事故樹(shù)分析的定性分析

事故樹(shù)分析的定性分析

1fta分析的科學(xué)性事故樹(shù)分析（ta）也被稱為故障樹(shù)分析，隨著安全系統(tǒng)工程的誕生，在20世紀(jì)60年代初，美國(guó)貝爾通信研究所提出了研究軍事武器發(fā)射的系統(tǒng)。采用演繹思維法進(jìn)行邏輯分析，直觀地分析危險(xiǎn)因素，具有導(dǎo)致性、清晰性和邏輯的特點(diǎn)。它可以進(jìn)行定性分析和定量分析。它從要分析的特定事故或故障開(kāi)始(頂上事件),層層分析其發(fā)生原因,直到找出事故的基本原因,即事故樹(shù)的基本事件為止,既能找到引起事故的直接原因,又能揭示事故發(fā)生的潛在原因、本質(zhì)原因,體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問(wèn)題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)性。因此,它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一。FTA分析法可進(jìn)行事故的調(diào)查分析、系統(tǒng)的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、事故的預(yù)測(cè)、安全措施優(yōu)化決策、系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)等很多方面。實(shí)踐證明是一種具有廣闊的應(yīng)用范圍和發(fā)展前途的系統(tǒng)安全分析方法。目前,事故樹(shù)分析法廣泛應(yīng)用于安全評(píng)價(jià)、事故調(diào)查分析中。2在實(shí)際應(yīng)用中，事故樹(shù)定性分析的弊端事故樹(shù)定性分析法在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1關(guān)于事故樹(shù)的最小割集和最孔徑集在事故樹(shù)的定性分析中,最小割集和最小徑集的求取是最基本、最關(guān)鍵的步驟,但是在安全評(píng)價(jià)或事故分析中分析者往往只求最小割集或最小徑集(通常是只求最小割集),很少同時(shí)求取最小割集和最小徑集的。造成這種結(jié)果的原因可能有:一、圖省事,最小割集的求取往往很繁瑣,一個(gè)基本事件為十個(gè)左右的簡(jiǎn)單的事故樹(shù),最小割集可能有幾十個(gè),因此,只求一方面算是了事。二是可能是理解上的錯(cuò)誤,因?yàn)樽钚「罴妥钚郊腔檠a(bǔ)集的關(guān)系,是可以互相轉(zhuǎn)換的,即事故樹(shù)的最小割集就是成功樹(shù)的最小徑集,成功樹(shù)的最小割集也是事故樹(shù)的最小徑集,因此認(rèn)為只求一方面就可以說(shuō)明問(wèn)題,殊不知這樣的理解是錯(cuò)誤的,最小割集和最小徑集分別代表了不同的含義,如果只求一方面,對(duì)事故樹(shù)的分析是不全面的,因而起不到事故分析的目的。從概念上看,最小割集是指能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合,也就是說(shuō),如果割集中任一基本事件不發(fā)生,頂上事件就不發(fā)生。最小徑集是指能夠消除頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合稱為最小徑集,也就是說(shuō),如果徑集中任一組基本事件不發(fā)生,頂上事件就不會(huì)發(fā)生。從深層含義上看,最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。事故樹(shù)中有幾個(gè)最小割集,頂上事件發(fā)生的可能性就有幾種。事故樹(shù)中最小割集越多,系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑越多,因而就越危險(xiǎn)。而相反的是,最小徑集表示系統(tǒng)的安全性,事故樹(shù)中有幾個(gè)最小徑集,頂上事件不發(fā)生的可能性就有幾種,事故樹(shù)中最小徑集越多,說(shuō)明控制頂上事件不發(fā)生的方案就越多,系統(tǒng)的安全性就越高。因此說(shuō),分析最小割集就是在分析導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本事件的組合方式,也就是在尋找頂上事件發(fā)生的原因,而最小徑集的分析就是在尋找防止頂上事件發(fā)生的基本事件的組合方式,也就是在分析預(yù)防頂上事件發(fā)生的控制手段。我們?cè)诓檎业绞鹿拾l(fā)生的原因的基礎(chǔ)上,還要重點(diǎn)分析控制事故的方法,即發(fā)現(xiàn)問(wèn)題還要解決問(wèn)題,這是安全管理工作的通常思維,也是采用這種方法分析的最終目的。2.2結(jié)構(gòu)重要度的判斷結(jié)構(gòu)重要度是指不考慮基本事件發(fā)生的概率多少,僅從事故樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的影響程度。