Основные положения анализа дерева неисправностей (отказов)

Анализ дерева неисправностей (отказов) является нисходящим методом анализа надежности. Он предназначен для идентификации и анализа условий и факторов, которые вызывают или способствуют появлению события отказа (неисправности, наступления предельного состояния) и влияют на эффективность, безопасность, экономичность и другие характеристики системы.

Метод может использоваться для построения модели прогнозирования надежности, а также при проведении альтернативных исследований на стадии проектирования системы.

Данный метод применяют и для определения количественных оценок, характеризующих причины отказа или неисправности. Метод анализа дерева неисправностей является эффективным распространенным методом, который идентифицирует и оценивает режимы отказов и причины известных или предполагаемых воздействий. Он позволяет учесть известные неблагоприятные воздействия и находить соответствующие режимы и причины отказов, способствует своевременному обнаружению потенциальных режимов отказов и повышению надежности системы на стадии проектирования.

Основы применения метода изложены в [29].

Метод основан на анализе событий и является методом моделирования надежности, учитывает сложные взаимодействия частей системы, моделируя их функциональные зависимости или зависимости отказов, события, вызывающие отказ, общие причины событий и позволяет сформировать общее представление о системе.

Для оценки показателей надежности системы с помощью данного метода достаточно широкое применение нашли логико-вероятностные методы (ЛВМ) и модели, которые успешно разрабатываются и применяются для выполнения расчетов вероятностных показателей надежности, живучести, безопасности и риска функционирования различных систем большой размерности высокой структурной сложности [6, 13,16.]. Основными исходными данными метода являются интенсивности отказов, интенсивности восстановления, вероятности появления режимов неисправностей для компонентов.

Анализ дерева неисправностей имеет двойное применение: как способ идентификации причины известного отказа и как метод анализа режима отказа, моделирования и прогнозирования надежности. Метод может использоваться для исследования потенциальных неисправностей, их режимов и причин для определения количественной оценки их вклада в отказ системы при проектировании. Дерево отказов (ДО) создают, чтобы представить не только функции системы, но также и ее аппаратные средства, программное обеспечение и их взаимодействие. Если человек является частью системы, человеческие ошибки могут быть включены в ДО. Вероятность появления причин режимов неисправностей определяют с помощью технического анализа и затем используют для оценки величины их вклада в состояние полной неработоспособности системы. При этом допускают возможность изменений и повышения надежности. Метод позволяет моделировать надежность комбинации аппаратных, электронных и механических средств и программного обеспечения, а также их взаимодействие.

Достоинствами данного метода являются:

- разработка модели надежности может быть начата на ранних стадиях проектирования и затем разрабатываться более подробно на стадии эксплуатации;

- допускает простое преобразование логических моделей в соответствующие вероятностные характеристики;

- обладает наглядностью и логичностью процедуры построения ДО, основанной на дедуктивном («сверху вниз») анализе причин отказов системы и ее составных частей с последовательном углублением внутрь структуры и отслеживанием условий возникновения отказов на каждом из уровней анализа;

- обладает возможностью удобной формализации учета влияния отказа элемента любого уровня детализации на работоспособность системы и учета влияния отказов элементов одной подсистемы на работоспособность другой (учет сложных причинно-следственных связей);

- построение ДО предполагает детальный анализ особенностей функционирования системы, исследование причин отказов производится прежде всего по функциональному признаку с позиций выполнения системой и подсистемами своих функций;

- анализ ДО легко поддается алгоритмизации и может быть реализован с помощью программных средств [11];

- легко осуществляется переход к булевому представлению ДО, что открывает возможность проведения количественного анализа надежности логико-вероятностными методами;

- возможностью определения наиболее «важных» отказов и наиболее слабых мест системы.

Однако необходимо отметить и ограничения данного метода:

- не позволяет представить события, зависящие от времени или последовательности их появления;

- имеет ограничения относительно реконфигурации системы и систем, функционирование которых зависит от их состояния.

Эти ограничения можно устранить, применяя метод в комбинации с марковскими моделями, если марковские модели применяются для основных событий дерева неисправностей.