安全系統(tǒng)工程課件事故樹(shù)(1)

1、課課 程程 內(nèi)內(nèi) 容容F 緒論緒論F 系統(tǒng)安全基本原理系統(tǒng)安全基本原理F 系統(tǒng)安全分析系統(tǒng)安全分析F 事故樹(shù)分析事故樹(shù)分析F 系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)F 系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)F 安全決策安全決策4.1 概述概述4.2 事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟4.3 事故樹(shù)符號(hào)及其意義事故樹(shù)符號(hào)及其意義4.4 事故樹(shù)的編制事故樹(shù)的編制4.5 事故樹(shù)的化簡(jiǎn)事故樹(shù)的化簡(jiǎn)4.6 最小割集及其求法最小割集及其求法4.7 最小徑集及其求法最小徑集及其求法4.8 最小割集和徑集在事故樹(shù)分析中的作用最小割集和徑集在事故樹(shù)分析中的作用4.9 結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)構(gòu)重要度分析4.10 基本事件的發(fā)生概率基本事件的發(fā)生概率

2、4.11 頂上事件發(fā)生概率的計(jì)算頂上事件發(fā)生概率的計(jì)算4.12 概率重要度和臨界重要度分析概率重要度和臨界重要度分析4.13 事故樹(shù)分析的應(yīng)用事故樹(shù)分析的應(yīng)用4.1.1 事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程FTA（Fault Tree Analysis）又稱故障樹(shù)分析，是）又稱故障樹(shù)分析，是安全系統(tǒng)工程最重要的分析方法。安全系統(tǒng)工程最重要的分析方法。1961年，美國(guó)貝爾電話研究所的沃特森年，美國(guó)貝爾電話研究所的沃特森(Watson)在研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)時(shí)，在研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)時(shí)，首先提出了這個(gè)方法，對(duì)民兵式導(dǎo)彈的發(fā)射和火首先提出了這個(gè)方法，對(duì)民兵式導(dǎo)

3、彈的發(fā)射和火箭偶發(fā)事故的預(yù)測(cè)問(wèn)題作出了貢獻(xiàn)。其后，美國(guó)箭偶發(fā)事故的預(yù)測(cè)問(wèn)題作出了貢獻(xiàn)。其后，美國(guó)波音飛機(jī)公司的哈斯?fàn)柌ㄒ麸w機(jī)公司的哈斯?fàn)?Hassl)等人對(duì)這個(gè)方法又等人對(duì)這個(gè)方法又作了重大改進(jìn)，并采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析和計(jì)作了重大改進(jìn)，并采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析和計(jì)算。算。4.1.1 事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程1974年，美國(guó)原子能委員會(huì)應(yīng)用年，美國(guó)原子能委員會(huì)應(yīng)用FTA對(duì)商用核對(duì)商用核電站的災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)表了拉斯姆森電站的災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)表了拉斯姆森報(bào)告，引起世界各國(guó)的關(guān)注。報(bào)告，引起世界各國(guó)的關(guān)注。此后，此后，F(xiàn)TA從軍工迅速推廣到機(jī)械、電子、交從軍工迅速推廣到

4、機(jī)械、電子、交通、化工、冶金等民用工業(yè)。目前，許多國(guó)家通、化工、冶金等民用工業(yè)。目前，許多國(guó)家都在研究應(yīng)用這一方法。都在研究應(yīng)用這一方法。我國(guó)我國(guó)在在20世紀(jì)世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用年代開(kāi)始應(yīng)用FTA。1976年，年，清華大學(xué)核能技術(shù)研究所在核反應(yīng)堆的安全評(píng)清華大學(xué)核能技術(shù)研究所在核反應(yīng)堆的安全評(píng)價(jià)方面應(yīng)用了價(jià)方面應(yīng)用了FTA 。在。在1982年的第一次安全系年的第一次安全系統(tǒng)工程座談會(huì)后，開(kāi)始推行統(tǒng)工程座談會(huì)后，開(kāi)始推行FTA。4.1.1事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程事故樹(shù)分析的發(fā)展過(guò)程實(shí)踐證明，實(shí)踐證明， FTA完全適用于我國(guó)完全適用于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、各行業(yè)的安全國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、各行業(yè)的安全管理，是

