)。通過子要素級別分析，強連接關(guān)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(yīng)用該方法大大增強了故障樹的可讀性，簡化了系統(tǒng)故障樹生成的復(fù)雜性，為故障樹生成節(jié)省大量重復(fù)勞動，使生成的故障樹具有更強的理論依據(jù)和可行性。

根據(jù)以上特點，故障樹分析法可適用于對復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)故障，由部件A或部件B引發(fā)，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(fā)生。

故障樹分析診斷法步驟如下：

（1）調(diào)查故障的概率。收集故障發(fā)生的概率，進行概率統(tǒng)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(guān)鍵；

（4）故障搜尋與診斷。根據(jù)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(yīng)該對所分析的系統(tǒng)深入細致地進行了解。因此，需要廣泛收集有關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備技術(shù)規(guī)范、流程圖、運行等技術(shù)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(fā)生的系統(tǒng)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(tǒng)的正常運行、產(chǎn)生不穩(wěn)定因素、使技術(shù)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(fā)生的故障狀態(tài)不止一個，因而一個系統(tǒng)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(dǎo)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(yīng)的事件符號表示出來，并用適合于它們之間邏輯關(guān)系的邏輯門符號與頂事件相連接，然后逐級向下發(fā)展，直到找出引起系統(tǒng)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(yīng)從以下幾方面入手：

（1）收集和調(diào)查系統(tǒng)事故資料。收集、調(diào)查系統(tǒng)的已有故障資料和類似系統(tǒng)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(shù)已經(jīng)有很長的歷史了，它最早是

由美國貝爾實驗室研發(fā)的。它是使用樹的模型對一些工程系統(tǒng)進行評估的分析方法。樹的模型是依據(jù)由頂端開始逐級向下的圖形類方法。在1974年，它首次應(yīng)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(yōu)化，并且應(yīng)用范圍也在不斷的拓寬。它的實現(xiàn)是在構(gòu)造邏輯數(shù)圖形的時候，把不利于系統(tǒng)（會造成系統(tǒng)失效）的多種不定原因綜合分析。并且通過數(shù)學(xué)方法精確的計算這些原因綜合出現(xiàn)的概率，某幾種原因組合的可能與方式。從而預(yù)判系統(tǒng)非正常工作的可能性。進而采用可改善的措施，為實現(xiàn)系統(tǒng)安全而進行服務(wù)。今年來，故障樹分析技術(shù)主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域、化工領(lǐng)域、電力領(lǐng)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(yīng)用。

1.2（二）原理與應(yīng)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(tǒng)（本文針對電力變壓器故障）的安全有威脅的因素和狀態(tài)作為最終分析的目的。把造成故障狀態(tài)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(tài)認為是事件，用邏輯符合替代每個事件，同時用門關(guān)系把各個事件進行聯(lián)系。最終成為樹狀的圖形，也就是建造好一棵樹。樹間的關(guān)系利用邏輯因果關(guān)系構(gòu)成。

1.3（三）故障樹分析方法的優(yōu)勢優(yōu)劣

優(yōu)勢：首先這種樹形描述關(guān)系清晰，能夠具備邏輯性的找出事故發(fā)生的原因。安全人員就可以從樹中得到結(jié)論，關(guān)注如何預(yù)防威脅原因組合成危險狀態(tài)。作出做出合理的防護。其次通過數(shù)學(xué)計算，得出故障狀態(tài)在多大的概率數(shù)據(jù)下可能發(fā)生，通過數(shù)據(jù)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(tài)，而不能系統(tǒng)綜合的分析。用簡易的說法就是，細節(jié)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(yù)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(fā)生的故障眾多，按照部分劃分主要氛圍鐵芯、開關(guān)、引線、繞組、絕緣、冷卻系統(tǒng)等多個故障。為了后面建造故障樹，優(yōu)先考慮影響大，出現(xiàn)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(yīng)分析哪個最大。

首先繞組故障主要是在變壓器的線圈內(nèi)部出現(xiàn)。長期使用會導(dǎo)致溫度過高，排熱不及時或者冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題會導(dǎo)致繞線產(chǎn)生短路，甚至燒斷。當(dāng)然燒斷的情況主要是短路形式的出現(xiàn)。

其次鐵芯故障：經(jīng)常出現(xiàn)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(chǎn)生懸浮并且放電。

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

三、電力變壓器分析樹構(gòu)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(dǎo)致頂故障發(fā)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(gòu)造變壓器分析樹的主樹過程。

第二步找出故障因果關(guān)系，各自尋找導(dǎo)致中間級故障的中間故障環(huán)節(jié)，構(gòu)建分析樹的子樹。這里主要構(gòu)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(guān)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(dǎo)致頂故障發(fā)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(gòu)造變壓器分析樹的主樹過程。

第二步找出故障因果關(guān)系，各自尋找導(dǎo)致中間級故障的中間故障環(huán)節(jié)，構(gòu)建

分析樹的子樹。這里主要構(gòu)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(guān)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(jié)束語：

本文主要介紹了故障樹分析法的起源、原理和構(gòu)造過程，以及故障樹分析的應(yīng)用領(lǐng)域。并且主要以大型電力系統(tǒng)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(yù)防，定期做好電力變壓器的日常維護保養(yǎng)工作。

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篇6

信息系統(tǒng)風(fēng)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(quán)評估和德爾斐法等。

