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時間：2022-09-17 09:49:08
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇故障樹分析法范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
1 故障樹分析法簡介
故障樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是一種自上而下逐層展開的圖形分析方法，是通過對可能造成系統(tǒng)故障的硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等進行分析，畫出邏輯框圖，也就是故障樹，再對整個系統(tǒng)中發(fā)生的故障事件，由總體至部分地按樹狀逐級進行細化分析，這樣能夠判明基本故障、確定故障發(fā)生的原因、故障的影響和故障發(fā)生的概率等。故障樹分析法的步驟常因分析對象、分析目的等地不同而略有區(qū)別。但一般可以按以下四個步驟進行，即；
（1）建立故障樹；
（2）建立故障樹的數(shù)學模型；
（3）故障樹的定性分析和定量分析。
故障樹分析法用機各系統(tǒng)的故障診斷，是因為它具有如下幾個特點：
（1）故障樹分析法可以針對某一特定的故障作層層深入的分析，用清晰的圖形直觀、形象地表述系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，指出部件故障與系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系。
（2）故障樹可以清楚地表明，系統(tǒng)故障與哪些部件有關(guān)系，有什么關(guān)系，以及關(guān)系的緊密程度。同時，也可以從故障樹看出元部件發(fā)生故障后，對整個系統(tǒng)的工作有無影響，有什么影響，有多大的影響，以及通過何種途徑產(chǎn)生影響。
（3）故障樹建成以后，對于沒有參與過系統(tǒng)設(shè)計與試制的管理與維修人員來說，是一個形象的直觀的維修指南，在實際維修應(yīng)用中可以大大縮短維修人員的培訓時間，節(jié)約對維修人員的培訓費用[1]。
2 建立故障樹的方法與步驟
先選定系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障事件作為頂事件，接下來第一步是找出直接導(dǎo)致該事件發(fā)生的各種可能的因素或各因素的組合，比如硬件故障、軟件故障、環(huán)境因素、人為因素等等。第二步是找出導(dǎo)致第一步中各因素的直接原因。按照此方法向下演繹，一直追溯到引發(fā)系統(tǒng)故障發(fā)生的全部原因，即分析到不需要再分析的底事件為止。然后，再把各種事件用對應(yīng)的符號和適用于它們的邏輯關(guān)系的邏輯門和頂端事件相連，這樣就構(gòu)成了一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的有若干級的倒置的故障樹。
3 故障樹分析的數(shù)學模型
故障樹是由所有底事件的“并”和“交”的邏輯關(guān)系連接構(gòu)成，因此可以用結(jié)構(gòu)函數(shù)作為數(shù)學工具，來建立故障樹的數(shù)學表達式，以便對故障事件作出定性分析和定量計算。為了簡化分析起見，假設(shè)分析的零部件和系統(tǒng)只有兩種狀態(tài)，正?；蚬收?；且假設(shè)零部件的故障是相對獨立的。以由n個相互獨立的底事件構(gòu)成的故障樹作為研究對象。
設(shè)是表示底事件的狀態(tài)變量，取值0或l，設(shè)表示頂事件的狀態(tài)變量，也取值0或1，則有如下定義：
=
=
因故障樹頂事件是系統(tǒng)所不希望發(fā)生的故障狀態(tài)，即=1與此狀態(tài)相對應(yīng)的底事件狀態(tài)為零部件故障狀態(tài)，即=1。顯而易見，頂事件狀態(tài)完全取決于底事件，即頂事件的狀態(tài)必須是底事件狀態(tài)的函數(shù)，則有=（X）=（，，…，），稱（X）為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)，它表示系統(tǒng)狀態(tài)的一種邏輯函數(shù)，其自變量為該系統(tǒng)各組成單元的狀態(tài)。
3.1 與門結(jié)構(gòu)函數(shù)
如果一與門故障樹，=1，=1，…，，則其結(jié)構(gòu)函數(shù)為（x）=1，表示當全部零部件都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才發(fā)生故障。反之，只要其中一個=0，則（x）=0，表示只要有一個零部件不發(fā)生故障，則頂事件不發(fā)生，即系統(tǒng)正常。
3.2 或門結(jié)構(gòu)函數(shù)
如果一個或門故障樹，=1，而其它=0，則其結(jié)構(gòu)函數(shù)為（x）=1，表示當一個零部件發(fā)生故障，則系統(tǒng)就發(fā)生故障。反之，全部=0，則（x）=0，表示所有零部件不發(fā)生故障，則頂事件不會發(fā)生，即系統(tǒng)正常。
4 故障樹的定性分析和定量計算
4.1 定性分析
對故障樹定性分析的主要目的是：尋找導(dǎo)致與系統(tǒng)有關(guān)的不希望事件發(fā)生的原因和各種原因的組合，即尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式。從中確定系統(tǒng)的最薄弱的環(huán)節(jié)，從而采取相應(yīng)的措施，予以補救。比如對關(guān)鍵的零部件采取故障監(jiān)測與診斷的措施就可以減少排除故障的時間。
割集是導(dǎo)致故障樹頂事件發(fā)生的若干底事件集合。一個割集代表了系統(tǒng)故障發(fā)生的一種可能性，即一種失效模式。若將割集中含底事件任意去掉一個就不成為割集，則稱此為最小割集。路集是故障樹中一些底事件的集合。若將路集中所含底事件任意去掉一個就不能稱為路集，而稱為最小路集。由于一個最小割集是包含有最少數(shù)量而又最必須的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合則代表了給定系統(tǒng)的全部故障。因此，最小割集的意義在于它描述出處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)中所必須排除的故障，顯示出系統(tǒng)中最薄弱環(huán)節(jié)。對故障樹進行定性分析的主要目的是查清系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障有多少種可能性，從而確定系統(tǒng)的最小割集，以便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)[2]。
4.2 故障樹的定量計算
故障樹的定量計算就是利用故障樹這一邏輯圖形作為模型，計算或估計頂事件發(fā)生的概率及系統(tǒng)的可靠性指標，從而對系統(tǒng)的可靠性及其故障進行定量分析。
一般情況下，故障分布假定為指數(shù)分布，根據(jù)底事件的發(fā)生概率，按照故障樹的邏輯結(jié)構(gòu)逐漸向上運算，即可計算出頂事件的發(fā)生概率。假設(shè)事件，，…，的發(fā)生概率為，，，由這些底事件組成的不同邏輯門結(jié)構(gòu)及其頂事件發(fā)生的概率可按照下列公式進行計算：
（1） 與門結(jié)構(gòu)事件發(fā)生概率
（2） 或門結(jié)構(gòu)事件發(fā)生概率
（3） 頂事件發(fā)生概率
如果某故障樹的全部最小割集，，…，，并假設(shè)不考慮同時發(fā)生兩個或兩個以上零部件故障，各最小割集中沒有重復(fù)出現(xiàn)的底事件。在此前提下，頂事件發(fā)生概率為：
式中，為在t時刻第j個最小割集存在的概率；為t時刻第j個最小割集中第t個部件的故障概率；為最小割集數(shù)；為頂事件的發(fā)生概率，即系統(tǒng)的不可靠度。
5 故障樹分析法分析飛機故障舉例
5.1 PACK出口超溫故障分析
當PACK組件出口溫度傳感器探測到PACK的出口溫度大于 95℃時，此故障就會被激發(fā)。此故障出現(xiàn)時，一般只有ECAM的警告信息和ECS報告。和壓氣機超溫故障一樣，在出現(xiàn)此類故障時，都應(yīng)該先檢查CFDS上有無相關(guān)信息，如果有，直接根據(jù)CFDS上的提供的信息進行排故。當CFDS上沒有信息時，也要檢查ECS的報告。PACK出口超溫故障會導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)中區(qū)域溫度控制部分出現(xiàn)問題，因此出現(xiàn)此類故障時，必須馬上排除。下面就針對PACK出口超溫故障進行故障樹的分析[3]。
5.2 故障樹的建立
