在能够避免未来的失败之前,你必须先找出问题的根源。否则,失败是否会再次发生并不重要,只是时间问题而已。故障树分析是一种用于找出问题根源的方法,可以在设备出现故障之前识别并分析问题的根本原因。
故障树的发展
故障树分析法由美国贝尔电话研究所的沃森(Watson)和默恩斯(Mearns)于 1961 年首次提出并应用于分析民兵式导弹发射控制系统。之后波音公司的哈斯尔、舒劳德、杰克逊等人研制出故障树分析法计算程序,标志着故障树分析法进入了以波音公司为中心的宇航领域。
1974年,美国原子能委员会发表了以麻省理工学院(MIT)拉斯穆森为首的有60名专家参与的安全组进行了两年研究而编写的长达3000页的“商用轻水反应堆核电站事故危险性评价”的报告,该报告采用了美国国家航空和管理部于60年代发展起来的事件树(ET:Event Tree)和故障树分析方法,以美国100座核电反应堆为对象对核电站进行了风险评价,使FTA的应用得到很大发展。这一报告的发表引起了各方面的很大反响,被称为FTA发展进程中的一个重要里程碑。
什么是故障树
故障树又称之为错误树,是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图。主要通过事件符号、逻辑门符号以及转移符号,来表示事故或者故障事件发生的原因及其逻辑关系的逻辑树图。

IEC 61025 描述了故障树分析的方法,并提供了将其应用于分析的指导方针。同时确定了合适的假设、事件和故障模式,并给出了识别规则和符号的说明。
故障树中的事件及其符号
条件或动作的发生称之为事件
| 事件类型 | 事件符号 | 描述 |
|---|---|---|
| 基本事件 | ![]() | 圆形框:表示基本事件,即不需要或不能再深究的原始根源故障 |
| 结果事件 | ![]() | 矩形框:表示顶端事件或中间事件,是需要进一步分析的故障或结果 |
| 未探明事件 | ![]() | 菱形框:表示省略事件,指由于资料不足或不重要而暂不深究的事件 |
| 开关事件 | ![]() | 房形框:表示正常事件或条件开关事件,在正常情况下必然发生或处于特定状态 |
| 条件事件 | ![]() | 椭圆框:限制逻辑门或影响特定事件发生的条件限制,通常配合限制门使用,表示满足此条件时输入才会导致输出 |
故障树中的逻辑门及其符号
在故障树分析中逻辑门只描述事件间的逻辑因果关系
| 逻辑门 | 逻辑符号 | 描述 |
|---|---|---|
| 与门 | ![]() | 表示仅当所有输入事件发生时,输出事件才发生 |
| 或门 | ![]() | 表示至少一个输入事件发生时,输出事件就发生 |
| 非门 | ![]() | 表示输出事件是输入事件的对立事件 |
| 顺序与门 | ![]() | 表示仅当输入事件按规定的顺序发生时,输出事件才发生 |
| 表决门 | ![]() | 表示仅当n个输入事件中有k个或k个以上的事件发生时,输出事件才发生 |
| 异或门 | ![]() | 表示仅当单个输入事件发生时,输出事件才发生 |
| 禁门 | ![]() | 表示仅当条件事件发生时,输入事件的发生方导致输出事件的发生 |
故障树中的转移符号
转移符号是为了避免画图时重复和使图形简明而设置的符号
| 转移类型 | 转移符号 | 描述 |
|---|---|---|
| 相同转移符号 | ![]() ![]() | 相同转移符号,用以指明子树的位置 |
| 相似转移符号 | ![]() ![]() | 相似转移符号,用以指明相似子树的位置 |
可以发现个各种门实际上会包含布尔运算,所以故障树可以通过布尔运算进行简化。故障树就是用前面描述的事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的“因”,逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。
故障树分析可以做什么
- 了解最上方事件和下方不希望出现状态之间的关系
- 显示系统对于系统安全/可靠度规范的符合程度
- 针对造成最上方事件的各原因列出优先次序:针对不同重要性的量测方式建立关键设备/零件/事件的列表
- 监控及控制复杂系统的安全性能(例如:特定某飞机在油料阀x异常动作时是否可以安全飞行?此情形下飞机可以飞行多久?)
- 最小化及最佳化资源需求
- 协助设计系统。故障树分析可以作为设计工具,创建输出或较低层模组的需求
- 诊断工具,可以用来识别及修正会造成最上方事件的原因,有助于创建诊断手册或是诊断程序















