失效树分析及最小分割系列分析方法

失效树是许多失效事件和部件的逻辑表达，这些失效事件和部件的组合是导致系统失效的关键事件。采用逻辑门（主要是与门和或门）来显示基本事件可能组合成关键的顶端事件。

1.应用

失效树分析对风力机的保护系统还有以下潜在的应用：

1）在频率分析中，对顶级事件发生概率的量化常基于对每个零件的失效频率进行估计。顶级事件可能包括各种失效情况或事件树的分支概率。

2）对于风险描述，也是采用各种风险在总风险中的比率来表示的。

3）在危险性识别中，可以采用定性识别基本事件的组合，从而足以构成顶级事件，这就是所谓的“分割系列”。

2.失效树的结构

失效树的结构一般以顶级事件开始，然后向下展开直到基本事件。对每一个事件，它考虑什么样的条件对于产生事件是必须的，然后以另一水平事件来表示它们。如果几个事件之一导致较高的事件，它就和或门相联系。如果两个或更多的事件必须组合发生，它就和与门相联系。

如果失效树的量化是目的，那么一旦所有的分支被减少到以概率或者出现的频度来量化的事件，则后续展开就应该停止。通常使用的最典型的各种符号如图2-2所示。失效树的示例如图2-3所示。

对于有些类型的事件，比如失火或失电，可能一次影响系统中的许多零件，这些就是所谓的“共同原因失效”，它可以用发生在失效树每一个合适位置的基本事件来表示。

3.频率和概率的组合

频率和概率两者可以在失效树中组合，表2-2给出了需要遵守的规则。

4.最小分割系列分析

分割系列包括了那些足以导致停机的事件组合。最小分割系列包括导致停机事件所必须的最小事件系列，如在失效树中去除那些发生不止一次的事件。在简单失效树中，每个基本事件只发生一次，最小分割系列可以通过检查来辨别。对复杂的失效树，要求如像Boolean分析这样的正式方法。计算机程序常常用于识别最小分割系列。(www.xing528.com)

图2-2 失效树符号

表2-2 频率和概率的组合规则

最小分割系列通过对导致顶级事件必须的事件组合来描述，可以用于危险情况识别。

根据必须同时发生事件的数量，最小分割系列还可以用于对危险情况进行排序和考察。从原理上讲，单独一个分割系列是人们所关注的，因为只有一种失效可以导致顶级事件。在现实中，较大的分割系列可能有较高的频率出现。无论如何，这种方法对于确定危险情况以及提出可能需要的附加安全措施都是十分有用的。

5.失效树的量化

对于全部由没有共同失效原因的独立事件构成的简单失效树，可以采用门乘门的方法确定顶级事件的概率。这种门乘门的方法对QRA（定量风险分析）非常有用，因为它对失效树中的所有中级事件进行了量化，为其对顶级事件的贡献以及树中表示的安全性提供了一个很好的概念。然而，它不能表示反复事件及其正确的依存性，在正常情况下，它不用于正规的可靠性分析。复杂失效树的可靠性分析需要最小分割系列分析以剔除重复事件。

6.优点与缺点

失效树分析的准备和执行有利于强制风力机制造商系统地检查它们的风力机保护系统。如果能给事件指定概率，失效树方法就可以用于对整个风力机保护系统进行可靠性分析。更进一步地讲，它可以用于决定最关键的事件以及保护系统最关键的部件。

应该注意，要确定失效树分析是否正确执行是件困难的事。对于大系统而言，失效树分析变得非常复杂、耗时且难以遵守，且容易忽略失效模式和共同失效原因。它的缺点是图形化格式不利于分析者明确地由基本假设和每一个门的条件概率开始。这一点可以通过仔细备份文本文件来克服，假定所有的事件是独立的就是一个缺陷。失效树分析针对不是简单的失效或工作状态的系统，如人为错误、不利的气象条件等，它会失去清晰性。

图2-3 失效树示例