产品可靠性分析

1、产品可靠性分析CHONGQING COLLEGE OF ELECTRONIC ENGINEERINGISAS项目文档项目：产品可靠性分析系部：软件工程系专业：NIIT班级：软件1010姓名学号王小燕2010180646杨英2010180656指导老师：廖玉霞装订日期：2012/6/17目录目录3产品可靠性分析6摘要61、产品可靠性分析的背景及意义 71.1、可靠性分析的背景71.2、可靠性分析的意义91.2.1、满足现代技术和生产的需要.9122、获得高的经济效益 9123、提高竞争能力102、可靠性建模 102.1、可靠性建模的概述 102.2、典型的可靠性模型 112.2.1、串联模型 1

2、1222、并联模型12223、r/n表决模型132.2.4、旁联模型142.2.5、小结153、可靠性分配163.1、可靠性分配概述 163.2、可靠性分配的定义 163.3、可靠性分配理论与现状 183.4、可靠性分配方法分类193.4.1、快速分配法 19342、等分法20343、基于故障率的分配方法 20344、 基于危险因子和复杂性因子的分配方法203.4.5、AHP (Analytic Hierarchy Process)203.4.6、基于故障树的分配方法 214、FMECA214.1、故障模式影响分析 224.2、危害性分析234.3、实施FMECA应注意的问题244.3.1、明

3、确分析对象244.3.2、时间性244.3.3、层次性245、FTA265.1、FTA概述265.2、故障树分析法的产生与特点 275.2.1、故障树分析法的产生 275.2.2、故障树分析法的特点 285.3、故障树的构成和顶端事件的选取295.4、故障树分析的基本程序296、总结31参考文献3211产品可靠性分析摘要随着时代的发展，可靠性分析已形成一个专门的学科。为 了设计、分析和评价一个系统的可靠性， 就必须明确系统和它所 有的子系统、组件和部件的关系，定量分配、估算和评价产品可 靠性。而触发了可靠性建模和可靠性分配的产生。故障模式影响及危害性分析（FMEC）运用归纳的方法系统地分析产品

4、设计可 能存在的每一种故障模式及其产生的后果和危害的程度，按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所发生的综合影 响对系统中的产品划等分类，从而全面评价系统中各种可能出现 的产品故障的影响。故障树分析法（FTA），是提高系统可靠性的 一种设计分析方法。可靠性建模、可靠性分配、故障模式影响及 危害性分析、故障树分析法等共同构成了可靠性分析。关键字：可靠性，建模，分配，分析。1产品可靠性分析的背景及意义1.1、可靠性分析的背景可靠性的提出至今已经60多年了，它的发展可以分为三个阶段：上个世纪30-40年代为初期发展阶段，这一时期经历了两次世界 大战，战争中运输工具和武器装备的大比例因意外事故

5、”而失效，使得人们注意到并开始研究这些 意外事故”发生规律，这就是可靠性问 题的提出。到第二次世界大战末期，德国火箭专家R.Lussen首次把V-II火箭诱导装置作为串联系统，利用概率乘法，求出其可靠度为75%, 标志着对系统可靠性研究的开始。第二阶段：50-60年代可靠性技术发展形成阶段。这一时期世界 上不少发达国家都注意到产品可靠性问题，并对可靠性问题进行了深入的研究，大体上确定了可靠性研究的理论基础以及研究方向。1952年，美国军事部门、工业部门和有关学术部门联合成立了电子设备可靠性咨询组” 一 GREE(AdvisoryGroup on Reliability ofElectronic

6、 Equipment)。并于1975年提出了军用电子设备可靠性报 告。该报告首次比较完整的阐述了可靠性的理论及研究方向，从此 可靠性研究的方向大体被确定下来。1954年，美国召开了第一次可靠性和管理学术会议。1962年，又召开了第一届可靠性与可维修性学术会议及第一届设备故障物理学术会议。将对可靠性的研究发展到对可维修性的研究， 进而深入到 研究产品故障的机理方面。60年代以后美国大约40%的大学开设了 可靠性工程课程。日本是在1956年从美国引进可靠性技术的。1958年日本科技联盟(JUSE成立了可靠性研究委员会，1971 年日本召开了第一届可靠性学术会议。日本虽然开展可靠性工作较 晚，但其注