5、一種具有廣闊的應(yīng)用范管理，是一種具有廣闊的應(yīng)用范圍和發(fā)展前途的系統(tǒng)安全分析方圍和發(fā)展前途的系統(tǒng)安全分析方法。法。 4.1.2 事事 故故 樹(shù)樹(shù) 的的 概概 念念 定義定義：樹(shù)是一個(gè)無(wú)圈的連通圖，事故樹(shù)是從結(jié)：樹(shù)是一個(gè)無(wú)圈的連通圖，事故樹(shù)是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，形似倒果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，形似倒立著的樹(shù)。立著的樹(shù)?！案扛俊?(頂點(diǎn)頂點(diǎn))表表示系統(tǒng)的某一事故；示系統(tǒng)的某一事故；“梢梢”(葉節(jié)葉節(jié)點(diǎn)點(diǎn))表示事表示事故發(fā)生的基本原故發(fā)生的基本原因；因；“樹(shù)樹(shù)叉叉”(中間節(jié)中間節(jié)點(diǎn)點(diǎn))表示表示事故的中間事故的中間原因。原因。樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)具有邏輯判別性質(zhì)，樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)具有邏輯判

6、別性質(zhì)，用不同邏輯門表示。用不同邏輯門表示。4.1.3 FTA的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）既能找到引起事故的直接原因，）既能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故發(fā)生的潛在原因、本質(zhì)原因。又能揭示事故發(fā)生的潛在原因、本質(zhì)原因。（2）邏輯性強(qiáng)，靈活性高，適應(yīng)范圍廣。）邏輯性強(qiáng)，靈活性高，適應(yīng)范圍廣。（3）既可定性分析，又可定量分析。）既可定性分析，又可定量分析。（4）簡(jiǎn)單適用，宜于推廣。）簡(jiǎn)單適用，宜于推廣。v應(yīng)用：應(yīng)用：可用來(lái)分析事故，特別是重大惡性事故可用來(lái)分析事故，特別是重大惡性事故的因果關(guān)系?？蛇M(jìn)行事故的調(diào)查分析、系統(tǒng)的的因果關(guān)系?？蛇M(jìn)行事故的調(diào)查分析、系統(tǒng)的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、事

7、故的預(yù)測(cè)、安全措施優(yōu)化決策、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、事故的預(yù)測(cè)、安全措施優(yōu)化決策、系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)等很多方面。系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)等很多方面。4.1 概述概述4.2 事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟4.3 事故樹(shù)符號(hào)及其意義事故樹(shù)符號(hào)及其意義4.4 事故樹(shù)的編制事故樹(shù)的編制4.5 事故樹(shù)的化簡(jiǎn)事故樹(shù)的化簡(jiǎn)4.6 最小割集及其求法最小割集及其求法4.7 最小徑集及其求法最小徑集及其求法4.2 事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟（1） 編制事故樹(shù)編制事故樹(shù)1）確定所分析的系統(tǒng)，即確定系統(tǒng)所包括的內(nèi)容）確定所分析的系統(tǒng)，即確定系統(tǒng)所包括的內(nèi)容及其邊界范圍。及其邊界范圍。 2）熟悉所分析的系統(tǒng)，即熟悉系統(tǒng)的整體情況。）熟悉

8、所分析的系統(tǒng)，即熟悉系統(tǒng)的整體情況。3）調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的各類事故，收集、調(diào)查所分析）調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的各類事故，收集、調(diào)查所分析系統(tǒng)或其它同類系統(tǒng)過(guò)去、現(xiàn)在發(fā)生的所有事系統(tǒng)或其它同類系統(tǒng)過(guò)去、現(xiàn)在發(fā)生的所有事故以及將來(lái)可能發(fā)生的事故。故以及將來(lái)可能發(fā)生的事故。4）確定事故樹(shù)的頂上事件，綜合考慮事故發(fā)生的）確定事故樹(shù)的頂上事件，綜合考慮事故發(fā)生的頻率和事故的嚴(yán)重程度這兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定。頻率和事故的嚴(yán)重程度這兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定。事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟(續(xù)續(xù))5）調(diào)查與頂上事件有關(guān)的所有原因事件。）調(diào)查與頂上事件有關(guān)的所有原因事件。 6）事故樹(shù)作圖。從頂上事件起，一級(jí)一級(jí)往下）事故樹(shù)作圖。從頂上事件起

