故障树定性定量分析ppt课件.pptx
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1、寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多事故树定性、定量分析事故树定性、定量分析寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/132确定顶上事件确定顶上事件事故树分析流程事故树分析流程事故树分析流程事故树分析流程技术资料技术资料理解系统理解系统调查事故原因调查事故原因构造构造FT确定目标,给确定目标,给出概率数据出概率数据改善系统改善系统 定性分析定性分析结构结构重要重要度分度分析析求解求解最小最小径集径集求解求解最小最小割集割集 定量
2、分析定量分析概率概率重要重要度分度分析析顶上顶上事件事件发生发生概率概率临界临界重要重要度分度分析析寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/133定性分析是故障树分析的核心内容。定性分析是故障树分析的核心内容。其目的是分析某类故障的发生规律及特点,其目的是分析某类故障的发生规律及特点,找出控制该事件的可行方案,并从故障树找出控制该事件的可行方案,并从故障树结构上分析各基本原因事件的重要度,以结构上分析各基本原因事件的重要度,以便按轻重缓急分别采取对策。便按轻重缓急分别采取对策。定性分析的主要内容包括:定性
3、分析的主要内容包括:(1)计算故障树的最小割集或最小径集。)计算故障树的最小割集或最小径集。(2)计算各基本事件的结构重要度。)计算各基本事件的结构重要度。(3)分析各事件类型的危险性,确定预防)分析各事件类型的危险性,确定预防故障发生的安全保障措施。故障发生的安全保障措施。11、故障树定性分析故障树定性分析寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/134定量分析是故障树分析的最终目的,其内容定量分析是故障树分析的最终目的,其内容包括:包括:(1)确定引起故障发生的各基本原因事件)确定引起故障发生的各基本原
4、因事件的发生概率。的发生概率。(2)计算故障树顶上事件发生的概率。)计算故障树顶上事件发生的概率。(3)计算基本原因事件的概率重要度和临)计算基本原因事件的概率重要度和临界重要度。界重要度。根据定量分析结果以及故障发生以后可能造根据定量分析结果以及故障发生以后可能造成的危害,对系统进行危险分析,以确定安成的危害,对系统进行危险分析,以确定安全投资的方向。全投资的方向。22、故障树定量分析故障树定量分析寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/1351、最小割集及其求法最小割集及其求法故障树中所有的基本事件都
5、发生,则顶上事件故障树中所有的基本事件都发生,则顶上事件必然发生。但是在大多数情况下并非如此,只必然发生。但是在大多数情况下并非如此,只要某几个甚至某一个基本事件发生就可以引起要某几个甚至某一个基本事件发生就可以引起顶上事件发生。顶上事件发生。故障树中能使顶上事件发生的基本事件的集合故障树中能使顶上事件发生的基本事件的集合叫割集。叫割集。所谓集合,就是满足某种条件或具有某种属性所谓集合,就是满足某种条件或具有某种属性的事物的全体。的事物的全体。集合的每一个成员称为这个集合的元素。集合的每一个成员称为这个集合的元素。例如一个班级全体学生构成了一个集合,一个例如一个班级全体学生构成了一个集合,一个
6、车队的全部汽车也构成一个集合。车队的全部汽车也构成一个集合。同样一个割集中包含的几个基本事件就组成一同样一个割集中包含的几个基本事件就组成一个集合,这个集合中的每个基本事件就是它的个集合,这个集合中的每个基本事件就是它的元素。元素。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/136集合一般用大写字母表示,而用其他字母或数集合一般用大写字母表示,而用其他字母或数字表示集合的元素。字表示集合的元素。如:如:若若a a是集合是集合A A的一个元素,则记为的一个元素,则记为aA(aA(读为读为a a属属于集合于集合A
7、)A)。对一个集合的所有元素要用大括号。对一个集合的所有元素要用大括号括起来。括起来。例如某集合含有例如某集合含有1 1、2 2、3 3三个元素,三个元素,这个集合就写成这个集合就写成11,2 2,33或或22,l l,33或或33,1 1,22等记号。等记号。一个割集如含有一个割集如含有X1X1、X2X2两个基本事件,则记为两个基本事件,则记为X1X1,X2X2。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/137在一个割集中可能有多余或重复的事件出现,在一个割集中可能有多余或重复的事件出现,割集和割集之间也
8、有相互包含的情况,必须经割集和割集之间也有相互包含的情况,必须经过整理和化简,除去那些多余和重复事件,以过整理和化简,除去那些多余和重复事件,以得到最小割集。得到最小割集。最小割集亦即能引起顶上事件发生的最低限度最小割集亦即能引起顶上事件发生的最低限度基本事件的集合。基本事件的集合。在最小割集里任意去掉一个基本事件,顶上事在最小割集里任意去掉一个基本事件,顶上事件就不会发生。件就不会发生。故障树有一个最小割集,顶上事件发生的可能故障树有一个最小割集,顶上事件发生的可能性就有一种。要了解事故发生有哪些模式,必性就有一种。要了解事故发生有哪些模式,必须求出故障树的最小割集。须求出故障树的最小割集。