商場信息系統(tǒng)是一個由服務(wù)器和商場各部門的客戶機構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它龐大，復(fù)雜，風(fēng)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(tǒng)的風(fēng)險事件分門別類的找出來，并根據(jù)各個風(fēng)險的邏輯關(guān)系，構(gòu)造出故障樹。這樣，龐大的商場信息系統(tǒng)中最嚴重的風(fēng)險以及引起這些風(fēng)險發(fā)生的源頭都一目了然。管理基層就能夠相應(yīng)的從最底層最小的疏漏開始加以防范，責(zé)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(tǒng)安全風(fēng)險分析主要針對信息系統(tǒng)中各種不同范疇、不同性質(zhì)、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(tǒng)分析風(fēng)險的認識過程。大多數(shù)風(fēng)險分析方法最初都要進行對資產(chǎn)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(fēng)險的要素有，然后運用故障樹分析法計算出風(fēng)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(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)模型，現(xiàn)在已經(jīng)是比較完善的系統(tǒng)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(fā)生頂事件的所有故障事件，以發(fā)現(xiàn)信息系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)或最關(guān)鍵部位，由此對最小割集所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵部位進行強化風(fēng)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(tǒng)中最不嚴重的故障狀態(tài)作為故障分析的目標，然后一級一級尋找導(dǎo)致這一故障發(fā)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(fā)生的因果關(guān)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(yīng)的符號代表這些事件，用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T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(guān)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(fā)生時將引起頂事件的發(fā)生，這個集合就稱為割集 （cut sets. CS)。

定義2:假設(shè)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(fā)生概率的情況下，“頂事件”即所分析的重大風(fēng)險事件的發(fā)生概率（用Pf表示）就可以通過邏輯關(guān)系得到。

設(shè)底事件xi對應(yīng)的失效概率為qi(i =1,2,..,n)，n為底事件個數(shù)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(shù)，而頂事件發(fā)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(shù)。而由于最小割集時事件的關(guān)系，Pf(top)的計算要分為以下三種情況:

①當(dāng)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(dāng)y1,y2m,yk為互斥事件時，則有;。

③當(dāng)Pf(top)為相容事件時，則有:

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

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

三、商場信息系統(tǒng)實例分析

1.建造故障樹

(1)管理不善帶來的風(fēng)險。

X11.由于系統(tǒng)管理員的無意錯誤，直接危害到了系統(tǒng)安全。

X12.管理員沒有按照安全操作規(guī)程啟動系統(tǒng)安全的保護體系。

X13.管理員沒有按照安全操作規(guī)程啟動關(guān)鍵性的系統(tǒng)組件。

X14.由于管理員的疏忽或是管理員自己利用系統(tǒng)物理環(huán)境的脆弱點，物理破壞網(wǎng)絡(luò)硬件資源。

X15.攻擊者利用社會關(guān)系學(xué)原理，非法獲取進入和控制系統(tǒng)資源的方法和手段。

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

(2)被動威脅。

X21.非法截取（獲）用戶數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)資源拒絕服務(wù)，攻擊者通過對系統(tǒng)和系統(tǒng)中的一些資源的頻繁存取甚至非法占有，使系統(tǒng)資源對系統(tǒng)喪失或減低正常的服務(wù)能力。使之不能正常工作。

X32.假冒合法用戶或系統(tǒng)進程欺騙系統(tǒng)，攻擊者假冒成已經(jīng)授權(quán)的用戶行使一些受權(quán)限控制的操作，使系統(tǒng)混亂。

X33.篡改信息內(nèi)容，攻擊者篡改一些確定的信息或者數(shù)據(jù)，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(quán)用戶的身份執(zhí)行惡意代碼，是系統(tǒng)產(chǎn)生異常進程，破壞系統(tǒng)資源。

X35.抵賴，在接受到信息數(shù)據(jù)后，為了因避免接受信息所要承擔(dān)的責(zé)任而否認接受過信息，或者在發(fā)送一條信息后，為了因避免發(fā)送信息所要承擔(dān)的責(zé)任而否認發(fā)送過信息。

X36.信息重放，非法獲取用戶的識別和鑒別等數(shù)據(jù)后，攻擊者使用這些安全控制數(shù)據(jù)欺騙系統(tǒng)或訪問系統(tǒng)資源。

X37.偽造合法系統(tǒng)服務(wù)，攻擊者偽造系統(tǒng)服務(wù)與授權(quán)用戶交互。

2.故障樹的定量分析

電子商務(wù)模塊出現(xiàn)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(shè)頂事件和底事件發(fā)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(fā)生的概率:Pf(top)=P(y1∪y2∪y3)。

然后可由前面的系統(tǒng)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(yè)競爭的日益加劇，人們對供應(yīng)鏈可靠性也越來越高度關(guān)注，供應(yīng)鏈管理在企業(yè)活動中的地位日益突出，已經(jīng)成為競爭優(yōu)勢的重要組成部分，供應(yīng)鏈系統(tǒng)是一種較為復(fù)雜的系統(tǒng)，它的正常運行會受到許多不確定因素影響，既受到外在環(huán)境的影響又受到內(nèi)在條件的制約。供應(yīng)鏈作為一個連續(xù)的動態(tài)系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣、彼此依賴、相互影響；任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能波及其他環(huán)節(jié)，影響到整個系統(tǒng)的可靠運行。所以分析和提高企業(yè)供應(yīng)鏈的可靠性也變得日益迫切。本文運用故障樹來對企業(yè)工業(yè)鏈進行研究，從中發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而引起對這些薄弱環(huán)節(jié)的重視，降低供應(yīng)鏈發(fā)生失效的概率。

故障樹分析法及相關(guān)定義

故障樹分析法（FTA）是將系統(tǒng)故障的各種原因（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素），由總體到部分，按樹狀層次結(jié)構(gòu)，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(fā)生概率的一種分析技術(shù)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(fā)生的故障狀態(tài)稱為頂事件，追查導(dǎo)致這一狀態(tài)發(fā)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(fā)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(fā)生，上端輸出事件就發(fā)生。“邏輯與”表示的是：下端的輸入事件同時發(fā)生，其上端輸出事件才發(fā)生。