7、意将可靠性技术推广运用到民用工业部门，取得了很大的成功，大大提高了其产品的可靠度，使其高可靠性产品，如汽车、彩 电、冰箱、收录机、照相机等畅销全世界，也正是日本人率先预见到 今后产品竞争在与可靠性。英国1962年出版了可靠性与微电子学杂志。同时法国国立 通讯研究所也成立了 可靠性中心：，进行可靠性数据的收据与分析， 并于1963年出版了可靠性杂志。前苏联从1950年起开始注意到 可靠性问题并开始对可靠性理论及运用进行研究。60年代初开始从技术上、组织上采取措施，提高产品可靠性，促进了可靠性技术的发 展。第三阶段为70年代以后。这一阶段是可靠性进一步发展的国际 化时代。可靠性引起国际的高度重视。

8、1977年国际电子技术委员会 (IEC )设立了可靠性与可维修性技术委员会，负责协调各国的可靠 性用语及定义、可靠性管理、数据的收集等。可靠性研究已经由电子、 航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械、动 力、土木等一般产业部门，扩展到工业产品的各个领域。当今，提高产品的可靠性已经成为提高产品质量的关键。在全球化的趋势下，只 是那些高可靠性的产品和企业才能在日趋激烈的市场竞争中幸存下 来。不仅如此，现在国外还把对可靠性的研究工作提高到节约资源和 能源的高度来认识，力求通过可靠性研究来延长使用期， 通过有效的 可靠性分析、设计达到有效利用材料、减少工时和产品轻便化。1.2、可靠性

9、分析的意义1.2.1、满足现代技术和生产的需要现代生产技术的发展特点之一是自动化水平不断提高。 一条自动 化生产线是由许多零部件组成，生产线上一台设备出了故障，则会导 致整条线停产，这就要求组成线上的产品要有高可靠性， 上边提到的 Appolo宇宙飞船正是由于高可靠性，才一举顺利完成登月计划。现代 生产技术发展的另一特点设备结构复杂化， 组成设备的零件多，其中 一个零件发生故障会导致整机失效。如 1986年美国 挑战者”号航天 飞机就是因为火箭助推器内橡胶密封圈因温度低而失效， 导致航天飞 机爆炸和七名宇航员遇难及重大经济损失。由此可见，只有高可靠性 产品才能满足现代技术和生产的需要。122、

10、获得高的经济效益提高产品可靠性可获得很高的经济效益。如美国西屋公司为提高 某产品的可靠性，曾作了一次全面审查，结果是所得经济效益是为提 高可靠性所花费用的100倍。另外，产品的可靠性水平提高了还可大 大减少设备的维修费用。1961年美国国防部预算中至少有 25%用于 维修费用。苏联过去有资料统计，在产品寿命期内下列产品的维修费 用与购置费用之比为：飞机为5倍，汽车为6倍，机床为8倍，军事 装置为10倍，可见提高产品可靠性水平会大大降低维修费用，从而 提高经济效益。123、提高竞争能力只有产品可靠性提高了，才能提高产品的信誉，增强日益激烈的 市场竞争能力。日本的汽车曾一度因可靠性差，在美国造成大

11、量退货， 几乎失去了美国市场。日本总结了经验，提高了汽车可靠性水平，因 此使日本汽车在世界市场上竞争力很强。中国实行改革、开放的国策， 现又面临加入 WTO,挑战是严峻的。我们面临的是世界发达国家的 竞争，如果我们的产品有高的可靠性，那就能打入激烈竞争的世界市 场，从而获得巨大经济效益，促进民族工业的发展；相反，则会被别 国挤出市场，甚至失去部分国内市场，由此可见生产高可靠性的产品 的重要性。2、可靠性建模2.1、可靠性建模的概述用于定量分配、估算和评价产品可靠性的一种数学模型叫“可靠 性模型”可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型二项内容。 可靠性方框图与产品的工作原理图相协调。 产品的

12、工作原理图表示产 品各单元之间的物理关系，而可靠性方框图表示产品各单元之间的功 能逻辑关系，两者不能混淆。产品的可靠性数学模型是定量描述产品可靠性的各种参数，如： 失效率入、可靠度R(t)、平均故障间隔时间MTBF等。入是指产品的故障总数与工作时间和寿命单位总数之比。R(t)表示产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概 率。MTBF表示产品的总工作时间与发生的故障次数之比。 对于寿命 服从指数分布的电子产品，MTBF=1入。2.2、典型的可靠性模型典型的可靠性模型有四种：串联模型，并联模型，r/n表决模型和旁联模型。设产品由n个单元组成，各单元寿命服从指数分布，产品和各单 元失效率分别

