Метода дерева отказов

Разработаны несколько методов построения деревьев отказов, однако, основные понятия, используемые в области синтеза и анализа деревьев отказов являются универсальными. Остановимся на наиболее употребляемых понятиях.

1– Событие:Событие определяется на уровне системы или компонента. Для события предварительно определяются и оговариваются условия его появления в системе. Пример: 1 – отказ лампочки А; 2 – отказ лампочки А вызван скачком напряжения; 3 – режим системы контролируется лампочкой А.

2 – Отказ: событие, характеризующееся тем, что одно из двух его состояний связано с ненормальной работой, являющейся следствием поломки или дефекта.

Отказы элементов являются основополагающими данными при анализе причинных связей. Они классифицируются на первичные отказы, вторичные отказыиошибочные команды(Хенли Э.Дж., Кумамото Х., 1984).

Первичный отказ элемента определяют как нерабочее состояние этого элемента, причиной которого является он сам, и необходимо выполнить ремонтные работы для возвращения элемента в рабочее состояние. Первичные отказы происходят при входных воздействиях, значения которых, находятся в пределах, лежащих в расчётном диапазоне, а отказы объясняются естественным старением элементов. Разрыв резервуара вследствие усталости материала служит примером первичного отказа.

Вторичный отказ такой же, как первичный, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы объясняются воздействием предыдущих или текущих избыточных напряжений на элементы. Амплитуда, частота, продолжительность действия этих напряжений могут выходить за пределы допусков или иметь обратную полярность и вызываются различными источниками энергии: термической, механической, электрической, химической, магнитной, радиоактивной и т.п. Эти напряжения вызываются соседними элементами или окружающей средой, например метеорологическими и геологическими условиями, а также воздействием со стороны других технических систем. Люди, например операторы и контролёры, также являются возможными источниками вторичных отказов, если их действия приводят к выходу элементов из строя. Примерами вторичных отказов служит «срабатывание предохранителя от повышенного электрического тока», «повреждение емкостей для хранения при землетрясении». Следует отметить, что устранение источников повышенных напряжений не гарантирует возвращения элемента в рабочее состояние, так как предыдущая перегрузка могла вызвать необратимое повреждение в элементе, требующее в этом случае ремонта. Когда точный вид первичного или вторичного отказа определён и данные по этому отказу получены, события с первичными и вторичными отказами оказываются одинаковыми, они рассматриваются как исходные отказы, которые в дереве отказов помещаются в круглые блоки.

Ошибочные команды представляются в виде элемента, находящегося в нерабочем состоянии из-за неправильного сигнала управления или помехи, при этом часто не требуется ремонт для возвращения данного элемента в рабочее состояние. Самопроизвольные сигналы управления или помехи часто не оставляют последствий (повреждений), и в нормальных последующих режимах элементы работают в соответствии с заданными требованиями. Типичными примерами ошибочных команд являются: «напряжение приложено самопроизвольно к обмотке реле», «переключатель случайно не разомкнулся из-за помех», «помехи на входе контрольного прибора в системе безопасности вызвали ложный сигнал на остановку», «оператор не нажал аварийную кнопку» (ошибочная команда от аварийной кнопки).

Отказы элементов могут возникнуть в результате: 1 – первичных отказов, 2 – вторичных отказов или 3 – ошибочных команд. Отказы всех этих категорий могут иметь различные причины.

Например, первичный отказ элемента может возникнуть при работе элементов в заданных режимах за счёт естественного старения элементов.

Отказ элемента вследствие ошибочных команд может быть обусловлен самопроизвольными сигналами управления и помехами, которые в свою очередь вызваны неправильной работой соседних элементов, воздействием окружающей среды или ошибочными действиями персонала.

Отказ элемента вследствие вторичного отказа может произойти, например, из-за избыточного напряжения, которое в свою очередь может появиться по причине неправильной работы соседних элементов, воздействия окружающей среды или ошибочных действий персонала.

3 – Нормальное событие:событие, которое может появиться или не появиться в определенное время. Нормальное событие может рассматриваться как отказ, если оно произошло не вовремя. События, определенные в пп.2 и 3, взаимно исключают друг друга и охватывают все множество событий.

4 – Основное событие:событие (ошибочное или нормальное), которое появляется на элементарном уровне. Под элементом имеется ввиду наименьшая составная часть системы. Если рассматривать интенсивность отказов некоторых компонентов системы, то эти компоненты и будут элементами системы. Основное событие может состоять в отказе одного из таких компонентов.

5 – Первичное событие:событие, вызванное особенностями самого компонента, например, отказ лампочки, упоминавшийся выше, связанный с перегоранием нити накала.

6 – Вторичное событие:событие, вызванное внешней причиной, например, отказ той же лампочки, связанный со скачком напряжения.

7 – Головное событие:событие при вершине дерева отказов, которое анализируется с помощью всей остальной части дерева Это результирующий отказ, который выводит систему (человека или устройство) из нормального состояния.

Только главные, наиболее вероятные или критичные события должны рассматриваться на начальной стадии анализа. Для определения этих событий можно использовать анализ критичности (АК). По мере продвижения аналитической работы можно включать все более редкие или менее вероятные события или предпочесть не принимать их в расчет.

В принципе, окружающие условия – это весь мир, в котором находится данная система. Таким образом, чтобы не отклоняться от намеченной цели, необходимо установить разумные пределы влияния окружающей среды при проведении исследования с помощью дерева событий (АДС) или анализа последствий, поскольку эти два подхода предусматривают детальную разработку развития аварийных начальных событий в системе и окружающей её среде.

При определении системы требуется тщательно установить начальные состояния элементов. Все элементы, которые имеют более одного рабочего состояния, создают различные начальные условия. Например, начальное количество жидкости в баке может быть регламентировано. Событие «бак полный» становится одним начальным состоянием, а «бак пустой» является другим состоянием. Необходимо также точно установить рабочий отрезок времени: например, условия при пуске и остановке могут создавать другого рода опасные условия, отличающиеся от установившихся режимов работы.

Когда достаточное количество информации по системе собрано, можно составить описания вариантов развития процесса (сценариев) и определить конечные события. Затем при помощи дерева событий устанавливают причинные взаимосвязи, ведущие к конечному событию.