（1）頂事件。在空調(diào)系統(tǒng)中，PACK出口超溫故障會導(dǎo)致客艙或駕駛艙的溫度不能調(diào)節(jié)，飛機客艙不能進行正常的增壓，飛機駕駛艙的儀表和電子設(shè)備艙的設(shè)備得不到正常的冷卻，在故障等級中屬于危險性的故障，要求飛機設(shè)計時發(fā)生此類故障的概率為10-7每飛行小時。一旦發(fā)生此類故障，將極大地降低飛機的安全裕度，極大地加重了機組的負擔與壓力，使其無法正確完成操作，有可能引起飛機損壞或人員傷亡。建立此故障樹的邊界條件為：不考慮導(dǎo)線故障、環(huán)境因素和人為因素造成的故障，只考慮空調(diào)系統(tǒng)自身的故障。
（2）中間事件。參考A320ASM手冊21-61-00（PACK組件溫度控制）可以看出，PACK出口溫度超溫故障的觸發(fā)要使PACK出口溫度傳感器感受到95℃才會激發(fā)警告。因此，除了PACK出口溫度傳感器本身故障以外，只有可能是從防冰活門或旁通活門出來的熱引氣才會使PACK出口溫度出現(xiàn)超溫。
（3）底事件。根據(jù)A320的ASM手冊21-61-00可以知道，如果旁通活門位置非正常的打開，那么引起此現(xiàn)象的原因是旁通活門機械故障或控制它的PACK 控制器發(fā)出錯誤的控制信號。如果是防冰活門非正常打開造成，那么引起防冰活門不正常打開的原因一般有兩個，一個是防冰活門本身故障，二是控制防冰活門的氣動傳感器有故障。
5.3 定性分析
通過以上的PACK出口溫度傳感器、防冰活門機械故障、旁通活門機械故障的分析，可以得出PACK組件出口超溫的故障樹如下圖1所示。表1列出了故障樹中各符號的具體含義。
6 結(jié)語
故障樹分析法是系統(tǒng)可靠性研究中常用的一種分析方法。故障樹分析法是在弄清基本失效模式的基礎(chǔ)上，通過建立故障樹的方法，找出系統(tǒng)故障原因，分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，以改進原有設(shè)備，指導(dǎo)維修，防止事故的發(fā)生。故障樹分析法本身作為故障分析的一種行之有效的方法與飛機現(xiàn)有的故障監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，可以彌補飛機內(nèi)部故障監(jiān)控系統(tǒng)無法將環(huán)境因素與人為因素計算在內(nèi)的缺陷，提高維修能力，為提高航空公司的競爭力提供了強有力的技術(shù)支持。
參考文獻：
對民用飛機而言，氧氣系統(tǒng)一旦發(fā)生故障就有可能導(dǎo)致航班延誤影響正點率，更嚴重的可能會危及飛行安全以及機組人員與乘客生命安全。因此，對飛機氧氣系統(tǒng)的常見故障進行分析，提高飛機氧氣系統(tǒng)的可靠性、安全性和有效性就具有非常重要的現(xiàn)實意義。
一、A320氧氣系統(tǒng)
飛機的氧氣系統(tǒng)作為飛機主要系統(tǒng)之一，它的任務(wù)就是在飛機座艙增壓失效時為機組，乘務(wù)員和乘客提供生命活動所必需的氧氣，保障生命安全。飛機氧氣系統(tǒng)可分為機組氧氣系統(tǒng)，旅客氧氣系統(tǒng)和便攜式氧氣系統(tǒng)。如果駕駛艙壓力突然減少或者有煙霧以及危險氣體時，機長，副駕駛和觀察員可以在任意時刻根據(jù)自身的需要選擇是否使用氧氣面罩；而只有在座艙失壓時，乘務(wù)人員和旅客才能允許使用氧氣面罩。便攜是氧氣系統(tǒng)主要用于急救和一些特殊需求的人員。下圖為A320機組氧氣系統(tǒng)原理圖。
二、故障樹分析法
故障樹分析法（Fault Tree Analysis）簡稱FTA，是目前我們在研究系統(tǒng)可靠性中一種比較常用的方法。1961年由美國貝爾電話研究室的華特先生提出，其后在航空領(lǐng)域，原子反應(yīng)堆等復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)中得到了充分利用。FTA是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件的分析方法。它將系統(tǒng)失效和各種硬件軟件因素用恰當?shù)倪壿嫹栠B接起來，構(gòu)成一幅倒立樹狀圖形，來分析系統(tǒng)失效發(fā)生的概率。FTA不僅可以對系統(tǒng)失效做出定性分析同時也可以做定量的分析，定性分析即找出各種底事件對系統(tǒng)失效的傳播途徑，而定量分析則是根據(jù)底事件對整個系統(tǒng)影響的輕重程度來計算系統(tǒng)失效的概率。
首先要確定頂事件，即導(dǎo)致系統(tǒng)失效的故障狀態(tài)。確立好頂事件后，對其進行分析從而找出引起它發(fā)生的直接原因，并將所有找出的直接原因與頂事件用恰當?shù)倪壿嫹柭?lián)系起來。然后分析每一個造成系統(tǒng)失效的直接原因，若還能進行進一步分解，則將其作為下一級的輸入事件，如果對頂事件那樣進行分析處理尋找其間接原因。循環(huán)往復(fù)逐級向下分解直到所有輸入事件不能再分解為止，就構(gòu)成了一幅完整的故障樹圖。
三、A320飛機氧氣系統(tǒng)典型故障的分析
本文以A320的氧氣系統(tǒng)為例，來進一步說明故障樹分析法在飛機氧氣系統(tǒng)失效時排除故障的具體方法。通過對A320氧氣系統(tǒng)的工作原理和故障原因進行綜合分析后，總結(jié)出氧氣系統(tǒng)故障可以分為下列幾種情況：首先，故障可分為機組氧氣系統(tǒng)故障和旅客氧氣系統(tǒng)故障；其次，機組氧氣系統(tǒng)故障又可分為機組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力和氧氣管道壓力低且警告系統(tǒng)失效兩種情況：而旅客氧氣系統(tǒng)故障可分為座艙失壓氧氣系統(tǒng)無法供氧和單個旅客服務(wù)組件（PSU）故障。機組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力故障樹見圖1。
如圖1所示，該故障樹清晰明了的表達在機組氧氣系統(tǒng)喪失供氧能力和兩個中部時間以及四個底事件之間的邏輯關(guān)系。此時，對飛機而言，會導(dǎo)致其失去控制而損毀；對于機組而言，飛行員可能由于高空缺氧造成暈厥，甚至窒息死亡；而對于乘客來說，絕大多數(shù)無法幸免。從上圖可以看出，造成該故障的主要原因為氧氣滲漏及氧氣瓶組件故障，對于駕駛艙氧氣面罩無法使用的問題，其發(fā)生的概率是比較小的，所以應(yīng)根據(jù)AMM35-12-41PB401中的規(guī)定排除故障。
圖2顯示為飛機氧氣管道壓力低且警告功能失效，這種情況與機務(wù)在航前檢查時沒有仔細檢查氧氣管路是否滲漏有關(guān)，會降低緊急情況下機組的工作能力，直接影響了安全飛行裕度。對于滲漏和氧氣瓶組件故障，可以按照圖1方法進行排故；對于低壓開關(guān)故障，應(yīng)按IPC35-32-09-10檢查開關(guān)，重新安裝后，測試是否正常。
故障樹圖3顯示，單個PSU故障是由氧氣面罩不能收放，氧氣化學發(fā)生器故障和輸送電纜及連接器故障造成的。氧氣化學發(fā)生器故障通常是旅客在使用完氧氣面罩后，機務(wù)人員應(yīng)及時參考IPC35-32-09-33更換新氧氣瓶及面罩，依據(jù)AMM35-32-42-210-001/002對氧氣瓶以及壓力檢查，對其充氧使其壓力達到規(guī)定水平；對于面罩不能收放，應(yīng)依據(jù)AMM35-21-00重新整理和收納氧氣面罩，并檢查其容器。對于A320來說，全機共有54套PSU，其中26套有3個氧氣面罩，28套有4個氧氣面罩，總共有190個氧氣面罩可供使用，而A320客艙座位數(shù)為150個，根據(jù)CCAR25（運輸類飛機適航標準）規(guī)定的客艙氧氣面罩的總數(shù)必須比座位數(shù)多10%以上。也就是說在A320客艙中，比規(guī)定值10%還要富裕17%，即不會造成災(zāi)難性或危險事件的發(fā)生。
四、結(jié)束語
通過對飛機氧氣的典型失效形式用故障樹的方法進行分析，顯而易見，故障樹分析法與傳統(tǒng)的排故方法相比，具有其獨特的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的維修方法是在其發(fā)生故障后，一一檢查所有可能失效的部件，而故障樹分析法則是根據(jù)故障形式及故障原因直接找出最根本的失效事件，節(jié)約了維修的時間和成本，提高了排除故障的速度和精度。綜合故障樹分析在飛機氧氣系統(tǒng)中實踐的成功性，建議可以將這種分析方法用在更多的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)中。
參考文獻：
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[2] 陳，王曉春. A320 飛機機組氧氣系統(tǒng)[J].科技資訊，2012（27）：44-45.
[3] 李洪寧.基于CBR與FTA的飛機故障診斷專家系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].山東：青島科技大學，2012.
