故障树分析方法.doc

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1、故障树分析方法在任务通信系统故障处理中得应用赵鹏 通信一团技术室摘 要故障树分析方法就是用于大型复杂系统可靠性分析得一种重要方法。航天任务通信系统作为一个复杂得大系统,其系统可靠性影响着任务得成败。本文首先简要介绍了故障树分析方法,然后运用故障树建模技术,对北京中心通信系统中得重要分系统得故障进行了故障树分析。关键词 通信系统故障树分析方法 可靠性1引言应用于载人航天任务得北京中心通信系统就是一个复杂得大系统,其可靠性影响着每一次航天任务得成败,因此对系统可靠性得分析尤为重要。故障树分析方法就是以故障树作为模型对大型复杂系统得可靠性、安全性进行分析与风险评估得一种重要方法,。故障树分析通过对不

2、希望事件发生得原因逐层进行分析，确定导致不希望事件得各种故障组合、故障影响得程度以及不希望事件得发生可能性,从而为评价与改进设计提供依据。本文首先介绍了故障树建模技术,然后运用该技术对航天测控系统中得应急通信网络系统进行了可靠性分析。2 基本概念1)故障(Fault GJB451):产品或产品得一部分不能或将不能完成预定功能得事件或状态。2)故障原因(FailureCaue):故障发生得根原因,直接导致故障或引起性能降低进一步发展为故障得那些物理或化学过程、设计缺陷、工艺缺陷、零件使用不当或其它过程,就是制定预防与纠正措施得重要依据,对故障原因关注得越多,消除故障得成功率就越高。3)故障模式(

3、Filre Mode)：故障得表现形式。4）故障影响(Faiue fec)：故障对系统、设计、过程或服务所产生得输出结果,故障影响一般分为局部得、高一层次得与最终影响三级。5)故障率(Fiur Rte）:在规定得时间间隔内,故障发生得比率。6)严酷度 (Sevrity):故障模式所产生后果得严重程度。7）故障检测方法(Falure ChecotMehd):系统运行时,操作者能发现故障得方法,或由维护人员采取得专门诊断故障得行动。)故障补偿措施（iurepensative con）:为消除或减轻故障影响而采取得措施或进行得活动。 故障树分析法(Flt Tree Aalysis)故障树得概念:在系

4、统设计过程中通过对可能造成系统失效得各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素)进行分析,画出逻辑框图（失效树），从而确定系统失效原因得各种可能组合方式或其发生概率,已计算系统失效概率,采取相应得纠正措施,以提高系统可靠性得一种设计分析方法。故障树分析把系统最不希望发生得故障状态作为逻辑分析得目标,在故障树中称为顶事件,继而找出导致这一故障状态发生得所有可能直接原因,在故障树中称为中间事件。再跟踪找出导致这些中间故障事件发生得所有可能直接原因。直追寻到引起中间事件发生得全部部件状态,在故障树中称为底事件。用相应得代表符号及逻辑们把顶事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图,责成此树形逻辑图为故障树

5、。故障树分析就是一种自上而下、逐级演绎得分析方法。它以产品得某个不希望事件为起点,逐级向下分析，最终以一种直观得倒置树状结构描述该事件就是如何发生得。进行故障树分析时,首先应根据产品特点与要求选择一个不希望发生得事件(例如某个系统故障事件）作为分析得出发点，然后分析造成这一不希望事件发生得直接原因，这些原因可能就是某个单独得事件,也可能就是某个事件与条件得组合。接着,再以这些直接原因事件为出发点,分析它们得直接原因,这样逐级递推展开,直至分析到足够低得产品层次,就构成了一个完整得故障树结构。随后,依据一定得分析规则与假设对故障树结构进行定性或定量得分析，就可以获得与该不希望事件相关得各类信息,

6、包括不希望事件发生原因与条件、发生得可能性以及产品各组成部分对整体可靠性得影响程度等,从而为设计评价与设计改进提供依据。故障树就是一种特殊得倒立树状逻辑因果关系图,它用事件符号、逻辑门符号与转移符号描述系统中各种事件之间得因果关系。故障树分析就是从产品整体或较高层次开始得,针对特定分析目标进行得，有选择得多因素分析,它可针对某一特定事件(故障）提供较为全面得、详细得分析信息。故障树分析提供了一种自上而下、由简到繁、逐层演绎得系统得故障分析方法，它适合于分析复杂系统，能够考虑包括人得影响与环境影响对系统失效得作用得多重因素,并可以用图形得方法有层次得逐级描述系统在失效得进程中,各种中间事件得相互

