文档介绍：故障树分析法
王涛
SA11011910
摘要：随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端
和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安
全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。本文对常用的安全评价方法
之一的故障树分析进行了较为深入的研究和探讨。其中对故障树分析的分析思路
进行了深入的理论分析， 并对其主要的分析方法进行了剖析。并列举当前科技
研究生产过程中对故障树分析法的典型应用。
关键字： 故障树，故障树分析法，航空，航天，化学生产，兵器，铸造。
0、引言
20 世纪 60 年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核
电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出
有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。
故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于 1962 年开发的，
它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，
逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安
全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。其
后，在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系
统中得到了广泛的应用。目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但
其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。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。
故障树分析是以一个不希望发生的系统失效事件(顶事件)作为分析的目标，
先去寻找所有引起顶事件的直接原因，再去寻找引起每一个原因的直接原因，依
次层层寻找，直至不需要进一步分析为止，以此方式找出系统内部可能发生的硬
件失效、软件差错、人为失误及环境影响等因素(底事件)和顶事件所代表的系统
失效之间的逻辑关系，并用逻辑门符号连成一棵倒立的树状图形．故障树分法考
虑的基本单元是故障事件，追溯的是系统失效根源，深入到故障组合之中．故障
树分析法属于演绎法，即由上而下，由系统的特定故障状态(顶事件) 出发，分析
导致故障的一切可能原因或原因组合。
从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件（硬件）的缺陷和性能恶化
所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。此外，还有因为操
作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。
总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。
它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开
始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又
称顶端事件）发生的概率。同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统
故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。
它对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由
单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系
统故障情况。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或
是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。
例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较
的决策树等。
由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；
而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实
现。
显然，故障树分析法也存在一些缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当
繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。在
构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一般分析人员充分掌握的情况下，很容
易发生错误和失察。例如，很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉；同时，由
于每个分析人员所取的研究范围各有不同，其所得结论的可信性也就有所不同。
本文在接下来的叙述内容大致如下安排：第 1 部分对常用的安全评价方法之
一的故障树分析进行了较为