Программный модуль FTA (Fault Tree Analysis). Анализ деревьев неисправностей и деревьев событий

2.5. Программныймодуль FTA (Fault Tree Analysis).  Анализ деревьев неисправностей и деревьев событий.

Стандарт ГОСТ Р 27.302-2009 «Надёжность в технике. Анализ дерева неисправностей» определяет анализ  дерева неисправностей как определение и анализ условий и факторов, которые приводят или могут привести к возникновению негативных завершающих событий - полной или частичной утрате функций, деградации рабочих характеристик изделия, ухудшению безопасности или других важных рабочих свойств. Анализ дерева неисправностей используется для исследования свойств готовности и ремонтопригодности изделий различных видов. В стандарте анализ дерева неисправностей рассматривается применительно к свойству безотказности.

Анализ дерева неисправностей (АДН) является одним из ряда методов анализа надежности. Дерево неисправностей (ДН) - систематизированное графическое представление условий и факторов, вызывающих или способствующих появлению ожидаемого итога - завершающего события.  АДН  представляет собой дедуктивный (сверху вниз) метод анализа. Анализ может быть качественным или количественным, в зависимости от целей и возможностей анализа.   В  случае, если вероятность развития основных событий нельзя определить, для исследования причин возможных нежелательных итогов проводят качественный АДН с указанием неколичественной вероятности развития события, например "весьма высокая вероятность", "высокая вероятность", "средняя вероятность", "низкая вероятность" и т.п. Первичная цель качественного АДН - определить минимальное сечение. Это позволяет установить, как базисные или первичные события влияют на завершающее событие. 

Количественный  АДН проводят в том случае, когда известны вероятности развития первичных событий. Вероятности развития всех промежуточных событий и завершающего события (итога) могут быть рассчитаны в соответствии с используемой моделью. АДН  также можно использовать при анализе систем, для которых характерны сложные взаимоотношения между подсистемами, в том числе взаимодействие программных/аппаратных средств. 

АДН  проводят независимо или совместно с другими методами анализа безотказности. АДН позволяет: 

- установить причины или сочетание причин, приводящих к завершающему событию; 

- определить соответствие безотказности конкретной системы заданным требованиям; 

- определить виды возможных отказов или факторов, вносящих наибольший вклад в вероятность отказа системы или в вероятность ее неготовности (в случае восстанавливаемой системы) для выявления возможности улучшения безотказности системы; 

- сравнить различные варианты конструкции для улучшения безотказности системы; 

- определить возможные виды отказов, которые могут влиять на безопасность системы, оценить соответствующие вероятности их появления и возможности их уменьшения; 

- идентифицировать общие события; 

- найти события или сочетания событий, которые наиболее вероятно вызовут развитие завершающего события; 

- оценить влияние первичного события на вероятность завершающего события; 

- рассчитать вероятности событий, готовность системы и интенсивности отказов ее компонентов, представленных ДН (при наличии необходимых данных). 

АДН особенно подходит для систем, содержащих несколько функционально связанных или зависимых подсистем. АДН также играет важную роль при оценке систем, содержащих различные типы взаимодействующих компонентов (механических, электронных), которые трудно моделировать с помощью других методов, и систем, для которых важны последовательность и сочетание событий. 

АДН находит разнообразное применение в качестве инструментального средства для: 

- определения логической комбинации событий, ведущих к завершающему событию и, возможно, назначения приоритетности событий или комбинаций;  

- оценки разрабатываемой системы, предупреждения и предотвращения или ослабления потенциальных причин появления нежелательных событий; 

- анализа системы, определения ее безотказности, установления факторов, вносящих основной вклад в ее ненадежность; 

- оценки вероятностного показателя риска. 

АДН в сочетании с анализом причин и последствий отказов  имеет следующее преимущество:  

- АДН представляет собой метод анализа сверху вниз, а анализ причин и последствий отказов - метод анализа снизу вверх. Эти методы дополняют друг друга и способствуют полноте анализа. 

АДН,  рассматривающий только сочетания статических событий, обычно касается систем, в которых последовательность событий является независимой. Однако можно расширить АДН, задав дополнительные вентили, представляющие марковские модели. Эти вентили называют "динамическими" вентилями, к которым относят "вентиль И с приоритетом", "последовательный вентиль" и "дополнительный вентиль". Для таких вентилей следует оценивать вероятность отказа в момент t, используя соответствующую марковскую модель или моделирование. После оценки динамический вентиль и его входные воздействия могут быть заменены единичным первичным событием, вероятность развития которого определяют марковским анализом. Существующие программные средства позволяют моделировать динамические вентили и рассчитывать вероятность развития события, которое они представляют. Как  статические, так и динамические вентили ДН используют при допущении независимости отдельных событий (если они не заданы как общие). При этом необходимо внимательно проверять независимость событий, входящих в марковскую модель и ДН.