故障树分析法汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇故障树分析法范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

1 故障树分析法简介

故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一种自上而下逐层展开的图形分析方法，是通过对可能造成系统故障的硬件、软件、环境、人为因素等进行分析，画出逻辑框图，也就是故障树，再对整个系统中发生的故障事件，由总体至部分地按树状逐级进行细化分析，这样能够判明基本故障、确定故障发生的原因、故障的影响和故障发生的概率等。故障树分析法的步骤常因分析对象、分析目的等地不同而略有区别。但一般可以按以下四个步骤进行，即；

（1）建立故障树；

（2）建立故障树的数学模型；

（3）故障树的定性分析和定量分析。

故障树分析法用机各系统的故障诊断，是因为它具有如下几个特点：

（1）故障树分析法可以针对某一特定的故障作层层深入的分析，用清晰的图形直观、形象地表述系统的内在联系，指出部件故障与系统故障之间的逻辑关系。

（2）故障树可以清楚地表明，系统故障与哪些部件有关系，有什么关系，以及关系的紧密程度。同时，也可以从故障树看出元部件发生故障后，对整个系统的工作有无影响，有什么影响，有多大的影响，以及通过何种途径产生影响。

（3）故障树建成以后，对于没有参与过系统设计与试制的管理与维修人员来说，是一个形象的直观的维修指南，在实际维修应用中可以大大缩短维修人员的培训时间，节约对维修人员的培训费用[1]。

2 建立故障树的方法与步骤

先选定系统中最不希望发生的故障事件作为顶事件，接下来第一步是找出直接导致该事件发生的各种可能的因素或各因素的组合，比如硬件故障、软件故障、环境因素、人为因素等等。第二步是找出导致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演绎，一直追溯到引发系统故障发生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件为止。然后，再把各种事件用对应的符号和适用于它们的逻辑关系的逻辑门和顶端事件相连，这样就构成了一棵以顶事件为根，中间事件为节，底事件为叶的有若干级的倒置的故障树。

3 故障树分析的数学模型

故障树是由所有底事件的“并”和“交”的逻辑关系连接构成，因此可以用结构函数作为数学工具，来建立故障树的数学表达式，以便对故障事件作出定性分析和定量计算。为了简化分析起见，假设分析的零部件和系统只有两种状态，正常或故障；且假设零部件的故障是相对独立的。以由n个相互独立的底事件构成的故障树作为研究对象。

设是表示底事件的状态变量，取值0或l，设表示顶事件的状态变量，也取值0或1，则有如下定义：

=

=

因故障树顶事件是系统所不希望发生的故障状态，即=1与此状态相对应的底事件状态为零部件故障状态，即=1。显而易见，顶事件状态完全取决于底事件，即顶事件的状态必须是底事件状态的函数，则有=（X）=（，，…，），称（X）为故障树的结构函数，它表示系统状态的一种逻辑函数，其自变量为该系统各组成单元的状态。

3.1 与门结构函数

如果一与门故障树，=1，=1，…，，则其结构函数为（x）=1，表示当全部零部件都发生故障时，系统才发生故障。反之，只要其中一个=0，则（x）=0，表示只要有一个零部件不发生故障，则顶事件不发生，即系统正常。

3.2 或门结构函数

如果一个或门故障树，=1，而其它=0，则其结构函数为（x）=1，表示当一个零部件发生故障，则系统就发生故障。反之，全部=0，则（x）=0，表示所有零部件不发生故障，则顶事件不会发生，即系统正常。

4 故障树的定性分析和定量计算

4.1 定性分析

对故障树定性分析的主要目的是：寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和各种原因的组合，即寻找导致顶事件发生的所有故障模式。从中确定系统的最薄弱的环节，从而采取相应的措施，予以补救。比如对关键的零部件采取故障监测与诊断的措施就可以减少排除故障的时间。

割集是导致故障树顶事件发生的若干底事件集合。一个割集代表了系统故障发生的一种可能性，即一种失效模式。若将割集中含底事件任意去掉一个就不成为割集，则称此为最小割集。路集是故障树中一些底事件的集合。若将路集中所含底事件任意去掉一个就不能称为路集，而称为最小路集。由于一个最小割集是包含有最少数量而又最必须的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合则代表了给定系统的全部故障。因此，最小割集的意义在于它描述出处于故障状态的系统中所必须排除的故障，显示出系统中最薄弱环节。对故障树进行定性分析的主要目的是查清系统出现某种故障有多少种可能性，从而确定系统的最小割集，以便发现系统的最薄弱环节[2]。

4.2 故障树的定量计算

故障树的定量计算就是利用故障树这一逻辑图形作为模型，计算或估计顶事件发生的概率及系统的可靠性指标，从而对系统的可靠性及其故障进行定量分析。

一般情况下，故障分布假定为指数分布，根据底事件的发生概率，按照故障树的逻辑结构逐渐向上运算，即可计算出顶事件的发生概率。假设事件，，…，的发生概率为，，，由这些底事件组成的不同逻辑门结构及其顶事件发生的概率可按照下列公式进行计算：

（1） 与门结构事件发生概率

（2） 或门结构事件发生概率

（3） 顶事件发生概率

如果某故障树的全部最小割集，，…，，并假设不考虑同时发生两个或两个以上零部件故障，各最小割集中没有重复出现的底事件。在此前提下，顶事件发生概率为：

式中，为在t时刻第j个最小割集存在的概率；为t时刻第j个最小割集中第t个部件的故障概率；为最小割集数；为顶事件的发生概率，即系统的不可靠度。

5 故障树分析法分析飞机故障举例

5.1 PACK出口超温故障分析

当PACK组件出口温度传感器探测到PACK的出口温度大于 95℃时，此故障就会被激发。此故障出现时，一般只有ECAM的警告信息和ECS报告。和压气机超温故障一样，在出现此类故障时，都应该先检查CFDS上有无相关信息，如果有，直接根据CFDS上的提供的信息进行排故。当CFDS上没有信息时，也要检查ECS的报告。PACK出口超温故障会导致空调系统中区域温度控制部分出现问题，因此出现此类故障时，必须马上排除。下面就针对PACK出口超温故障进行故障树的分析[3]。

5.2 故障树的建立

（1）顶事件。在空调系统中，PACK出口超温故障会导致客舱或驾驶舱的温度不能调节，飞机客舱不能进行正常的增压，飞机驾驶舱的仪表和电子设备舱的设备得不到正常的冷却，在故障等级中属于危险性的故障，要求飞机设计时发生此类故障的概率为10-7每飞行小时。一旦发生此类故障，将极大地降低飞机的安全裕度，极大地加重了机组的负担与压力，使其无法正确完成操作，有可能引起飞机损坏或人员伤亡。建立此故障树的边界条件为：不考虑导线故障、环境因素和人为因素造成的故障，只考虑空调系统自身的故障。

（2）中间事件。参考A320ASM手册21-61-00（PACK组件温度控制）可以看出，PACK出口温度超温故障的触发要使PACK出口温度传感器感受到95℃才会激发警告。因此，除了PACK出口温度传感器本身故障以外，只有可能是从防冰活门或旁通活门出来的热引气才会使PACK出口温度出现超温。

（3）底事件。根据A320的ASM手册21-61-00可以知道，如果旁通活门位置非正常的打开，那么引起此现象的原因是旁通活门机械故障或控制它的PACK 控制器发出错误的控制信号。如果是防冰活门非正常打开造成，那么引起防冰活门不正常打开的原因一般有两个，一个是防冰活门本身故障，二是控制防冰活门的气动传感器有故障。