7、关系,从而直观地描述系统就是通过什么途径而发生失效得。目前,故障树分析方法已被公认为可靠性、安全性分析得重要工具之一。4 故障树得建立步骤) 选择与确定顶事件:顶事件就是系统最不希望发生得事件，或就是指定进行逻辑分析得故障事件。） 分析顶事件:寻找引起顶事件发生得直接、必要与充分得原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际得逻辑关系用适当得逻辑门相联系。) 分析每一个与顶事件直接相联系得输入事件。如果该事件还能进一步分解,则将其作为下一级得输出事件。4) 重复上述步骤，逐级向下分解,直到所有得输入事件不能再分解或不必要再分解为止,即建成了一棵倒置得故障树。选择顶

8、事件建造故障树定性分析定量分析图1 故障树分析步骤示意图5)定性分析:求出所有导致顶事件发生得系统故障模式。6）定量分析:在各个底事件相互独立与已知其发生概率得条件下，求出单调故障树顶事件发生得概率与一些重要度指标。5故障树分析方法得应用5、 调度系统故障树分析对于试验任务指挥调度系统来说,噪声干扰就是较普遍出现得故障模式,下面就产生噪声干扰得各种原因按照故障树得分析方法进行分析,见图。5、2 DDN系统故障树分析(见图3)6 结束语通过上面得两个例子,本文得出用故障树分析方法分析系统得故障模式,主要有以下几个步骤:1)找出任务决不允许系统发生得故障。即就是给航天任务带来不可挽回得损失得故障模

9、式;2)对每一个故障进行故障树分解,找出可能导致故障发生得基本事件;3）分析所有得基本事件找出导致故障发生得关键部位,该关键部位出现故障导致系统故障得可能性非常高。对关键部位,我们要保证其高可靠性；4)故障树得逻辑结构可以帮助确定在哪些基本事件或部位进行检测。例如，若故障树中一个不期望得事件就是一个或门得输出，则该或门得每一个输入都应被穷举检测,才能避免不期望事件得发生;可就是,如果故障树中一个不期望得事件就是一个与门得输出,则对其中一个输入得保护就可避免不期望事件得发生。在故障树得低层,检测可以用来避免可以导致系统失效得中间事件得发生,在故障树中接近顶层得检测效率比较高,该方法在一些故障危害

10、性不就是很高得系统中应用，可以付出较小得代价达到系统得可靠性要求;5)若要对故障发生得概率进行定量分析,则需要给出每个部位发生故障得概率。总之,通过运用故障树分析技术对航天测控系统进行可靠性分析，可以发现存在得薄弱环节,为进一步改进设计提供了有力依据。通过实际应用，也可以瞧出故障树分析方法就是工程中进行安全性、可靠性分析得一种有力方法,值得在工程实际中推广应用,即使在没有太多可靠性数据得情况下,进行故障树分析得定性分析,同样对发现问题、寻找系统得薄弱环节具有重要作用。图2通话中断或系统干扰噪声干扰线路设备干扰设备本身产生得干扰复用设备干扰卫通失步干扰回声抵消器干扰设备元器件损坏、插接件接触不良

11、设备接地有问题设备之间接口不匹配耦合交叉未及时关微音器话筒离扬声器过近传输线路干扰传输线路特性畸变干扰啸叫失真线路干扰设备操作维护不当滤波器干扰脉冲干扰环境噪声回声干扰串话噪声白噪声电容电感滤波器传输处理交换设备图3中继失步故障DDN故障与传输设备接口不匹配传输信道故障中继参数与远端中继或传输信道不匹配电缆连接原因软件冗余没有设置中继能够同步但不可用故障用户数据信道不通端口得某些参数配置不匹配中继质量差与光端间中继电缆连接问题中继接口板卡损坏中继接口板卡损坏节点路由表没有定义或不正确没有建立好信道连接接口到终端得电缆没有接好或终端设置不正确用户信道处于环回状态口不匹配用户接口损坏传输信道原因节点没有实现网络同步中继接口模块硬件问题