第5章風(fēng)險(xiǎn)評估方法之事件樹分析法.ppt

1、第5章 風(fēng)險(xiǎn)評估方法之事件樹分析法,本章要點(diǎn): 掌握：事件樹的編制與實(shí)施，能根據(jù)實(shí)際分析對象 編制事件樹 理解：事件樹的含義、原理和作用 了解：事件樹分析的注意事項(xiàng),本章內(nèi)容： 5.1 風(fēng)險(xiǎn)識別 5.2 事件樹分析 5.3 事件樹分析案例,5.1 風(fēng)險(xiǎn)識別,5.1.1 風(fēng)險(xiǎn)識別常見步驟 確定風(fēng)險(xiǎn)識別范圍，在此范圍內(nèi)找出危險(xiǎn)源； 確定風(fēng)險(xiǎn)類型； 對上述各種風(fēng)險(xiǎn)類型產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。,5.1.2 風(fēng)險(xiǎn)識別方法 風(fēng)險(xiǎn)識別必須依靠現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)和方法，通常有 三種方法: 篩選、監(jiān)控和診斷 篩選 是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)?zāi)害進(jìn)行尋找、分析并按其危 險(xiǎn)概率及強(qiáng)度加以排列的過程。 經(jīng)典的篩選辦法是列出危險(xiǎn)清單，

2、在此基礎(chǔ)上進(jìn)行 風(fēng)險(xiǎn)分析，從而按風(fēng)險(xiǎn)大小排出某一地區(qū)或某一場所可 能面臨的災(zāi)害序列，最后篩選出風(fēng)險(xiǎn)最顯著的災(zāi)害作為 評價(jià)的重點(diǎn)。, 監(jiān)控 是對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)查、監(jiān)測、記錄和分析的循環(huán)過 程，特別是對那些可疑災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的核查和解譯更需長期的 監(jiān)測和追蹤分析。 監(jiān)控的目的旨在監(jiān)測某些災(zāi)害臨界指示體的變化、災(zāi) 害條件的積累及防災(zāi)系統(tǒng)的易損程度。,5.1.2 風(fēng)險(xiǎn)識別方法, 診斷 是對災(zāi)害與前兆的相互關(guān)系及災(zāi)害的可能后果的分析 和判斷。 診斷手段比如根據(jù)調(diào)查的情況編制事故樹，將風(fēng)險(xiǎn)因 素及其可能引起一系列致?lián)p事件的邏輯關(guān)系形象地表示在 圖表中。,5.1.2 風(fēng)險(xiǎn)識別方法,5.2.1 引言5.2.2 ETA

3、 5.2.3 事件樹分析法的功能5.2.4 事件樹的建造5.2.5 事件樹分析的步驟5.2.6 事件樹分析優(yōu)點(diǎn)及運(yùn)用注意事項(xiàng),5.2 事件樹分析（ETA）,5.2.1 引 言,事件樹也是一種決策樹，但它的結(jié)果僅僅依賴于系統(tǒng)的內(nèi)在客觀規(guī)律，而不是象在決策樹中取決于決策者的主觀控制的影響。 事件樹分析（Event Tree Analysis）法是一種邏輯的演繹法，它在給定一個(gè)初因事件的情況下，分析此初因事件可能導(dǎo)致的各種事件序列的結(jié)果，從而定性與定量的評價(jià)了系統(tǒng)的特性，并幫助分析人員以獲得正確的決策。 由于事件序列是以圖形表示，并且呈扇狀，故得名事件樹（如圖5.2-1）。,5.2.1 引言,5.2

4、.2 ETA,5.2.2 事件樹分析法, 事件樹分析法辨析 定義 事件樹分析法（event tree analysis，簡稱ETA ）， 是一種利用圖形來進(jìn)行演繹的邏輯分析方法。可用來 識別某假設(shè)始發(fā)事件發(fā)生后各種可能的結(jié)果。事件樹 概括了假設(shè)始發(fā)事件下全部可能的事件序列。 事件樹分析法按事故發(fā)展的時(shí)間順序，由初始事 件開始推論可能的后果，從而進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識。, 事件樹分析是從一個(gè)初始事件開始，按順序分析事件向 前發(fā)展中各個(gè)環(huán)節(jié)成功與失敗的過程和結(jié)果。 是一種時(shí)序邏輯的事故分析方法。它以一初始事件為起 點(diǎn)，按照事故的發(fā)展順序，分階段，一步一步地進(jìn)行分析， 每一事件可能的后續(xù)事件只能取完全對立的