5.3 定性分析

通过以上的PACK出口温度传感器、防冰活门机械故障、旁通活门机械故障的分析，可以得出PACK组件出口超温的故障树如下图1所示。表1列出了故障树中各符号的具体含义。

6 结语

故障树分析法是系统可靠性研究中常用的一种分析方法。故障树分析法是在弄清基本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法，找出系统故障原因，分析系统薄弱环节，以改进原有设备，指导维修，防止事故的发生。故障树分析法本身作为故障分析的一种行之有效的方法与飞机现有的故障监控系统相结合，可以弥补飞机内部故障监控系统无法将环境因素与人为因素计算在内的缺陷，提高维修能力，为提高航空公司的竞争力提供了强有力的技术支持。

参考文献：

篇（2）

对民用飞机而言，氧气系统一旦发生故障就有可能导致航班延误影响正点率，更严重的可能会危及飞行安全以及机组人员与乘客生命安全。因此，对飞机氧气系统的常见故障进行分析，提高飞机氧气系统的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的现实意义。

一、A320氧气系统

飞机的氧气系统作为飞机主要系统之一，它的任务就是在飞机座舱增压失效时为机组，乘务员和乘客提供生命活动所必需的氧气，保障生命安全。飞机氧气系统可分为机组氧气系统，旅客氧气系统和便携式氧气系统。如果驾驶舱压力突然减少或者有烟雾以及危险气体时，机长，副驾驶和观察员可以在任意时刻根据自身的需要选择是否使用氧气面罩；而只有在座舱失压时，乘务人员和旅客才能允许使用氧气面罩。便携是氧气系统主要用于急救和一些特殊需求的人员。下图为A320机组氧气系统原理图。

二、故障树分析法

故障树分析法（Fault Tree Analysis）简称FTA，是目前我们在研究系统可靠性中一种比较常用的方法。1961年由美国贝尔电话研究室的华特先生提出，其后在航空领域，原子反应堆等复杂动态系统中得到了充分利用。FTA是一种从系统到部件，再到零件的分析方法。它将系统失效和各种硬件软件因素用恰当的逻辑符号连接起来，构成一幅倒立树状图形，来分析系统失效发生的概率。FTA不仅可以对系统失效做出定性分析同时也可以做定量的分析，定性分析即找出各种底事件对系统失效的传播途径，而定量分析则是根据底事件对整个系统影响的轻重程度来计算系统失效的概率。

首先要确定顶事件，即导致系统失效的故障状态。确立好顶事件后，对其进行分析从而找出引起它发生的直接原因，并将所有找出的直接原因与顶事件用恰当的逻辑符号联系起来。然后分析每一个造成系统失效的直接原因，若还能进行进一步分解，则将其作为下一级的输入事件，如果对顶事件那样进行分析处理寻找其间接原因。循环往复逐级向下分解直到所有输入事件不能再分解为止，就构成了一幅完整的故障树图。

三、A320飞机氧气系统典型故障的分析

本文以A320的氧气系统为例，来进一步说明故障树分析法在飞机氧气系统失效时排除故障的具体方法。通过对A320氧气系统的工作原理和故障原因进行综合分析后，总结出氧气系统故障可以分为下列几种情况：首先，故障可分为机组氧气系统故障和旅客氧气系统故障；其次，机组氧气系统故障又可分为机组氧气系统丧失供氧能力和氧气管道压力低且警告系统失效两种情况：而旅客氧气系统故障可分为座舱失压氧气系统无法供氧和单个旅客服务组件（PSU）故障。机组氧气系统丧失供氧能力故障树见图1。

如图1所示，该故障树清晰明了的表达在机组氧气系统丧失供氧能力和两个中部时间以及四个底事件之间的逻辑关系。此时，对飞机而言，会导致其失去控制而损毁；对于机组而言，飞行员可能由于高空缺氧造成晕厥，甚至窒息死亡；而对于乘客来说，绝大多数无法幸免。从上图可以看出，造成该故障的主要原因为氧气渗漏及氧气瓶组件故障，对于驾驶舱氧气面罩无法使用的问题，其发生的概率是比较小的，所以应根据AMM35-12-41PB401中的规定排除故障。

图2显示为飞机氧气管道压力低且警告功能失效，这种情况与机务在航前检查时没有仔细检查氧气管路是否渗漏有关，会降低紧急情况下机组的工作能力，直接影响了安全飞行裕度。对于渗漏和氧气瓶组件故障，可以按照图1方法进行排故；对于低压开关故障，应按IPC35-32-09-10检查开关，重新安装后，测试是否正常。

故障树图3显示，单个PSU故障是由氧气面罩不能收放，氧气化学发生器故障和输送电缆及连接器故障造成的。氧气化学发生器故障通常是旅客在使用完氧气面罩后，机务人员应及时参考IPC35-32-09-33更换新氧气瓶及面罩，依据AMM35-32-42-210-001/002对氧气瓶以及压力检查，对其充氧使其压力达到规定水平；对于面罩不能收放，应依据AMM35-21-00重新整理和收纳氧气面罩，并检查其容器。对于A320来说，全机共有54套PSU，其中26套有3个氧气面罩，28套有4个氧气面罩，总共有190个氧气面罩可供使用，而A320客舱座位数为150个，根据CCAR25（运输类飞机适航标准）规定的客舱氧气面罩的总数必须比座位数多10%以上。也就是说在A320客舱中，比规定值10%还要富裕17%，即不会造成灾难性或危险事件的发生。

四、结束语

通过对飞机氧气的典型失效形式用故障树的方法进行分析，显而易见，故障树分析法与传统的排故方法相比，具有其独特的优势。传统的维修方法是在其发生故障后，一一检查所有可能失效的部件，而故障树分析法则是根据故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，节约了维修的时间和成本，提高了排除故障的速度和精度。综合故障树分析在飞机氧气系统中实践的成功性，建议可以将这种分析方法用在更多的复杂动态系统中。

参考文献：

[1] AMM操作手册[M]. ATA-35.2004.

[2] 陈，王晓春. A320 飞机机组氧气系统[J].科技资讯，2012（27）：44-45.

[3] 李洪宁.基于CBR与FTA的飞机故障诊断专家系统的研究与设计[D].山东：青岛科技大学，2012.

篇（3）

关键词： 故障树分析法；安全风险；评估

Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment

中图分类号：F272.92 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0142-03

0 引言

目前，项目安全风险评估主要采用的方法是专家调查打分法和LEC法，前者简单明了、操作方便，但可靠性完全取决于专家的经验和水平；后者结合了定性与定量的特性，但无法找出影响风险等级的基本要素。故障树分析（FTA）技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，利用图的形式将可能造成项目失败的各种因素进行分析，并确定其各种可能组合方式。该方法能将项目安全风险由粗到细，由大到小，分层排列，容易找出所有基本风险事件，逻辑关系明晰，分析结果准确。

1 安全风险的特征

安全风险是指危险、危害事故发生的可能性与其造成损失的集合。工程项目安全风险具有如下特性：①客观性。安全风险不以人的意志为转移，客观真实的存在于生活之中。②可变性。在施工过程中，不同风险能导致不同结果，但如果提前加以控制就能避免风险事件的发生或降低其影响。③多样性。安全风险常常存在于每个不同的环节和领域，并表现出各种形式和性质。

