事故树分析的定性分析

事故树分析的定性分析

1fta分析的科学性事故树分析（ta）也被称为故障树分析，随着安全系统工程的诞生，在20世纪60年代初，美国贝尔通信研究所提出了研究军事武器发射的系统。采用演绎思维法进行逻辑分析，直观地分析危险因素，具有导致性、清晰性和逻辑的特点。它可以进行定性分析和定量分析。它从要分析的特定事故或故障开始(顶上事件),层层分析其发生原因,直到找出事故的基本原因,即事故树的基本事件为止,既能找到引起事故的直接原因,又能揭示事故发生的潜在原因、本质原因,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。因此,它是安全系统工程的主要分析方法之一。FTA分析法可进行事故的调查分析、系统的危险性评价、事故的预测、安全措施优化决策、系统安全性设计等很多方面。实践证明是一种具有广阔的应用范围和发展前途的系统安全分析方法。目前,事故树分析法广泛应用于安全评价、事故调查分析中。2在实际应用中，事故树定性分析的弊端事故树定性分析法在实际应用中存在的问题突出表现在以下几个方面。2.1关于事故树的最小割集和最孔径集在事故树的定性分析中,最小割集和最小径集的求取是最基本、最关键的步骤,但是在安全评价或事故分析中分析者往往只求最小割集或最小径集(通常是只求最小割集),很少同时求取最小割集和最小径集的。造成这种结果的原因可能有:一、图省事,最小割集的求取往往很繁琐,一个基本事件为十个左右的简单的事故树,最小割集可能有几十个,因此,只求一方面算是了事。二是可能是理解上的错误,因为最小割集和最小径集是互为补集的关系,是可以互相转换的,即事故树的最小割集就是成功树的最小径集,成功树的最小割集也是事故树的最小径集,因此认为只求一方面就可以说明问题,殊不知这样的理解是错误的,最小割集和最小径集分别代表了不同的含义,如果只求一方面,对事故树的分析是不全面的,因而起不到事故分析的目的。从概念上看,最小割集是指能够引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合,也就是说,如果割集中任一基本事件不发生,顶上事件就不发生。最小径集是指能够消除顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小径集,也就是说,如果径集中任一组基本事件不发生,顶上事件就不会发生。从深层含义上看,最小割集表示系统的危险性。事故树中有几个最小割集,顶上事件发生的可能性就有几种。事故树中最小割集越多,系统发生事故的途径越多,因而就越危险。而相反的是,最小径集表示系统的安全性,事故树中有几个最小径集,顶上事件不发生的可能性就有几种,事故树中最小径集越多,说明控制顶上事件不发生的方案就越多,系统的安全性就越高。因此说,分析最小割集就是在分析导致顶上事件发生的基本事件的组合方式,也就是在寻找顶上事件发生的原因,而最小径集的分析就是在寻找防止顶上事件发生的基本事件的组合方式,也就是在分析预防顶上事件发生的控制手段。我们在查找到事故发生的原因的基础上,还要重点分析控制事故的方法,即发现问题还要解决问题,这是安全管理工作的通常思维,也是采用这种方法分析的最终目的。2.2结构重要度的判断结构重要度是指不考虑基本事件发生的概率多少,仅从事故树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件的影响程度。每个基本事件的发生对顶上事件均产生影响,但影响程度是不一样的,我们进行结构重要度分析,就是要分析哪些基本事件对顶上事件的影响程度大,哪些次之,哪些影响程度最小,进行排序,从而在采取安全防范措施时有个先后次序,轻重缓急,以便使系统达到经济、有效、安全的目的。结构重要度分析属于定性的重要度分析,但是在缺乏定量分析数据的情况下,这种分析也就显得更为重要,分析效果也明显。结果重要度分析有两种方法,一是,通过计算求出各基本事件的结构重要度系数,然后将这些系数由大到小排列各基本事件的重要顺序,这种方法虽然能精确,但求取结构重要度系数的过程很繁琐。二是,利用最小割集或最小径集来近似判断各基本事件的结构重要度。这种方法简单易行,但不够精确。第一种方法由于繁琐,因此在手工的事故树分析中一般不用,第二种方法由于能够迅速排出各基本事件的结构重要度的大小顺序,虽然不是完全精确的排序,但对于我们采取针对性的安全对策措施来说仍然满足做为参考依据的要求,因此在安全评价中广泛运用。运用第二种方法时要遵循四条原则,这四条原则如下:(1)单事件最小割(径)集中基本事件结构重要系数最大。(2)仅出现在同一个最小割(径)集中的所有基本事件结构重要度相等。