9、，一級(jí)一級(jí)往下分析各自的直接原因事件，根據(jù)彼此間的邏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，直至所輯關(guān)系，用邏輯門連接上下層事件，直至所要求的分析深度，最后就形成一株倒置的邏要求的分析深度，最后就形成一株倒置的邏輯樹(shù)形圖。輯樹(shù)形圖。 （2）事故樹(shù)定性分析）事故樹(shù)定性分析 1）利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)事故樹(shù)。）利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)事故樹(shù)。 2）求取事故樹(shù)的最小割集或最小徑集。）求取事故樹(shù)的最小割集或最小徑集。 3）進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析。）進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析。事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟(續(xù)續(xù)) （3）事故樹(shù)定量分析）事故樹(shù)定量分析 1）確定各基本原因事件的發(fā)生概率。）確定各基

10、本原因事件的發(fā)生概率。 2）計(jì)算事故樹(shù)頂上事件發(fā)生概率，并驗(yàn)證計(jì)算）計(jì)算事故樹(shù)頂上事件發(fā)生概率，并驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性。結(jié)果的正確性。 3）進(jìn)行概率重要度和臨界重要度分析。）進(jìn)行概率重要度和臨界重要度分析。 （4）制定事故預(yù)防對(duì)策）制定事故預(yù)防對(duì)策 根據(jù)分析結(jié)論并結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際情況，訂出根據(jù)分析結(jié)論并結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際情況，訂出具體、切實(shí)可行的預(yù)防措施。具體、切實(shí)可行的預(yù)防措施。FTA包括了定性和定量分析兩大類，但也可以包括了定性和定量分析兩大類，但也可以只進(jìn)行定性分析。只進(jìn)行定性分析。 4.1 概述概述4.2 事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟4.3 事故樹(shù)符號(hào)及其意義事故樹(shù)符號(hào)及其意義4.4

11、 事故樹(shù)的編制事故樹(shù)的編制4.5 事故樹(shù)的化簡(jiǎn)事故樹(shù)的化簡(jiǎn)4.6 最小割集及其求法最小割集及其求法4.7 最小徑集及其求法最小徑集及其求法4.3 事故樹(shù)符號(hào)及其意義事故樹(shù)符號(hào)及其意義4.3.1 事件符號(hào)事件符號(hào)（1）矩形符號(hào)）矩形符號(hào)。表示頂上事件或中間事件，也就表示頂上事件或中間事件，也就是需要往下分析的事件。頂上事件一定要明確是需要往下分析的事件。頂上事件一定要明確定義，不能籠統(tǒng)、含糊。定義，不能籠統(tǒng)、含糊。 高處作業(yè)墜落死亡高處作業(yè)墜落死亡。表示基本原因事件。即最基本的、表示基本原因事件。即最基本的、不能再往下分析的事件，一般表示缺陷事件。不能再往下分析的事件，一般表示缺陷事件。 閥門故

12、障閥門故障事件符號(hào)及其意義事件符號(hào)及其意義（3）屋形符號(hào)）屋形符號(hào)。表示正常事件，即系統(tǒng)在正常狀表示正常事件，即系統(tǒng)在正常狀態(tài)下發(fā)揮正常功能的事件。態(tài)下發(fā)揮正常功能的事件。 因走動(dòng)取因走動(dòng)取下安全帶下安全帶（4）菱形符號(hào)）菱形符號(hào)。有兩種含義：有兩種含義：1）省略事件，即沒(méi)）省略事件，即沒(méi)有必要詳細(xì)分析或其原因尚不明確的事件；有必要詳細(xì)分析或其原因尚不明確的事件；2）二次事件，即來(lái)自系統(tǒng)之外的原因事件。二次事件，即來(lái)自系統(tǒng)之外的原因事件。 2、3、4合稱基本事件，不必再往下分析。合稱基本事件，不必再往下分析。身體失去平衡身體失去平衡邏輯門符號(hào)及其意義邏輯門符號(hào)及其意義4.3.2 邏輯門符號(hào)邏輯