13、为入s和入i ,平均故障间隔时间分别为 MTBFF=1/冷和 MTBF i=1/ 入，可靠度分别为 Rs(t) = e- S t和 Ri (t)= e-，i t, i=1, 2, .n, t为产品的工作时间。2.2.1、串联模型串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元失效都会导致整产品可靠性分析个产品失效的模型。可靠性方框图数学模型Rs(t)二R(t) R2(t) -nR)=e-(川+2切)七=6炉；?8= * 1+2 + nMTBFS=1/ 怡=1 (1/MTBFi + I/MTBF2+- + 1/MTBFn )(MTBR二MTBR uMTBFMTBF)# |则?s= n kIMTBFf M

14、TBF /n2.2.2、并联模型并联模型是指组成产品的所有单元都失效时产品才失效的模型 为工作储备模型。可靠性方框图产品可靠性分析数学模型Rs(t)=in1- e- m i=1若i= 2二=n=(MTBFi二MTBF2二=MTBF)二MTBF)则-?s=1 (1+12+-+1n)1-MTBFS = MTBF( 1 + 1/2+- + 1/n )当n = 2时，就是通讯系统广泛采用的双备份1 = 11.5LMTBF= 1.5MTBF即双备份系统的MTBF是无备份的1.5倍，失效率是无冗余的0.667。换句话说，如果可靠性分配给某一个环节的失效率为1,则用 失效率为1.5 1的单元采用双备份系统也

15、能满足要求，即用可靠性不 高的单元实现了高可靠性的系统。2.2.3、r/n表决模型r/n表决模型组成产品的n个单元中，至少有r个正常，产品才能正常工作的模型，为工作储备模型。可靠性方框图17数学模型nRs(t) =PSCn e- i t匀1- e- - i t n-i, G = n!/r!(n-r)!i=r若 入 1=2= =九n= (MTBFj=MTBF2= =MTBFi=MTBF)则?s= N (1/ r + +n)MTBFs = MTBF( 1/r+ -+1/n )显然，当r=n时，演变为串联模型。当r=1时，演变为并联模型。2.2.4、旁联模型旁联模型 组成产品的n个单元中只有一个单元

16、工作，当工作单元失效时通过失效监测及转换装置接到另一个单元进行工作的模 型，为非工作储备模型可靠性方框图失效监测及转换装置数学模型n n kRs(t) =E n-e- i ti=1k=1/.k - ik=i若 丸 1=2=入n=( MTBFj=MTBF2= =MTBFn=MTBF),监测及转换装置可靠度为1则厂?s=九/n- MTBF= n MTBF2.2.5、小结若 鮎=入2=?叩=几(MTBFi=MTBF2=MTBFn=MTBF),贝卩(1)串联模型怡 = n九MTBH二 MTBF /n并联模型?s= (1+1/2+1/n)MTBFs = MTBF( 1 + 1/2+- + 1/ n)r/

17、n模型产品可靠性分析7s = (1 r + + 1/ n )MTBW = MTBF( 1/r+ +?n )旁联模型冷 =九/n MTB0 n MTBF3、可靠性分配3.1、可靠性分配概述可靠性分配是可靠性设计的重要任务之一，是把系统设计任务书 中规定的可靠性指标，由上到下、由大到小、由整体到局部，按一定 的分配方法分配给组成该系统的分系统、设备及元件。通过可靠性指 标的分配，可以从技术、人力、时间、资源各个方面分析各部分指标 实现的难易情况，从而使系统各层次的设计人员明确各自的设计目 标，为指标监控和采取改进措施提供依据。对复杂系统来说，为使可 靠性分配方案更为合理，要综合考虑系统各组成单元间

