系统工程分析思路探讨

一个装备、一个产品，会由多个零部件组成，结构也较为复杂，甚至有些零部件是在非常苛刻的条件下工作，要保证这些体系安全、可靠地工作，必须实施系统工程管理。系统工程是综合运用多种现代科学技术的综合管理工程，系统工程的思路和方法是按照事物本身的系统性，把要研究的问题都放到系统中加以考察分析。对失效分析来说，就是把产品或零部件本身的各种破坏因素，与环境因素、人为因素当作一个系统，再运用系统工程的分析方法来处理，最后得出失效原因。

几十年来，国内外在失效分析方法的研究方面做了很多工作，创造了多种失效分析的系统工程方法，用于失效系统工程分析的类型主要有以下6种：

1）故障树分析法（简称FTA）。

2）特征—因素图分析法。

3）事件时序树分析法（简称ETA）。

4）故障率预测法。

5）失效模式及后果分析法（简称FMEA）。

6）模糊数学分析法。

这里重点介绍一种系统工程思路——故障树分析法。

故障树分析法（FTA）又称为失效树分析法，已被公认为当前对复杂安全性、可靠性分析的一种较好办法。因此，故障树分析法常用于社会影响较大或重要事故分析中。

（1）简介 故障树分析法是美国贝尔电话实验室的维森（WastonHA）于1961年首先提出来的。

故障树分析法是一种用从结果到原因来描述事件发生的有向逻辑树。故障树分析的概念来自数学图论中树的概念和计算机算法符号。在分析中把分析产品称为系统，把组成该产品的零件称为组元。零件的工作状态用一些参数（温度、压力、流量）来描述。每种零件都处于两种状态（完好与失效）中的一种。因此，设备也处于两种状态中的一种：正常与失效。故障树分析就是分析各种事件（系统组元的状态变化）之间的逻辑关系，分清正常事件和异常事件（失效事件），再找出失效原因。

故障树分析法可以查明与失效事件有关的所有原因，利用树形图把分析过程和结果表示出来，并可以很方便地计算出系统失效概率，因此它是一个对复杂系统进行失效分析的重要工具。

（2）工作程序

1）确定失效事件（上端事件），即失效或故障事故。

2）对产品的设计、制造、维修、使用等技术资料进行分析。(www.xing528.com)

3）采用手工或计算机合成故障树。

4）求出能使上端事件发生的必要且充分的最小数目基本事件集合。

5）收集计算时必需的故障率数据。

6）计算上端事件发生的概率。

7）对基本事件的重要度做评价。

8）分析计算结果，提出改进措施。

（3）所用符号 故障树是一种逻辑图，是根据一定的逻辑方式把一些特殊符号连接起来的树形图。通常在故障树中出现的符号大体上可分为逻辑门符号、故障事件符号、修正门符号和分析方法符号等。故障树分析法采用的符号见表3-1。

（4）故障树的合成根据系统及其故障的已知数据和资料，绘制故障树。

在采用手工合成故障树时，一边反复提出问题，一边对树进行展开，根据故障树的各个分枝逐一判断造成上端事件的失效原因。在进行这类判断中，还要进行计算和试验，甚至进行模拟试验。

表3-1 故障树分析法采用的符号

由于收集到的资料可能不全，或者建树中判断有问题，可能造成分析失误，因此应尽可能在模拟试验中去再次观察失效过程，取得更多的资料来改正错误。

（5）故障树形式示例 断裂失效分析的故障树形式如图3-27所示。

图3-27 断裂失效分析的故障树形式