供應(yīng)鏈系統(tǒng)的故障樹模型建立

（一）基本假定

對于供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)模型不同研究有著不同的解釋，有研究認為它是線狀結(jié)構(gòu)，有的則認為它是鏈狀結(jié)構(gòu)，還有研究認為它是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本文認為，供應(yīng)鏈是由供應(yīng)商、制造商和銷售商構(gòu)成的三級結(jié)構(gòu)模型。在這里供應(yīng)商也有自身的供應(yīng)商（它有m個供應(yīng)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(yīng)鏈出現(xiàn)故障，肯定是由于供應(yīng)商出現(xiàn)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(chǎn)即供應(yīng)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(fā)生失效，整個供應(yīng)鏈產(chǎn)生失效。筆者將供應(yīng)商失效的直接原因歸為7類：信息溝通不暢、設(shè)備不夠完備、技術(shù)水平有限、資金周轉(zhuǎn)不靈活、原材料質(zhì)量和性能的問題、運輸設(shè)備不完善和其他人為問題。制造商失效的原因有6類：設(shè)備不夠完備、技術(shù)水平有限、資金周轉(zhuǎn)不靈活、原材料質(zhì)量和性能的問題、運輸設(shè)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(yù)測不準確、銷售計劃不合理、運輸計劃不合理、運輸設(shè)備不完善、市場信息反應(yīng)遲緩和其他人為過失。

（二）故障樹的建立

整個供應(yīng)鏈的失效可以作為一個頂事件，供應(yīng)商、制造商、銷售商作為中間事件，只要有一個失效，整個供應(yīng)鏈失效，所以供應(yīng)商失效、制造商失效、銷售商失效與整個供應(yīng)鏈失效是一個“邏輯或”的關(guān)系，供應(yīng)商下面有m個供應(yīng)商（i=1，2…m），只有它們?nèi)渴В?yīng)商才會失效，所以它們之間的關(guān)系是“邏輯與”的關(guān)系，銷售商與下面的分銷商（i=1，2，3…n）同樣也是這種關(guān)系，導(dǎo)致那些分供應(yīng)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(guān)系，這樣供應(yīng)鏈的故障樹就可以用圖2表示。

（三）供應(yīng)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(yīng)鏈故障樹的最小割集，由于現(xiàn)在建的故障樹有m個分供應(yīng)商和n個分銷商構(gòu)成，從而形成7m+7n+6個最小割集。

2.供應(yīng)鏈故障樹的診斷。最小割集發(fā)生是導(dǎo)致系統(tǒng)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(yōu)先的診斷，最小割集診斷重要度是指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，最小割集發(fā)生的概率。最小割集診斷重要度公式為：

DIFMCSi=P(MCSi | S)（1）

根據(jù)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(yīng)鏈系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，第i個最小割集發(fā)生的概率。在公式（2）中如果最小割集發(fā)生故障，那么整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)肯定會發(fā)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(fā)生故障概率的大小。當(dāng)了解到最小割集的重要度之后，才可以知道哪個環(huán)節(jié)最能引起系統(tǒng)出現(xiàn)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(yōu)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(yōu)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(tǒng)與各個組成單元部件的結(jié)構(gòu)關(guān)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(tǒng)頂事件概率發(fā)生變化而變化，即第k個部件狀態(tài)取1值時（部件k發(fā)生故障）和第k個部件狀態(tài)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(yīng)鏈故障樹的所有最小割集，根據(jù)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(yīng)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(shè)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(xiàn)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(fù)第二、三步直到整個故障樹診斷完畢，使得供應(yīng)鏈系統(tǒng)出現(xiàn)失效時，我們能夠快速地對其進行維護，節(jié)約更多的人力、成本和時間。

實例分析

某一大型國營企業(yè)的供應(yīng)鏈由兩個零部件供應(yīng)商、一個制造商和三個分銷售商組成，經(jīng)過此家企業(yè)多年的資料的分析，供應(yīng)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(yīng)鏈的最小割集和相關(guān)的重要度（見表1）。

總之，從表1可以看出Z1的最小割集發(fā)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(tǒng)供應(yīng)鏈發(fā)生故障我們應(yīng)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(jié)省時間和成本。

參考文獻：

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作者簡介：

篇8

一、前言

燃氣管道是現(xiàn)在城市中常見的管道，燃氣管道如果出現(xiàn)問題會發(fā)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(zhèn)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(xué)者贊同分3類，即定性分析、定量風(fēng)險分析和半定量風(fēng)險分析。

定性分析主要是將系統(tǒng)中所存在的危險因素以及誘導(dǎo)事故發(fā)生的因素都找出來，根據(jù)這些因素在何種程度導(dǎo)致管道失效的情況，制定出相應(yīng)的預(yù)防措施。這種方法是利用科學(xué)的決策和統(tǒng)計理論，對于所存在的風(fēng)險進行感性的分析評價，然后根據(jù)相關(guān)專家所提出的觀點將風(fēng)險分為低、中、中高以及高風(fēng)險四個評價等級。這種風(fēng)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(fā)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(fēng)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(fā)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(fā)生的概率以及損失的后果進行量化，計算出管道的風(fēng)險值，然后才是對于結(jié)果進行分析，雖然這個過程比較復(fù)雜，可是得出的結(jié)果是比較嚴密的，準確度也高。進行定量風(fēng)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(shù)據(jù)模型，計算出結(jié)果。整個風(fēng)險評估結(jié)果的準確性將取決于原始數(shù)據(jù)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(jié)果能夠用于安全成本以及效益方面的分析，這是定性風(fēng)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(fēng)險分析方法主要是模擬仿真和概率法、結(jié)構(gòu)可靠性評估等分析法。

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

三、故障樹分析法簡介

故障樹分析法（FaultTreeAnalysis，F(xiàn)TA）是對于一些不易形成邏輯圖的復(fù)雜系統(tǒng)進行風(fēng)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(zhuǎn)移符號來描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。

