质量工具之故障树分析FTA

质量工具之故障树分析FTA的历史FTA故障树分析Fault TreeAnalysis,简称FTA,1962年由贝尔实验室的H.A.Watson为美国空军开发现在是最重要的系统可靠性和安全分析技术之一方法广泛用于航空航天、汽车、化工、FTA FTA核工业、软件业等和系统安全及可靠性工程相关的行业领域，当然也可以用于质量管理中各种问题包括客户投诉的解决，即使是生活中的问题困扰，也可以让大展身手FTA英文Fault作为名词，根据其使用场景不同，有很多种解释，FTA中的Fault,最直白的翻译是故障，和故障相近或的词如事故、失效、风险、危险、缺陷或问题等，实际上都是FTA的应用范围纵观FTA的发展历史，也是围绕和安全及可靠性工程有关的行业领域发生的事故或灾难等，不断向前推进的FTA首先开始应用于美国军工1958年底，美国开始研制第二代战略导弹，即民兵一号洲际弹道导弹KBM,由波音飞机公司负责研制工作，1962年民兵一号服役当时根据美国空军弹道系统部门的要求，需要开发一种方法用于评估KBM发射控制系统的可靠性，由此应运而生从那时起，这项技术就被许多重视可靠性工程的公司所采用，故障树分FTA FTA析由此获得了广泛的应用和支持，并经常被可靠性专家作为故障分析工具中国可靠性标准制定重新起航我国的可靠性标准化工作起步于世纪年代初全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技2070术委员会（即可标委）成立于1982年，是我国与IEC/TC56对口的专业技术标准化组织原由国家技术监督局归口管理，现归国家标准化管理委员管理从80年代起，可标委跟踪和参与了国际标准的制定与修订工作，承担了多项可靠性与维修性领域的国家标准制定任务IEC/TC56所以改革开放之初，我国在可靠性标准化上与国际是完全接轨的20世纪80年代，我国就制定了一系列可靠性标准，这其中就包括GB/T7829《故障树分析程序》，标准在1987年6月发布，于1988年1月正式实施但是国标GB/T7829并未随着正C61025的发布而随后更新年月，我国发布了《核电厂故障树分析导则》，这是除了201912NB/T201558GB/T标准详情标准编号GB/T7829-1987中文名称故障树分析程序英文名称Procedurefor faulttreeanalysis发布日期1987-06-02实施日期1988-01-01代替标准采标号IEC56采标名称采标程度非等效采标类型IECICS

19.020CCS A20标准类别方法主管部门工业和信息化部（电子）（339-1）归口单位全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会（TC24）公告号外唯一可见的公开标准，也是我们可靠性行业标准的起点7829X1962年，在民兵一号发射控制安全研究中首次公布使用了FTA后，1963-1964年波音将FTA应用于整个民兵二号系统20世纪60年代和70年代，美国军方在皮卡廷尼兵工厂将FTA应用在引信上1976年，美国陆军物资司令部将FTA纳入了《可靠性设计工程手册》罗马实验室的可靠性分析中心及其后继组织，即现在的美国国防系统信息分析中心，自20世纪60年代以来出版了关于FTA和可靠性框图Reliability BlockDiagrams,RBDs的文件MIL-HDBK-338B电子可靠性设计手册FTA广泛用于民航领域1965年由波音公司和华盛顿大学在西雅图主办的系统安全研讨会上，FTA被广泛研讨和报道波音公司在1966年左右开始将FTA用于民用飞机设计1970年，美国联邦航空管理局FAA在联邦公报中公布了对14CFR

25.1309运输类飞机适航条例的修改，即35FR56651970-04-08这次适航条列修改采用了飞机系统和设备的故障概率标准，了FTA在民用航空领域的广泛使用，年发布了号令，确立了风险管理方针，既包括在飞机认证之外的一系列关键1998FAA