關(guān)鍵詞： 故障樹分析法；安全風險；評估
Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment
中圖分類號：F272.92 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）09-0142-03
0 引言
目前，項目安全風險評估主要采用的方法是專家調(diào)查打分法和LEC法，前者簡單明了、操作方便，但可靠性完全取決于專家的經(jīng)驗和水平；后者結(jié)合了定性與定量的特性，但無法找出影響風險等級的基本要素。故障樹分析（FTA）技術(shù)是美國貝爾實驗室的沃特森博士于1961年開發(fā)的，它采用了邏輯的方法，利用圖的形式將可能造成項目失敗的各種因素進行分析，并確定其各種可能組合方式。該方法能將項目安全風險由粗到細，由大到小，分層排列，容易找出所有基本風險事件，邏輯關(guān)系明晰，分析結(jié)果準確。
1 安全風險的特征
安全風險是指危險、危害事故發(fā)生的可能性與其造成損失的集合。工程項目安全風險具有如下特性：①客觀性。安全風險不以人的意志為轉(zhuǎn)移，客觀真實的存在于生活之中。②可變性。在施工過程中，不同風險能導(dǎo)致不同結(jié)果，但如果提前加以控制就能避免風險事件的發(fā)生或降低其影響。③多樣性。安全風險常常存在于每個不同的環(huán)節(jié)和領(lǐng)域，并表現(xiàn)出各種形式和性質(zhì)。
2 安全風險的分類
按照誘發(fā)危險、有害因素失控的條件分類：
①人的不安全行為。人的不安全行為分操作錯誤、忽視安全、忽視警告，造成安全裝置失效，使用不安全設(shè)備，手代替工具操作，物體存放不當，冒險進入危險場所，忽視防護用品用具的使用等13大類。②物的不安全狀態(tài)。物的不安全狀態(tài)分為防護、保險、信號等裝置缺乏或有缺陷，設(shè)備、設(shè)施、工具有缺陷，個人防護用品、用具缺少或有缺陷，以及生產(chǎn)場地不良4大類。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括對物性能控制的缺陷，對人的失誤控制的缺陷，工藝過程、作業(yè)程序的缺陷，用人單位的缺陷，對來自相關(guān)方的風險管理的缺陷，違反安全人機工程原理6大類。
3 安全風險評估
安全風險評估方法一般可分為定性評估法、定量評估法以及定性定量相結(jié)合的方法。其中常用的有故障樹分析法、專家打分法、LEC法、矩陣圖法、概率分析法、決策樹分析法、蒙特卡羅法等。本文將重點介紹故障樹分析法在項目安全風險評估中的應(yīng)用。
3.1 故障樹分析步驟 ①確定故障樹的頂上事件。將易于發(fā)生且后果嚴重的事故作為頂上事件。②調(diào)查與頂上事件有關(guān)的所有原因事件。③故障樹作圖。從頂上事件起，一層一層往下分析各自的直接原因事件，根據(jù)彼此間的邏輯關(guān)系，用邏輯門連接上下層事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的邏輯樹形圖。④故障樹定性分析。定性分析是故障樹分析的核心內(nèi)容之一，目的是分析該類事故的發(fā)生規(guī)律及特點，通過求取最小割集（或最小經(jīng)集），找出控制事故的可行方案，并從故障樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根據(jù)各基本事件的故障率，分析頂上事件發(fā)生的可能性大小。結(jié)合定性分析，按輕重緩急分別采取對策。
3.2 故障樹分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起頂上事件發(fā)生必須的最低限度的割集。最小割集表示系統(tǒng)的危險性，求出最小割集可以掌握事故發(fā)生的各種可能，最小割集越多，系統(tǒng)越危險。最小割集的求取方法有行列式法、布爾代數(shù)法等。②最小徑集及其求法：最小徑集是頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，每一最小徑集表示防止頂上事件的一個方案，最小徑集越多，系統(tǒng)就越安全。最小徑集可利用它與最小割集的對偶性求解。把原來故障樹的與門和或門對換，各類事件發(fā)生換成不發(fā)生，進而求出成功樹的最小割集，最后轉(zhuǎn)化為故障樹的最小徑集。③結(jié)構(gòu)重要度分析：結(jié)構(gòu)重要度分析是從故障樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件發(fā)生概率（或假定各基本事件的發(fā)生概率都相等）的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件所產(chǎn)生的影響程度。結(jié)構(gòu)重要度分析可采用兩種方法，一是求結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)；二是利用最小割集或最小徑集判斷重要度，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)計算公式如下：
I？漬 （i）=■■
I？漬 （i）——基本事件Xi重要度系數(shù)近似判斷值；
Kj——包含Xi的割集（徑集）；
n——Xi所在最小割集（徑集）中基本事件的總數(shù)。
當然，在實際應(yīng)用過程中，基本事件重要性還要結(jié)合其發(fā)生頻率等定量數(shù)據(jù)予以判斷。
3.3 故障樹分析案例應(yīng)用 高空墜落一直是建筑施工行業(yè)的常見事故，據(jù)不完全統(tǒng)計，2009年至2010年兩年間，中鐵十七局四公司共發(fā)生各類高空墜落事件20余起，其中從腳手架、模板、作業(yè)平臺上墜落占到了總數(shù)的80%，個別事件造成了人員傷亡。為系統(tǒng)分析可能造成高空墜落的每個基本事件或其組合，判斷其重要程度，以便及時采取應(yīng)對措施，本文將圍繞高空墜落展開故障樹分析。以“工人從腳手架、模板、作業(yè)平臺上墜落”作為頂上事件，編制故障樹如圖1。
①計算故障樹的最小割集。根據(jù)集合的運算定律，本案例采用布爾代數(shù)法計算如下：
T=A1+A2+A3+A4+X3
=（X1+X2+X5X6）+（X7+X8）（X4+X9）+（X10+X11）X12X4+X4（X13+X14）+X3
=X1+X2+X3+X5X6+X4X7+X7X9+X4X8+X8X9+X4X13+X4X14+X4X10X12+X4X11X12
則該故障樹的最小割集為E1={X1}；E2={X2}；E3={X3}； E4={X5，X6}；E5={X4，X7}；E6={X7，X9}；E7={X4，X8}；E8={X8，X9}； E9={X4，X13}；E10={X4，X14}；E11={X4，X10，X12}；E12={X4，X11，X12}。
用最小割集表示故障樹的等效圖如圖2所示，發(fā)生頂上事件的途徑有12種。
②計算故障樹的最小徑集。利用故障樹最小割集的對偶性求解。用T′、A′1、A′2、A′3、 A′4、B′1、B′2、M′1、M′2、M′3、M′4、X′1、X′2、X′3、X′4、X′5、X′6、X′7、X′8、X′9、X′10、X′11、X′12、X′13、X′14表示原有事件的補事件，邏輯門作相應(yīng)轉(zhuǎn)換，則所得成功樹如圖3所示。
根據(jù)集的運算定律用布爾代數(shù)法計算成功樹的最小割集：T′=A′1A′2A′3A′4X′3
=X′1X′2X′3（X′5+X′6）（X′7X′8+X′4X′9）（X′10X′11+X′4X′12）（X′4+X′13X′14）
=X′1X′2X′3（X′4X′5X′7X′8+X′4X′5X′9+X′4X′6X′7X′8+X′4X′6X′9+X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14）
=X′1X′2X′3X′4X′5X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′5X′9+X′1X′2X′3X′4X′6
X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′6X′9+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3
X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′1X′2X′3
X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14
根據(jù)成功樹的最小割集轉(zhuǎn)換求得原故障樹的最小徑集：P1={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8}；P2={X1，X2，X3，X4，X5，X9}；P3={X1，X2，X3，X4，X6，X7，X8}；P4={X1，X2，X3，X4，X6，X9}；P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X12，X13，X14}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X12，X13，X14}；P7={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X14}；P8={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10，X11，X13，X14}
③本事件結(jié)構(gòu)重要度分析。利用重要度系數(shù)公式計算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)（不考慮發(fā)生概率情況下）：
I？漬（1）=1；I？漬（2）=1；I？漬（3）=1；I？漬（4）=1.62；I？漬（5）=0.33；I？漬（6）=0.33；I？漬（7）=0.66；I？漬（8）=0.66；I？漬（9）=0.66；I？漬（10）=0.14；I？漬（11）=0.14；I？漬（12）=0.28；I？漬（13）=0.33；I？漬（14）=0.33
則重要性順序為：X4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。與等效故障樹分析結(jié)果基本一致。
④基本事件概率重要度分析。由于結(jié)構(gòu)重要度分析只是按故障樹的結(jié)構(gòu)分析了各基本事件對頂上事件的影響，因此具有一定的局限性，實際應(yīng)用中還應(yīng)該考慮基本事件的發(fā)生概率?；臼录怕手匾确治龇从车氖歉骰臼录l(fā)生概率對頂上事件的影響，其方法是頂上事件發(fā)生概率函數(shù)P（T）對基本事件（Xi）求一次偏導(dǎo)數(shù)，即I（i）=？墜P（T）/？墜Xi。根據(jù)四公司廈深、漢宜、南廣三個代表性項目2010年收集到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在所有各基本事件中，發(fā)生概率最高的是“未系安全帶”，其次是“違章操作”和“無安全防護或防護不到位”，再次是“腳踩空”、“緊固扣件松脫”、“跳板折斷”、“結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理”等。