故障樹是一種邏輯樹，樹枝代表系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件的事故事件，而節(jié)點代表事故事件之間的邏輯關(guān)系。故障樹的形成是從頂事件的根出發(fā)逐級向下發(fā)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(guān)系是“與”和“或”的關(guān)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(chǎn)階段能幫助診斷事件是否失效，進而改進相關(guān)技術(shù)管理，產(chǎn)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(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法為基礎(chǔ)來研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性。

四、故障樹分析原則

故障樹分析是系統(tǒng)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(tǒng)。盡可能詳細地收集系統(tǒng)相關(guān)資料，了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，熟悉研究對象的特征。

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

（3）建立故障樹。將引起頂事件發(fā)生的直接原因找出來，根據(jù)實際情況用適當(dāng)?shù)倪壿嫹柊秧斒录透髦苯釉蚴录ㄖ虚g事件）相連接，然后找出中間事件的原因事件，并用適當(dāng)?shù)姆栠B接，直到不需要分解為止。

（4）故障樹的規(guī)范化和簡化。

（5）根據(jù)已經(jīng)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(wǎng)故障樹的建立

引起城市燃氣管網(wǎng)發(fā)生事故的原因很多，發(fā)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(jié)果。從大量事故分析報告的統(tǒng)計結(jié)果來看，導(dǎo)致城市燃氣管網(wǎng)事故的主要因素有：第三方損壞、管道腐蝕及設(shè)備老化、設(shè)計及誤操作、管道原始缺陷。管網(wǎng)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(shè)計缺陷等；導(dǎo)致管道破裂事故的原因主要包括操作失誤、違章作業(yè)、維護不周、設(shè)計安裝不合理、材料缺陷等。根據(jù)選擇頂事件的原則，選取“燃氣輸配管網(wǎng)失效”作為頂事件，管道失效和附屬設(shè)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(xù)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(wǎng)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(shè)、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(dǎo)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(fā)生，最小割集中的所有事件必須全部發(fā)生。根據(jù)底事件的組合個數(shù)，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(jié)構(gòu)和事故的因果關(guān)系進行，分析過程中不考慮各事件的發(fā)生概率，或認為各事件的發(fā)生概率相等。內(nèi)容包括求底事件的最小割集、最小徑集及其結(jié)構(gòu)重要度，求取方法有質(zhì)數(shù)代入法、矩陣法、行列法、布爾代數(shù)法簡法等。定量分析是確定所有原因的發(fā)生概率，標在故障樹上，進而求出頂事件（事故）發(fā)生概率，一般包括對頂事件發(fā)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(diào)查事故原因；確定目標值；構(gòu)造故障樹；定性評價；定量評價；制定預(yù)防事故（改進系統(tǒng)）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(tǒng)的危險性進行識別評價，體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性。該法應(yīng)用比較廣，非常適合于重復(fù)性大的系統(tǒng)。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(shè)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(fā)生概率確定

常規(guī)基于布爾代數(shù)和概率論的系統(tǒng)故障樹分析的理論研究已取得了較大成功，工程應(yīng)用也取得了一定成果。但是，現(xiàn)有的理論和方法需要將故障樹頂事件和底事件發(fā)生的概率視為精確值，在實際中由于頂事件和底事件發(fā)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(yīng)該選擇更合適的高等數(shù)學(xué)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(xiàn)為系統(tǒng)中某底事件發(fā)生時對頂事件發(fā)生概率的貢獻，概率重要度是頂事件發(fā)生概率對某底事件發(fā)生概率的偏導(dǎo)數(shù)。此外，模糊性是故障樹分析的客觀特性，采用數(shù)學(xué)模糊集理論結(jié)合專家調(diào)查方法來確定事件的發(fā)生概率，可以克服傳統(tǒng)故障樹分析中把底事件的發(fā)生概率當(dāng)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(zhuǎn)化為模糊故障率。

七、結(jié)束語

燃氣管道的安全也是城市安全中重要的一項安全內(nèi)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(tǒng)故障的各個因素，將其對應(yīng)的故障樹畫出來，繼而對系統(tǒng)失效原因及組合方式進行確定，得出其具體的發(fā)生概率，在此基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)故障概率計算出來，實施針對性糾正，促使對應(yīng)機械系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)到零件，從大系統(tǒng)到小系統(tǒng)，都可進行分析；

③可借助計算機實現(xiàn)，因為是基于邏輯門構(gòu)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(chǔ)上，對頂事件進行定義，并結(jié)合此進行故障樹構(gòu)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(jié)果，結(jié)合此實施對應(yīng)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(yīng)意義，見表1。

對應(yīng)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(dāng)同時發(fā)生幾個底事件的前提下，方能引發(fā)頂事件發(fā)生，對應(yīng)的，定義這幾個底事件構(gòu)成的集合為的割集，基于此定義，每個割集對應(yīng)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(chǔ)上，將不再是割集的情況，需針對性定義此割集為最小割集。基于此，可看出系統(tǒng)故障樹包含的所有最小割集，皆為系統(tǒng)發(fā)生故障所有模式或種類的代表。

基于此，尋找系統(tǒng)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(fā)生而不發(fā)生，這樣可設(shè)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)學(xué)表達

結(jié)合分析需要，設(shè)n個底事件構(gòu)成一個系統(tǒng)，y 為頂事件的狀態(tài)變量，并定義底事件的狀態(tài)變量為Xi（i=1，2，...n），這樣，當(dāng)事件發(fā)生時，取值對應(yīng)的狀態(tài)變量為0，由此可得出，y是底事件狀態(tài)變量Xi的函數(shù)，表示為：

y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。

根據(jù)上述內(nèi)容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態(tài)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(dāng)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(tài)變量y值取值：

對于工程機械故障診斷而言，尋找系統(tǒng)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(shù)學(xué)表達。

5 實例應(yīng)用分析

新時期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，作為現(xiàn)代工程機械的重要動力來源，柴油機運用范圍較廣，占據(jù)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(fā)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(shè)定發(fā)動機不轉(zhuǎn)動為該柴油機故障的具體表現(xiàn)，繼而將頂事件設(shè)立為“發(fā)動機不轉(zhuǎn)動”，這樣，即可建立故障樹，如圖1所示。