8040.4活动中的危险分析，又包括空中交通管制和美国国家空域系统的现代化这导致了FAA系统安全手册的出版，该手册描述了FTA在各种类型的正式危险分析中的使用情况FTA用于核电行业在核电行业，1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即拉姆森报告，大量有效地应用了FTA,从而迅速推动了它的发展美国核管理委员会NRC于1975年开始使用包括FTA在内的概率风险评估Probabilistic Risk方法，并在年美国宾夕法尼亚州三里岛核电站事故后大大扩展了研Assessment,PRA1979PRA究这最终导致了1981年NRC出版了故障树手册NUREG-0492，并在NRC的管理权限下强制使用PRAFTA用于航天领域美国阿波罗计划始于年月，年FTA已被贝尔实验室开发出来，但开始只是用在了美国196151962军工行业，美国国家航空航天局没有足够重视FTANASAO从上世纪60年代中期开始，NASA一直抱着FMEA（Failure Modeand EffectAnalysis,失效模式和影响分析）的大腿不放，通过使用FMEA和其他定性方法进行阿波罗计划的系统安全评估二十多年以后，也就是年月日，在美国佛罗里达肯尼迪航天中心，挑战者号航天飞1986128机在升空秒后爆炸解体，名宇航员殉职这次事故，是美国宇航局也是人类太空探索史上最737沉重的悲剧美国航空航天安全咨询小组在年的年度报告中明确指出1987为了完成当前航天飞机项目风险评估的初始部分，一个现实的、有用的方法如下开发一个定性的故障树分析•通过定性评估（通过一个简单的发生概率与严重性矩阵），提供危险的优先次序•在有数据的地方使用选定的定量分析•这实际上已为FTA在NASA航空航天的应用指明了方向，即需要使用FTA进行定性和定量的风险分析在核工业故障树手册NUREG-0492的基础上，NASA发布了用于航空航天的故障树手册Tabto II「XP2of AnalyseProgrom Ph3c MyUsedHAZARD ANALYSISPreliminaryConcept/Design andAllows top-level hazarddetimtion bygeneric hazardandHazard AnalysesDevelopment lendsitself toexpansion asthe programprogresses.Fault TreeConcept/Design andAllows irvdepthanal fssAnalytesDevelopment/Opcrof ian$of selcerif icolareas andondrelctionships amongevents.letxU luftie A5A产、belief HKIIKASA i七七止Q slrunyerinfeyrqredsafety engineeringfunctional structureondto carryout1be effortsnecessary toreally producewho!is statedin Nhti71KJL lVIas:…Ihefiroi productot thesafety eftor1tnamely,an ssjssrnen]of riMThe ASAPbelieves thjsmust beo quaifilativeobjective assessment of risklevels.Taccomplish theinitial partof theassessmentofrisks forthe currentSpace Shuttleprogram^o reoli^tir nndnt0ful npprnrirhwniild h*tn fnllnwcDevelopa quolitalivefault treeanalysis.Ptuvidc hu^uvd priurlli/utlmi byqualitative ossessmentfhrovTh osimple probabilityof occurrmceversusseverity matrix.selected quontitafNeanalyses wheredalo areovailoble.NASA在其《基于航空航天应用的故障树手册》Faulit TreeHandbook withAerospaceAppliactions的前言中写道,世纪年代初，进行风险和可靠性评估的方法起源于美国的航空航天和导弹项目故障树分2060析就是这样一个例子，在60年代中期相当流行在阿波罗计划的早期，有人问到了成功将宇航员送上月球并安全返回地球的概率问题进行了某种风险或可靠性的计算，结果是任务成功的概率低得令人无法接受这个结果使NASA不愿意进一步进行定量的风险或可靠性分析，直到1986年的挑战者号事故之后相反，决定依靠使用故障模式和影响分析和其他定性方法进行NASA FMEA系统安全评估在挑战者号事故之后，人们意识到PRA和FTA在系统风险和可靠性分析中的重要性，它在的使用也开始增加〃NASAFault TreeHandbook withAerospaceApplicationsPrepared forNASAOfTice ofSafeh andMhsion A%%uranccNASA HeadquarterWashingtonDC20546Methods topcrtbnn riskwd reliabilityasscssnicnt inthe curlyonginaicd inUS acrosputccand missileprograms.Fault treeanalysis issuch anexample thatwas quitepopular inthe midsixties Earlyin theApolloproject thequestion wasasked aboutthe probabilityof successfully sendingastronauls tohenwon andreturning themsafely ioEarth Ansk,or reliability,calculation ofsome sortuas performedandthe resultuas amission successprobabili^that uasumcccptably lowThis resultdi niragedNASAfrom lurthcrquantitative riskor reliabilityanalysis untilatler theChallenger accidentm

