故障树分析（FTA）的方法与步骤

（1）概述 故障树分析是在系统设计过程中，通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，绘出逻辑框图（即故障树），从而确定系统失效原因的各种可能的组合方式及其发生概率，并以此为基础来计算系统的失效概率，以便采取纠正措施，提高系统可靠性的一种设计分析方法。

故障树分析是以故障树作为模型，对系统进行可靠性分析的一种方法。它把系统最不希望发生的故障状态，作为逻辑分析的目标，在故障树中称为顶事件。继而找出导致这一故障发生的所有可能的直接原因，在故障树中称为中间事件。再跟踪引起这些中间故障事件发生的所有可能的直接原因，直至追寻到引起中间故障事件发生的全部零部件状态，在故障树中称为底事件。用相应的代表符号和逻辑门把顶事件、中间事件、底事件联接成树形逻辑图，此图即为故障树（FT）。再以故障树为基础对系统进行定性分析和定量计算，从而可对系统的可靠性进行预测和评估。

FTA的具体步骤通常因评价对象、分析目的、精细程度等而不同，但一般可按如下步骤进行：

1）故障树的建造。

2）故障树的数学表达。

3）定性分析。

4）定量分析。

【案例4-4】对电动机过热故障进行故障树分析

图4-12列示了一个电动机的电源回路，其中：M—电动机；E—电源；S₁和S₂—开关；FU——熔断器；R—限流电阻。电动机是主要部件，因此选择它的以下两个故障模式作为顶事件：电动机过热；电动机不能起动。其所造成的故障树如图4-13和图4-14所示。电动机过热的建树边界条件是：导线正常；无外力作用。

图4-12 电动机的电源回路

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图4-13 电动机过热故障树

图4-14 电动机不能起动故障树

（2）建树注意事项 故障树要反映出系统故障的内在联系，同时能使人清楚形象地掌握这种联系并进行确切的分析。为此，建树时应注意以下问题：

1）选好建树流。就是要选好某种贯穿在建树过程中的功能流，以它为主线来分析所有故障事件，跟踪建树流逐级建树。如机械力、电流、电压、物质流、信息流等，均可作为建树流。

2）合理处理好系统及部件的边界条件。边界条件就是建树前对系统某些部件的状态或环境条件做出合理的规定，如：水源为无限大；导线和连接部分不发生失效；电源可靠等。不同系统、不同部件由于功能不同，与其主系统、部件关系不同，边界条件也不同。但边界条件不确定，故障树的范围也无法确定。尤其对于大型复杂系统更难处理。这就要求建树者广泛分析资料，做出合理且尽可能切合实际的决定。

3）故障事件定义要精确。如果故障事件定义不精确，树中可能出现逻辑混乱乃至矛盾及错误。

4）采用FTA通用术语和符号。为了便于交流，在建立故障树时，应采用表4-12所示的术语及符号。

表4-12 常用故障树术语及符号