2 安全风险的分类

按照诱发危险、有害因素失控的条件分类：

①人的不安全行为。人的不安全行为分操作错误、忽视安全、忽视警告，造成安全装置失效，使用不安全设备，手代替工具操作，物体存放不当，冒险进入危险场所，忽视防护用品用具的使用等13大类。②物的不安全状态。物的不安全状态分为防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷，设备、设施、工具有缺陷，个人防护用品、用具缺少或有缺陷，以及生产场地不良4大类。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括对物性能控制的缺陷，对人的失误控制的缺陷，工艺过程、作业程序的缺陷，用人单位的缺陷，对来自相关方的风险管理的缺陷，违反安全人机工程原理6大类。

3 安全风险评估

安全风险评估方法一般可分为定性评估法、定量评估法以及定性定量相结合的方法。其中常用的有故障树分析法、专家打分法、LEC法、矩阵图法、概率分析法、决策树分析法、蒙特卡罗法等。本文将重点介绍故障树分析法在项目安全风险评估中的应用。

3.1 故障树分析步骤 ①确定故障树的顶上事件。将易于发生且后果严重的事故作为顶上事件。②调查与顶上事件有关的所有原因事件。③故障树作图。从顶上事件起，一层一层往下分析各自的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的逻辑树形图。④故障树定性分析。定性分析是故障树分析的核心内容之一，目的是分析该类事故的发生规律及特点，通过求取最小割集（或最小经集），找出控制事故的可行方案，并从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根据各基本事件的故障率，分析顶上事件发生的可能性大小。结合定性分析，按轻重缓急分别采取对策。

3.2 故障树分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集表示系统的危险性，求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能，最小割集越多，系统越危险。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。②最小径集及其求法：最小径集是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。最小径集表示系统的安全性，每一最小径集表示防止顶上事件的一个方案，最小径集越多，系统就越安全。最小径集可利用它与最小割集的对偶性求解。把原来故障树的与门和或门对换，各类事件发生换成不发生，进而求出成功树的最小割集，最后转化为故障树的最小径集。③结构重要度分析：结构重要度分析是从故障树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件发生概率（或假定各基本事件的发生概率都相等）的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件所产生的影响程度。结构重要度分析可采用两种方法，一是求结构重要度系数；二是利用最小割集或最小径集判断重要度，结构重要度系数计算公式如下：

I？渍 （i）=■■

I？渍 （i）——基本事件Xi重要度系数近似判断值；

Kj——包含Xi的割集（径集）；

n——Xi所在最小割集（径集）中基本事件的总数。

当然，在实际应用过程中，基本事件重要性还要结合其发生频率等定量数据予以判断。

3.3 故障树分析案例应用 高空坠落一直是建筑施工行业的常见事故，据不完全统计，2009年至2010年两年间，中铁十七局四公司共发生各类高空坠落事件20余起，其中从脚手架、模板、作业平台上坠落占到了总数的80%，个别事件造成了人员伤亡。为系统分析可能造成高空坠落的每个基本事件或其组合，判断其重要程度，以便及时采取应对措施，本文将围绕高空坠落展开故障树分析。以“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”作为顶上事件，编制故障树如图1。

①计算故障树的最小割集。根据集合的运算定律，本案例采用布尔代数法计算如下：

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

则该故障树的最小割集为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树的等效图如图2所示，发生顶上事件的途径有12种。

②计算故障树的最小径集。利用故障树最小割集的对偶性求解。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表示原有事件的补事件，逻辑门作相应转换，则所得成功树如图3所示。

根据集的运算定律用布尔代数法计算成功树的最小割集：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

根据成功树的最小割集转换求得原故障树的最小径集：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本事件结构重要度分析。利用重要度系数公式计算各基本事件结构重要度系数（不考虑发生概率情况下）：

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

则重要性顺序为：X4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。与等效故障树分析结果基本一致。

④基本事件概率重要度分析。由于结构重要度分析只是按故障树的结构分析了各基本事件对顶上事件的影响，因此具有一定的局限性，实际应用中还应该考虑基本事件的发生概率。基本事件概率重要度分析反映的是各基本事件发生概率对顶上事件的影响，其方法是顶上事件发生概率函数P（T）对基本事件（Xi）求一次偏导数，即I（i）=？坠P（T）/？坠Xi。根据四公司厦深、汉宜、南广三个代表性项目2010年收集到的统计数据，在所有各基本事件中，发生概率最高的是“未系安全带”，其次是“违章操作”和“无安全防护或防护不到位”，再次是“脚踩空”、“紧固扣件松脱”、“跳板折断”、“结构设计不合理”等。

⑤评估结果及应对措施。“工人从脚手架、模板、作业平台上坠落”事件的最小割集有12个，最小径集有8个，说明导致高空坠落事件的可能性有12种，但只要采取最小径集方案中的任何一种，即可有效避免事故的发生。综合考虑各基本事件结构重要度顺序和概率重要度统计分析结果，可以确定造成顶上事件的主要原因依次为：未系安全带、无安全防护或防护不到位、违章操作、结构设计不合理、紧固扣件松脱等，需要重点采取措施予以应对，其他为次要原因。

根据评估结果，2011年四公司安质部重点采取了以下应对措施强化项目“高空坠落”安全风险的管理，防范顶上事件发生：一是强化安全带的使用。规定高处作业人员必须按规定佩带和正确使用安全带，不得使用损毁或质量不合格的安全带，同时项目部要加强现场检查。二是做好安全防护。规定各项目墩台顶部、高空走道必须按要求设置防护围栏，挂设安全网，围栏连接要牢固，高度要合适，安全网质量应合格，安装应有效；脚手架要按规定连接牢固，并设有防滑措施，跳板应铺满。要注意对安全防护设施定期进行检查和维护。三是严禁违章作业。脚手架搭设、模板拼装必须按规范操作，按交底进行；各项施工作业必须满足规范；严禁攀登连接件和支撑件；严禁在上下同一垂直面安装、拆卸模板；严禁恶劣天气下露天攀登与悬空高处作业；严禁酒后作业等。四是严格方案评审。脚手架搭设及模板拼装方案必须经过适当的评审，必要时由公司组织内外部专家进行论证，确保结构设计科学合理，防护措施全面到位。五是落实岗前培训。规定高处作业人员必须经培训考核合格后方可上岗，特种作业人员（如架子工）必须取得特种作业证后持证上高。恐高症患者不得从事高空作业。六是狠抓监督检查。规定项目部应专人负责现场安全巡视检查，及时发现并整改安全隐患，对违章操作、违章指挥、不系安全带等人为因素加大处罚力度，切实提高员工安全意识。

措施实施后，经过一段时间运行和统计，中铁十七局四公司“高空坠落事件”发生频率总体降低了约45%，取得了良好效果，实现了预期目标。

4 结束语

安全生产是项目安全管理的永恒主题，风险评估则是项目安全管理的基础。工程项目安全风险点多面广、错综复杂，准确评估各类风险的重要程度，明确控制重点，找出应对途径，对有效管控项目安全风险有着举足轻重的作用。故障树分析法是项目安全风险评估的有效工具，它可以找到引起事故发生的原因及其相互关系，发现事故发生的模式和预防事故的最佳途径，其特点是逻辑性强、灵活性高、适用范围广，既可定性分析，又可定量分析，评估结果具有系统性、准确性和预测性，适用于较复杂系统的风险评估。

参考文献：

篇（4）

船舶主机系统包括多项设备、多重装置，船舶系统故障来自于多方面，必须加大对船舶系统故障的分析力度，采用科学的故障分析法，便于及时发现故障，找到故障成因，进而采取措施来解决问题、解除故障。故障树分析法能够为船舶主机系统故障诊断提供科学的措施和方法，通过画出故障树形图，其中划分为树干与树梢，各类故障以及对应的成因分布其中，对船舶主机系统进行全方位的故障分析。