5、兩種狀態(tài)（成功 或失敗，正?；蚬收?，安全或危險(xiǎn)等）之一的原則，逐步向 結(jié)果方面發(fā)展，直到達(dá)到系統(tǒng)故障或事故為止。所分析的情 況用樹枝狀圖表示，故叫事件樹。,5.2.2 事件樹分析法辨析, 一起事故的發(fā)生，是許多原因事件相繼發(fā)生的結(jié)果， 其中，一些事件的發(fā)生是以另一些事件首先發(fā)生為條件 的，而一事件的出現(xiàn)，又會引起另一些事件的出現(xiàn)。 在事件發(fā)生的順序上，存在著因果的邏輯關(guān)系。,5.2.2 事件樹分析法辨析, 事件樹分析法所分析的情況用樹枝狀圖表示。它既可 以定性地了解整個(gè)事件的動態(tài)變化過程，又可以定量計(jì)算 出各階段的概率，最終了解事故發(fā)展過程中各種狀態(tài)的發(fā) 生概率。,5.2.2 事件樹分析法辨析

6、, 事件樹分析基本概念, 初因事件可能引發(fā)系統(tǒng)安全性后果的系統(tǒng)內(nèi)部的故障 或外部的事件。 后續(xù)事件在初因事件發(fā)生后，可能相繼發(fā)生的其他事 件，這些事件可能是系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中所決定的某些備用設(shè) 施或安全保證設(shè)施的啟用，也可能是系統(tǒng)外部正?；蚍钦?常事件的發(fā)生。 后續(xù)事件一般是按一定順序發(fā)生的。 后果事件由初因事件和后續(xù)事件的發(fā)生或不發(fā)生所構(gòu) 成的不同的結(jié)果。, 確定初因事件確定和分析可能導(dǎo)致系統(tǒng)安全性后果的 初因事件并進(jìn)行分類，對那些可能導(dǎo)致相同事件樹的初因事件 劃分為一類。 建造事件樹確定和分析初因事件發(fā)生后，可能相繼 發(fā)生的后續(xù)事件，并進(jìn)一步確定這些事件發(fā)生的先后順 序，按后續(xù)事件發(fā)生或不發(fā)生

7、（二態(tài)）分析各種可能的 結(jié)果，找出后果事件。事件樹的建造過程也是對系統(tǒng)的 一個(gè)再認(rèn)識過程。 事件樹的定量分析對所建完的事件樹，收集、分析 各事件的發(fā)生概率及其相互間的依賴關(guān)系，定量計(jì)算各 后果事件的的發(fā)生概率，并進(jìn)一步分析評估其風(fēng)險(xiǎn)。, 事件樹分析基本概念, 事件樹的分支,5.2.3 事件樹分析法的功能,ETA可以事前預(yù)測事故及不安全因素，估計(jì)事故的可能后果，尋求最經(jīng)濟(jì)的預(yù)防手段和方法； 事后用ETA分析事故原因，十分方便明確； ETA的分析資料既可作為直觀的安全教育資料，也有助于推測類似事故的預(yù)防對策； 當(dāng)積累了大量事故資料時(shí)，可采用計(jì)算機(jī)模擬，使ETA對事故的預(yù)測更為有效； 在安全管理上用

8、ETA對重大問題進(jìn)行決策，具有其他方法所不具備的優(yōu)勢。,5.2.3 事件樹分析法的功能,功用：,5.2.4 事件樹的建造, 建造原理,5.2.4 事件樹的建造, 建造原理,5.2.4 事件樹的建造, 建造原理,荷花池中一只青蛙的跳躍，是馬爾可夫過程的形象化的范例。青蛙依照它瞬間形成的念頭，從一片荷葉跳上另一片荷葉。因?yàn)榍嗤軟]有記憶，即使現(xiàn)在所處的位置已知，它下一步跳往何處和它以往走過的路徑無關(guān)。如果將荷葉編號并用 X0, X1, X2，分別表示青蛙最初處的荷葉號碼及第一次、第二次、跳躍后所處的荷葉號碼，那么Xn，n0 就是馬爾可夫過程。,馬爾科夫過程, 建造原理,5.2.4 事件樹的建造, 事