⑤評估結(jié)果及應(yīng)對措施。“工人從腳手架、模板、作業(yè)平臺上墜落”事件的最小割集有12個，最小徑集有8個，說明導(dǎo)致高空墜落事件的可能性有12種，但只要采取最小徑集方案中的任何一種，即可有效避免事故的發(fā)生。綜合考慮各基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序和概率重要度統(tǒng)計分析結(jié)果，可以確定造成頂上事件的主要原因依次為：未系安全帶、無安全防護或防護不到位、違章操作、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、緊固扣件松脫等，需要重點采取措施予以應(yīng)對，其他為次要原因。
根據(jù)評估結(jié)果，2011年四公司安質(zhì)部重點采取了以下應(yīng)對措施強化項目“高空墜落”安全風險的管理，防范頂上事件發(fā)生：一是強化安全帶的使用。規(guī)定高處作業(yè)人員必須按規(guī)定佩帶和正確使用安全帶，不得使用損毀或質(zhì)量不合格的安全帶，同時項目部要加強現(xiàn)場檢查。二是做好安全防護。規(guī)定各項目墩臺頂部、高空走道必須按要求設(shè)置防護圍欄，掛設(shè)安全網(wǎng)，圍欄連接要牢固，高度要合適，安全網(wǎng)質(zhì)量應(yīng)合格，安裝應(yīng)有效；腳手架要按規(guī)定連接牢固，并設(shè)有防滑措施，跳板應(yīng)鋪滿。要注意對安全防護設(shè)施定期進行檢查和維護。三是嚴禁違章作業(yè)。腳手架搭設(shè)、模板拼裝必須按規(guī)范操作，按交底進行；各項施工作業(yè)必須滿足規(guī)范；嚴禁攀登連接件和支撐件；嚴禁在上下同一垂直面安裝、拆卸模板；嚴禁惡劣天氣下露天攀登與懸空高處作業(yè)；嚴禁酒后作業(yè)等。四是嚴格方案評審。腳手架搭設(shè)及模板拼裝方案必須經(jīng)過適當?shù)脑u審，必要時由公司組織內(nèi)外部專家進行論證，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計科學合理，防護措施全面到位。五是落實崗前培訓。規(guī)定高處作業(yè)人員必須經(jīng)培訓考核合格后方可上崗，特種作業(yè)人員（如架子工）必須取得特種作業(yè)證后持證上高?？指甙Y患者不得從事高空作業(yè)。六是狠抓監(jiān)督檢查。規(guī)定項目部應(yīng)專人負責現(xiàn)場安全巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)并整改安全隱患，對違章操作、違章指揮、不系安全帶等人為因素加大處罰力度，切實提高員工安全意識。
措施實施后，經(jīng)過一段時間運行和統(tǒng)計，中鐵十七局四公司“高空墜落事件”發(fā)生頻率總體降低了約45%，取得了良好效果，實現(xiàn)了預(yù)期目標。
4 結(jié)束語
安全生產(chǎn)是項目安全管理的永恒主題，風險評估則是項目安全管理的基礎(chǔ)。工程項目安全風險點多面廣、錯綜復(fù)雜，準確評估各類風險的重要程度，明確控制重點，找出應(yīng)對途徑，對有效管控項目安全風險有著舉足輕重的作用。故障樹分析法是項目安全風險評估的有效工具，它可以找到引起事故發(fā)生的原因及其相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的模式和預(yù)防事故的最佳途徑，其特點是邏輯性強、靈活性高、適用范圍廣，既可定性分析，又可定量分析，評估結(jié)果具有系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性，適用于較復(fù)雜系統(tǒng)的風險評估。
參考文獻：
船舶主機系統(tǒng)包括多項設(shè)備、多重裝置，船舶系統(tǒng)故障來自于多方面，必須加大對船舶系統(tǒng)故障的分析力度，采用科學的故障分析法，便于及時發(fā)現(xiàn)故障，找到故障成因，進而采取措施來解決問題、解除故障。故障樹分析法能夠為船舶主機系統(tǒng)故障診斷提供科學的措施和方法，通過畫出故障樹形圖，其中劃分為樹干與樹梢，各類故障以及對應(yīng)的成因分布其中，對船舶主機系統(tǒng)進行全方位的故障分析。
1 故障樹分析法
故障樹分析法是專門針對故障通過繪制樹形圖譜來分析故障的過程，屬于可靠性設(shè)計的科學方法，屬于從結(jié)果到原因的全方位分解與剖析。設(shè)置一個故障可能性層列，其中最不可能出現(xiàn)或結(jié)果最壞的事件被叫作“頂事件”，立足于該事件從中分析造成此事件的眾多因素和原因，將其納入故障樹的第二級，再對應(yīng)發(fā)現(xiàn)造成二級故障的原因，稱之為三級故障，逐層剖析、逐步分解，最后獲得一個最底層引發(fā)故障的因素，被叫作底事件。將分布于頂部和底部中間的一系列故障叫作中間故障事件，從頂部到底部逐層鏈接最終將形成一個從上到下的樹形結(jié)構(gòu)，也就是人們所稱的“故障樹”。
2 船舶主機系統(tǒng)故障診斷中故障樹的創(chuàng)建
主機作為船舶系統(tǒng)內(nèi)部一項重要設(shè)備，由于長時間運行，如果檢修不到位、運維不合理或者檢修人員的水平有限等都可能釀成多種故障問題，對此則需要高效、精準地判斷故障成因，再結(jié)合主機系統(tǒng)的相關(guān)資料以及故障分析中的相關(guān)數(shù)據(jù)等來判斷故障類型，再有針對性地采取措施來解除故障。
船舶主機系統(tǒng)不同于普通的機電設(shè)備，其主機設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，存在眾多影響主機運行的不良因素、不良因子。有必要圍繞主機系統(tǒng)創(chuàng)建一個故障樹，利用故障樹分析法來逐層分析與分解船舶主機系統(tǒng)的故障和問題，理論與現(xiàn)實相互配合的方式來深入剖析故障，結(jié)合主機系統(tǒng)實際的運行原理以及相關(guān)工作經(jīng)驗等來創(chuàng)建一個故障樹示意圖。實際的故障樹分析法主要可以采用定性與定量分析相結(jié)合的方式，每一類方法都有自身的優(yōu)勢和特c。
2.1 定性分析
定性分析是故障樹分析法的一個必備方法，依照最小割集法原理，可以得到故障樹最小割集，如圖1所示。
2.2 定量分析
船舶主機系統(tǒng)不同類型故障的相關(guān)數(shù)字、數(shù)據(jù)統(tǒng)計對應(yīng)見表1。
參照上表分析，船舶主機系統(tǒng)長時間運轉(zhuǎn)對應(yīng)將得到監(jiān)測到一系列故障，對應(yīng)形成以上數(shù)據(jù)，采用定量計算的方法來對應(yīng)分析出船舶主機系統(tǒng)無法常規(guī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的有效度。所謂的“有效度”指的是船舶機械以及船舶相關(guān)的裝備系統(tǒng)無法在常規(guī)狀態(tài)下運行，以及出現(xiàn)故障問題以后，在一個特定時間范圍內(nèi)可以被維修、恢復(fù)功能的效度，在這一過程中船舶依然可以按照常規(guī)運轉(zhuǎn)，其生產(chǎn)概率不會受到影響，對此可以利用以下公式來計算得出船舶系統(tǒng)的效度：
按照上面的公式，其中λ=a×10-4對應(yīng)各自算出故障系統(tǒng)的一系列效度值，經(jīng)計算能夠得出船舶主機系統(tǒng)無法常規(guī)運行故障概率為18.09，系統(tǒng)被修復(fù)的概率：0.62，將以上數(shù)值帶入公式，得出效度值：A=0.9945，以上數(shù)據(jù)數(shù)值說明船舶主機系統(tǒng)中的各項故障都能被有效修復(fù)，維持主機系統(tǒng)的常規(guī)運行。
3 船舶系統(tǒng)的故障樹形分析
船舶主機系統(tǒng)有著自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，具體包括：油管系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、泵系統(tǒng)以及貯存性零部件等。其中某一部件出現(xiàn)問題，則將使得系統(tǒng)整體上走向故障狀態(tài)，其中冷卻系統(tǒng)又可能發(fā)生以下方面的故障：溫控故障、海水管故障等，泵系統(tǒng)又包括兩個型號的泵體，當它們共同處于故障狀態(tài)時，則將導(dǎo)致主油泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，對此可以嘗試創(chuàng)建一個故障診斷樹形圖來深入分析主機系統(tǒng)故障。
4 故障樹有利于故障的排除
故障樹形圖為故障的診斷與排除創(chuàng)造了條件，可以參照此樹形圖來高效地判斷、識別故障，同時，根據(jù)機器設(shè)備以及系統(tǒng)等的工作狀態(tài)、運行狀態(tài)來逐步、逐層來測試、分析系統(tǒng)中各項儀器、設(shè)備等的運行情況，從而高效地識別故障的成因，圍繞故障成因來判斷故障發(fā)生概率，再結(jié)合造成故障的原因來采取措施及時排除故障。
故障樹形圖為故障的判斷、分析與診斷創(chuàng)造了條件，使得故障分析者能夠從樹干出發(fā)再逐漸過渡到枝杈部分，對應(yīng)來分析故障成因，為船舶主機系統(tǒng)故障的查找提供了一個更加便捷、直接的通道，能夠提升故障查找工作效率，確保更多故障能夠被精準、高效地查找。
5 結(jié)束語
故障樹分析法能夠為船舶主機系統(tǒng)故障的診斷與分析創(chuàng)造條件，為其提供了更加直接、有效的方法，及時發(fā)現(xiàn)故障，科學分析故障的成因，以及各類故障之間的關(guān)系等，是一項需要深入提倡與運用的科學方法。
參考文獻
中圖分類號：U292 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（b）-0078-02
1 故障樹分析方法概述
1.1 故障樹分析法簡介
故障樹定性分析就是將致命性故障或災(zāi)難性危險等產(chǎn)生的原因由樹干到樹枝逐級細化，進而分析致命性故障或災(zāi)難性危險與其產(chǎn)生原因之間的因果關(guān)系，進而找出所有可能的風險因素。故障樹定量分析是由下至上依據(jù)底層事件發(fā)生的概率以及邏輯門關(guān)系，算出系統(tǒng)總事故的概率，并且還能將底層事件風險依據(jù)概率大小排序，并針對性確定風險控制措施和方案。其一般流程為：選擇頂事件+構(gòu)造故障樹+定性識別出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有底層事件+定量分析計算頂事件發(fā)生概率及底事件的重要度+提出各種風險控制措施和方案。
在軌道車輛工程中，可運用故障樹分析車輛已暴露的故障，進而獲得影響車輛正常工作的關(guān)鍵要素，并進行針對性質(zhì)量控制，也可以在車輛研制的初始階段對其進行建樹分析，進而確定設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施。
1.2 故障樹的建立
在故障樹分析中，位于故障樹頂端的是故障樹分析的目標和關(guān)心的結(jié)果事件，定義為“頂事件”，將所分析系統(tǒng)的各種故障和失效、不正常情況等定義為“故障事件”，用“成功事件”定義所分析系統(tǒng)各種正常狀態(tài)和完好情況。將位于頂事件與底事件之間的中問結(jié)果事件定義為中間事件。常用的符號包括事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號等。