13、門符號(hào)（1）與門）與門(AND gate) 。表示輸入事件表示輸入事件E1、E2 En 都發(fā)生時(shí)，輸出事件都發(fā)生時(shí)，輸出事件A才才發(fā)生。發(fā)生。A = E1E2 En (邏輯乘邏輯乘) E1E2A滑塊誤下行軋斷手指滑塊誤下行軋斷手指手在壓模內(nèi)手在壓模內(nèi)滑塊誤下行滑塊誤下行安全裝置沒(méi)起作用安全裝置沒(méi)起作用邏輯門符號(hào)及其意義邏輯門符號(hào)及其意義(續(xù)續(xù))（2）或門）或門(OR gate) 。表示輸入事件表示輸入事件E1、E2 En 中任意一個(gè)發(fā)生時(shí)，中任意一個(gè)發(fā)生時(shí)，輸出事件輸出事件A就會(huì)發(fā)生。就會(huì)發(fā)生。A = E1+E2+ En (邏輯和邏輯和) E1E2A鍋爐爆炸鍋爐爆炸超壓爆炸超壓爆炸常壓爆炸常壓

14、爆炸邏輯門符號(hào)及其意義邏輯門符號(hào)及其意義(續(xù)續(xù))（3）條件與門）條件與門。表示輸入事件表示輸入事件E1、E2 En同時(shí)發(fā)生，且滿足條件同時(shí)發(fā)生，且滿足條件時(shí)，時(shí)，事件事件A發(fā)生。發(fā)生。 A = E1E2 En E1E2A低壓觸電死亡低壓觸電死亡保護(hù)失效保護(hù)失效人體接觸帶電體人體接觸帶電體搶救不力搶救不力It 50 mAs邏輯門符號(hào)及其意義邏輯門符號(hào)及其意義(續(xù)續(xù))（4）條件或門）條件或門。表示輸入事件表示輸入事件E1、E2 En任一事件發(fā)生，還必須滿任一事件發(fā)生，還必須滿足條件足條件時(shí)，輸出事件時(shí)，輸出事件A才會(huì)發(fā)生。才會(huì)發(fā)生。 A = (E1+E2+ En) E1E2A氧氣瓶超壓爆炸氧氣瓶超

15、壓爆炸接近熱源接近熱源在陽(yáng)光下曝曬在陽(yáng)光下曝曬接觸火源接觸火源壓力超過(guò)極限壓力超過(guò)極限邏輯門符號(hào)及其意義邏輯門符號(hào)及其意義(續(xù)續(xù))（5）限制門。）限制門。 是邏輯上的一種修飾是邏輯上的一種修飾符號(hào)，即當(dāng)輸入事件符號(hào)，即當(dāng)輸入事件E發(fā)生且滿足發(fā)生且滿足事件事件時(shí)，才產(chǎn)生輸出事件時(shí)，才產(chǎn)生輸出事件A。 A = E EA高度和地面狀況高度和地面狀況高處作業(yè)墜落死亡高處作業(yè)墜落死亡不慎墜落不慎墜落其它邏輯門其它邏輯門：非門、排斥或門、優(yōu)先與門、表決門等。：非門、排斥或門、優(yōu)先與門、表決門等。 轉(zhuǎn)移符號(hào)及其意義轉(zhuǎn)移符號(hào)及其意義4.3.3 轉(zhuǎn)移符號(hào)轉(zhuǎn)移符號(hào) u 表示部分樹(shù)的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。主要用在：表示部分樹(shù)