結(jié)合上圖可得，共有17個頂事件對應(yīng)的底事件。依次是X17，基于此，結(jié)合故障樹邏輯關(guān)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(nèi)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(xué)習(xí)與應(yīng)用，不斷進行模糊故障樹分析法在內(nèi)燃機可靠性中的應(yīng)用的探討，使內(nèi)燃機系統(tǒng)更加適用、安全、可靠與經(jīng)濟。

二、故障樹分析法的概述

在系統(tǒng)設(shè)計過程中通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素）進行分析，畫出邏輯框圖（失效樹），從而確定系統(tǒng)失效原因的各種可能組合方式或其發(fā)生概率，已計算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計分析方法。故障樹分析方法是一種安全可靠的分析技術(shù)，也是目前故障診斷中應(yīng)用較多的方法之一，它建立在對系統(tǒng)的故障經(jīng)驗庫基礎(chǔ)上，采用逆向推理，將系統(tǒng)級的故障現(xiàn)象(頂事件)與最基本的故障原因(底事件)之間的內(nèi)在關(guān)系表示成樹形的網(wǎng)絡(luò)圖，各層事件之間通過“與”、“或”“非”、“異或”等邏輯關(guān)系相關(guān)聯(lián)。它通常把系統(tǒng)的故障狀態(tài)稱為頂事件，然后找出系統(tǒng)故障和導(dǎo)致系統(tǒng)故障的諸原因之間的邏輯關(guān)系。并將這些邏輯關(guān)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(dǎo)出各故障和各單元故障之間的邏輯關(guān)系，利用這種邏輯關(guān)系從觀測到的頂層事件故障出發(fā)，逐漸向下演繹，最終找出對應(yīng)的底層故障原因。故障經(jīng)驗庫描述了系統(tǒng)的動態(tài)參量與各個故障之間的邏輯關(guān)系，并將這種邏輯關(guān)系儲存于計算機中，通過對此關(guān)系樹的啟發(fā)式搜索查找到系統(tǒng)的故障原因。

任何復(fù)雜的工程車輛都是一個集機、電、液于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:發(fā)動機子系統(tǒng)、液壓子系統(tǒng)、電氣子系統(tǒng)、冷卻子系統(tǒng)、機械子系統(tǒng)、附屬子系統(tǒng)等。由于系統(tǒng)復(fù)雜，因此對其故障的定位準確度要求很高。一個系統(tǒng)部件的不正常可能引起多個檢測參數(shù)的異常響應(yīng)，而一個系統(tǒng)參數(shù)的不正常或系統(tǒng)的失效可能由多個系統(tǒng)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(shù)。它通常把系統(tǒng)的故障狀態(tài)稱為頂事件，然后找出系統(tǒng)故障和導(dǎo)致系統(tǒng)故障的諸原因之間的邏輯關(guān)系，并將這些邏輯關(guān)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(tǒng)的故障是建立在實驗和人的經(jīng)驗的基礎(chǔ)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(tǒng)最不希望發(fā)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(fā)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(jù)這些事件實際的邏輯關(guān)系用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T相聯(lián)系。分析每一個與頂事件直接相聯(lián)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(fù)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(huán)境惡劣且負荷很大以及使用保養(yǎng)的不當(dāng)，發(fā)動機系統(tǒng)經(jīng)常會發(fā)生故障，從而降低生產(chǎn)率，并帶來不必要的損失。因此，將發(fā)動機子系統(tǒng)作為影響該機正常工作可靠性的重要環(huán)節(jié)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(tǒng)可靠性

1、常規(guī)的基于布爾代數(shù)和概率論的系統(tǒng)

故障樹分析的理論研究已取得了較大成功，工程應(yīng)用也取得了一定成果。但是，現(xiàn)有的理論和方法需要將故障樹頂事件和底事件發(fā)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(tǒng)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(shè)計經(jīng)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(shù)據(jù)供統(tǒng)計之用，而在一些高可靠性系統(tǒng)中，故障發(fā)生頻率很低，無法獲取大量的數(shù)據(jù)；三是在復(fù)雜的人―機系統(tǒng)中，由于人的因素、相關(guān)失效、共因失效等造成系統(tǒng)建模的不精確性，純概率方法難以奏效。

此外，由于系統(tǒng)受外界環(huán)境的影響，上述概率值通常也會發(fā)生變化。因此，在對大型復(fù)雜系統(tǒng)進行故障樹分析時，某些情況下，各底事件發(fā)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(tǒng)的故障樹分析難以處理此類問題，而必須應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的相關(guān)理論和方法來解決。通過大量文獻的查閱發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外在模糊!研究中，大部分都是局限于算法本身的研究，應(yīng)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(shù)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(shù)確定等尚沒有突破性進展，同時分析結(jié)果缺乏工程驗證和可比較性。

自動化立體倉庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次性、模塊性強，系統(tǒng)的診斷信息繁多，同時引起系統(tǒng)不能正常運行的各原因事件故障發(fā)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(shù)學(xué)這一數(shù)學(xué)手段，將模糊集理論引入故障樹分析，將基本事件發(fā)生的概率描述為一模糊數(shù)，然后通過模糊數(shù)的運算規(guī)則，對立體倉庫各個環(huán)節(jié)發(fā)生故障時所遇到的各種模糊信息進行科學(xué)的、定量的處理，從而估算出整個系統(tǒng)的模糊故障率。

3、故障樹的邏輯結(jié)構(gòu)

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(yīng)被窮舉檢測，才能避免不期望事件的發(fā)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(fā)生。在故障樹的低層，檢測可以用來避免可以導(dǎo)致系統(tǒng)失效的中間事件的發(fā)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(tǒng)中應(yīng)用，可以付出較小的代價達到系統(tǒng)的可靠性要求。