在建立故障樹前，首先要對系統(tǒng)進行全面深入的了解。系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝調(diào)整、使用運行、維修保養(yǎng)等方面的技術(shù)文件和數(shù)據(jù)資料等都要被分析和研究。除了要考慮系統(tǒng)本身的因素外，還要考慮人為因素及環(huán)境因素的影響。對系統(tǒng)及單元的功能和失效以及人為因素及環(huán)境因素，應(yīng)給予明確的定義。在故障樹分析中，將由單元本身引起的事件稱為“一次事件”，將由人的因素或環(huán)境條件引起的事件稱為“二次事件”。建立故障樹的具體步驟如下。
1.2.1 確定頂事件
通常將所分析系統(tǒng)最不希望發(fā)生的致命性故障或災(zāi)難性危險作為該系統(tǒng)故障樹分析的頂事件。因此，對一個系統(tǒng)而言，頂事件并不唯一，可以有多個。任何需要分析的系統(tǒng)故障或災(zāi)難性危險，只要是可以分解且有明確定義，則都可以作為該系統(tǒng)故障樹的頂事件。
1.2.2 確定其他層級事件
確定了系統(tǒng)的頂事件之后，把頂事件作為起始端向下建立故障樹。先是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能直接原因，將其作為第一級中間事件。用相應(yīng)的事件符號表示第一級中間事件，再選取恰當?shù)哪鼙磉_中間事件與上一級事件邏輯關(guān)系的邏輯門符號連接中間事件與上一級事件。依此逐級向下建立故障樹，直到找出所有能夠引起系統(tǒng)故障的無法再向下追究的原因為止，將最末層事件作為底事件，至此，建樹完成。
1.2.3 需注意的問題
建立故障樹的過程中需要注意以下幾個方面的問題。
一是通常采用以系統(tǒng)的功能為主線來確立故障樹各層級事件進而建立完整故障樹，建樹過程始終按照演繹的邏輯進行。同時要注意到復(fù)雜系統(tǒng)通常有多個流程分支，主流程不唯一，因此在建樹時要依據(jù)具體系統(tǒng)情況而定。
二是在建立故障樹前要合理地選取和設(shè)定所分析系統(tǒng)及單元（部件）的邊界條件。所謂邊界條件是指系統(tǒng)和單元（部件）的若干變動參數(shù)，參數(shù)設(shè)定合理，將有助于在建故障樹過程中抓住主線和明確范圍。
三是故障樹各層級事件的定義要精確唯一，不易造成歧義。
四是故障樹各層級事件間有清楚、嚴謹?shù)倪壿嬯P(guān)系。
五是應(yīng)注意邏輯多余事件的刪減，盡量簡化故障樹，且故障樹應(yīng)便于定性和定量分析。
2 故障樹定性分析實例
故障樹定性分析某型軌道客車系統(tǒng)的目的是要找出該型軌道客車故障的全部可能原因，并定性地識別該型軌道客車系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝調(diào)整、使用運行、維修保養(yǎng)等方面的薄弱環(huán)節(jié)。
在用故障樹定性分析某型軌道客車系統(tǒng)時，最為關(guān)心的是最小割集，即導(dǎo)致頂事件發(fā)生的必要而充分的底事件的集合。僅當最小割集包含的底事件都同時存在時則頂事件發(fā)生，或者是只要最下割集中有任何一個事件不發(fā)生，則頂事件不發(fā)生――最小割集的性質(zhì)。如果系統(tǒng)出現(xiàn)了故障事件，則必然至少有一個最小割集發(fā)生。系統(tǒng)的一種故障模式可以用一個最小割集表示，系統(tǒng)的故障譜即可以表示為全體最小割集。因此，防止所有最小割集發(fā)生是保證頂事件不發(fā)生的可靠措施。在軌道客車的設(shè)計中要采取必要的措施降低最小割集發(fā)生的概率，在軌道客車的運轉(zhuǎn)中要努力確保不使最小割集發(fā)生。
3 故障樹定量分析實例
故障樹定量分析某型軌道客車系統(tǒng)的任務(wù)是，在已知底事件發(fā)生概率的條件下，利用故障樹作為計算模型，求解出頂事件即某型軌道客車系統(tǒng)故障或失效發(fā)生的概率，從而可以評估出該軌道客車系統(tǒng)的可靠性、安全性及風險性。
假定故障樹的頂事件及相互獨立的全部底事件均只有“不發(fā)生”和“發(fā)生”，亦即“正?！焙汀肮收稀眱煞N狀態(tài)，則根據(jù)底事件發(fā)生的概率，由下往上按故障樹的邏輯結(jié)構(gòu)逐級運算即可求得頂事件發(fā)生的概率。
其中底事件發(fā)生概率的定量分析來源于單元或部件失效數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計分析。失效數(shù)據(jù)是故障樹定量分析的基礎(chǔ)，直接影響系統(tǒng)可靠性、安全性及風險性分析的精確性和適用性。由于來源于壽命試驗產(chǎn)生的失效數(shù)據(jù)受到財力、物力和人力等方面因素的限制，數(shù)據(jù)來源很少。而來源于生產(chǎn)現(xiàn)場的壽命試驗，雖然條件現(xiàn)成、真實，失效數(shù)據(jù)來源多，但受限于不夠重視現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)的搜集，或者失效數(shù)據(jù)丟失，或者失效數(shù)據(jù)記錄不完整或不正確。目前，失效數(shù)據(jù)不足已經(jīng)成為影響可靠性定量分析和風險評估的一個難點問題，因此要建立失效數(shù)據(jù)庫是一個長期且重要的任務(wù)，要十分重視對軌道客車系統(tǒng)單元或部件失效數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計。
4 故障樹分析法的注意事項
故障樹分析是由一個或多個不希望發(fā)生的頂事件開始，向下逐級分析導(dǎo)致頂事件發(fā)生的直接原因和潛在原因的方法。在運用故障樹分析軌道客車系統(tǒng)時，需要根據(jù)故障樹分析的特點，注意以下幾個方面的問題：一是無論是進行定性還是定量故障樹分析，在建立故障樹時，都應(yīng)盡量確保故障樹完整、準確，以使故障樹不會影響分析結(jié)果的準確性。因此在該型軌道客車事故樹分析的過程中，采用了由熟悉該型軌道車輛系統(tǒng)的多個工程師共同參與建樹的方法，實踐證明這種由多個工程師共同參與建樹的方法相比于由一個人建立起來的故障樹更為有效、完整和準確。二是常用故障樹的定性分析法進行系統(tǒng)故障診斷，因此在故障樹分析過程中可先求出最小割集，并按照從小到大的順序?qū)⒏罴判?，進而依據(jù)最小割集的階數(shù)進行故障診斷。三是故障樹的定量分析法常用于對系統(tǒng)進行安全性分析。通過自上而下的指標分配，可確定對于各底事件的安全性要求指標。通過自下而上的計算，可用于對頂事件的安全性要求進行驗證。因此各底事件概率的準確性將影響故障樹定量分析的準確性。
參考文獻
一、商場信息系統(tǒng)的風險及其評估
信息系統(tǒng)風險評估的方法主要有故障樹分析法、故障模式影響及危害性分析、層次分析法、線性加權(quán)評估和德爾斐法等。
商場信息系統(tǒng)是一個由服務(wù)器和商場各部門的客戶機構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它龐大，復(fù)雜，風險事件更是紛繁多樣。如果采用故障樹分析法可以把商場的信息系統(tǒng)的風險事件分門別類的找出來，并根據(jù)各個風險的邏輯關(guān)系，構(gòu)造出故障樹。這樣，龐大的商場信息系統(tǒng)中最嚴重的風險以及引起這些風險發(fā)生的源頭都一目了然。管理基層就能夠相應(yīng)的從最底層最小的疏漏開始加以防范，責任到每一個操作的部門或人，防微杜漸，以免小的疏忽造成大錯。
信息系統(tǒng)安全風險分析主要針對信息系統(tǒng)中各種不同范疇、不同性質(zhì)、不同層次的威脅問題，通過歸納、分析、比較、綜合最后形成對信息系統(tǒng)分析風險的認識過程。大多數(shù)風險分析方法最初都要進行對資產(chǎn)的識別和評估，在此以后，采用不同的方法進行損失計算。
首先對于影響信息安全的要素進行分析，引起信息安全風險的要素有，然后運用故障樹分析法計算出風險因子。
二、故障樹分析法
故障樹分析法（Fault Tree Analysis- FTA)是由Bell電話實驗室的WASTON H A 于1961年提出的一種分析系統(tǒng)可靠性的數(shù)學模型，現(xiàn)在已經(jīng)是比較完善的系統(tǒng)可靠性分析方法。
1.故障樹分析法基本原理
故障樹就是通過求出故障樹的最小割集，得到引起發(fā)生頂事件的所有故障事件，以發(fā)現(xiàn)信息系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)或最關(guān)鍵部位，由此對最小割集所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵部位進行強化風險管理。
2.故障樹分析法的步驟
(1)建造故障樹。故障樹分析法就是把信息系統(tǒng)中最不嚴重的故障狀態(tài)作為故障分析的目標，然后一級一級尋找導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部事件，一直追查到那些最原始的、都是已知的、勿需深究的因素為止。并且按照它們發(fā)生的因果關(guān)系，把最嚴重的事件稱為頂事件，勿需深究的事件稱為底事件，介于頂事件和底事件的事件稱為中間事件用相應(yīng)的符號代表這些事件，用適當?shù)倪壿嬮T把頂事件、底事件、中間事件連接成一個倒立的樹狀的邏輯因果關(guān)系圖，這樣的圖就稱為故障樹。
(2)求最小割集。
定義1:在由故障樹的某幾個底事件組成的集合中，如果該集合的底事件同時發(fā)生時將引起頂事件的發(fā)生，這個集合就稱為割集 （cut sets. CS)。
定義2:假設(shè)故障樹中存在這樣一個割集，如果任意去掉一個底事件后，就不再是割集，則這個割集被稱為最小割集(minimal cut sets. MCS)。
(3)定量定性分析。首先我們來計算頂事件的失效概率，在掌握了“底事件”的發(fā)生概率的情況下，“頂事件”即所分析的重大風險事件的發(fā)生概率（用Pf表示）就可以通過邏輯關(guān)系得到。
設(shè)底事件xi對應(yīng)的失效概率為qi(i =1,2,..,n)，n為底事件個數(shù)最小割集的失效概率為各個底事件失效概率的積P(mcs)=P(x1∩x2∩…∩xn)=，其中m為最小割集階數(shù)，而頂事件發(fā)生概率為各個底事件失效概率的和:Pf(top)=P(y1∪y2∪…∪yk)其中，yi為最小割集，k為最小割集個數(shù)。而由于最小割集時事件的關(guān)系，Pf(top)的計算要分為以下三種情況:
①當y1,y2m,yk為獨立事件時則有:
其中，Pi為最小割集yi的失效概率。
②當y1,y2m,yk為互斥事件時，則有;。
③當Pf(top)為相容事件時，則有:
我們根據(jù)以上公式可知，如果階數(shù)越少的最小割級就是越重要的，而在這些階數(shù)少的最小割級里出現(xiàn)的底事件也是比較重要的底事件，而在階數(shù)相同的最小割級中，重復(fù)次數(shù)越多的底事件越重要。
(4)各頂事件危害等級。則可用:風險因子:r=Pf+Cf-PfCf來定量的表示風險的大小。
三、商場信息系統(tǒng)實例分析
1.建造故障樹
(1)管理不善帶來的風險。
X11.由于系統(tǒng)管理員的無意錯誤，直接危害到了系統(tǒng)安全。
X12.管理員沒有按照安全操作規(guī)程啟動系統(tǒng)安全的保護體系。
X13.管理員沒有按照安全操作規(guī)程啟動關(guān)鍵性的系統(tǒng)組件。
X14.由于管理員的疏忽或是管理員自己利用系統(tǒng)物理環(huán)境的脆弱點，物理破壞網(wǎng)絡(luò)硬件資源。
X15.攻擊者利用社會關(guān)系學原理，非法獲取進入和控制系統(tǒng)資源的方法和手段。
