故障树分析在安全管理中的应用论文

安全管理的重要依据就是事故。事故造成了人员伤亡、财产损失, 人类付出了血的代价;事故这种偶然事件中都蕴含必然的规律性。故障树分析是安全系统工程的一种重要分析方法, 它是通过对事故的演绎、推理, 找到防止事故发生的措施和方法[1]。它能分析出事故的直接原因和潜在因素, 思路清晰, 逻辑性强, 一种定性分析方法, 也是一种定量分析方法, 在企业风险管理中得到广泛的应用。

1 故障树编制的基本步骤:六步法

第一步:通过分析事故存在的条件, 确定所分析的系统, 对系统进行整体详细的熟悉和了解。

第二步:收集资料。通过收集、调查之前国内与国外同类或相似系统过去发生的所有事故, 然后做以分析借鉴, 分析系统中人、机、物、环及管理的缺陷, 找出造成事故的所有原因, 得出发生事故的因果关系。

第三步:绘制故障树。首先选择生活中经常发生且后果严重的事件作为故障树中的顶上事件, 比如:火灾、爆炸等。然后根据收集的资料信息, 更深一步的统计分析所有的原因事件, 找出事故原因。以顶上事件为例, 首先采用演绎分析方法, 按顺序向下逐个分析事故的原因, 其次对应逻辑关系选择规定的对应逻辑序号, 最后按照它们的逻辑关系, 把故障树顶上事件和导致顶上事件发生的原因, 采用规定的逻辑符号, 绘制成清晰的树形图。

第四步:定性分析。根据绘制的故障树结构, 按照其逻辑关系求取构成故障树的最小割集或防止事故发生的最小径集, 以及基本事件的结构重要度。故障树定性分析是故障树分析的核心内容。通过分析某一事故发生的规律和特点, 找出控制和预防事故发生的可行性或最佳方案。根据基本事件结构重度, 依轻重缓急分别采取相应的对策措施, 从而确定预防和控制事故发生的安全对策措施, 为安全管理提供重要依据。

第四步:定性分析。

第五步:定量分析。故障树定量分析, 是参考各种基本事件的发生概率的具体数据基础上进行的, 否则不能进行定量分析, 不能对系统进行风险分析, 不能确定安全的投资方向。

第六步:总结与应用。通过对故障树的定性、定量分析的结果进行总结, 利用分析的全部资料和数据, 找出预防和控制事故发生, 降低事故概率的最佳方案。

2 故障树的分析程序

故障树分析程序, 根据确定对象系统的性质、分析目的及实际需要和要求来确定, 一般都有下面的九个基本程序。

(1) 熟悉系统。在确定分析系统后, 应了解和熟悉系统各种情况。

(2) 调查、收集事故资料。调查和收集在过去事故实例, 在有关事故统计基础上, 尽可能广泛地收集、调查国内与国外同类或相似系统过去发生的所有事故, 然后做以分析借鉴。

(3) 确定顶上事件。通过分析系统发生事故的损失和概率大小, 找出易于发生且后果严重的事故作为故障树的顶上事件。

(4) 调查原因事件。根据调查与事故有关的所有原因事件和因素, 主要是人、机、物、环等, 尽量详细查清各种原因和因素。

(5) 绘制故障树。根据收集的资料, 仔细深层的统计分析所有的原因事件, 找出事故发生的原因。首先采用演绎分析方法, 按顺序向下逐个分析事故的原因, 其次对应逻辑关系选择规定的对应逻辑序号, 最后按照它们的逻辑关系, 把故障树顶上事件和导致顶上事件发生的原因, 采用规定的逻辑符号, 绘制成清晰的树形图。

(6) 定性分析。根据故障树结构进行化简, 求出最小割集和最小径集, 确定各基本事件的结构重要度排序[2]。

(7) 计算顶上事件发生概率。将之前国内、国外的发生的事故记录、同类或相似的事故资料都进行统计分析, 计算并在事故树上标出所有原因事件的发生概率。最后根据这些数据, 计算出顶上事件发生概率。

(8) 从可维修系统和不可维修系统分析。计算出不可维修系统的顶上事件发生概率;对可维修系统, 将求出的概率与通过统计分析得出的概率比较, 如二者相差太大, 则须重新研究, 检查原因事件、故障树逻辑关系、基本事件的概率数值, 并进行修正。

