Дерево отказов

Новокузнецкий институт (филиал)

федерального государственного бюджетного

общеобразовательного учреждения высшего  образования

Экономический факультет

Кафедра техносферной безопасности

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Безопасности жизнедеятельности»

 

Тема: ДЕРЕВО ОТКАЗОВ

ЭКОБИОЗАЩИТНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ.

 

 

Руководитель:

ДОЦ.К.П.Н Дугин. А.В

Контрольная работа

Защищена \ Незащищена

Не нужное зачеркнуть

Подпись руководителя

«___»_______________2013г

 

 

 

 

Новокузнецк 2013

ДЕРЕВО ОТКАЗОВ

 

Целью анализа безопасности является уменьшение вероятности аварий и связанных с ними человеческих жертв, экономических потерь и нарушений в окружающей среде.

При изучении опасностей, свойственных системе, определяют причинные взаимосвязи  между аварийными исходными событиями, относящимися к оборудованию, персоналу, окружающей среде и приводящими  к авариям в системе, а также  изыскивают способы устранения вредных  воздействий.

При решении данных задач может  быть применена теория графов. При  этом следует придерживаться терминологии, принятой в теории, не касаясь подробностей самой теории графов.

Причинные взаимосвязи устанавливают  с помощью дерева отказов, которое  затем подвергается количественному  и качественному анализам. Данный метод является логическим методом  локализации наиболее опасных участков системы.

В проблемах профессиональной безопасности и охраны здоровья его применение пока ограничено, хотя этот метод может  быть использован при классификации  аварий, несчастных случаев и, наконец, при определении экономической  эффективности разработки профилактических мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций.

Ценность данного метода заключается  в следующем:

1. анализ ориентируется на отыскание отказов;
2. выявляются такие аспекты системы, которые имеют важное значение для рассматриваемых отказов;
3. обеспечивается графический, наглядный материал для той части руководства, которая детально не информируется о проводимых изменениях конструкции;
4. обеспечивается возможность проведения качественного или количественного анализа надежности системы;
5. метод позволяет специалисту поочередно сосредотачиваться на отдельных конкретных отказах системы;
6. обеспечивается глубокое проникновение в процесс работы системы;
7. отыскивается оптимальное решение возможности снижения вероятности аварии (несчастного случая).

Дерево отказов (аварий, происшествий, последствий, нежелательных  событий и пр.) лежит в основе логико-вероятностной модели причинно-следственных связей отказов системы с отказами ее элементов и другими событиями (воздействиями). При анализе возникновения  отказа, дерево отказов состоит из последовательностей и комбинаций нарушений и неисправностей, и  таким образом оно представляет собой многоуровневую графологическую  структуру причинных взаимосвязей, полученных в результате прослеживания  опасных ситуаций в обратном порядке, для того чтобы отыскать возможные  причины их возникновения.

 Ценность дерева отказов заключается в следующем:

-анализ ориентируется  на нахождение отказов;

-позволяет показать  в явном виде ненадежные места;

-обеспечивается  графикой и представляет наглядный  материал для той части ИТ специалистов, которые принимают участие в обслуживании системы;

-дает возможность  выполнять качественный или количественный  анализ надежности системы;

-метод позволяет  специалистам поочередно сосредотачиваться  на отдельных конкретных отказах  системы;

-обеспечивает глубокое  представление о поведении системы  и проникновение в процесс  ее работы;

-являются средством  общения специалистов, поскольку  они представлены в четкой  наглядной форме;

-помогает дедуктивно выявлять отказы;

-дает конструкторам,  пользователям и руководителям  возможность наглядного обоснования  конструктивных изменений или  установления степени соответствия  конструкции системы заданным  требованиям и анализа компромиссных  решений;-облегчает анализ надежности сложных систем

Главное преимущество дерева отказов (по сравнению с другими  методами) заключается в том, что  анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии.

Недостатки дерева отказов состоят в следующем:

-реализация метода требует значительных затрат средств и времени, так как увеличение детальности рассматриваемой инфраструктуры приводит к геометрическому увеличению числа влияющих событий;

-дерево отказов представляет собой схему булевой логики, на которой показывают только два состояния: рабочее и отказавшее;

-трудно учесть состояние частичного отказа элементов, поскольку при использовании метода, как правило, считают, что система находится либо в исправном состоянии, либо в состоянии отказа;

-трудности в общем случае аналитического решения для деревьев, содержащие резервные узлы и восстанавливаемые узлы с приоритетами, не говоря уже о тех значительных усилиях, которые требуются для охвата всех видов множественных отказов;

-требует от специалистов по надежности глубокого понимания системы и конкретного рассмотрения каждый раз только одного определенного отказа;

-дерево отказов описывает систему в определенный момент времени (обычно в установившемся режиме), и последовательности событий могут быть показаны с большим трудом, иногда это оказывается невозможным.

Это справедливо  для систем, имеющих сложные контуры  регулирования, в таких случаях, как правило, обращаются к методам, основанным на стохастических (случайных) процессах.

При описании метода дерева отказов  используют следующие понятия: событие, отказ, нормальное событие, основное событие, первичное событие, вторичное событие, головное событие.

Событие- определяется на уровне системы или компонента. Предварительно определяются и оговариваются условия его появления в системе.

 В технике безопасности удобно  события определять так, чтобы  они имели двоичный характер, т.е. они либо появляются, либо  нет – только два состояния.  Событие не обязательно связано  с отказом, оно может появляться  в нормальном состоянии системы.

Отказ - это событие, характеризуемое тем, что одно из двух его состояний связано с ненормальной работой, являющейся следствием поломки или дефекта.