16、的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。主要用在： 1）當(dāng)事故樹(shù)規(guī)模很大，一張圖紙不能繪出樹(shù)的）當(dāng)事故樹(shù)規(guī)模很大，一張圖紙不能繪出樹(shù)的全部?jī)?nèi)容，需要在其它圖紙上繼續(xù)完成時(shí)；全部?jī)?nèi)容，需要在其它圖紙上繼續(xù)完成時(shí)； 2）整個(gè)樹(shù)中多處包含同樣的部分樹(shù)。）整個(gè)樹(shù)中多處包含同樣的部分樹(shù)。u 常用的轉(zhuǎn)移符號(hào)有兩種：常用的轉(zhuǎn)移符號(hào)有兩種： 1）轉(zhuǎn)出符號(hào)；）轉(zhuǎn)出符號(hào)； 2）轉(zhuǎn)入符號(hào)。）轉(zhuǎn)入符號(hào)。轉(zhuǎn)移符號(hào)及其意義轉(zhuǎn)移符號(hào)及其意義（1）轉(zhuǎn)出符號(hào)。表示事故樹(shù)的這部分向其它）轉(zhuǎn)出符號(hào)。表示事故樹(shù)的這部分向其它部分轉(zhuǎn)出。部分轉(zhuǎn)出。（2）轉(zhuǎn)入符號(hào)。表示來(lái)自于）轉(zhuǎn)入符號(hào)。表示來(lái)自于“轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)出”相對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)入。的轉(zhuǎn)入。 三角形內(nèi)應(yīng)標(biāo)出向何處轉(zhuǎn)移或

17、何處轉(zhuǎn)入。三角形內(nèi)應(yīng)標(biāo)出向何處轉(zhuǎn)移或何處轉(zhuǎn)入。有多處轉(zhuǎn)移時(shí)，三角形內(nèi)要對(duì)應(yīng)標(biāo)明數(shù)碼。有多處轉(zhuǎn)移時(shí)，三角形內(nèi)要對(duì)應(yīng)標(biāo)明數(shù)碼。轉(zhuǎn)出符號(hào)轉(zhuǎn)出符號(hào)轉(zhuǎn)入符號(hào)轉(zhuǎn)入符號(hào)4.1 概述概述4.2 事故樹(shù)分析的步驟事故樹(shù)分析的步驟4.3 事故樹(shù)符號(hào)及其意義事故樹(shù)符號(hào)及其意義4.4 事故樹(shù)的編制事故樹(shù)的編制4.5 事故樹(shù)的化簡(jiǎn)事故樹(shù)的化簡(jiǎn)4.6 最小割集及其求法最小割集及其求法4.7 最小徑集及其求法最小徑集及其求法4.4 事故樹(shù)的編制事故樹(shù)的編制FTA采用演繹分析方法，即采用演繹分析方法，即先確定先確定事故的結(jié)果，事故的結(jié)果，稱為頂上事件或目標(biāo)事件，畫(huà)在最頂端；稱為頂上事件或目標(biāo)事件，畫(huà)在最頂端；然后再然后再找出

18、它的直接原因或構(gòu)成它的缺陷事件，找出它的直接原因或構(gòu)成它的缺陷事件，諸如設(shè)備的缺陷和操作者的失誤等，這是第一諸如設(shè)備的缺陷和操作者的失誤等，這是第一層。層。再進(jìn)一步再進(jìn)一步找出造成第一層事件的原因，成找出造成第一層事件的原因，成為第二層。按照這樣一層一層地分析下去，為第二層。按照這樣一層一層地分析下去，直直到找到到找到最基本原因事件為止。每層之間用邏輯最基本原因事件為止。每層之間用邏輯符號(hào)連接以說(shuō)明它們之間的關(guān)系。符號(hào)連接以說(shuō)明它們之間的關(guān)系。整個(gè)分析過(guò)程類似一株倒掛樹(shù)形，其末梢就是整個(gè)分析過(guò)程類似一株倒掛樹(shù)形，其末梢就是構(gòu)成事故的基本原因。構(gòu)成事故的基本原因。 初期滅火失敗事故樹(shù)初期滅火失敗事故樹(shù)滅火措施不力滅火措施不力初期滅火失敗初期滅火失敗火難于撲滅火難于撲滅沒(méi)人及時(shí)滅火沒(méi)人及時(shí)滅火火勢(shì)迅速增長(zhǎng)火勢(shì)迅速增長(zhǎng)大量大量的易的易燃可燃可燃物燃物有充有充足的足的空氣空氣供應(yīng)供應(yīng)無(wú)恰當(dāng)無(wú)恰當(dāng)滅火用滅火用品品人負(fù)恐人負(fù)恐慌而離慌