故障树分析示例

在什么是故障树分析？中已经详细解释了故障树分析的作用，以及画故障树所需的各种符号，下面我们以工作场所发生火灾为例，演示如何进行故障树分析。

第一步：明确顶事件

故障树的构建是自上而下进行的，因此我们需要明确故障树的起点，也就是我们不希望发生的事件。在我们的案例中发生火灾是非常危险且不需要发生的事故，因此我们将其设定为顶事件。

第二步：分析直接原因并确定逻辑门

我们需要在逻辑上推导出导致火灾的直接原因。依据常识来说，火灾的发生必须同时具备三个条件，分别为：燃料、氧气、火源，三者应是缺一不可。

因为需要燃料、氧气、火源三个事件同时具备才能导致顶事件的发生，因此我们使用与门。即在火灾顶事件的下方，我们使用与门连接燃料、氧气、火源三个必须的中间事件。

第三步：向下展开分支事件

就像第二步一样，针对每一个中间事件都列出导致它发生的直接原因，同样需要使用合适的逻辑门进行连接。下面我们对燃料、氧气、火源三个中间事件进行逐一展开。

对于燃料分支来说，燃料可以是固体、液体或气体中的任何一种。只要存在其中之一，燃料条件就成立。因此，这三个基本事件通过或门连接。

对于火源分支来说，可能是由于火花、人为误操作或火苗引起，同样地，只要发生其中一种情况就会产生点火源，所以也使用或门连接。

氧气在自然大气中完全存在，没有其他的替代条件组合，因此直接作为一个基本事件存在。

需要注意的是构建故障树是一个迭代式过程，因此要继续将促成事件分解为基本子事件，直至事件无法进一步分解为止。所以我们会一直重复第三个步骤，直到事件无法分解为止，本例即分解到此为止。

第四步：收集故障数据

为了量化与意外事件相关的风险，我们需要（从历史记录、行业数据库、专家意见等资料中）收集故障树基本事件的故障数据。故障数据应该用故障概率或故障率来表示，具体视要执行的分析类型而定。

假设我们收集到如下概率数据：

• 气体燃料：10% (0.1)
• 固体燃料：2% (0.02)
• 液体燃料：9% (0.09)
• 氧气：100% (1.0)
• 火花：5% (0.05)
• 误操作：10% (0.1)
• 火苗：20% (0.2)

第五步：进行故障树分析，计算概率

进行计算时需要遵循故障树（或者说是概率论）的基本法则：

• 针对或门：将输入事件的概率进行相加
• 针对与门：将输入事件的概率进行相乘

下面进行自下而上的计算可以得到：

第六步：结果评估与预防策略

通过上述计算，我们得出该工作场所发生火灾的总体概率为 7.35%，那么该如何预防事故发生呢？只需消除与顶事件相连的“与门”下方任意一个条件，火灾链条就会被切断。

因为大气中天然存在氧气，所以消除氧气是不切实际的，我们只能在控制“燃料”和“点火源”中做出选择。因为它们下方连接的都是或门，想要消除它们，就必须分别阻断所有的下级来源。例如必须同时清理所有固体、液体、气态燃料，或必须同时杜绝火花、火苗及误操作。

进一步对比中间事件的概率可以发现，点火源的发生概率（35%）显著高于燃料的存在概率（21%），这意味着在这个特定场景中，点火源引发事故的危险倾向更大。因此，作为核心安全管理策略，工程师应该优先将注意力集中在控制和预防所有的点火源上，从而最有效地降低事故风险。

火灾案例来源于下面视频：