Нормальное событие – это событие, которое может появиться или не появиться в определенное время. Это событие может рассматриваться как отказ, если оно произошло не вовремя.

Основное событие – это событие, которое появляется на элементном уровне. Под элементом имеется в виду наименьшая анализируемая составная часть системы.

Первичное событие – это событие, вызванное особенностями самого компонента. Пример, отказ работы электролампы, связанного с перегоранием  нити накала.

Вторичное событие – это событие, вызванное внешней причиной. Пример, отказ работы электролампы, связанного со скачком напряжения в сети.

Головное событие – это событие при вершине дерева отказов, которое анализируется с помощью всей остальной части дерева. Обычно это результирующий отказ, выводящий систему из нормального состояния.

Чтобы отыскать и наглядно представить  причинную взаимосвязь с помощью  дерева отказов, необходимы элементарные блоки, подразделяющие и связывающие  большое число событий. Таких  блоков два типа – логические символы и символы событий. Логические символы связывают события в соответствии с их причинными взаимосвязями.

 

 

 

 

 

 

Деревья отказов, как и другие виды подобных технических материалов, являются средством общения специалистов, поэтому они должны быть представлены в четкой, наглядной форме. Основная структура дерева отказов может  быть представлена в виде:

1) отказ  системы, или происшествие (конечное  событие);

2) дерево  отказов состоит из последовательностей  событий, которые ведут к отказам  системы или происшествию;

3) последовательности событий строятся  с помощью логических знаков  «И», «ИЛИ» и др.;

4) событие над логическим знаком  и все события, которые имеют  элементарные причины отказов,  помещаются в прямоугольнике, а  само событие описано в этом  прямоугольнике;

5) последовательности в конечном  итоге ведут к исходным причинам, для которых имеются данные  по частоте отказов. Эти исходные  причины обозначают кругом. Они  представляют разрешающую способность  данного дерева отказов.

Построение дерева отказов начинается с процессов синтеза и анализа.

При проведении синтеза можно выделить несколько стадий:

1)определяется наиболее общий уровень, на котором должны быть рассмотрены все события, являющиеся нежелательными для нормальной работы рассматриваемой системы;

2)разделяется событие на несовместные группы, причем группы формируются по некоторым общим признакам, например, по одинаковым причинам возникновения;

3)используя общие признаки, выделяется одно событие, к которому приводят все события каждой группы. Выделенное событие является головным и рассматривается с помощью отдельного дерева отказов.

 

 

 

При проведении анализа также можно выделить несколько стадий:

1)определяется головное событие, которое образует вершину дерева;

2)определяются все первичные и вторичные события, которые могут вызвать головное событие;

3)определяются отношения между вызывающими и головными событиями в терминах логических операций «И» и «ИЛИ». При этом логический знак может иметь один или несколько входов, но только один выход, или выходное событие. Выходное событие логического знака «И» наступает в том случае, если все входные события появляются одновременно. С другой стороны, выходное событие у логического знака «ИЛИ» происходит, если имеет место любое из входных событий. Для любого события, подлежащего дальнейшему анализу, вначале рассматриваются все события, являющиеся входами операции «ИЛИ», а затем входы операции «И». Это правило справедливо как для головного события, так и для любого события, анализ которого целесообразно продолжать. Следует отметить, что выполнение данного правила необходимо для изучения исходных данных и вероятностного анализа;

4)определяются величины, необходимые для дальнейшего анализа каждого из событий на этапах 2) и 3). Для  каждого вызывающего события, которое уточняется далее, повторяются этапы 2) и 3), причем, термин «головное событие» в этом случае относиться к данному событию – причине, которое продолжаем анализировать;

5)продолжаются этапы 2). 3), 4) пока либо все события не выразятся через основные события, либо прекращается дробиться анализ дальше в силу незначительности событий, отсутствия данных и т. п.;

6)представляются события в виде диаграммы, используя стандартные символы событий и логические символы;

7)выполняется качественный и количественный анализ. Основным принципиальным моментом при анализе оказывается выделение общих признаков.

Другим важным фактором, который  должен учитываться при количественных методах, служат возможные результаты последствий, связанных с головным событием. Разные головные события  требуют различные степени внимания в зависимости от последствий.

Обычно для каждой системы строят несколько деревьев отказов. Впоследствии они могут быть связаны, но на этапе  построения с ними работают отдельно. Аналогично, если система функционирует  в различных режимах, то может  понадобиться анализ деревьев отказов  для каждого из них.

При построении дерева аварии события  располагаем по уровням. Главное  событие занимает верхний – нулевой  уровень. Ниже располагаем события  первого уровня, а затем второго  уровня и т. д.

Чтобы исключить субъективные ошибки разработчика, повысить точность и  полноту описания объекта и его  действий, квалифицированные эксперты проверяют правильность построение дерева. Определяют аварийные минимальные  сочетания и траекторию для построенного дерева. При этом сложное может  иметь различные наборы исходных событий, при которых достигается  событие в вершине. Такие события  называются аварийными сочетаниями. Для  рассматриваемого дерева сочетание  событий А, Б, Г, Д – аварийное. При одновременном возникновении этих событий произойдет разрыв реактора. Наименьший набор исходных событий, при котором возникает событие в вершине, называют аварийным минимальным сочетанием. Для рассматриваемого примера аварийными минимальными сочетаниями являются: (А, Б, Г), (А, В, Г). Полная совокупность аварийных минимальных сочетаний дерева представляет собой все варианты сочетаний событий, при которых может возникнуть авария. События, которые являются критическими для поддержания объекта в рабочем состоянии, представляют собой минимальные траектории, т.е. это наименьшая группа событий, без появления которых авария не происходит. Например, если событие А не произойдет, то не возникнет и авария.