故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是通過對(duì)可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等進(jìn)行分析，畫出故障樹，從而確定產(chǎn)品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)。
1961年，故障樹分析（FTA）由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.A.Watson提出，用于評(píng)估美國洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、化工、核工業(yè)、軟件業(yè)等與系統(tǒng)安全及可靠性工程相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域。
2000年，航天科技集團(tuán)開始在衛(wèi)星型號(hào)研制工作中全面推行FTA工作，要求：采用以定性分析為主的故障樹分析（FTA）技術(shù)，開展對(duì)系統(tǒng)、分系統(tǒng)的致命或關(guān)鍵性故障可能原因的深入分析。
故障樹分析（FTA）適用于產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、使用階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，故障樹分析可幫助判明潛在的系統(tǒng)故障模式和災(zāi)難性危險(xiǎn)因素，發(fā)現(xiàn)可靠性與安全性薄弱環(huán)節(jié)，以便改進(jìn)設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)、使用階段，故障樹分析可以幫助故障診斷，改進(jìn)使用維修方案。發(fā)生重大故障或事故后，F(xiàn)TA是故障調(diào)查的一種有效手段，可以系統(tǒng)而全面地分析事故原因，為故障“歸零”提供支持。還可通過對(duì)故障樹進(jìn)行定性定量分析，計(jì)算故障發(fā)生概率。
故障樹分析（FTA）是產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性和安全性分析的工具之一，采用自上而下的圖形演繹方法，具有較大的靈活性。各種故障事件可包括硬件故障、軟件故障、人的失誤、環(huán)境影響等各種故障因素，以及可導(dǎo)致人員傷亡、職業(yè)病、設(shè)備損壞或財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境嚴(yán)重污染等事故的各種危險(xiǎn)因素。
FTA的基本程序
1、熟悉產(chǎn)品：通過繪制產(chǎn)品功能框圖、FMEA等方法對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)了解。熟悉分析對(duì)象的設(shè)計(jì)原理、功能、主要故障模式，掌握產(chǎn)品內(nèi)部的接口關(guān)系和外部的接口關(guān)系。
2、可靠性建模：按照要求建立可靠性模型，分析產(chǎn)品的主要組成及層次，確定串并聯(lián)模型，為故障樹逐層分解提供輸入。
3、確定故障判據(jù)：各級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行故障樹分析時(shí)，要確定故障判據(jù)，即各級(jí)產(chǎn)品失效的具體描述。
4、確定頂事件：故障樹分析頂事件可以由本產(chǎn)品設(shè)計(jì)師根據(jù)FMEA分析結(jié)果，由主要失效模式確定，也可以由上一級(jí)主管設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品在系統(tǒng)中的主要功能和重點(diǎn)關(guān)心的失效模式確定。在進(jìn)行產(chǎn)品故障分析時(shí)也可以直接指定頂事件。
5、建造故障樹：分析頂事件及發(fā)生的原因，分析和分解每一個(gè)輸入事件，逐級(jí)向下分解直到底事件，尋找原因避免故障模式的遺漏。
6、故障樹規(guī)范、簡化：將建造好的故障樹變?yōu)橐?guī)范化故障樹，對(duì)特殊事件進(jìn)行處理，對(duì)特殊邏輯門進(jìn)行邏輯等效變換，并進(jìn)行簡化和模塊分解，從而提高故障樹分析的效率。
7、故障樹結(jié)果分析：求出最小割集，進(jìn)行定性分析。在掌握了足夠數(shù)據(jù)的情況下，可進(jìn)行定量分析。定量分析包括頂事件發(fā)生概率計(jì)算和底事件重要度計(jì)算。
圖1 FTA基本程序
FTA和FMEA的區(qū)別
1、按層次的分析方向
FTA：自結(jié)果，不希望發(fā)生的頂事件（上級(jí)事件）向原因方面（下級(jí)事件）做樹形分析，自上而下，逆向。
FMEA：自原因，單一故障模式方面向結(jié)果，上級(jí)系統(tǒng)的故障方面分析，自下而上，順向。
2、方法
FTA：由頂事件經(jīng)過中間事件至最下級(jí)的基本事件用邏輯符號(hào)聯(lián)結(jié)，形成樹形圖，再計(jì)算不可靠度。
FMEA：填寫故障模式對(duì)裝置、系統(tǒng)的影響，對(duì)故障模式評(píng)價(jià)，說明改進(jìn)措施，并將致命故障模式列表。
3、定性與定量分析的功能
FTA：將樹形圖簡化，求最小割集并計(jì)算頂事件發(fā)生概率。
FMEA：歸納性的定性方法，不需要計(jì)算。
4、特點(diǎn)
FTA：
優(yōu)點(diǎn)
不僅可以分析部件錯(cuò)誤，軟件錯(cuò)誤，環(huán)境應(yīng)力等引起的故障，及進(jìn)行多重故障分析，也可以從邏輯上明確故障的發(fā)生過程，定量計(jì)算頂事件發(fā)生的概率。
缺點(diǎn)
需要熟悉布爾代數(shù)和最小割集等專業(yè)知識(shí)。
FMEA：
優(yōu)點(diǎn)
利用表格，簡單列舉系統(tǒng)各零部件的所有故障模式，即可找出系統(tǒng)可能發(fā)生的故障。
缺點(diǎn)
輸入的是單一故障模式，因而是孤立的分析。對(duì)于含大量部件，具有多重功能的復(fù)雜系統(tǒng)，以及受環(huán)境影響大的系統(tǒng)，在應(yīng)用上有困難。
5、應(yīng)用注意事項(xiàng)
1、完整性和準(zhǔn)確性：在進(jìn)行故障樹分析之前，確保收集到的關(guān)于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息是完整和準(zhǔn)確的。不完整或有誤的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致分析結(jié)果的失真。
2、清晰定義頂事件：確定清晰的頂事件（系統(tǒng)故障）是故障樹分析的基礎(chǔ)。頂事件應(yīng)該明確定義且具體，以便正確地構(gòu)建故障樹。
3、合理選擇事件間邏輯關(guān)系：在構(gòu)建故障樹時(shí)，合理選擇事件之間的邏輯關(guān)系，如AND門和OR門。確保所選擇的邏輯關(guān)系符合實(shí)際情況，并能夠準(zhǔn)確地描述故障發(fā)生的條件。
4、使用可靠的概率數(shù)據(jù)：在故障樹分析中，需要使用事件發(fā)生的概率數(shù)據(jù)。確保使用的概率數(shù)據(jù)來源可靠、準(zhǔn)確，并與要分析的系統(tǒng)相匹配。
5、考慮組合事件：在構(gòu)建故障樹時(shí)，應(yīng)考慮到可能的組合事件。即多個(gè)基礎(chǔ)事件同時(shí)發(fā)生導(dǎo)致頂事件發(fā)生的情況，以確保分析結(jié)果全面準(zhǔn)確。
6、持續(xù)更新和改進(jìn)：系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)變化的，因此故障樹分析也應(yīng)該是一個(gè)持續(xù)更新和改進(jìn)的過程。隨著新的數(shù)據(jù)和信息的不斷積累，及時(shí)更新和改進(jìn)故障樹，以保持其有效性和準(zhǔn)確性。
故障樹分析（FTA）是產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性和安全性分析的重要手段，和其他質(zhì)量工具一樣，理論上沒有太多難點(diǎn)，關(guān)鍵之處還在對(duì)產(chǎn)品的熟悉和工具的使用，只有真正的把故障樹分析作為工具用在實(shí)際工作中，才能發(fā)現(xiàn)其價(jià)值所在。
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