9、件樹分析原理, 事件樹分析程序,5.2.4 事件樹的建造, 事件樹的建造方法 根據(jù)需要，也可標(biāo)示出各支(成功與失敗)的概率值，以便進(jìn)行定量計(jì)算。實(shí)際上，畫圖的過程就是分析的過程。,5.2.4 事件樹的建造, 例1 水泵A與閥門B串聯(lián)，用ETA分析該系統(tǒng)。若知A、B可靠度分別為0.98、0.95，求系統(tǒng)運(yùn)行成功概率和失敗概率。 解：由圖可知，水由泵A抽起，經(jīng)閥門B排出，假定管道無故障，則能否順利的運(yùn)行將取決于A與B。A有二種狀態(tài)，即正常能抽水，故障不能抽水。如果A正常，則看B的情況，B也是兩種狀態(tài)。故 可得到其事件樹圖如下所示：, 事件樹的建造實(shí)例, 例1, 事件樹的建造實(shí)例, 例1 解：P (

10、s)0.980.950.931 P (s)=1- P (s)= 1-0.931=0.069 或 P (s)= P(s1)+P(s2) = 0.98(1-0.95)+(1-0.98) = 0.049+0.02 =0.069, 事件樹的建造實(shí)例, 例2 有一泵A與二個(gè)閥門B、C串聯(lián)組成物料輸送系統(tǒng)如圖，試用ETA分析該系統(tǒng)并畫出ET圖。, 事件樹的建造實(shí)例,解：由圖可知，物料是經(jīng)泵A、閥門B、C以后排出的，那么，對于A、B、C而言，它們均可能出現(xiàn)二種狀態(tài)，即正常(1)或不正常(0)； 如果A正常，則要看B的情況，如果B正常，則還需看C閥門的情況。 顯然，對于該系統(tǒng)，只有在A、B、C都正常的情況下，

11、系統(tǒng)才屬正常，否則，系統(tǒng)就失敗。因此，可做事件樹如下：, 事件樹的建造實(shí)例, 例2, 事件樹的建造實(shí)例, 例2, 例2 若例2中的A、B、C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9，求系統(tǒng)成功概率和失敗概率。, 事件樹的建造實(shí)例, 例2 解：由題意，先繪ET圖：, 事件樹的建造實(shí)例,由ET圖知，只有在三個(gè)元件的所有狀態(tài)都成功的狀態(tài)下，它才能成功。故其成功的概率應(yīng)為概率積求解。 P(S)=P(A)*P(B)*P(C)=0.950.90.9 =0.7695 對于失敗的概率，令其為P(S) 則P(S)=P(S1)+P(S2)+P(S3) =P(A)*P(B)*P(C)+P(A)*P(B)+P(A) =

12、0.950.9(1-0.9)+0.95(1-0.9)+(1-0.95) =0.2305, 事件樹的建造實(shí)例, 例2, 例3 如下圖所示，系統(tǒng)為一個(gè)泵和二個(gè)閥門并聯(lián)的簡單系統(tǒng)，試?yán)L出其事件樹圖并求其成功及失敗概率(A、B、C的可靠度分別為0.95、0.9、0.9)。, 事件樹的建造實(shí)例, 例3 解：由題意，畫出ET如圖： 所以，P(S)=0.855+0.0855=0.9405 P(S)=0.0095+0.05=0.0595, 事件樹的建造實(shí)例, 確定初始事件 判定安全功能 繪制事件樹 簡化事件樹 進(jìn)行事件序列的定量化,5.2.5 事件樹分析的步驟, 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)危險(xiǎn)性評價(jià)、系統(tǒng)運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn)或

13、事故經(jīng)驗(yàn)等確定； 根據(jù)系統(tǒng)重大故障或事故樹分析，從其中間 事件或初始事件中選擇。, 確定初始事件, 對初始事件自動采取控制措施的系統(tǒng)，如自動停車系統(tǒng)等； 提醒操作者初始事件發(fā)生了的報(bào)警系統(tǒng)； 根據(jù)報(bào)警或工作程序要求操作者采取的措施； 緩沖裝置，如減振、壓力泄放系統(tǒng)或排放系統(tǒng)等； 局限或屏蔽措施等。, 判定安全功能,從初始事件開始，按事件發(fā)展過程自左向右繪制事 件樹。樹枝代表發(fā)展途徑。 首先考察初始事件一旦發(fā)生時(shí)最先起作用的安全功 能，把可以發(fā)揮功能的狀態(tài)畫在上面的分枝，不能發(fā)揮 功能的狀態(tài)畫在下面的分枝。 然后依次考察各種安全功能的兩種可能狀態(tài)，把發(fā) 揮功能的狀態(tài)（又稱成功狀態(tài)）畫在上面的分枝