1986.Instead,NASA darkledlo relyan theuse otfailure modesand effectsanalysis FX1EA andother qualitativemethodsfor systemsafety asM»smen^After theClttllunger accident,he imporunceof PRAand FlAin systemsrisk andrdiabihty analysiswas realizedand itsuse atNASA hasbegun logrou在美国挑战者号航天飞机事故发生的前后几年时间内，全球流程工业先后出现了几次严重且影响深远的大灾难这几起大灾难，对全球的影响是巨大且无可估量的，更是推动了FTA在全球的应用普及1980s全球大灾难盘点印度博帕尔灾难1984年12月3日凌晨，美国联合碳化物公司UCC设在印度博帕尔市Bhopal,India的农药厂爆炸，这起事故被认为是人类历史上最严重的灾难此次事故造成大规模的氧化物泄漏，酿成重大悲剧因此受到很大损失，被迫进行重大改组UCC印度民众也在此次事故中遭受了永久的肉体和心灵创伤年印度政府在一份公开文件指出，2006泄漏造成558,125人受伤，其中包括38,478人暂时部分受伤和大约3,900人严重和永久致残伤，害其他人估计有8,000人在两周内死亡另有8,000人或更多人死于与气体有关的疾病前苏联切尔诺贝利灾难1986年4月26日,前苏联切乌克兰苏维埃社会主义共和国的切尔诺贝利Chernobyl核电站4号反应堆发生核事故，它是国际核事件分级表上仅有的两起被评为级一最高严重程度的核能事故7之另一起是2011年日本福岛核灾难核事故发生后，最初的应急疏散以及后来的环境净化，涉及50多万人，处理费用截止2019年大约为亿美元和印度博帕尔灾难一样，这也是一起严重的生态灾难，水体、动植物群落、人680类食物链等都受到不可估量的影响核事故造成的辐射尘飘过俄罗斯白俄罗斯和乌克兰，也飘过欧洲的大部分地区到目前为止，切尔诺贝利事故对普通民众的健康影响仍无法确定英国北海石油平台爆炸灾难年月日晚，英国北海油田的阿尔法石油平台突然爆炸并沉没在灾难发生198879Piper Alpha时，该平台约占北海石油和天然气产量的10%爆炸导致167人死亡，赔偿金、官司和财产损失、环保罚款及整改等相关费用花费合计约亿美金75就生命损失和行业影响而言，这次事故是世界上最严重的海上石油灾难可靠性标准国际化前文我们提到，20世纪60年代，美国国防国防系统信息分析中心出版了关于FTA和RBDs的电子可靠性设计手册，美国核管理委员会和美国国家航空航天局也各自发布了故障树手册不可否认的是，美国对可靠性工程的标准化起到了积极地推动作用可靠性工程的系列标准，包括FTA,1965年开始进入国际标准领域当时在美国的建议下，根据可靠性工程的标准化发展需要，国际电工委员会决定成立一个名为电子元件和设备可QEC靠性”的技术委员会即TC56O随着可靠性工程技术的不断拓展，维修性和维修保障性的相继提出，也随着产业的高速发展，IT软件和网络及系统方面的安全和可靠性问题已日益受到普遍关注，与之相应的技术与管理方面的标准需求也不断上升为了适应可靠性标准发展的需求，TC56的名称也跟着不断发生改变FTA在国际和一些国家标准中都有描述年月，国际电工委员会发布了第一版，这是针对FTA专门制定的标准正199010IEC61025，C制定了一系列可靠性标准，IEC61025只是其中之一，其最新版本为第二版于2006年12月发布欧盟标准EN

61025、德国标准DIN EN

61025、英国标准BS EN

61025、澳大利亚AS IEC61025等标准，都等同采用IEC61025标准1992年，美国劳工部职业安全与健康管理局OSHA在联邦公报57FR6356Q992-02-24中公布和确认，是流程安全管理中流程危险分析的一种可接受方法FTA PSMPHA1996年12月，美国汽车工程师协会SAE发布了适用于民用航空的标准ARP4761《对民用机载系统和设备进行安全评估过程的准则和方法》,ARP4761中使用大量篇幅描述了FTA方法。