每個(gè)基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件均產(chǎn)生影響,但影響程度是不一樣的,我們進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析,就是要分析哪些基本事件對(duì)頂上事件的影響程度大,哪些次之,哪些影響程度最小,進(jìn)行排序,從而在采取安全防范措施時(shí)有個(gè)先后次序,輕重緩急,以便使系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效、安全的目的。結(jié)構(gòu)重要度分析屬于定性的重要度分析,但是在缺乏定量分析數(shù)據(jù)的情況下,這種分析也就顯得更為重要,分析效果也明顯。結(jié)果重要度分析有兩種方法,一是,通過(guò)計(jì)算求出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù),然后將這些系數(shù)由大到小排列各基本事件的重要順序,這種方法雖然能精確,但求取結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的過(guò)程很繁瑣。二是,利用最小割集或最小徑集來(lái)近似判斷各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。這種方法簡(jiǎn)單易行,但不夠精確。第一種方法由于繁瑣,因此在手工的事故樹(shù)分析中一般不用,第二種方法由于能夠迅速排出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度的大小順序,雖然不是完全精確的排序,但對(duì)于我們采取針對(duì)性的安全對(duì)策措施來(lái)說(shuō)仍然滿足做為參考依據(jù)的要求,因此在安全評(píng)價(jià)中廣泛運(yùn)用。運(yùn)用第二種方法時(shí)要遵循四條原則,這四條原則如下:(1)單事件最小割(徑)集中基本事件結(jié)構(gòu)重要系數(shù)最大。(2)僅出現(xiàn)在同一個(gè)最小割(徑)集中的所有基本事件結(jié)構(gòu)重要度相等。(3)僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)相等的若干個(gè)最小割(徑)集中的各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)依出現(xiàn)次數(shù)而定,即出現(xiàn)次數(shù)少,其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)小;出現(xiàn)次數(shù)多,其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大;出現(xiàn)次數(shù)相等,其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)相等。(4)兩個(gè)基本事件出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不等的若干個(gè)最小割(徑)集中,其結(jié)構(gòu)重要系數(shù)依下列情況而定:①若他們?cè)谧钚「?徑)集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等,則在少事件最小割(徑)集中出現(xiàn)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大。②若他們?cè)谏偈录钚「?徑)集中出現(xiàn)的次數(shù)少,在在多事件最小割(徑)集中出現(xiàn)的次數(shù)多,以及其他更為復(fù)雜的情況,可用公式近似判別計(jì)算?！艻(i)=∑Xi∈Kj12ni?1(近似判別式)(1)∑Ι(i)=∑Xi∈Κj12ni-1(近似判別式)(1)式中:I(i)——基本事件Xi結(jié)構(gòu)重要系數(shù)的近似判別值;Xi∈Kj——基本事件Xi屬于Kj最小割(徑)集;ni——基本事件Xi所在最小割(徑)集中包含基本事件的個(gè)數(shù)。但是在許多安全評(píng)價(jià)報(bào)告中,結(jié)構(gòu)重要度的判斷和排序不是按照這四條原則來(lái)進(jìn)行的,而是直接用第四條原則中的近似判別式來(lái)逐一計(jì)算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù),然后按照這些系數(shù)的大小進(jìn)行排序。這樣的做法是錯(cuò)誤的,因?yàn)檫\(yùn)用第二種方法求結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)本身是一種近似的方法,而且利用上述這四條原則判斷時(shí),必須從第一條至第四條按順序進(jìn)行,也就是首先要看從第一條、第二條、第三條能否判斷出結(jié)構(gòu)重要度大小,如果不能,再看第四條,前面都無(wú)法判斷時(shí),最后才用近似判別式進(jìn)行計(jì)算求得。絕對(duì)不能單獨(dú)使用近似判別式計(jì)算,否則會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果。筆者曾對(duì)多個(gè)事故樹(shù)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)利用上述四條原則逐一進(jìn)行判斷,得到的各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序與僅僅使用近似判別式計(jì)算結(jié)構(gòu)重要度排序是大不一樣的,甚至大相徑庭。