18、在重要度、复 杂度、技术发展水平、工作时间和环境条件等方面的不同，进行可靠 性优化分配的实质就是综合以上各方面因素，在一定的分配原则下， 得到合理的可靠性分配值的优化解。3.2、可靠性分配的定义所谓系统可靠性分配就是要求系统在定义体系结构的时候，设法16 |产品可靠性分析将系统分解成部件（子系统或模块），并且为了保证各部件的设计时间、 难度、风险大致相等，必须根据系统可靠性要求，确定各模块的可靠 性，以保证使得系统开发费最低。从可靠性分配的定义可以看出，可靠性分配要求在系统生存周期 的定义阶段就进行，即在系统的可行性论证、需求分析、初步设计、 详细设计阶段进行。随着系统设计的深入，我们可以得到

19、更多的相关 信息，从而使可靠性分配结果也越来越趋向合理。比如在可行性论证 阶段，因为此时系统的相关信息较少，所以我们可以根据类似产品运 用类比法进行可靠性初步分配；而到详细设计阶段，由于可以获得系 统复杂性、操作剖面等一些信息，我们就可以用更好的分配方法（如 基于操作剖面的可靠性分配法）使结果更加精确。事实上，可靠性分 配还可以在开发阶段根据需要进行调整。目前，几乎所有的可靠性模型都用于测试操作阶段， 是在完成产 品开发初始阶段后用来估计系统可靠性的模型，也就是说至少要在完 成定义阶段后才能被使用。这些模型共同回答了这样一个问题：“这系 统有多可靠”模型的使用依赖于在系统初始阶段的分析和设计，

20、因此，它们几乎对系统工程的设计、计划阶段没有产生任何影响。可靠性分 配模型是用来回答这样一个问题：“系统应该有多可靠。系统可靠性分 配在计划、设计阶段为不同的产品部件在时间及工作量的分配上提供 了指导，为开发管理提供了有效的控制工具并且把可靠性设计融入到 系统之中，因此，这个阶段对系统后来的可靠性的影响是非常关键的。3.3、可靠性分配理论与现状系统可靠性分配与系统可靠性工程中的另外两项工作一可靠性 的预计、评价组成了整个系统可靠性的主要工作。 以前系统可靠性研 究的主要目的是评价和度量系统的可靠性和对系统的可靠性进行预 测。可靠性的预计、评价经过多年的发展，已经形成了一套相对较为 成熟的理论，

21、而系统可靠性分配研究是在近些年才发展起来的研究工 作，所以系统可靠性分配相对于可靠性的评价和度量技术还显得不够 成熟，还有待进一步完善。从国内外的发展状况来看，国内较国外相对落后。目前，国外的 系统工程界人士，如 Musa、Fran等人己在影响可靠性分配的因素如 操作剖面、收集历史数据的特性等方面有了 一定的研究。 Fatemehzahedi MaryE.Helander等人也提出了一些可靠性分配方法并 建立了相应的可靠性分配模型。这些工作和方法总的特点是它们是在 与实际工程经验相结合的基础上被提出来，具有较强的应用针对性， 但同时也存在着模型使用范围受到限制的缺陷。由于系统的复杂性， 影响系

22、统系统可靠性的因素众多且不确定， 而它们又是应用分配方法 的关键，所以国外的可靠性分配的研究领域还在不断的发展和完善之 中。在国内，徐仁佐、杨晓青等专家也开展了相应的可靠性分配研究 工作，如面向多用户的模块化系统系统的可靠性分配、系统可靠性指标分配的故障树分析法等在理论上都具有一定的创新性。但是由于国21产品可靠性分析内系统业发展起步较晚，这方面工作还没有得到充分的重视， 可靠性 分配方法和模型方面的研究较国外相对要少。 一些方法因为同实际工 程结合获得的经验较少，还缺乏在实际工程中的检验。由于系统工程是一个非常复杂的领域，而且系统的生产过程丰富 多彩，因此到目前为止，己提出的许多可靠性分配模

23、型，如同其它评 价、预测系统可靠性模型一样，根据经验并没有一个普遍适用的分配 模型。这些模型根据不同的影响因素，从不同的角度来建立，会产生 一些分配模型对产品1比较适合，而对产品2并不适用的情况，也即 没有在所有情况下都优秀的单个模型，因此有必要为实践者建立关于 如何选择的标准。3.4、可靠性分配方法分类目前，对于硬件可靠性的分配己有许多成熟的技术可以应用，但 是对于如何进行系统可靠性的分配，相关的文献资料和技术报告不多 见，特别是在军用系统设计及应用方面，还在不断摸索。下面简要列 出已有的各种方法与技术及其优缺点：3.4.1、快速分配法是借鉴功能类似的旧系统或旧模块的可靠性数据进行可靠性分

