Построение дерева отказов

метки: Дерево, Построение, Событие, Анализ, Система, Состояние, Персонал, Элемент

Предварительный анализ опасностей (Стадия I)

опасность дерево отказ логический

Под предварительным анализом опасностей (ПАО) понимают предварительное выявление элементов и событий, которые ведут к опасным ситуациям, в том числе с включением в рассмотрение последовательности событий, а также корректирующих мероприятий для устранения последствий происшествия.

В аэрокосмической промышленности опасности, после того как они выявлены, классифицируются в соответствии с вызываемыми ими последствиями:

• Класс I — пренебрежимые эффекты;
• Класс II — граничные эффекты;
• Класс III — критические ситуации;

Класс IV — катастрофические последствия.

Качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного состояния даётся в соответствии со следующими критериями:

Класс I — безопасный. Состояние (состояния), связанное(ые) с ошибками персонала, недостатками конструкции или её несоответствием проекту, а также неправильной работой, не приводит к существенным нарушениям и не вызывает повреждения оборудования и несчастных случаев с людьми.

Класс II — граничный. Состояние (состояния), связанное(ые) с ошибками персонала, недостатками конструкции, её неправильным функционированием или несоответствием проекту, приводит к нарушениям в работе, может быть компенсировано или взято под контроль без повреждения оборудования и несчастных случаев с персоналом.

Класс III — критический. Состояние (состояния), связанное(ые) с ошибками персонала, недостатками конструкции, её неправильным функционированием или несоответствием проекту, приводит к существенным нарушениям в работе, повреждению оборудования и создаёт опасную ситуацию, требующую принятия немедленных мер по спасению персонала и оборудования.

Класс IV — Состояние (состояния), связанное(ые) с ошибками персонала, недостатками конструкции, её неправильным функционированием или несоответствием проекту, полностью нарушает работу и приводит к последующей потере оборудования и(или) гибели или массовому травмированию персонала.

При ПАО заполняются специальные формы, например, форма, приведённая в табл. 2.4.

Смысл анализа по пунктам табл. 2.4 состоит в следующем:

1. Аппаратура или функциональный элемент, подвергаемые анализу;

2. Соответствующая фаза работы системы или вид операции;

3. Анализируемый элемент аппаратуры или операция, являющиеся по своей природе опасными;

Сообщение современное состояние и охрана растительности. Рациональное ...

... современного состояния редких видов, причин их бедственного положения и основные меры по спасению. План-конспект урока на тему: « Современное состояние и охрана растительности » и « Рациональное использование животных» Цель: Выяснить современное состояние ... беседы), наглядные, частично-поисковые Основные понятия:, Материалы и оборудование:, Структура урока 5.Домашнее задание -1 мин. Ход урока: ...

4. Состояние, нежелаемое событие или ошибка, которые могут быть причиной того, что опасный элемент вызовет определённое опасное состояние.

Таблица 2.4 — Форма, заполняемая при предварительном анализе опасностей (фирма Боинг)

1. Подсистема или операция

2. Ситуация

3.Опасный элемент

4. Событие, вызыва-ющее опасное состо-яние

5. Опасные условия

6. События, вызывающие опасные условия

7. Потенциальная авария

8.. Последствия

9. Класс опасности

10. Мероприятия для предотвращения аварии

11. Предварительная оценка

10А1. Оборудование

10А2. Процедура

10А3.. Персонал

Опасное состояние, которое может быть создано в результате взаимодействия элементов в системе и системы в целом;

Нежелательные события или дефекты, которые могут вызвать опасное состояние, ведущее к определённому типу возможной аварии;

• Любая возможная авария, которая возникает в результате определённого опасного состояния;
• Возможные последствия потенциальной аварии в случае её возникновения;
• Качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного состояния в соответствии с классами, описанными ранее: класс I — безопасный;
• класс II — граничный;
• класс III — критический;
• класс IV — катастрофический;

• Рекомендуемые защитные меры для исключения или ограничения выявленных опасных состояний и (или) потенциальных аварий;
• рекомендуемые превентивные меры должны включать требования к элементам конструкции, введение защитных приспособлений, изменение конструкции, введение специальных процедур и инструкции для персонала;

• Следует регистрировать введённые превентивные мероприятия и следить за состоянием остальных действующих превентивных мероприятий;

В заключение следует ответить на вопросы:

1 — Были ли реализованы рекомендованные решения?

