故障树分析（FTA）一、概述故障树分析FTA（英文为FaultTreeAnalysis）是一种图形演绎的故障分析方法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。它将系统故障形成的原因（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑关系图（即故障树），从而确定系统故障的原因和发生的概率。由FTA结果可以确定被分析系统的薄弱环节、关键部位、应采取的措施、对可靠性试验的要求等。同时FTA还可通过分析各种可能的潜在故障，揭示系统内部的联系，指导维修方案及维修策略的制定，确定检修装置的最佳配置，为故障诊断提供依据；另外还为后勤保障、运用维修管理打下相应的基础。FTA从20世纪60年代首先在宇航，以后在核能领域内得到了重视和发展，目前已在电子、化工、电力、机械、交通等行业中得到了广泛的应用，用来作为评价系统可靠性和安全性的有力工具。(一）FTA概念在故障树分析中，对于所研究系统的各种故障状态或不正常的情况均称为故障事件。各种完好状态或正确情况皆称为成功事件。两者均称为事件。FTA所研究的一个事件，也就是系统所不希望发生的事件或FTA中所关心的结果事件称为顶事件，位于故障树的顶端。在FTA中仅导致其它事件发生的原因事件称为底事件，它是可能导致事件发生的基本原因，位于故障树的底端。FTA是以顶事件为分析目标，通过逐层向下查找所有可能发生的原因。每层均查找其直接原因，从而找出系统内可能存在元件失效、环境影响、人为失误以及程序处理等硬件和软件因素（各种底事件）与系统故障（顶事件）之间的逻辑关系，并通过各种符号（事件符号、逻辑符号和转移符号）来描述系统中各种事件间的因果关系，从而形成倒立树状图形，这种图形称之为故障树。图2—16表示出水泵驱动系统故障树，其中图2—16（a）为直流电动机驱动水泵系统的原理图，图2—16（b）为该系统顶事件电机不转的故障树。在建造完故障树以后，再定性分析各底事件对顶事件发生影响的组合方式和传播途径，识别可能的系统故障模式，以及定量计算这种影响的轻重程度，计算出系统在该项事件时的故障概率。系统的可靠性分析基本上分为两种方法，一种是归纳法。另一种是演绎法。FMECA属于归纳法，FTA属于演绎法。FMECA是由下而上，确定产品可能的故障模式，确定各种故障对系统的影响，基本上是面向系统的各种组成部分。而FTA则是由上而下，假设系统故障，分析其可能的原因，基本上是面向整个系统。进行FMECA分析的着眼点在于不漏掉一种可能的故障模式，因此在新产品研制时，原则上要普遍分析各主要零部件可能发生的故障对系统的影响，所以在工程上总是首先进行FMECA，从中确定一切灾难性和严重的故障事件，针对FMECA的分析结果先取一些重要的故障事件来进行FTA。FMECA和FTA两种方法是互相补充的、相辅相成的。（a)系统原理图（b）故障树图2-16水泵驱动系统故障树E-110V直流电源；M-直流电动机；K1-手动开关；K2-电磁开关；P-水泵电动机不转M两端无110V直流电压M失效++E电压<110V开关失效K1失效K2失效MPEK2K1（二）FTA特点（1）FTA法直观、形象。它通过从系统到部件再到零件层层下降的分析，采用逻辑符合绘制出树状图形，将系统的故障与导致该故障的各处因素直观而又形象地表现出来，从而评价各种零部件故障原因及其对系统可靠性、安全性的影响程度。（2）FTA法具有灵活性和多用性。它不局限于对系统可靠性做一般的分析，而可以分析系统的各种故障状态，它不仅可以分析由单一部件故障引起的系统故障，还可以分析多个零部件同时故障而导致的系统故障；它不仅可以分析系统中零部件故障树对系统的影响，还可以考虑环境、人为因素或决策失误以及维修状态的影响；FTA不仅可应用于工程技术问题，而且还可应用于经济管理系统工程，可以作为管理和维修人员的管理、维修指南。（3）FTA是一种图形演绎法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。它可以围绕某些特定的故障树状态做层层深入的分析。在清晰的故障树图形下表示出系统的内在联系，指出单元故障与系统故障之间的逻辑关系。（4）FTA不但可以进行多目标的定性分析，还可以进行复杂的定量计算。故障树分析的理论基础，除概率论和数理统计外，布尔代数及可靠性数学中的理论均可用于FTA的定量分析中，并且随着计算机技术的发展，图像信息技术、各种计算方法也都在FTA中得到广泛应用。通过FTA定量计算可以求出复杂系统中的故障概率和其它可靠性特征量，为评估和改进产品的可靠性提供定量数据。（5）FTA的缺点是建造过程复杂，耗时太长，收集数据困难。FTA首先需要建树，建树过程复杂，需要经验丰富的工程技术人员、运用维修人员参加。系统越复杂，建树越困难，耗时越长，建造数年的故障树并