1 故障树分析法

故障树分析法是专门针对故障通过绘制树形图谱来分析故障的过程，属于可靠性设计的科学方法，属于从结果到原因的全方位分解与剖析。设置一个故障可能性层列，其中最不可能出现或结果最坏的事件被叫作“顶事件”，立足于该事件从中分析造成此事件的众多因素和原因，将其纳入故障树的第二级，再对应发现造成二级故障的原因，称之为三级故障，逐层剖析、逐步分解，最后获得一个最底层引发故障的因素，被叫作底事件。将分布于顶部和底部中间的一系列故障叫作中间故障事件，从顶部到底部逐层链接最终将形成一个从上到下的树形结构，也就是人们所称的“故障树”。

2 船舶主机系统故障诊断中故障树的创建

主机作为船舶系统内部一项重要设备，由于长时间运行，如果检修不到位、运维不合理或者检修人员的水平有限等都可能酿成多种故障问题，对此则需要高效、精准地判断故障成因，再结合主机系统的相关资料以及故障分析中的相关数据等来判断故障类型，再有针对性地采取措施来解除故障。

船舶主机系统不同于普通的机电设备，其主机设备内部构造复杂，存在众多影响主机运行的不良因素、不良因子。有必要围绕主机系统创建一个故障树，利用故障树分析法来逐层分析与分解船舶主机系统的故障和问题，理论与现实相互配合的方式来深入剖析故障，结合主机系统实际的运行原理以及相关工作经验等来创建一个故障树示意图。实际的故障树分析法主要可以采用定性与定量分析相结合的方式，每一类方法都有自身的优势和特c。

2.1 定性分析

定性分析是故障树分析法的一个必备方法，依照最小割集法原理，可以得到故障树最小割集，如图1所示。

2.2 定量分析

船舶主机系统不同类型故障的相关数字、数据统计对应见表1。

参照上表分析，船舶主机系统长时间运转对应将得到监测到一系列故障，对应形成以上数据，采用定量计算的方法来对应分析出船舶主机系统无法常规运转状态下的有效度。所谓的“有效度”指的是船舶机械以及船舶相关的装备系统无法在常规状态下运行，以及出现故障问题以后，在一个特定时间范围内可以被维修、恢复功能的效度，在这一过程中船舶依然可以按照常规运转，其生产概率不会受到影响，对此可以利用以下公式来计算得出船舶系统的效度：

按照上面的公式，其中λ=a×10-4对应各自算出故障系统的一系列效度值，经计算能够得出船舶主机系统无法常规运行故障概率为18.09，系统被修复的概率：0.62，将以上数值带入公式，得出效度值：A=0.9945，以上数据数值说明船舶主机系统中的各项故障都能被有效修复，维持主机系统的常规运行。

3 船舶系统的故障树形分析

船舶主机系统有着自身的结构构造，具体包括：油管系统、冷却系统、泵系统以及贮存性零部件等。其中某一部件出现问题，则将使得系统整体上走向故障状态，其中冷却系统又可能发生以下方面的故障：温控故障、海水管故障等，泵系统又包括两个型号的泵体，当它们共同处于故障状态时，则将导致主油泵系统出现故障问题，对此可以尝试创建一个故障诊断树形图来深入分析主机系统故障。

4 故障树有利于故障的排除

故障树形图为故障的诊断与排除创造了条件，可以参照此树形图来高效地判断、识别故障，同时，根据机器设备以及系统等的工作状态、运行状态来逐步、逐层来测试、分析系统中各项仪器、设备等的运行情况，从而高效地识别故障的成因，围绕故障成因来判断故障发生概率，再结合造成故障的原因来采取措施及时排除故障。

故障树形图为故障的判断、分析与诊断创造了条件，使得故障分析者能够从树干出发再逐渐过渡到枝杈部分，对应来分析故障成因，为船舶主机系统故障的查找提供了一个更加便捷、直接的通道，能够提升故障查找工作效率，确保更多故障能够被精准、高效地查找。

5 结束语

故障树分析法能够为船舶主机系统故障的诊断与分析创造条件，为其提供了更加直接、有效的方法，及时发现故障，科学分析故障的成因，以及各类故障之间的关系等，是一项需要深入提倡与运用的科学方法。

参考文献

篇（5）

中图分类号：U292 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0078-02

1 故障树分析方法概述

1.1 故障树分析法简介

故障树定性分析就是将致命性故障或灾难性危险等产生的原因由树干到树枝逐级细化，进而分析致命性故障或灾难性危险与其产生原因之间的因果关系，进而找出所有可能的风险因素。故障树定量分析是由下至上依据底层事件发生的概率以及逻辑门关系，算出系统总事故的概率，并且还能将底层事件风险依据概率大小排序，并针对性确定风险控制措施和方案。其一般流程为：选择顶事件+构造故障树+定性识别出导致顶事件发生的所有底层事件+定量分析计算顶事件发生概率及底事件的重要度+提出各种风险控制措施和方案。

在轨道车辆工程中，可运用故障树分析车辆已暴露的故障，进而获得影响车辆正常工作的关键要素，并进行针对性质量控制，也可以在车辆研制的初始阶段对其进行建树分析，进而确定设计中的薄弱环节，提出改进措施。

1.2 故障树的建立

在故障树分析中，位于故障树顶端的是故障树分析的目标和关心的结果事件，定义为“顶事件”，将所分析系统的各种故障和失效、不正常情况等定义为“故障事件”，用“成功事件”定义所分析系统各种正常状态和完好情况。将位于顶事件与底事件之间的中问结果事件定义为中间事件。常用的符号包括事件符号、逻辑门符号和转移符号等。

在建立故障树前，首先要对系统进行全面深入的了解。系统的设计、制造、安装调整、使用运行、维修保养等方面的技术文件和数据资料等都要被分析和研究。除了要考虑系统本身的因素外，还要考虑人为因素及环境因素的影响。对系统及单元的功能和失效以及人为因素及环境因素，应给予明确的定义。在故障树分析中，将由单元本身引起的事件称为“一次事件”，将由人的因素或环境条件引起的事件称为“二次事件”。建立故障树的具体步骤如下。

1.2.1 确定顶事件

通常将所分析系统最不希望发生的致命性故障或灾难性危险作为该系统故障树分析的顶事件。因此，对一个系统而言，顶事件并不唯一，可以有多个。任何需要分析的系统故障或灾难性危险，只要是可以分解且有明确定义，则都可以作为该系统故障树的顶事件。

1.2.2 确定其他层级事件

确定了系统的顶事件之后，把顶事件作为起始端向下建立故障树。先是找出导致顶事件发生的所有可能直接原因，将其作为第一级中间事件。用相应的事件符号表示第一级中间事件，再选取恰当的能表达中间事件与上一级事件逻辑关系的逻辑门符号连接中间事件与上一级事件。依此逐级向下建立故障树，直到找出所有能够引起系统故障的无法再向下追究的原因为止，将最末层事件作为底事件，至此，建树完成。

1.2.3 需注意的问题

建立故障树的过程中需要注意以下几个方面的问题。

一是通常采用以系统的功能为主线来确立故障树各层级事件进而建立完整故障树，建树过程始终按照演绎的逻辑进行。同时要注意到复杂系统通常有多个流程分支，主流程不唯一，因此在建树时要依据具体系统情况而定。

二是在建立故障树前要合理地选取和设定所分析系统及单元（部件）的边界条件。所谓边界条件是指系统和单元（部件）的若干变动参数，参数设定合理，将有助于在建故障树过程中抓住主线和明确范围。