24、配，该方法方便实用，需要有可借鉴的系统或模块的可靠性指标数据， 对于新开发的系统，如没有参考数据，则此方法无法应用。佃|产品可靠性分析3.4.2、 等分法可用于顺序或并行执行的系统，优点是它非常简单，但是它没有 考虑各模块之间的不同属性，如重要性、复杂性等的不同，只是单纯 的平均分配，对于那些需要精确分配各部件可靠性指标的系统则无法 采用。3.4.3、基于故障率的分配方法先根据一种系统可靠性模型对系统在交付时的故障率进行估计， 然后根据估计出的结果将故障率指标按一定的比例分配到各个模块 中，但是估计和计算系统可靠性模型中各参数的值比较麻烦，且不容易找到一种合适的系统可靠性模型。3.4.4、基于

25、危险因子和复杂性因子的分配方法根据系统的危险性和复杂性将故障率分配到各个模块中去， 过程 比较简单，缺点是危险性因子的估计带有一定主观因素， 复杂性因子 的确定往往不容易得到。3.4.5 、AHP (Analytic Hierarchy Process)AHP是一种基于功能概图的分配方法，它考虑了系统的开发成 本，能在保证系统可靠性达到一定要求的条件下，节约开发资源，但 是其算法比较复杂，而且功能概图的确定也具有一定的主观性，且功能概图的最后确定不是在系统设计阶段就能完成的，它需要多个反复才能最后确定，但系统的分配指标需要在设计阶段完成。3.4.6、基于故障树的分配方法这是一种全新的思路，首先

26、提出把故障树技术运用到可靠性分配 中去，创建的快速分配模型具有直观、有效、简单的特点，并且通过 图形演绎的方法，表达了系统的内部联系及其关键模块，从而有效地指导用户有针对性地进行可靠性指标分配。但故障树分析法要求分析研究人员对系统结构十分了解，增加了分析的难度。系统可靠性的分配方法是在近几年才逐渐发展起来的，这些方法本身可能还存在着或多或少、程度不同的问题。而且很多方法与系统 可靠性的建模、预测等有着紧密关系，因此，系统可靠性的建模以及 预测技术的好坏也将直接影响到可靠性分配结果的优劣。所以，在系统可靠性指标分配中，采用多种技术综合分析是十分有效的。4、FMECAFMECA是指故障模式影响及危

27、害性分析，故障模式影响及危害性 分析 （Failure Mode，Effects and Criticality Analysis 简记为 FMECA） 是故障模式影响分析（FMEA）和危害性分析（Criticality Analysis,简记为CA）的组合分析方法。4.1、故障模式影响分析故障模式影响分析（Failure Mode and Effects Analysis,简记为FMEA ）是一种系统化的故障预想技术，它是运用归纳的方法系统地 分析产品设计可能存在的每一种故障模式及其产生的后果和危害的 程度。通过全面分析找出设计薄弱环节，实施重点改进和控制。实践 表明，对系统功能可靠性要求的

28、制定及可靠性分配相对结果是可靠性 分配与指标调整的基础。故障模式影响分析（FMEA）包括故障模式分析、故障原因分析 和故障影响分析。FMEA的实施一般通过填写FMEA表格进行。为了 划分不同故障模式产生的最终影响的严重程度，在进行故障影响分析之前，一般对故障模式的后果等级进行预定义，最终影响的严重程度等级又成为严酷度（指故障模式所产生的严重程度）类别。严酷度类别严重程度定义I级（灾难的）这是一种会引起人员死亡或系统毁坏的故障H级（致命的）这种故障会引起人员的严重伤害、重大经济损失或 导致任务失败的系统严重损坏皿级（临界的）这种故障会引起人员的轻度伤害，一定的经济损失或导致任务延误或降级的系统轻

29、度损坏W级（轻度的）这是一种不足以导致人员伤害、一定的经济损失或 系统损坏的故障，但它会导致非计划性维护。4.2、危害性分析危害性分析（CA）的目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所发生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响。CA是FMEA的补充或扩展，只有在进行FMEA的基础上才能进行CA。CA常用的方法有 两种，即风险优先数（Risk Priority Number, PRN）法和危害矩阵法， 前者主要用于汽车等民用工业领域， 后者主要用于航空、航天等军用 领域。4.3、实施FMECA应注意的问题4.3.1、明确分析对象 找出零部件