例如,某事故樹(shù)求得最小割集為七個(gè),分別為:K1={X1,X4},K2={X2,X4},K3={X3,X4},K4={X4,X5},K5={X4,X6},K6={X7},K7={X8}。按照以上判別原則,其結(jié)構(gòu)重要度排序應(yīng)為: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別式直接進(jìn)行計(jì)算的話,得到的結(jié)構(gòu)重要度排序?yàn)?I(4)>I(7)=I(8)>I(1)=I(2)=I(3)=I(5)=I(6)。兩種結(jié)果是不一樣的,這種錯(cuò)誤的排序結(jié)果對(duì)于執(zhí)行者采取安全對(duì)策措施不但起不到輕重緩急的指導(dǎo)作用,反而會(huì)誤導(dǎo)執(zhí)行者,同時(shí)也說(shuō)明目前安全評(píng)價(jià)報(bào)告中普遍使用的事故樹(shù)分析方法存在問(wèn)題。2.3鐵水飛車事故的安全防范措施分析事故樹(shù)最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度這些定性分析完之后,要進(jìn)行一個(gè)概括性的結(jié)果分析,以便對(duì)建立起來(lái)的事故樹(shù)有個(gè)完全的認(rèn)識(shí),這個(gè)過(guò)程稱為事故樹(shù)結(jié)果分析,這也是對(duì)事故樹(shù)深刻理解的過(guò)程。如某鐵合金企業(yè)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)報(bào)告中將硅鈣合金生產(chǎn)過(guò)程中“鐵水飛濺”作為頂上事件進(jìn)行的事故樹(shù)分析,首先分析了該事故樹(shù)最小割(徑)集,再判斷結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)進(jìn)行排序,然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,結(jié)果分析內(nèi)容為:在鐵水飛濺的基本事件中,“爐前積水”、“車間屋面破損”、“防雨不良”、“鐵水包潮濕、積水”、“錠模潮濕、積水”、“鐵水包未烤透”是發(fā)生鐵水飛濺事故的最重要原因,因此,在制定安全防范措施時(shí)對(duì)以上內(nèi)容應(yīng)給予特別重視。其它多項(xiàng)原因也可導(dǎo)致鐵水的飛濺,需采取措施避免事件發(fā)生。首先,這樣的分析不是事故樹(shù)結(jié)果分析而是事故原因分析。將基本事件對(duì)頂上事件的影響程度(即結(jié)構(gòu)重要度)認(rèn)為是導(dǎo)致頂上事件的原因,這是理解錯(cuò)誤,事故發(fā)生的主要原因、次要原因與基本事件對(duì)頂上事件的影響程度含義是不一樣的,結(jié)構(gòu)重要度是針對(duì)事故樹(shù)分析而言的,結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大的基本事件不一定是事故發(fā)生的主要原因。因?yàn)樵诮⑹鹿蕵?shù)的時(shí)候我們考慮了系統(tǒng)中可能引起頂上事件發(fā)生的各種因素,然后根據(jù)各因素之間的邏輯關(guān)系建立了樹(shù)狀圖,只要系統(tǒng)沒(méi)改變,事故樹(shù)就不變,而事故原因卻是時(shí)時(shí)變的,比如同樣一個(gè)爆炸事故的發(fā)生,這次的主要原因和上次的主要原因可能不一樣。因此,要用規(guī)范的語(yǔ)言進(jìn)行事故樹(shù)結(jié)果分析才對(duì)。其次,這樣的分析是不全面的,它僅僅是對(duì)結(jié)構(gòu)重要度的角度分析結(jié)果的。一個(gè)事故樹(shù)定性分析其結(jié)果分析最起碼應(yīng)該包括這些內(nèi)容:(1)最小割集的分析,說(shuō)明導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本事件的組合有哪些,這些組合分別是幾個(gè)事件的組合,從而可判斷發(fā)生頂上事件的可能性大小,也說(shuō)明系統(tǒng)的危險(xiǎn)性大小。(2)最小徑集的分析,說(shuō)明控制頂上事件發(fā)生的基本事件的組合有哪些,即控制手段有哪些,從而判斷系統(tǒng)能否安全運(yùn)行。(3)結(jié)構(gòu)重要度分析,根據(jù)其排序,判斷哪些事件對(duì)頂上事件的影響大,哪些次之,哪些影響最小,從而提出有針對(duì)性的對(duì)策措施。3全系統(tǒng)工程應(yīng)用方法缺乏普遍應(yīng)用以上三方面是事故樹(shù)定性分析的主要內(nèi)容,從這些方面存在的問(wèn)題來(lái)看,首先是對(duì)事故樹(shù)分析法這種系統(tǒng)分析方法的內(nèi)涵理解不深刻或理解錯(cuò)誤,導(dǎo)致分析過(guò)程簡(jiǎn)化步驟,不能做到位。其次是安全系統(tǒng)工程的方法還沒(méi)有達(dá)到普遍的運(yùn)用,或者說(shuō)運(yùn)用者還沒(méi)有意識(shí)到這種方法對(duì)我們進(jìn)行安全評(píng)價(jià)、事故分析