14、，把不 能發(fā)揮功能的狀態(tài)（又稱失敗狀態(tài)）畫在下面的分枝， 直到到達(dá)系統(tǒng)故障或事故為止。, 繪制事件樹,在繪制事件樹的過程中，可能會遇到一些與初始事 件無關(guān)的安全功能，或者其功能關(guān)系相互矛盾、不協(xié)調(diào) 的情況，需用工程知識和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識予以辨別，然 后從樹枝中去掉，即構(gòu)成簡化的事件樹。 在繪制事件樹時(shí)，要在每個(gè)樹枝上寫出事件狀態(tài)， 樹枝橫線上面寫明事件過程內(nèi)容特征，橫線下面注明成 功或失敗的狀況說明。, 簡化事件樹,失效概率極低的系統(tǒng)不列入事件樹的題頭中； 即：當(dāng)某一非正常事件的發(fā)生概率極低時(shí)可以不列入后續(xù)事 件中； 當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)失效，在其以后的各系統(tǒng)已經(jīng)不可能緩 減后果時(shí)，那么以后的系統(tǒng)不必再分

15、叉。 即：當(dāng)某一后續(xù)事件發(fā)生后，其后的其他事件無論發(fā)生與否 均不能減緩該事件鏈的后果時(shí)，該事件鏈即已結(jié)束。, 事件樹簡化, 事件樹的簡化例, 考慮人為因素的事件樹, 進(jìn)行事件序列的定性化 事件樹定性分析，是根據(jù)事件的客觀條件和事件的特征，作出符合科學(xué)性的邏輯推理，用與事件有關(guān)的技術(shù)知識確認(rèn)事件可能狀態(tài)，對每一發(fā)展過程和事件發(fā)展的途徑作可能性的分析。 事件樹定性分析在繪制事件樹的過程中就已進(jìn)行。, 進(jìn)行事件序列定性分析目的 找出事故連鎖 找出預(yù)防事故的途徑, 進(jìn)行事件序列的定量化（事件樹定量分析） 是指根據(jù)每一事件的發(fā)生概率，計(jì)算各種途徑的事故發(fā)生概率，比較各個(gè)途徑概率值的大小，作出事故發(fā)生可能

16、性序列，確定最易發(fā)生事故的途徑。 各發(fā)展途徑的概率 事故發(fā)生概率, 進(jìn)行事件序列的定量化 事件樹的定量化任務(wù)： 計(jì)算每條事件序列（每個(gè)環(huán)節(jié)事件）發(fā)生的頻率； 確定初因事件發(fā)生頻率； 確定后續(xù)事件及各后果事件的發(fā)生概率； 評估各后果事件的風(fēng)險(xiǎn)。 計(jì)算中應(yīng)考慮環(huán)節(jié)事件之間的不獨(dú)立性； 初因事件的頻率是通過大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)而得到。, 簡化計(jì)算后果事件的概率,P (IS1S2) = P (I)P (S1)P (S2) P (I) P (IS1F2) = P (I)P (S1)P(F2) P (I)P (F2) P (IF1S2) = P (I)P (F1)P(S2) P (I)P (F1) P (IF1

17、F2) = P (I)P (F1)P (F2), 精確計(jì)算后果事件的概率,當(dāng)事件樹中的各事件的發(fā)生不是相互獨(dú)立時(shí)，進(jìn)行事件 樹中后果事件發(fā)生概率的計(jì)算將更為復(fù)雜，此時(shí)必須考慮各 事件發(fā)生的條件概率。以圖1中的事件樹為例，后果事件IF1F2 的發(fā)生概率為： P（IF1F2）= P（I）P（F1/I）P（F2/F1，I） P（F1/I）表示在初因事件 I 發(fā)生的條件下，系統(tǒng)1失效事 件（F1）發(fā)生的概率。而 P（F2/F1，I）表示在初因事件 I 發(fā) 生、系統(tǒng)1失效事件（F1）也發(fā)生的條件下，系統(tǒng)2失效事件 (F2) 發(fā)生的概率。, 后果事件的風(fēng)險(xiǎn)評估,事件的風(fēng)險(xiǎn)即為事件的發(fā)生概率與其損失值的乘積