(3)仅出现在基本事件个数相等的若干个最小割(径)集中的各基本事件结构重要度系数依出现次数而定,即出现次数少,其结构重要系数小;出现次数多,其结构重要系数大;出现次数相等,其结构重要系数相等。(4)两个基本事件出现在基本事件个数不等的若干个最小割(径)集中,其结构重要系数依下列情况而定:①若他们在最小割(径)集中重复出现的次数相等,则在少事件最小割(径)集中出现的基本事件结构重要度系数大。②若他们在少事件最小割(径)集中出现的次数少,在在多事件最小割(径)集中出现的次数多,以及其他更为复杂的情况,可用公式近似判别计算。∑I(i)=∑Xi∈Kj12ni−1(近似判别式)(1)∑Ι(i)=∑Xi∈Κj12ni-1(近似判别式)(1)式中:I(i)——基本事件Xi结构重要系数的近似判别值;Xi∈Kj——基本事件Xi属于Kj最小割(径)集;ni——基本事件Xi所在最小割(径)集中包含基本事件的个数。但是在许多安全评价报告中,结构重要度的判断和排序不是按照这四条原则来进行的,而是直接用第四条原则中的近似判别式来逐一计算各基本事件的结构重要度系数,然后按照这些系数的大小进行排序。这样的做法是错误的,因为运用第二种方法求结构重要度系数本身是一种近似的方法,而且利用上述这四条原则判断时,必须从第一条至第四条按顺序进行,也就是首先要看从第一条、第二条、第三条能否判断出结构重要度大小,如果不能,再看第四条,前面都无法判断时,最后才用近似判别式进行计算求得。绝对不能单独使用近似判别式计算,否则会得到错误的结果。笔者曾对多个事故树进行了分析,发现利用上述四条原则逐一进行判断,得到的各基本事件的结构重要度排序与仅仅使用近似判别式计算结构重要度排序是大不一样的,甚至大相径庭。例如,某事故树求得最小割集为七个,分别为:K1={X1,X4},K2={X2,X4},K3={X3,X4},K4={X4,X5},K5={X4,X6},K6={X7},K7={X8}。按照以上判别原则,其结构重要度排序应为:I(7)=I(8)>I(4)>I(1)=I(2)=I(3)=I(5)=I(6);但是如果用上述近似判别式直接进行计算的话,得到的结构重要度排序为:I(4)>I(7)=I(8)>I(1)=I(2)=I(3)=I(5)=I(6)。两种结果是不一样的,这种错误的排序结果对于执行者采取安全对策措施不但起不到轻重缓急的指导作用,反而会误导执行者,同时也说明目前安全评价报告中普遍使用的事故树分析方法存在问题。2.3铁水飞车事故的安全防范措施分析事故树最小割集、最小径集、结构重要度这些定性分析完之后,要进行一个概括性的结果分析,以便对建立起来的事故树有个完全的认识,这个过程称为事故树结果分析,这也是对事故树深刻理解的过程。如某铁合金企业现状评价报告中将硅钙合金生产过程中“铁水飞溅”作为顶上事件进行的事故树分析,首先分析了该事故树最小割(径)集,再判断结构重要度系数进行排序,然后对结果进行分析,结果分析内容为:在铁水飞溅的基本事件中,“炉前积水”、“车间屋面破损”、“防雨不良”、“铁水包潮湿、积水”、“锭模潮湿、积水”、“铁水包未烤透”是发生铁水飞溅事故的最重要原因,因此,在制定安全防范措施时对以上内容应给予特别重视。其它多项原因也可导致铁水的飞溅,需采取措施避免事件发生。首先,这样的分析不是事故树结果分析而是事故原因分析。将基本事件对顶上事件的影响程度(即结构重要度)认为是导致顶上事件的原因,这是理解错误,事故发生的主要原因、次要原因与基本事件对顶上事件的影响程度含义是不一样的,结构重要度是针对事故树分析而言的,结构重要度系数大的基本事件不一定是事故发生的主要原因。因为在建立事故树的时候我们考虑了系统中可能引起顶上事件发生的各种因素,然后根据各因素之间的逻辑关系建立了树状图,只要系统没改变,事故树就不变,而事故原因却是时时变的,比如同样一个爆炸事故的发生,这次的主要原因和上次的主要原因可能不一样。因此,要用规范的语言进行事故树结果分析才对。其次,这样的分析是不全面的,它仅仅是对结构重要度的角度分析结果的。一个事故树定性分析其结果分析最起码应该包括这些内容:(1)最小割集的分析,说明导致顶上事件发生的基本事件的组合有哪些,这些组合分别是几个事件的组合,从而可判断发生顶上事件的可能性大小,也说明系统的危险性大小。(2)最小径集的分析,说明控制顶上事件发生的基本事件的组合有哪些,即控制手段有哪些,从而判断系统能否安全运行。(3)结构重要度分析,根据其排序,判断哪些事件对顶上事件的影响大,哪些次之,哪些影响最小,从而提出有针对性的对策措施。3全系统工程应用方法缺乏普遍应用以上三方面是事故树定性分析的主要内容,从这些方面存在的问题来看,首先是对事故树分析法这种系统分析方法的内涵理解不深刻或理解错误,导致分析过程简化步骤,不能做到位。其次是安全系统工程的方法还没有达到普遍的运用,或者说运用者还没有意识到这种方法对我们进行安全评价、事故分析