X16.某些未授權(quán)用戶非法使用資源和授權(quán)用戶越權(quán)使用資源造成對系統(tǒng)資源的誤用，濫用或使系統(tǒng)運行出現(xiàn)混亂，而危及或破壞系統(tǒng)。
(2)被動威脅。
X21.非法截取（獲）用戶數(shù)據(jù)，攻擊者通過對通信線路竊聽等非法手段獲取用戶信息或交易數(shù)據(jù)等。
X22.密碼分析，攻擊者通過非法手段獲取了信息后，通過破譯加密的數(shù)據(jù)獲得敏感性和控制信息。
X23.信息流和信息流向分析，攻擊者通過對信息或其流向的分析，獲到信息。
(3)主動威脅。
X31. 使網(wǎng)絡(luò)資源拒絕服務(wù)，攻擊者通過對系統(tǒng)和系統(tǒng)中的一些資源的頻繁存取甚至非法占有，使系統(tǒng)資源對系統(tǒng)喪失或減低正常的服務(wù)能力。使之不能正常工作。
X32.假冒合法用戶或系統(tǒng)進程欺騙系統(tǒng)，攻擊者假冒成已經(jīng)授權(quán)的用戶行使一些受權(quán)限控制的操作，使系統(tǒng)混亂。
X33.篡改信息內(nèi)容，攻擊者篡改一些確定的信息或者數(shù)據(jù)，使用戶因為獲得篡改過的信息而受騙。
X34.惡意代碼攻擊，假冒授權(quán)用戶的身份執(zhí)行惡意代碼，是系統(tǒng)產(chǎn)生異常進程，破壞系統(tǒng)資源。
X35.抵賴，在接受到信息數(shù)據(jù)后，為了因避免接受信息所要承擔的責任而否認接受過信息，或者在發(fā)送一條信息后，為了因避免發(fā)送信息所要承擔的責任而否認發(fā)送過信息。
X36.信息重放，非法獲取用戶的識別和鑒別等數(shù)據(jù)后，攻擊者使用這些安全控制數(shù)據(jù)欺騙系統(tǒng)或訪問系統(tǒng)資源。
X37.偽造合法系統(tǒng)服務(wù)，攻擊者偽造系統(tǒng)服務(wù)與授權(quán)用戶交互。
2.故障樹的定量分析
電子商務(wù)模塊出現(xiàn)故障為頂事件，管理不善，被動威脅，主動威脅為中間事件，余下的為底事件，設(shè)頂事件和底事件發(fā)生的概率分別為Pf，q,q2,Λq16,則最小割集的失效概率為:P(mcs)=P(x1∩x2∩Λ∩x16)，而頂事件發(fā)生的概率:Pf(top)=P(y1∪y2∪y3)。
然后可由前面的系統(tǒng)分析知道，y1,y2,y3是相互獨立的事件，則有
其中，Pi為最小割集yi的失效概率。
Risk analysis and control of large volume concrete crack based on fault tree analysis
Zhu tong
Abstract: Along with our country economy development,continuous application of mass concrete in the project, the cracks of concrete has become more and more popular, become the focus of the control object in the process of construction, but because of the reasons caused the cracks are many, is always a difficult problem in the process of construction, this paper analyses the cause of the cracks, identify key the minimum cut setand calculate the importance of the base events by using the fault tree analysis method, the factors affecting the final crack to judge the degree of key importance of the sort, the corresponding control measures are put forward.
Key words:Mass concrete FTA CrackreasonContro
中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A
隨著社會的進步和發(fā)展，混凝土在向高強度、高性能發(fā)展的同時，混凝土的裂縫控制技術(shù)難度也大大增加。所謂大體積混凝土，國內(nèi)外的定義也不盡相同，美國混凝土學會(ACI)規(guī)定[1] [7]：“ 任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。我國根據(jù)《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》上，定義大體積混凝土為：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸等于或大1m，或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。從混凝土的定義中可知，影響大體積混凝土裂縫的主要原因是混凝土內(nèi)外溫差導(dǎo)致的，本文運用故障樹分析法，通過實例對產(chǎn)生裂縫的原因分析，建立故障樹，逐層進行風險分析，從而找到產(chǎn)生裂縫的最主要因素。
1 故障樹分析法及特點
故障樹分析法:它是一種邏輯演繹法,以一種樹狀的圖形出現(xiàn),。在故障樹分析中，對于所研究系統(tǒng)的各類故障狀態(tài)或不正常工作情況皆稱為故障事件。故障樹由一些基本的圖形元素(包括邏輯門符號中間事件及底事件符號等)依據(jù)一定的邏輯關(guān)系組合成整個故障樹圖形，故障樹圖形反應(yīng)了各個故障樹事件之間的因果邏輯關(guān)系。
2 故障樹分析法的思路
2.1 故障樹分析法一般按照如下步驟進行[2] [3]：
(l)合理選擇頂事件是故障樹分析的關(guān)鍵
頂事件作為故障樹分析的基礎(chǔ)和源頭,不同的頂事件,故障樹也大不相同，對系統(tǒng)進行故障分析時,一般選擇對系統(tǒng)影響顯著的那些因素列為故障樹的頂事件。
(2)建立正確地故障樹是故障樹分析的核心
要對系統(tǒng)進行正確的分析，首先得對影響系統(tǒng)的整個因素進行分析。所以要求建樹人員必須熟悉和掌握整個系統(tǒng)的機理，做出接近事實的分析。
(3)故障樹的定性分析
定性分析主要是研究故障樹中所導(dǎo)致頂事件發(fā)生的最小割集，一般常用下行法和上行法。一般來說，一個故障樹的最小割集都不止一個，找最小割集是非常重要的，他可以使人們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)，以便有目標、有針對性的進行改進設(shè)計、有效提高系統(tǒng)可靠性水平。
在對系統(tǒng)進行故障分析時,需要對系統(tǒng)作如下假設(shè):
1)系統(tǒng)和基本單元的故障狀態(tài)只取正常和失效兩種。
2)基本單元的故障事件彼此獨立。
設(shè)給定故障樹是由n個底事件組成，Xi為描述第i個底事件的狀態(tài)的布爾變量，即：
故障樹頂事件的狀態(tài)變量與底事件狀態(tài)變量的關(guān)系可用結(jié)構(gòu)函數(shù)表示：
（1）
式中k表示故障樹中最小割集的數(shù)目；
(4)故障樹的定量分析
針對一個具有n個最小割集x1,x2,….xi的系統(tǒng)故障樹而言,根據(jù)故障樹分析的條件假設(shè)得到各個最小割集的底事件相互獨立,彼此不相交，所以該系統(tǒng)的故障樹頂事件發(fā)生的概率為[4]:
（2）
(5)重要度分析
在系統(tǒng)中一個部件或最小割集對頂事件發(fā)生的貢獻大小稱為重要度。本文主要針對實例，通過關(guān)鍵重要度的分析，確定底事件對頂事件發(fā)生的影響。
定義關(guān)鍵重要度[2]：
（3）
因為
（4）
從而有
（5）
3 實例分析
某施工單位進行基礎(chǔ)施工，設(shè)計坑底標高-4.210 m,開挖深度(坡高)8.52m,開挖坡度為1∶1.5,根據(jù)建設(shè)要求,現(xiàn)階段進行基礎(chǔ)底板的施工。本工程主樓基礎(chǔ)底板厚為1200mm,主樓所在的基礎(chǔ)底板屬大體積混凝土澆筑，一次混凝土澆筑量預(yù)計在900立方米左右，作為整個工程的一個難點，整個底板均作為大體積混凝土進行專項施工。
3.1建立故障樹[5][6]
由于本工程底板混凝土強度高，厚度和體積大，要降低大體積混凝土內(nèi)部最高溫度和控制混凝土里表溫度差在規(guī)定限值(25℃)以內(nèi)，主要對混凝土收縮、混凝土內(nèi)外溫差、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)變形者三個主要因素進行分析，如圖1所示。
圖1 大體積混凝土裂縫故障樹分析圖
表1 故障樹事件的符號及含義
3.2確定故障樹的最小割集
用求故障樹的最小割集可用下行法，此案例的最小割集列于下表：
步驟
1
2
3
4
5
6
7
E1 E4 X1 X1 X1 X1 X1
E2 E5 X2 X2 X2 X2 X2
E3 E2 E5 X3 X3 X3 X3
E3 E2 X4 X4 X4 X4
E3 E2 X5 X5 X5
E3 E6 X6X7 X6X7
E3 E3 X8
X9
X10
由此可知，該故障樹的最小割集為：｛X1｝｛X2｝｛X3｝｛X4｝｛X5｝｛X6X7｝｛X8｝｛X9｝｛X10｝
3.3確定關(guān)鍵重要度
由公式（1）及最小割集可知，此故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)為：
又根據(jù)容斥定理：
式中ck為故障樹的最小割集。
所以頂事件概率表達式為：
根據(jù)以往實際工程經(jīng)驗,請相關(guān)工程人員對圖1的裂縫故障樹中底事件發(fā)生的概率進行了打分,并通過公式（5）計算關(guān)鍵最重要度，其結(jié)果如表2所示。作為試探性工作,本文采用的概率值與事件發(fā)生的可能性及嚴重程度間的對應(yīng)關(guān)系是:0.01為不可能, 0.1為可能性小,0.3為可能, 0.5為可能且嚴重,0.7為相當可能且嚴重。
表2 底事件發(fā)生概率及關(guān)鍵重要度
從上表可知：關(guān)鍵重要度的大小依次為：
通過對關(guān)鍵重要度的計算，可以看出內(nèi)外部的溫度（溫差）是導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，其次是水灰比及選用水泥的型號，因此為了防止裂縫的發(fā)生，要做好事前控制，采取措施降低混凝土的內(nèi)外溫差。
4 結(jié)束語
本文通過介紹故障樹分析法的原理及實例舉證，討論逐步分析了大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，通過關(guān)鍵重要度的計算，可以看出影響因素的重要程度，這為以后的預(yù)防控制混凝土裂縫的發(fā)生具有積極意義。
故障樹的建立及底事件發(fā)生的概率都要求相關(guān)人員具有工程經(jīng)驗，這樣才能真正把握產(chǎn)生裂縫的主要原因，并通過事前的準備，防止裂縫的產(chǎn)生。此外通過對混凝土覆蓋保溫、保濕材料，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)水等都可以防止裂縫的產(chǎn)生，也可以事后控制，比如設(shè)置后澆縫，采取二次抹面工藝等，減少表面收縮裂紋。
參考文獻：
[1] 李海濤.鐵路橋梁工程大體積混凝土裂縫的原因分析與控制措施.鐵道勘測與設(shè)計，2006(5).