3 故障树分析

3.1 定性分析

用下行法或上行法求故障树的所有最小割集。

3.1.1 下行法

下行法的步骤是:从顶上事件开始, 自上而下逐级进行, 对每个中间事件重复上述原则, 直到所有中间事件均被处理, 所得每一行的基本事件的集合均为故障树的一个割集。最后根据最小割集的定义, 将所有行的割集进行比较, 去掉那些非最小割集的行, 剩下的就为故障树中所有最小割集,

3.1.2 上行法

上行法的步骤是:从基本事件开始, 自下而上逐级进行。对顶上事件或每个中间事件重复上述原则, 直到所有结果事件均被处理。将所得的表达式逐次代入, 按布尔运算的规则, 将顶事件表示成基本事件积之和的最简式, 其中每一项对应于故障树的一个最小割集, 从而得到的故障树的所有最小割集。

3.2 定量分析

有了足够的数据支持, 就能根据数据估算出故障树中各基本事件的发生概率, 那么在所有基本事件相互独立的条件下, 就可以对故障树进行下面的定量分析。

3.2.1 顶事件发生的概率

求顶事件发生的概率的方法有:真值表法、概率图法、容斥公式法、不交布尔代数法等。故障树的顶上事件概率计算, 常用的是不交布尔代数法。

3.2.2 重要度

重要度计算根据实际需要, 选择计算出某个或某几个重要度指标。在故障树分析中最基本的重要度有基本事件的结构重要度、概率重要度、关键重要度和相对概率重要度。

4 故障树分析方法的特点及功用

(1) 故障树分析是就某个特定的故障作逐层分析各层次之间各因素的输入与输出的逻辑关系的一种图形演绎分析方法, 是故障在一定条件下的逻辑推理方法。

(2) 故障树分析为预防和控制事故发生, 降低事故发生概率和制定安全技术措施提供依据, 能对导致事故的各种因素及其逻辑关系作出全面、简洁和形象的描述。

(3) 故障树分析既可分析出某些元、部件故障对系统的影响, 又可对导致这些元、部件故障的特殊原因进行分析。

(4) 故障树分析既可作定性评价, 也可作定量评价, 为改善和评价系统的安全可靠性提供定性或定量分析基础图形和数据。

(5) 故障树是图形化的技术资料, 具有直观性, 通过阅读即使不曾参与系统设计的管理、操作和维修人员也能全面了解和掌握各项事故控制要点。

5 最小割集和最小径集对安全管理的指导意义[3]

(1) 最小割集体现系统的危险性。最小割集越多, 系统就越危险。求出最小割集就掌握了事故发生的各种可能, 了解系统危险性的大小, 为调查事故和预防事故提供依据。掌握了最小割集, 就掌握了顶上事件发生的各种可能, 所以, 这对安全管理中掌握事故发生的规律, 调查某一事故原因都是有益的。

(2) 最小径集体现系统的安全性。求出最小径集, 可知道要使事故不发生, 须控制住哪几个基本事件不发生, 也就知道了几种可能的预防方案。这也告诉人们改进系统的的可能性和消除隐患的方法, 或者设计一个新系统时, 杜绝事故发生的几个方案。

(3) 从最小割集可概略地、直观地看出哪种基本事件发生后, 对系统危险性影响较大, 哪种稍次, 哪种可以忽略, 采取什么措施可以使事故发生概率迅速下降。这对安全管理最优方案选择有着指导作用。

6 结语

通过故障树分析方法在企业安全管理中的应用, 为企业安全管理提供强有力的技术支撑。指导企业寻找出影响系统安全的基本原因和因素, 从而为企业管理更加有效制定安全措施, 确保生产安全提供依据, 给企业带来更大的经济效益。

摘要：故障树分析是系统安全工程中的一种重要方法。介绍了故障树编制的基本步骤、基本方法以及在安全管理中的一些应用, 为制定安全对策措施提供了依据, 从而达到预测和预防事故发生的目的。故障树又叫事故树, 通常所说的事故树分析就是故障树分析。故障树分析是安全系统工程重要分析方法之一, 主要通过对事故的演绎、推理, 找到防止事故发生的措施和方法。它能分析出事故的直接原因和潜在因素, 思路清晰, 逻辑性强, 既是一种定性分析方法, 也是一种定量分析方法, 在企业风险管理中得到广泛的应用和推广。

关键词：故障树,故障树分析,最小割集,安全管理

参考文献

[1] 邵辉.系统安全工程[M].北京;石油工业出版社, 2008.5.

[2] 潘璘玲.安全与健康[J].福建;福建人民出版社, 2003.10.

[3] 田水承, 景国勋.安全管理学[M]北京;机械工业出版社, 2009.8.