三是故障树各层级事件的定义要精确唯一，不易造成歧义。

四是故障树各层级事件间有清楚、严谨的逻辑关系。

五是应注意逻辑多余事件的删减，尽量简化故障树，且故障树应便于定性和定量分析。

2 故障树定性分析实例

故障树定性分析某型轨道客车系统的目的是要找出该型轨道客车故障的全部可能原因，并定性地识别该型轨道客车系统设计、制造、安装调整、使用运行、维修保养等方面的薄弱环节。

在用故障树定性分析某型轨道客车系统时，最为关心的是最小割集，即导致顶事件发生的必要而充分的底事件的集合。仅当最小割集包含的底事件都同时存在时则顶事件发生，或者是只要最下割集中有任何一个事件不发生，则顶事件不发生――最小割集的性质。如果系统出现了故障事件，则必然至少有一个最小割集发生。系统的一种故障模式可以用一个最小割集表示，系统的故障谱即可以表示为全体最小割集。因此，防止所有最小割集发生是保证顶事件不发生的可靠措施。在轨道客车的设计中要采取必要的措施降低最小割集发生的概率，在轨道客车的运转中要努力确保不使最小割集发生。

3 故障树定量分析实例

故障树定量分析某型轨道客车系统的任务是，在已知底事件发生概率的条件下，利用故障树作为计算模型，求解出顶事件即某型轨道客车系统故障或失效发生的概率，从而可以评估出该轨道客车系统的可靠性、安全性及风险性。

假定故障树的顶事件及相互独立的全部底事件均只有“不发生”和“发生”，亦即“正常”和“故障”两种状态，则根据底事件发生的概率，由下往上按故障树的逻辑结构逐级运算即可求得顶事件发生的概率。

其中底事件发生概率的定量分析来源于单元或部件失效数据的收集和统计分析。失效数据是故障树定量分析的基础，直接影响系统可靠性、安全性及风险性分析的精确性和适用性。由于来源于寿命试验产生的失效数据受到财力、物力和人力等方面因素的限制，数据来源很少。而来源于生产现场的寿命试验，虽然条件现成、真实，失效数据来源多，但受限于不够重视现场失效数据的搜集，或者失效数据丢失，或者失效数据记录不完整或不正确。目前，失效数据不足已经成为影响可靠性定量分析和风险评估的一个难点问题，因此要建立失效数据库是一个长期且重要的任务，要十分重视对轨道客车系统单元或部件失效数据的收集和统计。

4 故障树分析法的注意事项

故障树分析是由一个或多个不希望发生的顶事件开始，向下逐级分析导致顶事件发生的直接原因和潜在原因的方法。在运用故障树分析轨道客车系统时，需要根据故障树分析的特点，注意以下几个方面的问题：一是无论是进行定性还是定量故障树分析，在建立故障树时，都应尽量确保故障树完整、准确，以使故障树不会影响分析结果的准确性。因此在该型轨道客车事故树分析的过程中，采用了由熟悉该型轨道车辆系统的多个工程师共同参与建树的方法，实践证明这种由多个工程师共同参与建树的方法相比于由一个人建立起来的故障树更为有效、完整和准确。二是常用故障树的定性分析法进行系统故障诊断，因此在故障树分析过程中可先求出最小割集，并按照从小到大的顺序将割集排序，进而依据最小割集的阶数进行故障诊断。三是故障树的定量分析法常用于对系统进行安全性分析。通过自上而下的指标分配，可确定对于各底事件的安全性要求指标。通过自下而上的计算，可用于对顶事件的安全性要求进行验证。因此各底事件概率的准确性将影响故障树定量分析的准确性。

参考文献

篇（6）

一、商场信息系统的风险及其评估

信息系统风险评估的方法主要有故障树分析法、故障模式影响及危害性分析、层次分析法、线性加权评估和德尔斐法等。

商场信息系统是一个由服务器和商场各部门的客户机构成的计算机网络系统，它庞大，复杂，风险事件更是纷繁多样。如果采用故障树分析法可以把商场的信息系统的风险事件分门别类的找出来，并根据各个风险的逻辑关系，构造出故障树。这样，庞大的商场信息系统中最严重的风险以及引起这些风险发生的源头都一目了然。管理基层就能够相应的从最底层最小的疏漏开始加以防范，责任到每一个操作的部门或人，防微杜渐，以免小的疏忽造成大错。

信息系统安全风险分析主要针对信息系统中各种不同范畴、不同性质、不同层次的威胁问题，通过归纳、分析、比较、综合最后形成对信息系统分析风险的认识过程。大多数风险分析方法最初都要进行对资产的识别和评估，在此以后，采用不同的方法进行损失计算。

首先对于影响信息安全的要素进行分析，引起信息安全风险的要素有，然后运用故障树分析法计算出风险因子。

二、故障树分析法

故障树分析法（Fault Tree Analysis- FTA)是由Bell电话实验室的WASTON H A 于1961年提出的一种分析系统可靠性的数学模型，现在已经是比较完善的系统可靠性分析方法。

1.故障树分析法基本原理

故障树就是通过求出故障树的最小割集，得到引起发生顶事件的所有故障事件，以发现信息系统中的最薄弱环节或最关键部位，由此对最小割集所发现的关键部位进行强化风险管理。

2.故障树分析法的步骤

(1)建造故障树。故障树分析法就是把信息系统中最不严重的故障状态作为故障分析的目标，然后一级一级寻找导致这一故障发生的全部事件，一直追查到那些最原始的、都是已知的、勿需深究的因素为止。并且按照它们发生的因果关系，把最严重的事件称为顶事件，勿需深究的事件称为底事件，介于顶事件和底事件的事件称为中间事件用相应的符号代表这些事件，用适当的逻辑门把顶事件、底事件、中间事件连接成一个倒立的树状的逻辑因果关系图，这样的图就称为故障树。

(2)求最小割集。

定义1:在由故障树的某几个底事件组成的集合中，如果该集合的底事件同时发生时将引起顶事件的发生，这个集合就称为割集 （cut sets. CS)。

定义2:假设故障树中存在这样一个割集，如果任意去掉一个底事件后，就不再是割集，则这个割集被称为最小割集(minimal cut sets. MCS)。

(3)定量定性分析。首先我们来计算顶事件的失效概率，在掌握了“底事件”的发生概率的情况下，“顶事件”即所分析的重大风险事件的发生概率（用Pf表示）就可以通过逻辑关系得到。

设底事件xi对应的失效概率为qi(i =1,2,..,n)，n为底事件个数最小割集的失效概率为各个底事件失效概率的积P(mcs)=P(x1∩x2∩…∩xn)=，其中m为最小割集阶数，而顶事件发生概率为各个底事件失效概率的和:Pf(top)=P(y1∪y2∪…∪yk)其中，yi为最小割集，k为最小割集个数。而由于最小割集时事件的关系，Pf(top)的计算要分为以下三种情况:

①当y1,y2m,yk为独立事件时则有:

其中，Pi为最小割集yi的失效概率。

②当y1,y2m,yk为互斥事件时，则有;。

③当Pf(top)为相容事件时，则有:

我们根据以上公式可知，如果阶数越少的最小割级就是越重要的，而在这些阶数少的最小割级里出现的底事件也是比较重要的底事件，而在阶数相同的最小割级中，重复次数越多的底事件越重要。