四、內(nèi)燃機可靠性的模糊故障樹分析

內(nèi)燃機作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其系統(tǒng)可靠性取決于各子系統(tǒng)的可靠性及各子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)結(jié)關(guān)系，各子系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)異常噪聲或異常振動為頂事件建造故障樹，根據(jù)有關(guān)試驗數(shù)據(jù)和工程技術(shù)人員的經(jīng)驗構(gòu)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(huán)節(jié)。

假設(shè)各基本事件相互獨立，則頂事件W的真值函數(shù)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(yīng)的頂事件發(fā)生概

率的模糊函數(shù)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(qū)間數(shù):

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(shù)字，則可得該增壓器出現(xiàn)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(xiàn)~λW為一區(qū)間數(shù)，對λ取不同的值，則可得到不同的F~W的置信區(qū)間。表2中列出了λ從0到1取值，間隔為0.1時，F(xiàn)~W對應(yīng)的不同的置信區(qū)間值。F~W作為一個三角模糊數(shù)，它的隸屬函數(shù)如圖5所示。

當(dāng)λ=1.0時，F(xiàn)~W=0.127，即在不考慮各基本事件發(fā)生概率的模糊性時，該增壓器出現(xiàn)異常噪聲或異常振動的概率為12.7%。當(dāng)λ取值為0時，該增壓器出現(xiàn)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(fā)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(xiàn)異常噪聲或異常振動的概率在5.1%和20.3%之間變化。該結(jié)果比較接近于該增壓器的實際狀況，同時該結(jié)果作為。

五、結(jié)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(nèi)燃機可靠性中的應(yīng)用方向，為內(nèi)燃機可靠性的優(yōu)化完善奠定了堅實基礎(chǔ)，有助于內(nèi)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(shù)控加工中的應(yīng)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(guān)系圖，呈現(xiàn)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(zhuǎn)移符號來描述系統(tǒng)中各種事件和狀態(tài)之間的因果邏輯關(guān)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(shè)計層次逐步向下進行。

2 故障樹方法前期準備工作

首先，設(shè)計人員應(yīng)該熟悉設(shè)計說明書、原理圖（包括流程圖、結(jié)構(gòu)圖）、運行規(guī)程、維修規(guī)程和有關(guān)數(shù)據(jù)庫以及其余相關(guān)資料。熟悉系統(tǒng)，設(shè)計人員可以從以下幾個方面入手：

1）設(shè)計人員應(yīng)徹底掌握系統(tǒng)的設(shè)計意圖、結(jié)構(gòu)、功能、邊界（包括人機接口）和環(huán)境情況；

2）設(shè)計人員應(yīng)辨明人為因素以及軟件對系統(tǒng)的影響；

3）設(shè)計人員應(yīng)辨識系統(tǒng)可能采取的各種狀態(tài)模式以及這些模式之間的相互轉(zhuǎn)換，必要時應(yīng)繪制狀態(tài)模式以及轉(zhuǎn)畫圖以幫助弄清系統(tǒng)成功或故障與單位成功或故障之間的關(guān)系，有利于正確建樹；

4）根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度和要求，必要時進行系統(tǒng)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(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度，必要時應(yīng)繪制系統(tǒng)可靠性框圖以幫助正確形成故障樹的頂部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)故障樹的早期模塊化以縮小故障樹的規(guī)模；

6）為徹底地熟悉系統(tǒng)，設(shè)計人員除了完成上述工作外，還應(yīng)該隨時征求有經(jīng)驗的設(shè)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(yù)期的分析目的。

在充分熟悉系統(tǒng)后，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)要求和對系統(tǒng)的了解確定本次故障樹分析的目的。在實際工業(yè)設(shè)計過程中，同一個系統(tǒng)或者設(shè)備，因為分析的目的不一樣，系統(tǒng)或者設(shè)備的模型化結(jié)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(jù)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(guī)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(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)捻斒录Ｔ诖_定頂事件時，可以通過在初步故障分析基礎(chǔ)上，設(shè)計人員找出系統(tǒng)可能發(fā)生的所有故障狀態(tài)，這個過程可以結(jié)合故障模式及影響分析進行，也可借鑒其它類似系統(tǒng)使用過程中發(fā)生過的故障事件。然后，篩選出最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為頂事件。

頂事件確定后，自上而下開始建樹，應(yīng)逐級進行。

將確定的頂事件寫在頂部的框內(nèi)，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(yīng)事件符號中畫出第二排，下一步根據(jù)實際設(shè)計中它們的邏輯關(guān)系用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T進行連結(jié)。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(guī)范化故障樹是指僅含有基本事件、結(jié)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(guī)范化的故障樹，必須確定對特殊事件的處理規(guī)則和對特殊邏輯門進行邏輯等效的變換規(guī)則。

故障樹的簡化，可根據(jù)布爾代數(shù)運算規(guī)則對故障樹進行簡化。

對于較大規(guī)模的已經(jīng)規(guī)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(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因及原因組合。通過識別引起頂事件發(fā)生的全部故障模式，它可以幫助判斷潛在故障，達到改進設(shè)計的目地；也可以用于進行指導(dǎo)故障診斷，從而改進維護和使用方案。

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

故障樹定量分析是在已知底事件的發(fā)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(shù)據(jù)，從而才能求出故障樹最小割集。

在定量分析中，應(yīng)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(tǒng)計獨立的假設(shè)進行計算時將出現(xiàn)工程上難以接受的誤差，此時應(yīng)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(jié)束時，應(yīng)將分析結(jié)果寫成報告，故障樹分析報告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：分析任務(wù)；分析假設(shè)；分析方法；數(shù)據(jù)源說明；系統(tǒng)的可靠性框圖；不希望事件（頂事件）及其發(fā)生概率；最小割集及其發(fā)生概率和重要度；基本事件和條件事件的重要度；可靠性關(guān)鍵項目及其不能從設(shè)計中消除的原因。