2 — Оказались ли эти решения эффективными?

В целом ПАО представляет собой первую попытку выявить оборудование (элементы) технической системы (в её начальном варианте) и отдалённые события, которые могут привести к возникновению опасностей.

Выявление последовательности опасных ситуаций (Стадия II)

На второй стадии для изучения риска используют такие методики, как:

— составление и анализ дерева событий;

— составление и анализ дерева отказов;

— анализ видов отказов и вызываемых ими последствий;

— анализ критичности.

Остановим наше внимание на составлении и анализе дерева событий.

Построение дерева событий начинается с задачи определения последовательности развития аварии. На стадии I показано, что превалирующий риск связан с радиоактивными (токсичными) утечками. Стадия II, как показано на рис. 2.4 начинается с рассмотрения первой задачи — определения развития аварии (т.е. с изучения различных путей, приводящих к возникновению утечек).

На стадии I было выявлено, что критической частью реактора, т.е. подсистемой с которой начинается авария, является система охлаждения реактора. Таким образом, анализ риска начинается с последовательности возможных событий с момента разрушения трубопровода холодильной установки, называемого инициирующим событием .

Определение последовательности развития аварии 1 .		Утечка продуктов деления из замкнутого объема 3.		Распространение излучения источника в окружающей среде 4 .		Воздействие на здоровье людей и материальные ценности 5.		Общая оценка риска 6 .
Выбор параметров, характеризующих вероятность 2 .		Анализ других источников риска [Электронный ресурс]//URL: https://urveda.ru/referat/derevo-otkazov/ 7 .

Рис. 2.4. Семь главных задач, решаемых при анализе безопасности реактора

Дерево событий строится обычно слева направо и начинается с инициирующего события, рис. 2.5.

Итак, авария начинается с разрушения трубопровода, имеющего вероятность Р _{А . Далее анализируют возможные варианты, которые могут последовать за разрушением трубопровода. На рис. 2.5 изображено дерево исходных событий, на котором отображены все возможные альтернативы. На первой ветви рассматривают состояние электрического питания. Если питание есть, подвергают анализу аварийные системы охлаждения активной зоны. Отказ системы охлаждения активной зоны реактора приводит к расплавлению топлива и различным, в зависимости от целостности конструкции, утечкам радиоактивных продуктов.}

Рис. 2.5. Дерево событий при аварии с потерей теплоносителя на реакторе (Хенли Э.Дж., Кумамото Х., 1984)

Построение дерева отказов

Деревья отказов являются сложными логическими структурами. Их построение и количественный анализ требует твёрдых знаний булевой алгебры, теории множеств и других разделов современной математики.

Преимущества и ценность дерева отказов заключается в следующем:

1 — анализ ориентирован на отыскание отказов;

2 — выявляются такие аспекты системы, которые имеют важное значение для рассмотрения рассматриваемых отказов;

3 — обеспечивается графический, наглядный материал, как для руководства промышленности, так и для специалистов;

4 — обеспечивается возможность проведения качественного и количественного анализа надёжности систем и оценки риска аварий;

5 — метод позволяет специалисту поочередно сосредоточиться на отдельных конкретных отказах системы;

6 — обеспечивается глубокое проникновение в процесс работы технической системы..

При построении дерева отказов нежелательное событие (конечное событие) помещается сверху и соединяется с рядом более элементарных отказов путём констатаций событий и специальных логических символов.