(4)各顶事件危害等级。则可用:风险因子:r=Pf+Cf-PfCf来定量的表示风险的大小。

三、商场信息系统实例分析

1.建造故障树

(1)管理不善带来的风险。

X11.由于系统管理员的无意错误，直接危害到了系统安全。

X12.管理员没有按照安全操作规程启动系统安全的保护体系。

X13.管理员没有按照安全操作规程启动关键性的系统组件。

X14.由于管理员的疏忽或是管理员自己利用系统物理环境的脆弱点，物理破坏网络硬件资源。

X15.攻击者利用社会关系学原理，非法获取进入和控制系统资源的方法和手段。

X16.某些未授权用户非法使用资源和授权用户越权使用资源造成对系统资源的误用，滥用或使系统运行出现混乱，而危及或破坏系统。

(2)被动威胁。

X21.非法截取（获）用户数据，攻击者通过对通信线路窃听等非法手段获取用户信息或交易数据等。

X22.密码分析，攻击者通过非法手段获取了信息后，通过破译加密的数据获得敏感性和控制信息。

X23.信息流和信息流向分析，攻击者通过对信息或其流向的分析，获到信息。

(3)主动威胁。

X31. 使网络资源拒绝服务，攻击者通过对系统和系统中的一些资源的频繁存取甚至非法占有，使系统资源对系统丧失或减低正常的服务能力。使之不能正常工作。

X32.假冒合法用户或系统进程欺骗系统，攻击者假冒成已经授权的用户行使一些受权限控制的操作，使系统混乱。

X33.篡改信息内容，攻击者篡改一些确定的信息或者数据，使用户因为获得篡改过的信息而受骗。

X34.恶意代码攻击，假冒授权用户的身份执行恶意代码，是系统产生异常进程，破坏系统资源。

X35.抵赖，在接受到信息数据后，为了因避免接受信息所要承担的责任而否认接受过信息，或者在发送一条信息后，为了因避免发送信息所要承担的责任而否认发送过信息。

X36.信息重放，非法获取用户的识别和鉴别等数据后，攻击者使用这些安全控制数据欺骗系统或访问系统资源。

X37.伪造合法系统服务，攻击者伪造系统服务与授权用户交互。

2.故障树的定量分析

电子商务模块出现故障为顶事件，管理不善，被动威胁，主动威胁为中间事件，余下的为底事件，设顶事件和底事件发生的概率分别为Pf，q,q2,Λq16,则最小割集的失效概率为:P(mcs)=P(x1∩x2∩Λ∩x16)，而顶事件发生的概率:Pf(top)=P(y1∪y2∪y3)。

然后可由前面的系统分析知道，y1,y2,y3是相互独立的事件，则有

其中，Pi为最小割集yi的失效概率。

篇（7）

Risk analysis and control of large volume concrete crack based on fault tree analysis

Zhu tong

Abstract: Along with our country economy development,continuous application of mass concrete in the project, the cracks of concrete has become more and more popular, become the focus of the control object in the process of construction, but because of the reasons caused the cracks are many, is always a difficult problem in the process of construction, this paper analyses the cause of the cracks, identify key the minimum cut setand calculate the importance of the base events by using the fault tree analysis method, the factors affecting the final crack to judge the degree of key importance of the sort, the corresponding control measures are put forward.

Key words:Mass concrete FTA CrackreasonContro

中图分类号：TU375 文献标识码：A

随着社会的进步和发展，混凝土在向高强度、高性能发展的同时，混凝土的裂缝控制技术难度也大大增加。所谓大体积混凝土，国内外的定义也不尽相同，美国混凝土学会(ACI)规定[1] [7]：“ 任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。我国根据《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》上，定义大体积混凝土为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。从混凝土的定义中可知，影响大体积混凝土裂缝的主要原因是混凝土内外温差导致的，本文运用故障树分析法，通过实例对产生裂缝的原因分析，建立故障树，逐层进行风险分析，从而找到产生裂缝的最主要因素。

1 故障树分析法及特点

故障树分析法:它是一种逻辑演绎法,以一种树状的图形出现,。在故障树分析中，对于所研究系统的各类故障状态或不正常工作情况皆称为故障事件。故障树由一些基本的图形元素(包括逻辑门符号中间事件及底事件符号等)依据一定的逻辑关系组合成整个故障树图形，故障树图形反应了各个故障树事件之间的因果逻辑关系。

2 故障树分析法的思路

2.1 故障树分析法一般按照如下步骤进行[2] [3]：

(l)合理选择顶事件是故障树分析的关键

顶事件作为故障树分析的基础和源头,不同的顶事件,故障树也大不相同，对系统进行故障分析时,一般选择对系统影响显著的那些因素列为故障树的顶事件。

(2)建立正确地故障树是故障树分析的核心

要对系统进行正确的分析，首先得对影响系统的整个因素进行分析。所以要求建树人员必须熟悉和掌握整个系统的机理，做出接近事实的分析。

(3)故障树的定性分析

定性分析主要是研究故障树中所导致顶事件发生的最小割集，一般常用下行法和上行法。一般来说，一个故障树的最小割集都不止一个，找最小割集是非常重要的，他可以使人们发现系统的最薄弱环节，以便有目标、有针对性的进行改进设计、有效提高系统可靠性水平。

在对系统进行故障分析时,需要对系统作如下假设:

1)系统和基本单元的故障状态只取正常和失效两种。

2)基本单元的故障事件彼此独立。

设给定故障树是由n个底事件组成，Xi为描述第i个底事件的状态的布尔变量，即：

故障树顶事件的状态变量与底事件状态变量的关系可用结构函数表示：

（1）

式中k表示故障树中最小割集的数目；

(4)故障树的定量分析

针对一个具有n个最小割集x1,x2,….xi的系统故障树而言,根据故障树分析的条件假设得到各个最小割集的底事件相互独立,彼此不相交，所以该系统的故障树顶事件发生的概率为[4]:

（2）

(5)重要度分析

在系统中一个部件或最小割集对顶事件发生的贡献大小称为重要度。本文主要针对实例，通过关键重要度的分析，确定底事件对顶事件发生的影响。

定义关键重要度[2]：

（3）

因为

（4）

从而有

（5）

3 实例分析

某施工单位进行基础施工，设计坑底标高-4.210 m,开挖深度(坡高)8.52m,开挖坡度为1∶1.5,根据建设要求,现阶段进行基础底板的施工。本工程主楼基础底板厚为1200mm,主楼所在的基础底板属大体积混凝土浇筑，一次混凝土浇筑量预计在900立方米左右，作为整个工程的一个难点，整个底板均作为大体积混凝土进行专项施工。

3.1建立故障树[5][6]

由于本工程底板混凝土强度高，厚度和体积大，要降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土里表温度差在规定限值(25℃)以内，主要对混凝土收缩、混凝土内外温差、结构基础变形者三个主要因素进行分析，如图1所示。

图1 大体积混凝土裂缝故障树分析图

表1 故障树事件的符号及含义

3.2确定故障树的最小割集

用求故障树的最小割集可用下行法，此案例的最小割集列于下表：

步骤

1

2

3

4

5

6

7

E1 E4 X1 X1 X1 X1 X1

E2 E5 X2 X2 X2 X2 X2

E3 E2 E5 X3 X3 X3 X3

E3 E2 X4 X4 X4 X4

E3 E2 X5 X5 X5

E3 E6 X6X7 X6X7

E3 E3 X8

X9

X10

由此可知，该故障树的最小割集为：｛X1｝｛X2｝｛X3｝｛X4｝｛X5｝｛X6X7｝｛X8｝｛X9｝｛X10｝

3.3确定关键重要度

由公式（1）及最小割集可知，此故障树的结构函数为：

又根据容斥定理：

式中ck为故障树的最小割集。

所以顶事件概率表达式为：

根据以往实际工程经验,请相关工程人员对图1的裂缝故障树中底事件发生的概率进行了打分,并通过公式（5）计算关键最重要度，其结果如表2所示。作为试探性工作,本文采用的概率值与事件发生的可能性及严重程度间的对应关系是:0.01为不可能, 0.1为可能性小,0.3为可能, 0.5为可能且严重,0.7为相当可能且严重。