18、： R=PC R 后果事件的風(fēng)險(xiǎn)值； P 單位時(shí)間內(nèi)后果事件的發(fā)生概率； C 后果事件的的損失值。, 事件樹分析的優(yōu)點(diǎn),5.2.6 事件樹分析優(yōu)點(diǎn)及運(yùn)用注意事項(xiàng),5.2.6 事件樹分析優(yōu)點(diǎn)及運(yùn)用注意事項(xiàng), 事件樹分析運(yùn)用注意事項(xiàng) 在風(fēng)險(xiǎn)樹中，上一層的分枝點(diǎn)表示某類風(fēng)險(xiǎn)問題，在該點(diǎn) 處分枝的各個(gè)分枝末端點(diǎn)則表示引起該類風(fēng)險(xiǎn)問題的各種風(fēng) 險(xiǎn)因素。通過繪制風(fēng)險(xiǎn)樹，可以表示出引起風(fēng)險(xiǎn)的各種因 素，從而看清各類風(fēng)險(xiǎn)問題和各種風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)系。 也就是說，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x定起因事件 :在選擇時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)放在對 系統(tǒng)的安全影響最大、發(fā)生頻率最高的事件上。, 在繪制風(fēng)險(xiǎn)樹時(shí)，并不是分枝越多、層次越多越好，根據(jù) 系統(tǒng)

19、的實(shí)際情況，明確所研究的主要問題，分清主次，對影響 重大的風(fēng)險(xiǎn)因素要深人細(xì)分，對一般問題則不要過多分枝； 邏輯思維要首尾一貫，無矛盾，有根據(jù)；, 事件樹分析運(yùn)用注意事項(xiàng), 在風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，有時(shí)并不需要對各個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)問題作全 面的分析，可以把有關(guān)的某個(gè)重要的風(fēng)險(xiǎn)問題單獨(dú)提出來，繪 制該問題的風(fēng)險(xiǎn)樹； 如果在繪制風(fēng)險(xiǎn)樹時(shí)，能對各種風(fēng)險(xiǎn)因素的概率作出估 計(jì)，則可將估計(jì)的概率數(shù)值標(biāo)注于該分枝的旁邊。 要注意人的不安全因素，否則會得錯誤結(jié)果。, 事件樹分析運(yùn)用注意事項(xiàng),小結(jié)： 事件樹分析把事故的發(fā)生發(fā)展過程表述得清楚而有條理，對設(shè)計(jì)事故預(yù)防方案，制定事故預(yù)防措施提供了有力的依據(jù)。 從事件樹上可以看出，最

20、后的事故是一系列危害和危險(xiǎn)的發(fā)展結(jié)果。因此，在事故發(fā)展過程的各階段，應(yīng)采取各種可能措施，控制事件的可能性狀態(tài)，減少危害狀態(tài)出現(xiàn)概率，增大安全狀態(tài)出現(xiàn)概率。 采取在事件不同發(fā)展階段阻截事件向危險(xiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的措施，最好在事件發(fā)展前期過程實(shí)現(xiàn)。顯然，要在各條事件發(fā)展途徑上都采取措施才行。,5.3 事件樹分析案例,案例1. 火車危險(xiǎn)品事件樹 案例2. 行人過馬路事件樹 案例3. 化學(xué)反應(yīng)器事件樹 案例4. 電機(jī)發(fā)熱事件樹 案例5. 氯磺酸罐爆炸事件樹 案例6. 升降機(jī)開關(guān)失靈 案例7. 煤礦發(fā)生外源火災(zāi),案例 1火車危險(xiǎn)品事件樹,案例2 行人過馬路事件樹,案例3 化學(xué)反應(yīng)器事件樹,案例3 化學(xué)反應(yīng)器事件樹,案例4 電機(jī)發(fā)熱事件樹,案例4 電機(jī)發(fā)熱事件樹,案例5 氯磺酸罐爆炸事件樹,某工廠的氯磺酸罐發(fā)生爆炸，致使3人死亡，用事件樹 分析的結(jié)果如下頁圖所示。 該廠有4臺氯磺酸貯罐。因其中 兩臺的緊急切斷閥失靈而準(zhǔn)備檢修，一般按如下程序準(zhǔn)備： 將罐內(nèi)的氯磺酸移至其他罐； 將水徐徐注