9、最小割集的求法有许多种,其中还开发了一些最小割集的求法有许多种,其中还开发了一些用计算机求解的程序,这里只介绍两种手工求用计算机求解的程序,这里只介绍两种手工求法。法。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2023/1/138(1 1)布尔代数化简法)布尔代数化简法这种方法要首先列出故障树的布尔表达式,即这种方法要首先列出故障树的布尔表达式,即从故障树的第一层输入事件开始,从故障树的第一层输入事件开始,“或门或门的输入事件用逻辑加表示,的输入事件用逻辑加表示,“与门与门”的输入事的输入事件用逻辑积表示;件用逻辑积表示
10、;再用第二层输入事件代替第一层,第三层输入再用第二层输入事件代替第一层,第三层输入事件代替第二层,直至故障树中全体基本事件事件代替第二层,直至故障树中全体基本事件都代完为止。在代换过程中条件与事件之间总都代完为止。在代换过程中条件与事件之间总是用逻辑积表示。是用逻辑积表示。布尔表达式整理后得到若干个逻辑积的逻辑和,布尔表达式整理后得到若干个逻辑积的逻辑和,每个逻辑积就是一个割集,然后利用布尔代数每个逻辑积就是一个割集,然后利用布尔代数的有关运算定律化简,就可求出最小割集。的有关运算定律化简,就可求出最小割集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是
11、,目前社会上寒假招工的陷阱很多(1)基本公式)基本公式4.4基本公式基本公式寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多(2)基本定理)基本定理寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多逻辑运算的优先顺序进行逻辑运算的优先顺序进行:先先算算括号括号,接着,接着与与运算运算,然后然后或或运算,最后运算,最后非非运算,否则容易出错运算,否则容易出错。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工
12、的陷阱很多布尔代数的运算法则与化简 布尔代数式是一种结构函数式,必须将它化简,方能进行判断推理。化简的方法就是反复运用布尔代数法则,化简的程序是:代数式如有括号应先去括号将函数展开;利用幂等法则,归纳相同的项;充分利用吸收法则直接化简。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多基本事件的发生概率:基本事件的发生概率:1 1、元件的故障概率及其求法元件的故障概率及其求法(概率评价法概率评价法)所谓故障就是指元件、子系统或系统在运行时达不到所谓故障就是指元件、子系统或系统在运行时达不到规定的功能。规定的功能。故障率是通过实验
13、测定出来的故障率是通过实验测定出来的,实际应用时受到环境实际应用时受到环境因素的不良影响因素的不良影响,如温度、湿度、振动、腐蚀等如温度、湿度、振动、腐蚀等,故应给故应给予修正予修正,即考虑一定的修正系数即考虑一定的修正系数(严重系数是严重系数是)。安全系统工程寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多3.3.元件的联接及系统故障元件的联接及系统故障(事故事故)概率计算概率计算 生产装置或工艺过程是由许多元件联接在一起构成生产装置或工艺过程是由许多元件联接在一起构成的的,这些元件发生故障常会导致整个系统故障或事故的发这些
14、元件发生故障常会导致整个系统故障或事故的发生。因此生。因此,可根据各个元件故障概率可根据各个元件故障概率,依照它们之间的接依照它们之间的接关系计算出整个系统的故障概率。关系计算出整个系统的故障概率。安全系统工程寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多事故树的定性分析事故树的定性分析故障树定性分析是对故障树中各基本事件不考虑发生的概率多少,只考虑发生和不发生两种情况。通过定性分析可知道哪一个或哪几个基本事件发生顶上事件就会发生,哪一个或哪几个基本事件不发生顶上事件就不会发生,哪一个基本事件发生对顶上事件发生影响大,哪一个
15、影响小,从而可以采取经济有效的措施,防止事故发生。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多定性分析包括:定性分析包括:求最小割集、求最小割集、最小径集最小径集分析各基本事件的结构重要度基础分析各基本事件的结构重要度基础在此基础上确定安全防灾对策。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多最小割集及其求法故障树中所有的基本事件都发生,则顶上事件必然发生。但是在大多数情况下并非如此,只要某几个甚至某一个基本事件发生就可以引起顶上事件发生。故障树中能使
16、顶上事件发生的基本事件的集合叫割集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多最小割集亦即能引起顶上事件发生的最低限度基本事件的集合。在最小割集里任意去掉一个基本事件,顶上事件就不会发生。故障树有一个最小割集,顶上事件发生的可能性就有一种。要了解事故发生有哪些模式,必须求出故障树的最小割集。最小割集的求法有许多种,其中还开发了一些用计算机求解的程序,这里只介绍两种手工求法。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多最小割集的求法(1)(1)布尔代数
17、化简法这种方法要首先列出故障树的布尔表达式.从故障树的第一层输入事件开始,“或门的输入事件用逻辑加表示,“与门”的输入事件用逻辑积表示;再用第二层输入事件代替第一层,第三层输入事件代替第二层,直至故障树中全体基本事件都代完为止。在代换过程中条件与事件之间总是用逻辑积表示。布尔表达式整理后得到若干个逻辑积的逻辑和,每个逻辑积就是一个割集,然后利用布尔代数的有关运算定律化简,就可求出最小割集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多图1故障树图寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假