[2] 郭波,龔時雨等. 項目風險管理.電子工業(yè)出版社，2006（6）.
[3] 趙冬安.基于故障樹法的地鐵施工安全風險分析.華中科技大學博士學位論文，2011(10).
[4] 龍小梅,陳龍珠.基坑工程安全的故障樹分析方法研究. 防災(zāi)減災(zāi)工程學報，2003(5).
中圖分類號：TN83 中圖分類號：A
1 概述
故障樹分析法（FTA——Fault Tree Analysis）是目前國內(nèi)外進行系統(tǒng)安全性分析和風險評價所普遍采用的方法之一，它用邏輯推理的方法，形象地進行危險的分析工作，直觀、明了、思路清晰、邏輯性強，可以做定性分析，也可以做定量分析，目前已在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
2 創(chuàng)新點
（1）首次定量分析了飛機的安全風險，將FTA技術(shù)運用機飛行全階段的事故分析，填補了安全性量化分析的空白。
（2）首次從可靠性、安全性的角度系統(tǒng)地分析了飛機余度設(shè)計的合理性，找出薄弱環(huán)節(jié)與重點產(chǎn)品，為確定生產(chǎn)與維護中的重點控制范圍提供了更為科學的依據(jù)。
3 相關(guān)概念
FTA技術(shù)是通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等）進行分析，畫出邏輯框圖（即故障樹），從而確定系統(tǒng)故障原因的各種可能組合方式及其發(fā)生概率，以便采取相應(yīng)的糾正措施提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計方法。它不僅能反映單元故障對系統(tǒng)的影響，還能反映幾個單元故障組合對系統(tǒng)的影響，并把這種影響的中間過程用故障樹清楚地表示出來。這些優(yōu)點使FTA更適合于對復(fù)雜系統(tǒng)故障的全面綜合分析。它的指導(dǎo)標準：GJB/Z 768A-98《故障樹分析指南》。
故障樹分析（FTA）的目的是：通過建造故障樹透徹了解系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系，找出導(dǎo)致頂事件的所有基本故障原因事件或基本故障原因事件組合，并量化其故障概率，從而辨識出系統(tǒng)在安全性或可靠性設(shè)計上的薄弱環(huán)節(jié)，以便改善設(shè)計或完善維修方案，有效降低風險。
4 無人機的FTA工作
為了對無人機首飛的損失概率進行預(yù)計評估，將采用FTA技術(shù)進行分析。結(jié)合工程實際，把這項工作分解成了幾個階段。
（1）系統(tǒng)級FTA
結(jié)合工程經(jīng)驗，對飛機在整個典型任務(wù)剖面內(nèi)，從滑跑起飛、爬升、巡航、下滑、著陸等每個階段可能發(fā)生的致命故障作了詳細全面的分析，共找出5個頂事件。
（2）設(shè)備級FTA
正確建立故障樹是FTA工作的基礎(chǔ)及關(guān)鍵，它直接影響到最終的分析結(jié)論。保證故障樹的正確性，要求對各系統(tǒng)對本系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計意圖、工作方式進行清理。在此基礎(chǔ)之上，各專業(yè)依據(jù)FTA工作指南和我們分析得出的各專業(yè)的頂事件進行了詳細的FTA，并建立設(shè)備/組件級故障樹分析如圖1，通過分析找出4個最小割集如表1。
a.定性分析：按照上行法或下行法分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)最小割集均為2階割集，無單點故障，但從發(fā)生的故障率可以判斷系統(tǒng)主要薄弱環(huán)節(jié)是1#繼電器故障斷開、2#繼電器故障斷開，均屬于外協(xié)成品燃油測量控制盒EUC-15，在產(chǎn)品研制中，應(yīng)將特別注意保證1#繼電器與2#繼電器的設(shè)計與生產(chǎn)質(zhì)量；在使用中，應(yīng)著重注意該薄弱環(huán)節(jié)的維護檢查。
b.定量分析：先根據(jù)成品技術(shù)協(xié)議或統(tǒng)計數(shù)據(jù)等確定底事件的故障率λ，通過仔細認真的分析，合理確定故障模式頻數(shù)比，后根據(jù)邏輯門的計算公式計算出上一級的事件的故障率λ或故障概率P，這樣一級一級從下而上可以推算出頂事件的故障率或故障概率。邏輯門計算公式如下：
根據(jù)上述方法最后得出燃油系統(tǒng)不能按要求供油的故障概率。
（3）結(jié)論
根據(jù)各系統(tǒng)分析出的分系統(tǒng)的頂事件（即飛機頂層原因分析的底事件）的發(fā)生概率和故障樹，再進行整機的致命故障概率計算，找出頂事件發(fā)生的各種原因和原因組合。各設(shè)備級的FTA工作結(jié)果是系統(tǒng)級FTA的輸入，依據(jù)邏輯門的計算公式就能計算出各事故的發(fā)生概率，從而算出飛機首飛成功的概率為0.99。
5 難點和解決措施
本次工作的難點是準確合理的建樹和找出各底事件的發(fā)生概率。為了解決這兩個難點，采取了以下措施：
（1）熟悉各系統(tǒng)方案，工作原理和工作方式，及各系統(tǒng)之間的交聯(lián)關(guān)系，清理各系統(tǒng)的余度配置情況以及單點故障環(huán)節(jié)。并與相關(guān)設(shè)計人員進行了多輪協(xié)調(diào)討論，確定了系統(tǒng)級和設(shè)備級的故障樹。
（2）充分挖掘數(shù)據(jù)資源，根據(jù)產(chǎn)品的協(xié)議指標或預(yù)計值并結(jié)合工程經(jīng)驗進行的初步估算，或根據(jù)相似產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進行適當修正而得出的，或查找相關(guān)的手冊數(shù)據(jù)。
6 總結(jié)
（1）飛機涉及的系統(tǒng)設(shè)備很多，工作原理、工作方式等都必須透徹了解，并要理清各系統(tǒng)的復(fù)雜交聯(lián)關(guān)系，需要很全面很豐富的專業(yè)知識才能正確建立故障樹。
（2）在技術(shù)審查各專業(yè)的FTA報告中要深入、準確，并盡量將資源共享，互相多溝通，盡量多了解一些，以便更快的把握產(chǎn)品的可靠性水平，提升飛機的競爭力。
（3）設(shè)計人員應(yīng)該對可靠性的基礎(chǔ)知識有較好的了解，各級審核人員應(yīng)該認真把關(guān)，可靠性人員應(yīng)該多學習了解各專業(yè)知識，以便更好的指導(dǎo)校正各專業(yè)開展可靠性工作。
（4）數(shù)據(jù)缺乏是整個行業(yè)普遍的現(xiàn)象，應(yīng)盡快建立完善的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，廣泛收集飛機從試飛試驗開始到使用報廢發(fā)生的所有問題和故障，充分利用這些寶貴的資源。
1 故障樹分析法及其特點、流程
FTA即故障樹分析法，最早由美國貝爾電話研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系統(tǒng)故障的各個因素，將其對應(yīng)的故障樹畫出來，繼而對系統(tǒng)失效原因及組合方式進行確定，得出其具體的發(fā)生概率，在此基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)故障概率計算出來，實施針對性糾正，促使對應(yīng)機械系統(tǒng)的可靠性得以提高，即為故障樹分析法[1]。
從其特點看來，主要表現(xiàn)為以下方面[2]：
①對單因素和多因素故障都可分析，且可對故障實施定量、抑或是定性分析；
②從整體各系統(tǒng)到零件，從大系統(tǒng)到小系統(tǒng)，都可進行分析；
③可借助計算機實現(xiàn)，因為是基于邏輯門構(gòu)成的邏輯圖，具備了診斷高效、簡單直觀及、易更新知識庫的特點。
就其運用的流程來看，首要的是對邊界條件初始條件的定義，在此基礎(chǔ)上，對頂事件進行定義，并結(jié)合此進行故障樹構(gòu)建，完善后，即可實施針對性的定性分析，最終的步驟是輸出診斷結(jié)果，結(jié)合此實施對應(yīng)維修等。
2 故障樹基本事件和符號、定性分析
基本事件及對應(yīng)意義，見表1。
對應(yīng)的故障樹基本符號及意義方面，見表2。
3 定性分析
綜合看來，當同時發(fā)生幾個底事件的前提下，方能引發(fā)頂事件發(fā)生，對應(yīng)的，定義這幾個底事件構(gòu)成的集合為的割集，基于此定義，每個割集對應(yīng)的一種故障情況。
上述情況外，存在某一個割集去掉任意一個底事件的基礎(chǔ)上，將不再是割集的情況，需針對性定義此割集為最小割集?；诖?，可看出系統(tǒng)故障樹包含的所有最小割集，皆為系統(tǒng)發(fā)生故障所有模式或種類的代表。
基于此，尋找系統(tǒng)的全部最小割集，顯然是故障樹定性分析的目標，借此來完善工程機械故障診斷[3]。