表2 底事件发生概率及关键重要度

从上表可知：关键重要度的大小依次为：

通过对关键重要度的计算，可以看出内外部的温度（温差）是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因，其次是水灰比及选用水泥的型号，因此为了防止裂缝的发生，要做好事前控制，采取措施降低混凝土的内外温差。

4 结束语

本文通过介绍故障树分析法的原理及实例举证，讨论逐步分析了大体积混凝土产生裂缝的主要原因，通过关键重要度的计算，可以看出影响因素的重要程度，这为以后的预防控制混凝土裂缝的发生具有积极意义。

故障树的建立及底事件发生的概率都要求相关人员具有工程经验，这样才能真正把握产生裂缝的主要原因，并通过事前的准备，防止裂缝的产生。此外通过对混凝土覆盖保温、保湿材料，基础内预埋冷却水管，通入循环水等都可以防止裂缝的产生，也可以事后控制，比如设置后浇缝，采取二次抹面工艺等，减少表面收缩裂纹。

参考文献：

[1] 李海涛.铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝的原因分析与控制措施.铁道勘测与设计，2006(5).

[2] 郭波,龚时雨等. 项目风险管理.电子工业出版社，2006（6）.

[3] 赵冬安.基于故障树法的地铁施工安全风险分析.华中科技大学博士学位论文，2011(10).

[4] 龙小梅,陈龙珠.基坑工程安全的故障树分析方法研究. 防灾减灾工程学报，2003(5).

篇（8）

中图分类号：TN83 中图分类号：A

1 概述

故障树分析法（FTA——Fault Tree Analysis）是目前国内外进行系统安全性分析和风险评价所普遍采用的方法之一，它用逻辑推理的方法，形象地进行危险的分析工作，直观、明了、思路清晰、逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析，目前已在多个领域得到了广泛应用。

2 创新点

（1）首次定量分析了飞机的安全风险，将FTA技术运用机飞行全阶段的事故分析，填补了安全性量化分析的空白。

（2）首次从可靠性、安全性的角度系统地分析了飞机余度设计的合理性，找出薄弱环节与重点产品，为确定生产与维护中的重点控制范围提供了更为科学的依据。

3 相关概念

FTA技术是通过对可能造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，以便采取相应的纠正措施提高系统可靠性的一种设计方法。它不仅能反映单元故障对系统的影响，还能反映几个单元故障组合对系统的影响，并把这种影响的中间过程用故障树清楚地表示出来。这些优点使FTA更适合于对复杂系统故障的全面综合分析。它的指导标准：GJB/Z 768A-98《故障树分析指南》。

故障树分析（FTA）的目的是：通过建造故障树透彻了解系统的故障逻辑关系，找出导致顶事件的所有基本故障原因事件或基本故障原因事件组合，并量化其故障概率，从而辨识出系统在安全性或可靠性设计上的薄弱环节，以便改善设计或完善维修方案，有效降低风险。

4 无人机的FTA工作

为了对无人机首飞的损失概率进行预计评估，将采用FTA技术进行分析。结合工程实际，把这项工作分解成了几个阶段。

（1）系统级FTA

结合工程经验，对飞机在整个典型任务剖面内，从滑跑起飞、爬升、巡航、下滑、着陆等每个阶段可能发生的致命故障作了详细全面的分析，共找出5个顶事件。

（2）设备级FTA

正确建立故障树是FTA工作的基础及关键，它直接影响到最终的分析结论。保证故障树的正确性，要求对各系统对本系统的工作原理、设计意图、工作方式进行清理。在此基础之上，各专业依据FTA工作指南和我们分析得出的各专业的顶事件进行了详细的FTA，并建立设备/组件级故障树分析如图1，通过分析找出4个最小割集如表1。

a.定性分析：按照上行法或下行法分析发现系统最小割集均为2阶割集，无单点故障，但从发生的故障率可以判断系统主要薄弱环节是1#继电器故障断开、2#继电器故障断开，均属于外协成品燃油测量控制盒EUC-15，在产品研制中，应将特别注意保证1#继电器与2#继电器的设计与生产质量；在使用中，应着重注意该薄弱环节的维护检查。

b.定量分析：先根据成品技术协议或统计数据等确定底事件的故障率λ，通过仔细认真的分析，合理确定故障模式频数比，后根据逻辑门的计算公式计算出上一级的事件的故障率λ或故障概率P，这样一级一级从下而上可以推算出顶事件的故障率或故障概率。逻辑门计算公式如下：

根据上述方法最后得出燃油系统不能按要求供油的故障概率。

（3）结论

根据各系统分析出的分系统的顶事件（即飞机顶层原因分析的底事件）的发生概率和故障树，再进行整机的致命故障概率计算，找出顶事件发生的各种原因和原因组合。各设备级的FTA工作结果是系统级FTA的输入，依据逻辑门的计算公式就能计算出各事故的发生概率，从而算出飞机首飞成功的概率为0.99。

5 难点和解决措施

本次工作的难点是准确合理的建树和找出各底事件的发生概率。为了解决这两个难点，采取了以下措施：

（1）熟悉各系统方案，工作原理和工作方式，及各系统之间的交联关系，清理各系统的余度配置情况以及单点故障环节。并与相关设计人员进行了多轮协调讨论，确定了系统级和设备级的故障树。

（2）充分挖掘数据资源，根据产品的协议指标或预计值并结合工程经验进行的初步估算，或根据相似产品的数据进行适当修正而得出的，或查找相关的手册数据。

6 总结

（1）飞机涉及的系统设备很多，工作原理、工作方式等都必须透彻了解，并要理清各系统的复杂交联关系，需要很全面很丰富的专业知识才能正确建立故障树。

（2）在技术审查各专业的FTA报告中要深入、准确，并尽量将资源共享，互相多沟通，尽量多了解一些，以便更快的把握产品的可靠性水平，提升飞机的竞争力。

（3）设计人员应该对可靠性的基础知识有较好的了解，各级审核人员应该认真把关，可靠性人员应该多学习了解各专业知识，以便更好的指导校正各专业开展可靠性工作。

（4）数据缺乏是整个行业普遍的现象，应尽快建立完善的数据信息系统，广泛收集飞机从试飞试验开始到使用报废发生的所有问题和故障，充分利用这些宝贵的资源。

篇（9）

1 故障树分析法及其特点、流程

FTA即故障树分析法，最早由美国贝尔电话研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系统故障的各个因素，将其对应的故障树画出来，继而对系统失效原因及组合方式进行确定，得出其具体的发生概率，在此基础上，将系统故障概率计算出来，实施针对性纠正，促使对应机械系统的可靠性得以提高，即为故障树分析法[1]。

从其特点看来，主要表现为以下方面[2]：

①对单因素和多因素故障都可分析，且可对故障实施定量、抑或是定性分析；

②从整体各系统到零件，从大系统到小系统，都可进行分析；

③可借助计算机实现，因为是基于逻辑门构成的逻辑图，具备了诊断高效、简单直观及、易更新知识库的特点。

就其运用的流程来看，首要的是对边界条件初始条件的定义，在此基础上，对顶事件进行定义，并结合此进行故障树构建，完善后，即可实施针对性的定性分析，最终的步骤是输出诊断结果，结合此实施对应维修等。

