Материал: Учебное пособие в двух частях Часть Основы теории

неисправностей», которое состоит из последовательностей и сочетаний неисправностей и нарушений. Таким образом, оно представляет собой многоуровневую структуру взаимосвязей, полученных в результате прослеживания опасных ситуаций в обратном порядке для того чтобы отыскать возможные причины их возникновения (рис. 8.1).


Отказ системы

Отказ элементов
Отказ составных частей

События, порождающие отказ
Виды воздействий

Рис. 8.1. Упрощенная структура «дерева неисправностей»

В [54] «дерево неисправностей» определяется как топологическая модель надежности и безопасности, которая отражает логико-вероятностные взаимосвязи между отдельными случайными исходными событиями в виде первичных отказов или результирующих отказов, совокупность которых приводит к главному анализируемому событию.

8.2. Достоинства «дерева неисправностей»

К достоинствам такого метода анализа, как «дерево неисправностей», можно отнести следующее:

1) ориентируется на нахождение причин отказов; ограничивается выявлением элементов и событий, приводящих к конкретному отказу системы;

2) позволяет показать в явном виде ненадежные места; позволяет специалистам поочередно сосредоточиваться на отдельных конкретных отказах системы;

3) обеспечивает глубокое представление о поведении системы и проникновение в процесс её работы;

4) представляет собой наглядный материал для той части работников, которые принимают участие в обслуживании системы;

5) является средством общения специалистов, поскольку данные представлены в четкой наглядной форме;

6) дает возможность выполнять качественный или количественный анализ надежности системы, в том числе возможность:

– детального изучения отдельных отказов системы,

– достижения глубокого понимания процесса работы системы,

– дедуктивного выявления отказов,

– наглядного обоснования конструктивных изменений или установления степени соответствия конструкции системы заданным требованиям и анализа компромиссных решений,

– облегчения анализа надежности сложных систем. 

Главное преимущество «дерева неисправностей» (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.
8.3. Недостатки «дерева неисправностей»

К недостаткам такого метода анализа, как «дерево неисправностей», можно отнести следующее:

1) значительность затрат средств и времени для осуществления метода;

2) «дерево неисправностей» представляет собой схему булевой логики, на которой показывают только два состояния: рабочее и отказавшее, поэтому ему свойственны:

а) сложность учёта состояния частичного отказа элементов,

б) сложность аналитического решения для деревьев, содержащих резервные и восстанавливаемые узлы,

в) сложность охвата множественных отказов,

г) необходимость глубокого понимания системы специалистами по надежности,

д) необходимость конкретного рассмотрения каждый раз только одного определенного отказа;

3. «дерево неисправностей» описывает систему в определённый момент времени (обычно в установившемся режиме), поэтому трудно показывать последовательности событий, иногда это оказывается невозможным.

8.4. Структура «дерева неисправностей»

«Дерево неисправностей» как многоуровневая структура содержит конечное событие (вершинное событие), соединяемое с последовательностями более простых отказов (рис. 8.2).



Рис. 8.2. Структура «дерева неисправностей» с описанием содержания
Как видно из рис. 8.2, для отыскания и наглядного представления причинной взаимосвязи с помощью «дерева неисправностей» необходимы элементарные блоки, подразделяющие и связывающие большое число событий.

Используется два типа блоков: логические символы (знаки) и символы событий.

Последовательность событий объединяется логическими символами.
Распознанные последовательности событий, т. е. те последовательности, которые показывают причинную взаимосвязь событий, приводят к исходным причинам. Исходные причины обеспечиваются данными по интенсивностям
отказов, используемыми для расчета вероятности отказа системы. Если
исходные причины имеют данные по частоте отказов, то они обозначаются кругами.

События, дополняемые описаниями, обозначаются прямоугольниками.

8.5. Логические символы

Логические символы (знаки) связывают события в соответствии с их
ричинными взаимосвязями. Обозначения логических знаков приведены в
табл. 8.1.

Логический символ (знак) может иметь один или несколько входов, но только один выход (выходное событие).
Таблица 8.1

Логические символы (по [16])

Логический знак		Причинная взаимосвязь
Символ	Название
	«И»	Выходное событие происходит, если все входные события случаются одновременно
	«ИЛИ»	Выходное событие происходит, если случается любое из входных событий

Таблица 8.2

Символы «дерева неисправностей» по [16]

Символ	Функция	Описание
	Блок описания события	Наименование или описание события, код события и вероятность его появления (по мере необходимости) должны быть включены в рамку символа
	Базовое событие	Событие, которое не может быть подразделено
	«И»	Событие происходит только в том случае, если одновременно происходят все составляющие события
	«ИЛИ»	Событие происходит только в том случае, если происходит любое из составляющих событий либо в единственном числе, либо в любом их сочетании
А	Вход в блок	Событие, определяемое где-нибудь в другом месте «дерева неисправностей»

Таблица 8.3

Альтернативные логические символы [64]

Логический знак		Причинная взаимосвязь
Символ	Название
	«И»	Выходное событие происходит, если все входные события случаются одновременно
	«ИЛИ»	Выходное событие происходит, если случается любое из входных событий
	«ЗАПРЕТ»	Наличие входа вызывает появление выхода тогда, когда происходит условное событие
	Приоритетное «И»	Выходное событие имеет место, если все входные события происходят в нужном порядке слева направо
	Исключающее «ИЛИ»	Выходное событие происходит, если случается одно (но не оба) из входных событий

Таблица 8.4

Обозначения символов для анализа «дерева неисправностей» [17]

Символ		Функция	Описание
предпочтительный	допустимый
		Клапан И	Событие происходит, если все входные события происходят одновременно
		Клапан ИЛИ	Событие происходит, если происходит любое из входных событий (или одно, или в любой комбинации)
		Клапан «исключительное ИЛИ»	Событие происходит, если происходит одно из входных событий (используется обычно с двумя входными событиями)
		Клапан НЕ	Событие представляет собой состояние, которое является инверсией состояния, определенного входным событием (событие, противоположное входному событию)
	–	Клапан ЗАПРЕЩЕНИЯ (запрета)	Событие происходит, если происходит входное событие, приложенное справа, в то время как событие, указанное внутри символа и формирующее условия, выполняется. Если условие вызвано появлением другого события, клапан ЗАПРЕЩЕНИЯ (запрета) подразумевает синхронизацию событий
		Избыточная структура	Событие происходит, если происходит, по крайней мере, m из n входных событий