4 結(jié)論

故障樹分析是一種對復(fù)雜系統(tǒng)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(tǒng)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(guān)系圖（故障樹），最終找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有原因和原因組合。由分析結(jié)果可以確定被分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、關(guān)鍵部位、應(yīng)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(yè)設(shè)計過程中的重要性和必要性。廣大設(shè)計人員只有不斷在其設(shè)計過程中深刻融合安全性設(shè)計理念，讓安全可靠成為產(chǎn)品一大亮點，設(shè)計出的產(chǎn)品才能真正被業(yè)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(tǒng)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(zhàn)效能的關(guān)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(tǒng)的可靠性主要由感知對象狀態(tài)的傳感器子系統(tǒng)、實施數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行控制功能的飛控計算機子系統(tǒng)、操縱舵面運動的伺服作動子系統(tǒng)決定，以上這3個子系統(tǒng)是飛控系統(tǒng)完成其功能和任務(wù)的基本平臺，每個子系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接決定著整個飛行控制系統(tǒng)的性能[1]。

本文重點研究傳感器子系統(tǒng)的可靠性，在飛行控制系統(tǒng)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(shù)，如姿態(tài)角、迎角、角速率、飛行高度和速度等，這些參數(shù)可以完善的描述飛機的運動狀態(tài)及其在空間的位置，當(dāng)獲得這些參數(shù)后，便可以按一定的控制規(guī)律人工或自動地控制飛機，使其按給定姿態(tài)、航向和軌跡飛行。[2]把這些在飛行控制系統(tǒng)中用到的不同類型的傳感器統(tǒng)統(tǒng)歸入傳感器子系統(tǒng)，再進一步對其可靠性進行研究。考慮到工程系統(tǒng)中的可靠性評估不應(yīng)該僅僅是簡單的得到可靠性計算結(jié)果，還要能夠?qū)收显蜃龀龇治龊蜏蚀_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(wù)的順利完成。基于此想法，本文采用了故障樹分析方法對傳感器子系統(tǒng)進行可靠性評估。

2 傳感器子系統(tǒng)的故障樹分析

2.1 傳感器子系統(tǒng)故障樹建模

對傳感器子系統(tǒng)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(jié)構(gòu)上對傳感器子系統(tǒng)進行分解，把系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分解為下一層次的子結(jié)構(gòu)，并一直分解到底層的傳感器部件。在本系統(tǒng)中將傳感器子系統(tǒng)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(tài)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(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)點；對于中間事件M2，垂直陀螺失效和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)點；對于中間事件M2，氣壓傳感器失效、大氣數(shù)據(jù)計算機失效、GPS失效、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)點；對于中間事件M4，磁航向傳感器失效、GPS失效、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)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(shù)據(jù)計算機失效、GPS失效、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)點；對于中間事件M6，GPS失效和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)失效作為第3層子節(jié)點。圖1是傳感器子系統(tǒng)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(tǒng)故障樹定性分析

根據(jù)求解最小割集的下行法[6]，得到傳感器子系統(tǒng)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(tǒng)的3種故障模式：

1）三軸速率陀螺和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)同時失效的情況下，傳感器子系統(tǒng)失效；

2）垂直陀螺和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)同時失效的情況下，傳感器子系統(tǒng)失效；

3）GPS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)同時失效的情況下，傳感器子系統(tǒng)失效。

從最小割集的分析可以看出，傳感器子系統(tǒng)的設(shè)計符合可靠性系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)的最小割集還有以下幾個方面的意義：

1）提高了發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障原因的效率：當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳感器子系統(tǒng)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(fā)生，也就是檢查三軸速率陀螺、垂直陀螺、GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障；

2）確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)：最小割集中包含的底事件反映了系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，具體到傳感器子系統(tǒng)中就是三軸速率陀螺、垂直陀螺、GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)這4個部件。換句話說，要提高傳感器子系統(tǒng)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(dǎo)對系統(tǒng)的維修：根據(jù)最小割集的定義，如果系統(tǒng)的某一故障模式發(fā)生了，則一定是該系統(tǒng)中與其對應(yīng)的某一個最小割集中的全部底事件發(fā)生了，因此當(dāng)進行維修時必須要修復(fù)同一最小割集中的全部故障部件才能恢復(fù)系統(tǒng)的可靠性。例如，當(dāng)檢測到垂直陀螺發(fā)生故障時并進行維修后，還必須要修復(fù)包含垂直陀螺的最小割集中的其它部件，也就是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，這樣才能恢復(fù)系統(tǒng)可靠性水平。

2.3 傳感器子系統(tǒng)故障樹定量分析

2.3.1 傳感器子系統(tǒng)可靠度計算

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

根據(jù)2.2中的定性分析結(jié)果，傳感器子系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)生概率Fs=0.000001，即傳感器子系統(tǒng)的可靠度Rs=1-Fs=0.999999。

2.3.2 傳感器子系統(tǒng)底事件的概率重要度計算

對傳感器子系統(tǒng)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(jù)該方法得到故障樹子系統(tǒng)所有底事件的概率重要度見表3。

根據(jù)以上的定性和定量分析結(jié)果可以看出，底事件9的發(fā)生概率的變化對頂事件發(fā)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(tǒng)的可靠度，首先應(yīng)該考慮提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)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(jù)以上的定性和定量分析結(jié)果可以看出，底事件9的發(fā)生概率的變化對頂事件發(fā)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(tǒng)的可靠度，首先應(yīng)該考慮提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)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(jié)論

對飛控系統(tǒng)的傳感器子系統(tǒng)建立故障樹模型并進行相關(guān)的定性和定量分析，可以有效的預(yù)知系統(tǒng)的故障模式,為改進設(shè)計提供依據(jù)，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(tǒng)的分系統(tǒng)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 姚一平.可靠性及余度技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社,1985.

