Деревья отказов (Fault Trees)

Деревья отказов предназначены для дедуктивного поиска причин отказов систем. Результаты поиска представляются в виде дерева, на вершине которого находится событие отказа системы, а самом низу – базовые отказы, такие как отказы отдельных элементов. Также в узлах дерева указываются логические условия, определяющие возникновения того или иного промежуточного события.

Рассмотрим процесс построения дерева отказов на примере следующей системы осушения корабля. Корабль имеет в наличии две электрических помпы, которые питаются от собственных источников питания. Отказ помпы может произойти из-за перегрева помпы, из-за того, что она забьется или из-за потери питания. Система осушения считается работоспособной, пока работоспособна хотя бы одна помпа.

Сначала мы определяем верхнее событие (F) – отказ системы осушения и ищем непосредственные причины её отказа: отказ помпы 1 (P1) и отказ помпы 2 (P2). Для отказа системы обе помпы должны отказать одновременно, что соответствует логическому условию AND (И).

На дереве показано верхнее событие F, промежуточные узлы – события P1 и P2, логические оператор AND.

Если мы дальше будет строить дерево, то поймем, что отказ i-ой помпы Pi происходит в результате потери питания на помпе (Ei), забивания помпы (Li) или перегрева помпы (Hi). Для возникновения события Pi достаточно, чтобы произошла любая из трёх причин, поэтому их необходимо объединить логическим условием OR (ИЛИ). Здесь необходимо заметить, что события Hi, Li и Pi будут базовыми (или по крайней мере мы будем их считать таковыми и не искать более глубоких причин).

Тогда общее дерево отказов будет иметь следующий вид:

Современные системы анализа надежности, такие как Relex, при построении деревьев отказов предлагаю большое количество логических операторов (gates):

• AND – И – событие произойдет, если произойдут все входящие событие
• OR – ИЛИ – событие произойдет, если произойдет хотя бы одно входящее событие
• XOR – исключающее ИЛИ – событие произойдет, если произойдет только одно из двух входящих событий
• NOT – отрицание – событие произойдет, если не произойдет входящее событие
• NOT-AND – И-НЕ – сначала AND, потом NOT
• NOT-OR – ИЛИ-НЕ – сначала OR, потом NOT
• PRIORITY AND – приоритетное И – событие произойдет, если все входящие произойдут в заданном порядке
• VOTING M/N – событие произойдет, если произойдут M из N входящих событий;
• и др.

Дерево отказов являет наглядным отображением причин возникновения отказов системы. К тому же, если задать критерии надежности базовых событий, возможно вычисление вероятностных характеристик отказа всей системы.

Дата добавления: 2014-01-03