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

При решении проблем безопасности в качестве метода автоматизированного синтеза деревьев отказов в последние несколько лет ст али применяться таблицы решений. Метод синтеза дерева отказов с помощью таблиц решений является наиболее универсальным и найдёт широкое применение в будущем.

Применение таблиц решений позволяет:

1 — Показать несколько состояний отказа элемента. Дерево отказов, построенное по схеме булевой логики, позволяет отобразить только два состояния элемента — рабочее и отказавшее, например, функционирующий клапан и отказавший. В таблицах решений можно показать дополнительные состояния, например такие, как «сокращенный расход через клапан», «повышенный расход» и т.д.

2 — В системах, имеющих контуры регулирования, а также другие особенности, время возникновения и (или) последовательности событий при отказах имеют важное значение.

Дерево событий, основанное на булевой логике, описывает систему в определённый момент времени.

Дерево отказов, построенное с помощью таблиц решений, позволяет проследить последовательность событий даже в таких сложных системах, которыми являются многоконтурные системы управления.

Имеется два подхода при анализе причинных связей: прямой анализ и анализ с обратным порядком. Анализ с прямым порядком начинается с определения перечня отказов и развивается в прямом направлении с определением последствий этих событий. Анализ с обратным порядком начинается с отыскания опасного состояния системы, от которого в обратном направлении прослеживаются возможные причины возникновения этого состояния.

При построении дерева событий (ДС), проведении анализа видов отказов и последствий (АВОП), анализа критичности (АК) и предварительного анализа опасностей (ПАО) используется прямой подход. Обратный порядок характерен для анализа с помощью дерева отказов (АДО).

Такое комбинированное использование обоих подходов необходимо, чтобы полностью решать задачу анализа риска и надёжности.

Обратный подход, т. е. анализ с помощью дерева отказов, используется для определения причинных связей, ведущих к данному опасному состоянию системы. Само опасное состояние становится конечным событием дерева отказов. Данное конкретное конечное событие является лишь одним из многих возможных опасных состояний системы, представляющих интерес для анализа; дерево отказов само по себе не выявляет возможных опасных событий в системе. Большие системы могут иметь много самых различных конечных событий и соответствующих им деревьев отказов.

При выполнении анализа в прямом порядке принимается ряд определённых последовательностей событий и составляются соответствующие этим последствиям сценарии, оканчивающиеся опасными состояниями системы.

Основные символы, используемые при построении дерева отказов

Символы событий

Изображение символов событий приведено в табл. 2.5.

Таблица 2.5 -Символы событий

Круглый блок (1) обозначает исходный отказ отдельного элемента (в пределах данной системы или окружающей среды).

События, представленные в круглых блоках, называют исходными событиями. «Отказ клапана из-за износа» может быть примером исходного отказа и помещается в круг.

Обычно такое событие обуславливается определённым элементом и когда оно происходит, этот элемент необходимо отремонтировать или заменить.

Для того, чтобы получить количественные результаты с помощью дерева отказов, круглые блоки должны представлять события, для которых имеются числовые данные по надёжности.

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.

Прямоугольник используется для того, чтобы показать, что событие разработано до детального уровня.

Овалом изображают условное событие, которое в дереве используется с логическим знаком «запрет».

В виде домика изображают событие, которое может случиться или не случиться. Когда этот символ включают в дерево отказов, предполагают, что данное событие обязательно происходит и возникает противоположная ситуация, когда его исключают.

Можно также опустить причинные взаимосвязи, расположенные под знаком «И», не учитывая событие, заключенное в домике и стоящее на входе этого знака. Подобным образом можно аннулировать связи под логическим знаком « ИЛИ », присоединив событие, заключённое в домике непосредственно к этому знаку.

К символам событий относятся также символы перехода, изображаемые в виде треугольников. Треугольник «переноса из» соединяется с логическим символом сбоку (перенос из соседней подсистемы).