與割集和最小割集相反，還可進行路集和最小路集的定義。頂事件會因為幾個底事件集合均不發(fā)生而不發(fā)生，這樣可設(shè)定多個底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個底事件，將會出現(xiàn)該路集不再是路集的路集的情況，則稱其為最小路集，類似于上述的最小割集，系統(tǒng)保證頂事件正常工作時的全部可能途徑，即為其意義，是研究的重點。
4 故障樹分析法的數(shù)學表達
結(jié)合分析需要，設(shè)n個底事件構(gòu)成一個系統(tǒng)，y 為頂事件的狀態(tài)變量，并定義底事件的狀態(tài)變量為Xi（i=1，2，...n），這樣，當事件發(fā)生時，取值對應(yīng)的狀態(tài)變量為0，由此可得出，y是底事件狀態(tài)變量Xi的函數(shù)，表示為：
y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。
根據(jù)上述內(nèi)容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態(tài)變量均等于1的情況下y也等于1，這樣，可得X為一個割集，從而當無法找到一個割集Xi完全屬于X，則可以得出其X為最小割集，并按照下式進行頂事件狀態(tài)變量y值取值：
對于工程機械故障診斷而言，尋找系統(tǒng)的全部最小割集顯然是實施定性分析的目標，所以筆者只討論了和說明了割集和最小割集的數(shù)學表達。
5 實例應(yīng)用分析
新時期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，作為現(xiàn)代工程機械的重要動力來源，柴油機運用范圍較廣，占據(jù)著工程機械維修總量的較大份額，本文涉及到的案例為Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油發(fā)動機，將對其工程機械維修中運用故障樹分析法進行分析。
設(shè)定發(fā)動機不轉(zhuǎn)動為該柴油機故障的具體表現(xiàn)，繼而將頂事件設(shè)立為“發(fā)動機不轉(zhuǎn)動”，這樣，即可建立故障樹，如圖1所示。
結(jié)合上圖可得，共有17個頂事件對應(yīng)的底事件。依次是X17，基于此，結(jié)合故障樹邏輯關(guān)系，我們可得出共有16個最小割集，依次為：
關(guān)鍵詞： 腳手架；風險；故障樹；層次分析法
Key words： scaffolding；risk；fault tree；analytic hierarchy process
中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0076-02
0 引言
安全是建筑工程項目重點控制的目標之一，其中腳手架是影響安全的重要因素。在施工現(xiàn)場時常發(fā)生作業(yè)人員從腳手架墜落的安全事故，特別是在現(xiàn)在高層建筑施工中，由于腳手架導(dǎo)致的事故更是頻繁發(fā)生。針對這一現(xiàn)象，本文首先使用故障樹以圖解的形式對引起作業(yè)人員從腳手架墜落的原因進行分析，再利用層次分析法對引起事故的原因進行分析找出主要原因，這樣就可以有針對性的采取相關(guān)措施對作業(yè)人員從腳手架墜落這一風險進行管理、控制及預(yù)防。
1 風險識別
風險識別是進行風險管理的第一步，有效的風險管理首先取決于對風險的有效識別，造成作業(yè)人員從腳手架墜落的原因有很多，本文采用事故樹分析的方法圖解出作業(yè)人員從腳手架墜落的原因。故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系，邏輯門的輸入事件是輸出事的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”，故障樹分析主要用于分析事故的原因和評價事故風險。按照此方法首先畫出作業(yè)人員從腳手架墜落的故障樹，如圖1。
從圖1故障樹中，可以看出引起作業(yè)人員從腳手架墜落的原因有：安全帶不起作用（安全帶脫扣、走動取下安全帶、無應(yīng)急措施等）、不小心墜落（跳板未滿鋪、踩空等）、腳手架倒塌（搭腳手架違章、堆放重物、支撐折斷、緊固件松脫等）。
2 風險估計與評價
根據(jù)故障樹分析處理的事故原因，通過層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型確定引起作業(yè)人員從腳手架墜落的主要原因。層次分析法是一種將定量分析與定性分析結(jié)合起來，用相關(guān)專家的經(jīng)驗判斷各衡量目標能否實現(xiàn)的標準之間的相對重要程度，并合理地給出每個決策方案的每個標準的權(quán)數(shù)，利用權(quán)數(shù)求出各方案的優(yōu)劣次序。本文采用的風險因素的主觀評價標準如表1所示。
風險因素對工程項目目標影響程度用層析分析法進行評價，根據(jù)故障樹識別出來的風險因素，向?qū)＜野l(fā)出調(diào)查，將專家對風險因素可能對項目目標影響的程度進行綜合判斷后形成各個層次的判斷矩陣如表2-7所示。
由上述各判斷矩陣可計算出各風險因素對總目標的影響程度W，如表8所示。
3 風險應(yīng)對及防范
從表8各風險因素對總目標的影響程度可知，影響作業(yè)人員從腳手架墜落的因素排序為：無應(yīng)急措施>走動取下安全帶>搭腳手架違章>踩空>安全帶脫扣>跳板未滿鋪>堆放重物>緊固件松脫>支撐折斷。由此可見，無應(yīng)急措施、走動取下安全帶、搭腳手架違章及踩空這幾項因素相對于其他幾項因素對作業(yè)人員從腳手架墜落的影響程度較大，針對這幾項風險提出以下應(yīng)對措施。
①完善應(yīng)急措施，對可能出現(xiàn)的情況制定相應(yīng)的應(yīng)急措施。成立以項目經(jīng)理為首的應(yīng)急小組；落實應(yīng)急預(yù)案所需物資、設(shè)備的準備工作；完善應(yīng)急聯(lián)絡(luò)機制。
②腳手架必須由專門的架子工進行搭設(shè)及拆除，嚴格按照腳手架搭設(shè)與拆除的有關(guān)規(guī)定進行作業(yè)。
③制定有針對性的、切實可行的腳手架搭設(shè)與拆除方案，嚴格進行安全技術(shù)交底。安全防護方案是規(guī)定施工現(xiàn)場如何進行安全防護的文件，所以必須根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，針對現(xiàn)場的施工環(huán)境、施工方法及人員配備等情況進行編制，按照標準、規(guī)范的規(guī)定，確定切實有效的防護措施，并認真落實到工程項目的實際工作中。
④加強培訓教育，提高安全意識，增強自我保護能力，杜絕違章作業(yè)。安全生產(chǎn)教育培訓是實現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)工作。企業(yè)要完善內(nèi)部教育培訓制度，通過對職工進行三級教育、定期培訓，開展班組班前活動，利用黑板報、宣傳欄、事故案例剖析等多種形式，加強對一線作業(yè)人員，尤其是農(nóng)民工的培訓教育，增強安全意識，掌握安全知識，提高職工搞好安全生產(chǎn)的自覺性、積極性和創(chuàng)造性，使各項安全生產(chǎn)規(guī)章制度得以貫徹執(zhí)行；腳手架等特殊工種作業(yè)人員必須做到持證上崗，并每年接受規(guī)定學時的安全培訓。
⑤落實安全生產(chǎn)責任制，強化安全檢查。安全生產(chǎn)責任制度是建筑企業(yè)最基本的安全管理制度。建立并嚴格落實安全生產(chǎn)責任制，是搞好安全生產(chǎn)的最有效的措施之一。安全生產(chǎn)責任制要將企業(yè)各級管理人員，各職能機構(gòu)及其工作人員和各崗位生產(chǎn)工人在安全生產(chǎn)方面應(yīng)做的工作及應(yīng)負的責任加以明確規(guī)定。工程項目經(jīng)理部的管理人員和專職安全員，要根據(jù)自身工作特點和職責分工，嚴格執(zhí)行定期安全檢查制度，并經(jīng)常進行不定期的、隨機的檢查，對于發(fā)現(xiàn)的問題和事故隱患，要按照“定人、定時間、定措施”的原則進行及時整改，并進行復(fù)查，消防事故隱患，防止職工傷亡事故的發(fā)生。
4 結(jié)論
施工現(xiàn)場影響作業(yè)人員從腳手架墜落的風險因素眾多，本文通過使用故障樹以圖解的形式對引起作業(yè)人員從腳手架墜落的風險進行識別，再利用層次分析法對引起事故的風險進行估計與評價并以權(quán)重的形式分析出影響作業(yè)人員從腳手架墜落的主要原因，最后在此基礎(chǔ)上針對作業(yè)人員從腳手架墜落的風險制定確實有效地風險防范措施予以預(yù)防，這樣可有效的減少施工現(xiàn)場作業(yè)人員從腳手架墜落事故的發(fā)生。
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