Построение дерева отказов

МИНООБРНАУКИ  РОССИИ  ФЕДЕРАЛЬНОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ  « ОМСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «БЖД»

На тему:

 «Построение  дерева отказов»

 

 

 

 

 

Выполнил студент

группы ЗЭК- 411

Шевченко Е.В.

Проверил преподователь

Зуева О.М.

 

 

Омск 2014

 

Содержание

 

1.  Введение

2. Построение дерева отказов

    1.1 Этапы построения дерева отказов

    1.2 Символы событий

3. Логические символы
3. Пример построенного дерева отказов

4.  Список литературы

 

Введение

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.

Условная схема построения дерева отказов:

 

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;
• 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.

 

Построение дерева отказов

"Дерево отказов" строится сверху вниз от сложных к простым событиям. Сложное событие представляет собой результат реализации одного или нескольких событий (простых или сложных), объединенных логическими знаками "И" и " ЗАПРЕТ" или "ИЛИ", "Исключающее ИЛИ". Простое (исходное) событие представляет собой источник воздействия на систему и характеризуется вероятностью появления (реализации). Логическая связь по "И" представляет собой сложное событие которое произойдет при реализации всех объединяемых событий. Логическая связь типа "ЗАПРЕТ" представляет собой сложное событие которое произойдет при реализации всех объединяемых событий и условий. Логическая связь по "ИЛИ" представляет собой сложное событие, которое произойдет при реализации одного или нескольких объединяемых событий. Логическая связь по "Исключающему ИЛИ" представляет собой сложное событие которое произойдет при реализации только одного из нескольких объединяемых событий. Благодаря построению "дерева отказов" формируется сложная формула вычислений верхней и промежуточных вероятностей событий. "Дерево отказов" может быть представлено в графическом и текстовом режимах.

1. Этапы построения дерева отказов:

• Выбирается уровень детализации рассматриваемой эргатической системы. Рассматриваются все возможные нежелательные события в системе.

• События разделяются на самостоятельные группы.
• Для каждой группы выделяется головное событие, т.е. событие, к которому в различных комбинациях приводят все события данной группы и которое должно быть предотвращено.
• Рассматриваются все первичные и вторичные события которые могли вызвать головное событие,
• Устанавливается связь между событиями через соответствующие логические операции (логическое "И", логическое "или").
• Рассматриваются события, необходимые для анализа каждого из предыдущих событий, и повторяются на 1, 2 и т.д., пока все события не будут основными, или прекращаем дальнейший анализ в силу незначительности событии, нецелесообразности или отсутствия данных.
• События представляются графически в виде дерева отказов.
• Выполняется количественный анализ (вычисление вероятностей событий).

Рассмотрим процесс построения дерева отказов на примере работы на заточном станке. Предположим, что рассматриваемой системой является операция заточки инструмента.

Перечислим нежелательные события - аварийные ситуации, которые должны быть предотвращены.

а) касание кистью или пальцами наждачного круга.

б) контакт локтевой части руки с кругом.

в) попадание одежды в станок.

г) попадание металлической крошки в глаз.

д) поражение током из-за плохого заземления.

е) воспламенение из-за перегрузки двигателя.

Подробный список опасных ситуаций можно составить на основе данных о несчастных случаях за прошедшее время. На следующем этапе разделяем перечисленные события на независимые группы. Согласно правилу построения дерева отказов вначале анализируем головной ход операции. При этом целесообразно рассмотреть две несовместные категории лиц: рабочий, работающий на станке (оператор), и постороннее лицо (неоператор). Следует также предположить, что если на человеке защитные очки, то попадания частиц в глаз не происходит. Далее строим дерево отказов, основываясь на логических рассуждениях и знании рабочей обстановки. Следует отметить, что дерево отказов для данной ситуации не является единственно возможным. В принципе построение дерева может быть продолжено, однако в данном случае дерево отказов построено в предположении, что в прошлом несчастные случаи, связанные с попаданием частиц в глаза, происходили в основном с посторонними людьми, оказывающимися в опасной зоне во время работы оператора. Анализ показывает, что это может произойти, если у постороннего имеются мотивы войти в опасную зону, и оператор при этом не выключает станка.

 

2. Символы событий

Чтобы отыскать и наглядно представить причинную взаимосвязь с помощью дерева отказов, необходимы элементарные блоки, подразделяющие и связывающие большое число событий. Имеется два типа блоков: логические символы (знаки) и символы событий. Прямоугольный блок обозначает событие отказа, которое возникает в результате более элементарных, исходных отказов, соединённых с помощью логических элементов. Круглый блок обозначает исходный отказ отдельного элемента (в пределах данной системы или окружающей среды), который определяет, таким образом, разрешающую способность данного дерева отказов. События, представленные в круглых блоках, называются исходными событиями. Символом «домик» обозначают событие, которое может случиться или не случиться.

Ромбы используются для обозначения детально не разработанных событий в том смысле, что детальный анализ не доведён до исходных типов отказов в силу отсутствия необходимой информации, средств или времени.

Символы «переноса» применяют для переноса повторяющихся фрагментов.

3. Логические символы

Логические символы связывают события в соответствии с их причинными взаимосвязями. 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.

Выходное событие логического знака «ИЛИ» происходит, если имеет место любое из входных событий.

Причинные связи, выраженные логическими знаками «И» и «ИЛИ», являются детерминированными, так как появление выходного события полностью определяется входными событиями. Имеются причинные связи, которые являются не детерминированными, а вероятностными.

Шестиугольник, являющийся логическим знаком запрета, используется для представления вероятностных причинных связей. Событие, помещённое под логическим знаком запрета, называется входным событием, в то время как событие, расположенное сбоку от логического знака, называется условным событием. Условное событие принимает форму события при условии появления входного события. Выходное событие происходит, если и входное и условное события имеют место, т.е. входное событие вызывает выходное событие с вероятностью (обычно постоянной) появления условного события.

Логический знак «приоритетное И» эквивалентен логическому знаку «И» с дополнительным требованием того, чтобы события на входе происходили в определённом порядке. Событие на выходе появляется, если события на входе происходят в определенной последовательности (слева направо). Появление событий на входе в другом порядке не вызывает события на выходе.

Логический элемент «исключающее ИЛИ» описывает ситуацию, в которой событие на выходе появляется, если одно из двух (но не оба) событий происходит на входе.

Логический знак голосования «m из n» имеет n событий на входе, а событие на выходе появляется, если происходит, по меньшей мере, m из n событий на входе.

В общем случае можно ввести новые логические знаки для представления специальных типов причинных связей. Следует отметить, что большинство специальных логических знаков можно заменить комбинацией логических знаков «И» либо «ИЛИ».

Пример построенного дерева отказов

Дерево отказов при взрыве сжиженного газа

А - отказ средств борьбы со взрывом; Б - образование облака ТВС; В - разгерметизация каждой ёмкости; Г - инициация взрыва; Д- факел, печь; Е - автотранспорт; З - электродвигатель; Ж - огневые работы; И - удар предмета; К - разрушение резервуара; Л - разрушение трубопровода; М -разгерметизация арматуры; Н - температура; О - скорость ветра; П - состояние атмосферы.

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Опарина М.В. Безопасность жизнедеятельности. - М.: Литера, 2006 г.

2. Селиванов А.Н. Основы безопасности жизнедеятельности. - М.: Смарт, 2005 г.

3. [Свободные интернет источники]