18、。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多该故障树有三个最小割集:寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多(2)行列法行列法又称代换法,是由富赛尔(Fus-sel)1972年提出来的,也称富赛尔法。该法是从顶上事件开始,依次将上层事件用下一层事件代替,直到所有基本事件都代完为止。在代换过程中,“或门”连接的事件纵向排列,“与门”连接的事件横向排列。最后会得到若干个基本事件的逻辑积,用布尔代数运算定律化简,就得到最小割集。下面仍以图1为例,用行列法求故障树的最小割集:寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一
19、个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多计算结果,该故障树有三个最小割集:此法求得的结果与布尔代数法相同。关于计算机编程序求最小割集在此就不作介绍了。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多用最小割集表示的等效故障树寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多课堂作业求下图的最小割集及用最小割集表示的等效故障树。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多答案答
20、案寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多课堂作业求右图的最小割集及用最小割集表示的等效故障树。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多答案答案寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多练习:练习:练习:练习:1、求其最小割集、求其最小割集2、画成功树、画成功树3、求成功树的最、求成功树的最 小割集小割集4、原事故树的最、原事故树的最 小径集小径集5、画出以最小割、画出以
21、最小割 集表示的事故集表示的事故 树的等效图树的等效图6、画出以最小径、画出以最小径 集表示的事故集表示的事故 树的等效图树的等效图寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多成功树成功树成功树成功树寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2、最小径集及其求法在故障树中,若所有的基本事件都不发生则顶上事件肯定不会发生,但往往某个或几个
22、基本事件不发生顶上事件就不会发生。能使顶上事件不发生的基本事件的集合叫径集。径集是表示系统不发生故障的模式。在径集中同样也存在相互包含和重复事件的情况,必须化简求出最小径集。最小径集是指不能导致顶上事件发生的最低限度基本事件的集合。在最小径集中,任意去掉一个基本事件就不称其为径集。故障树有一个最小径集,顶上事件不发生的可能性就有一种。要了解事故不发生的途径有哪几种,就要求故障树的最小径集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多最小径集的求法:利用它与最小割集的对偶性,首先画出故障树的对偶树成功树,求成功树的最小割集就
23、是原故障树的最小径集。成功树的画法是将故障树的“与门”换成“或门”,“或门”换成“与门”,并把全部事件的发生变成不发生。经过这样变换后得到的树形就是原故障树的成功树。比如基本事件“电阻器故障”的对偶状态就是“电阻器无故障”,而顶上事件“事故的发生”的对偶就是“事故不发生”。所求出的成功树的最小割集就是原事故树的最小径集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多故障树变成功树示例故障树变成功树示例寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多以图1所示
24、的故障树为例,求最小径集。首先画出故障树的对偶树成功树,如下图所示,再求出该成功树的最小割集,即为原故障树的最小径集。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多图图1故障树的成功树故障树的成功树寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多成功树有4个最小割集,就是故障树的四个最小径集:用最小径集表示的故障树结构式为:寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多结构重要度分析,就是
25、不考虑各基本事件发生概率多少,仅从故障树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度。故障树是由众多基本事件构成的,这些基本事件对顶上事件均产生影响,但影响程度是不同的,在制定安全防范措施时不应该同等对待,必须有个先后次序,轻重缓急,以便实现系统经济、安全的目的。结构重要度分析虽然是一种定性分析方法,但在目前缺乏定量分析数据的情况下,这种分析是很重要的。基本事件的结构重要度分析寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多结构重要度分析方法归纳起来有两大类一类是精确计算出各基本事件的结构重要度系数,按系数由大到小排列各
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