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

篇13

1. 故障樹設(shè)計內(nèi)容概述

故障樹診斷功能的原理是將不同功能控制系統(tǒng)進行級別劃分，通過在系統(tǒng)及其子系統(tǒng)間建立起對應(yīng)的故障關(guān)系，并依據(jù)不同子控制系統(tǒng)中組成部件的功能聯(lián)系，設(shè)計出的故障之間的樹狀關(guān)系。在汽車電控發(fā)動機故障分析中，故障樹設(shè)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(guān)系的建立使得發(fā)動機系統(tǒng)出現(xiàn)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(fā)動機故障處理的有效性和全面性。一級故障樹設(shè)計內(nèi)容主要包括電控點火控制系統(tǒng)，噴油量控制系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)處理和基本故障診斷，中間故障樹則是在多次發(fā)動機模擬實驗和實驗數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上建立起來的，其故障分析內(nèi)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(fā)動機的子故障。子故障樹設(shè)計作為發(fā)動機故障處理的核心內(nèi)容，直接關(guān)系到汽車發(fā)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(fā)動機故障時，應(yīng)更多的應(yīng)用子故障樹進行故障處理。

2. 汽車電控發(fā)動機故障診斷原則與方法分析

2.1電控發(fā)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(fā)動機系統(tǒng)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(zhì)量的基礎(chǔ)上提升故障處理效率。在實際電控發(fā)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(fā)現(xiàn)和處理最為直觀的設(shè)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(fā)動機故障的具體類型，分析故障原因在于電子控制系統(tǒng)還是其他發(fā)動機系統(tǒng)，如果是發(fā)動機電控系統(tǒng)故障，那么便要使用專業(yè)故障代碼讀取器進行電控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和分析，并結(jié)合技術(shù)人員的維修工作，對設(shè)備故障進行排除。

2.2電控發(fā)動機故障診斷方法

在汽車發(fā)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(jīng)驗的基礎(chǔ)上得以開展的，維修人員通過觀察，調(diào)試以及等步驟對發(fā)動機運行故障進行分析，并以其工作經(jīng)驗為參照判定故障的具體特點及內(nèi)容。汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的故障診斷主要采取儀器診斷的形式。在電子控制系統(tǒng)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(shè)備故障的具體內(nèi)容展現(xiàn)出來，使得電子控制設(shè)備能夠根據(jù)所提供的診斷內(nèi)容進行自診斷，這大大簡化了電控發(fā)動機的故障處理效率。而由于電控設(shè)備的自診斷功能僅能夠提供與該系統(tǒng)相關(guān)的電路故障，在應(yīng)用中具有一定局限性，所以為實現(xiàn)對汽車電控設(shè)備故障的徹底排除，應(yīng)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(fā)動機故障樹診斷方式探究

3.1點火控制器的故障樹設(shè)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(xiàn)為當(dāng)點火開關(guān)打開時，點火控制器無法順利啟動，發(fā)動機無法正常發(fā)動。在豐田汽車發(fā)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(shè)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(jié)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(shù)據(jù)比對分析將具體的故障內(nèi)容。在處理點火控制器故障時，應(yīng)首先檢查系統(tǒng)的啟動系故障，在確保電控設(shè)備能夠進行自動控制后，進一步檢查電控系統(tǒng)的內(nèi)部線路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路故障影響到點火開關(guān)的正常啟動時，可采取線路修復(fù)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(diào)整系統(tǒng)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(yīng)用主要包括電磁感應(yīng)和霍爾效應(yīng)兩種。電磁感應(yīng)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(nèi)容主要是不同端子間的電阻超出預(yù)設(shè)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。霍爾效應(yīng)式故障與電磁感應(yīng)故障內(nèi)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(nèi)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(yīng)首先檢測ECU各端子的線路連接是否有效，一旦發(fā)現(xiàn)線路錯搭或斷開，要及時對線路進行修復(fù)，必要時可采取線路更換的措施。線路系統(tǒng)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(tǒng)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(diào)整ECU各端子的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)取?/p>

3.3節(jié)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(fā)電機的節(jié)氣門開度控制主要采用常規(guī)節(jié)氣門和電控節(jié)氣門兩種，其中電控節(jié)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(xiàn)的，在電控發(fā)動機的其姐們開度控制中，氣節(jié)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(jié)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(fā)生變化，霍爾效應(yīng)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(jié)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(fù)傳感器線路并完善傳感器功能設(shè)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(wěn)定性，以及通過電路故障排除以實現(xiàn)端口數(shù)據(jù)正確穩(wěn)定的傳輸?shù)取?/p>

3.4發(fā)動機燃油泵及其電路故障樹分析及診斷

發(fā)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(nèi)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(xiàn)為燃油泵不轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)大致相同。電控發(fā)動機的燃油泵損壞主要會影響到發(fā)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(fā)動機油流是否發(fā)生滲漏，同時檢測不同傳感器的工作狀態(tài)，并通過傳感器的數(shù)據(jù)推斷故障發(fā)生的具置與原因。此外，電控發(fā)動機的油泵及電路故障處理還要結(jié)合噴油器的工作狀況，一旦發(fā)現(xiàn)噴油器無法正常工作，這就意味著發(fā)動機油泵可能存在故障，應(yīng)及時進行分析與處理。

結(jié)束語

在檢測豐田汽車電控發(fā)動機故障時，故障樹設(shè)計的應(yīng)用為系統(tǒng)故障處理指明了方法，在對發(fā)動機系統(tǒng)故障進行總結(jié)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(fā)動機的實際故障處理中，故障樹設(shè)計的應(yīng)用加之系統(tǒng)檢修人員的工作經(jīng)驗，會在很大程度上提升發(fā)動機故障檢測處理的效率，并有效促進豐田汽車生產(chǎn)技術(shù)的進一步完善。

參考文獻：