2 故障树基本事件和符号、定性分析

基本事件及对应意义，见表1。

对应的故障树基本符号及意义方面，见表2。

3 定性分析

综合看来，当同时发生几个底事件的前提下，方能引发顶事件发生，对应的，定义这几个底事件构成的集合为的割集，基于此定义，每个割集对应的一种故障情况。

上述情况外，存在某一个割集去掉任意一个底事件的基础上，将不再是割集的情况，需针对性定义此割集为最小割集。基于此，可看出系统故障树包含的所有最小割集，皆为系统发生故障所有模式或种类的代表。

基于此，寻找系统的全部最小割集，显然是故障树定性分析的目标，借此来完善工程机械故障诊断[3]。

与割集和最小割集相反，还可进行路集和最小路集的定义。顶事件会因为几个底事件集合均不发生而不发生，这样可设定多个底事件的集合即为路集，与上述相似，去掉某路集中一个底事件，将会出现该路集不再是路集的路集的情况，则称其为最小路集，类似于上述的最小割集，系统保证顶事件正常工作时的全部可能途径，即为其意义，是研究的重点。

4 故障树分析法的数学表达

结合分析需要，设n个底事件构成一个系统，y 为顶事件的状态变量，并定义底事件的状态变量为Xi（i=1，2，...n），这样，当事件发生时，取值对应的状态变量为0，由此可得出，y是底事件状态变量Xi的函数，表示为：

y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。

根据上述内容，若某底事件集合X中，Xi即其状态变量均等于1的情况下y也等于1，这样，可得X为一个割集，从而当无法找到一个割集Xi完全属于X，则可以得出其X为最小割集，并按照下式进行顶事件状态变量y值取值：

对于工程机械故障诊断而言，寻找系统的全部最小割集显然是实施定性分析的目标，所以笔者只讨论了和说明了割集和最小割集的数学表达。

5 实例应用分析

新时期基础设施建设中，作为现代工程机械的重要动力来源，柴油机运用范围较广，占据着工程机械维修总量的较大份额，本文涉及到的案例为Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油发动机，将对其工程机械维修中运用故障树分析法进行分析。

设定发动机不转动为该柴油机故障的具体表现，继而将顶事件设立为“发动机不转动”，这样，即可建立故障树，如图1所示。

结合上图可得，共有17个顶事件对应的底事件。依次是X17，基于此，结合故障树逻辑关系，我们可得出共有16个最小割集，依次为：

篇（10）

关键词： 脚手架；风险；故障树；层次分析法

Key words： scaffolding；risk；fault tree；analytic hierarchy process

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0076-02

0 引言

安全是建筑工程项目重点控制的目标之一，其中脚手架是影响安全的重要因素。在施工现场时常发生作业人员从脚手架坠落的安全事故，特别是在现在高层建筑施工中，由于脚手架导致的事故更是频繁发生。针对这一现象，本文首先使用故障树以图解的形式对引起作业人员从脚手架坠落的原因进行分析，再利用层次分析法对引起事故的原因进行分析找出主要原因，这样就可以有针对性的采取相关措施对作业人员从脚手架坠落这一风险进行管理、控制及预防。

1 风险识别

风险识别是进行风险管理的第一步，有效的风险管理首先取决于对风险的有效识别，造成作业人员从脚手架坠落的原因有很多，本文采用事故树分析的方法图解出作业人员从脚手架坠落的原因。故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系，逻辑门的输入事件是输出事的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”，故障树分析主要用于分析事故的原因和评价事故风险。按照此方法首先画出作业人员从脚手架坠落的故障树，如图1。

从图1故障树中，可以看出引起作业人员从脚手架坠落的原因有：安全带不起作用（安全带脱扣、走动取下安全带、无应急措施等）、不小心坠落（跳板未满铺、踩空等）、脚手架倒塌（搭脚手架违章、堆放重物、支撑折断、紧固件松脱等）。

2 风险估计与评价

根据故障树分析处理的事故原因，通过层次分析法建立层次结构模型确定引起作业人员从脚手架坠落的主要原因。层次分析法是一种将定量分析与定性分析结合起来，用相关专家的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数，利用权数求出各方案的优劣次序。本文采用的风险因素的主观评价标准如表1所示。

风险因素对工程项目目标影响程度用层析分析法进行评价，根据故障树识别出来的风险因素，向专家发出调查，将专家对风险因素可能对项目目标影响的程度进行综合判断后形成各个层次的判断矩阵如表2-7所示。

由上述各判断矩阵可计算出各风险因素对总目标的影响程度W，如表8所示。

3 风险应对及防范

从表8各风险因素对总目标的影响程度可知，影响作业人员从脚手架坠落的因素排序为：无应急措施>走动取下安全带>搭脚手架违章>踩空>安全带脱扣>跳板未满铺>堆放重物>紧固件松脱>支撑折断。由此可见，无应急措施、走动取下安全带、搭脚手架违章及踩空这几项因素相对于其他几项因素对作业人员从脚手架坠落的影响程度较大，针对这几项风险提出以下应对措施。

①完善应急措施，对可能出现的情况制定相应的应急措施。成立以项目经理为首的应急小组；落实应急预案所需物资、设备的准备工作；完善应急联络机制。

②脚手架必须由专门的架子工进行搭设及拆除，严格按照脚手架搭设与拆除的有关规定进行作业。

③制定有针对性的、切实可行的脚手架搭设与拆除方案，严格进行安全技术交底。安全防护方案是规定施工现场如何进行安全防护的文件，所以必须根据施工现场的实际情况，针对现场的施工环境、施工方法及人员配备等情况进行编制，按照标准、规范的规定，确定切实有效的防护措施，并认真落实到工程项目的实际工作中。

④加强培训教育，提高安全意识，增强自我保护能力，杜绝违章作业。安全生产教育培训是实现安全生产的重要基础工作。企业要完善内部教育培训制度，通过对职工进行三级教育、定期培训，开展班组班前活动，利用黑板报、宣传栏、事故案例剖析等多种形式，加强对一线作业人员，尤其是农民工的培训教育，增强安全意识，掌握安全知识，提高职工搞好安全生产的自觉性、积极性和创造性，使各项安全生产规章制度得以贯彻执行；脚手架等特殊工种作业人员必须做到持证上岗，并每年接受规定学时的安全培训。

⑤落实安全生产责任制，强化安全检查。安全生产责任制度是建筑企业最基本的安全管理制度。建立并严格落实安全生产责任制，是搞好安全生产的最有效的措施之一。安全生产责任制要将企业各级管理人员，各职能机构及其工作人员和各岗位生产工人在安全生产方面应做的工作及应负的责任加以明确规定。工程项目经理部的管理人员和专职安全员，要根据自身工作特点和职责分工，严格执行定期安全检查制度，并经常进行不定期的、随机的检查，对于发现的问题和事故隐患，要按照“定人、定时间、定措施”的原则进行及时整改，并进行复查，消防事故隐患，防止职工伤亡事故的发生。

4 结论

施工现场影响作业人员从脚手架坠落的风险因素众多，本文通过使用故障树以图解的形式对引起作业人员从脚手架坠落的风险进行识别，再利用层次分析法对引起事故的风险进行估计与评价并以权重的形式分析出影响作业人员从脚手架坠落的主要原因，最后在此基础上针对作业人员从脚手架坠落的风险制定确实有效地风险防范措施予以预防，这样可有效的减少施工现场作业人员从脚手架坠落事故的发生。

参考文献：

[1]杨太花，郑庆华.基于故障树方法的项目安全风险分析[J].系统管理学报，2009，5.

[2]机械工业部生产管理局.事故树分析与应用[M].北京：机械工业出版社，1986，3.