30、所发生的故障与系统整体故障之间的因果关系是FMECA的工作思路，所以明确 FMECA的分析对象，并针对其应有 的功能，找出各部件可能存在的所有故障模式，是提高FMECA可靠性和有效性的前提条件。4.3.2、时间性FMEA、FMECA应与设计工作结合进行，在可靠性工程师的协 助下，由产品的设计人员来完成，贯彻谁设计、谁分析”的原则，并且分析人员必须有公正客观的态度，包括客观评价与自己有关 的缺陷，理性分析缺陷的原因。 同时FMEA必须与设计工作保持同 步，尤其应在设计的早期阶段就开始进行FMECA这将有助于及时发现设计中的薄弱环节并为安排改进措施的先后顺序提供依 据。如果在产品已经设计完成并且已

31、经投产以后再进行FMEA，其实对设计的指导意义不大。一旦分析出原因，就要迅速果断地采 取措施，使FMEA分析的成果落到实处， 而不是流于形式。4.3.3、层次性进行FMECA时，合理的分析层次确定，特别是初始约定层次和最低约定层次能够为分析提供明确的分析范围和目标或程度。此外，初始约定层次的划分直接影响到分析结果严酷度类别的确定。一般情况下，应按以下原则规定最低约定层次：（1）所有可获得分析数据的产品中最低的产品层次；能导致灾难的（I类）或致命的（II类）故障的产品所在的产品层 次；（3）定或预期需要维修的最低产品层次，这些产品可能导致临 界的（III类）或轻度的（IV类）故障。（4）.FME

32、CA团队协作和经验积累 往往FMECA都采用个人形式 进行分析的，但是单独工作无法克服个人知识、思维缺陷或者缺乏客观性。从相关领域选出具有代表性的个人，共同组成FMECA团队。通过集体的智慧，达到相互启发和信息共享，就能够较完 整和全面地进行FMECA分析，大大工作效率。FMECA特别强调程序化、文件化，并应对FMECA的结果进行跟踪与分析，以验证其正确性和改进措施的有效性，将好的经验 写进企业的FMECA经验反馈里，积少成多，形成一套完整的FMECA 资料，使一次次FMECA改进的量变汇集成企业整体设计制造水平 的质变，最终形成独特的企业技术特色。5、FTA5.1、FTA 概述故障树分析法简

33、称FTA（Fault Tree Analysis）,在系统设计过程中 通过对可能造成系统失效的各种因素、系统失效原因的各种可能组合 方式或其发生概率，以计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以 提高系统可靠性的一种设计分析方法。故障分析是在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种 因素（包括硬件、软件、环境、人为因素）进行分析，画出逻辑框图 （失效树），从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概 率，以计算系统失效概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性 的一种设计分析方法。FTA是以故障树作为模型对系统进行可靠性分析的一种方法。故障树分析把系统最不希望发生的故障状态作为逻辑分析的目

34、标，在故障树中称为顶事件，继而找出导致这一故障状态发生的所有可能直接 原因，在故障树中称为中间事件。再跟踪找出导致这些中间故障事件 发生的所有可能直接原因。直追寻到引起中间事件发生的全部部件状 态，在故障树中称为底事件。用相应的代表符号及逻辑们把顶事件、 中间事件、底事件连接成树形逻辑图，责成此树形逻辑图为故障树。故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、 逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。利用FTA模块，在系统设计过程当中，通过对造成系统故障的各 种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑 框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组

35、合方式及其 发生概率以计算系统故障概率，采取相应的纠正措施，以提供系统可 靠性的一种分析方法。它以图形的方式表明了系统中失效事件和其它 事件之间的相互影响，是适用于大型复杂系统安全性与可靠性分析的 常用的有效方法。利用FTA用户可以简单快速地建立故障树，输入 有关参数并对系统进行定性分析和定量分析，生成报告，最后打印输出。5.2、故障树分析法的产生与特点521、故障树分析法的产生从系统的角度来说，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。20世纪60年代初，随着载人宇航飞行，

36、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。故障树分析法是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。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。522、故障树分析法的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

37、，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31产品可靠性分析多余量相当繁重，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