У треугольника «переноса в» линия связи проходит от вершины к другому логическому символу.

Треугольники используют для упрощения дерева отказов.

Логические символы

Логические символы связывают события в соответствии с их причинными взаимосвязями. Обозначения логических знаков приведены в табл. 2.6.

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.

Таблица 2.6 — Логические символы

Построение дерева отказов при помощи таблиц решений

Общая методология построения дерева отказов

Для понимания метода анализа деревьев отказов лучше рассмотреть его в общих чертах, а затем уже знакомиться с конкретными методами. Построение дерева отказов начинается с процессов синтеза и анализа (Браун Дэвид Б., 1979).

А. Синтез: здесь можно выделить три этапа.

1 — Определяем наиболее общий уровень, на котором должны быть рассмотрены все события, являющиеся нежелательными для нормальной работы рассматриваемой системы.

2 — Разделяем события на несовместные группы, причём группы формируются по некоторым общим признакам, например, по одинаковым причинам возникновения.

3 — Используя общие признаки, выделяем одно событие, к которому приводят все события каждой группы. Это событие является головным и будет рассматриваться с помощью отдельного дерева отказов.

Б. Анализ: Метод «сверху-вниз».

1 — Выбираем головное событие, которое должно быть предотвращено. Как указано в п. А.3, в одной системе может рассматриваться несколько головных событий.

2 — Определяем все первичные и вторичные события, которые могут вызвать головное событие.

3 — Определяем отношения между вызывающими и головными событиями в терминах логических операций И и ИЛИ .

4 — Определяем величины, необходимые для дальнейшего анализа каждого из событий, выделенных на этапах 2 и 3. Для каждого вызывающего события, которое уточняется далее, повторяем этапы 2 и 3, причём термин «головное событие» теперь будет относиться к данному событию — причине, которую продолжаем анализировать.

5 — Продолжаем этапы 2, 3 и 4 пока либо все причины не выразятся через основные события, либо престаем дробить анализ дальше в силу незначительности событий, отсутствия даны и т.д.

6 — Представляем события, в виде схемы используя описываемую ниже символику.

7 — Выполняем качественный и количественный анализ.

Обычно для каждой системы строят несколько деревьев отказов. Затем они могут быть связаны, но на этапе построения с ними работают отдельно. Если систем работает в различных режимах, то конечно понадобится анализ деревьев для каждого из режимов. При построении деревьев отказов особое внимание уделяют, во-первых, выделению общих признаков, а во-вторых, оценке серьезности последствий, связанных с головным событием.

Дерево отказов для системы охлаждения (Хенли Э.Дж., Кумамото Х.)

Анализ дерева целей и дерева систем организации, схема их взаимодействия. Построение и разметка дерева целей и дерева систем, обозначение и нумерация всех целей, подцелей, систем и подсистем. Методики составления функционально-системной матрицы.

практическая работа

Исследование конструкции и работы оборудования для производства обуви. Управление качеством в производственно-технологических системах. Характеристика рисков обувной промышленности. Построение дерева отказов, событий и диаграммы Парето. Расчёт ущерба.

курсовая работа

Миссия, характеристики целей и задач строительства электростанции, влияние факторов макро- и микросреды. Построение дерева целей и расчет коэффициентов относительной важности. Построение дерева решений и сетевого графика, выбор оптимального варианта.

контрольная работа

Причины возникновения проблемной ситуации. Построение дерева целей и дерева решений. Прогноз возможных изменений внешней среды. Расчет коэффициентов относительной важности критериев. Планирование, утверждение и согласование, оценка эффективности.

реферат [270,1 K], добавлен 09.02.2015

Части процесса разработки решения. Построение дерева целей и дерева решений. Определение критериев выбора альтернатив и выбор альтернатив по каждому критерию. Планирование выбранной альтернативы. Описание способов контроля и оценка эффективности решений.

курсовая работа