许多技术可用于查找资产故障和我们要分析的其他重要事件的根本原因。故障树分析是其中一种技术，许多不同的公司正在使用它来提高系统可靠性。本指南旨在对故障树分析过程进行基本到中级的介绍。它讨论了用例、类型、符号、过程、示例和有用的软件解决方案。
故障樹分析（FTA）是一種圖形和數學工具，用於分析機器或系統的故障可能性。 這是一種自上而下的方法，試圖對潜在故障的根本原因進行逆向工程。 它用作根本原因分析過程的一部分。FTA試圖對故障如何在系統中傳播進行建模。 它嘗試創建組件故障如何導致系統範圍故障的圖形模型。 它幫助可靠性工程師創建具有適當冗餘的定義明確的系統，其中組件故障並不總是級聯到系統範圍的故障。用於對FTA建模的圖形元素稱為故障樹（FT）。 它們是類似於樹結構的非循環圖表，因此得名。
為了進行FTA，想像一個過程的災難性事件，進行故障樹分析的團隊將考慮可能導致此類事件的條件。 事件可能發生的所有原因都將使用布林邏輯進行關係映射。 故障樹並不止於此。 它會在原因清單中下降，直到找出根本原因。完成後，故障樹圖幫助我們瞭解一個或多個小故障事件如何導致災難性故障——囙此我們可以採取適當的糾正和預防措施。
誰使用FTA，為什麼？
1962年，貝爾電話實驗室正在為美國空軍的洲際彈道導彈（ICBM）系統設計保障措施，稱為民兵系統。 對於如此複雜和危險的科技，安全是最重要的。 為了改進可靠性分析，貝爾實驗室創建了故障樹分析方法。這種新方法添加了一個圖形元素，有助於視覺化故障模式和影響分析（FMEA）的概念。 後來，FTA方法被波音公司採用並推廣。 今天，故障樹分析已廣泛用於分析關鍵系統的故障潜力。 這種嚴格的分析可確保複雜的系統安全可靠地運行。
一般來說，故障樹分析對於預防未來的故障和識別新工作流程、產品和服務的關鍵關注領域非常有用。 這就是為什麼各個行業都使用FTA作為安全分析和風險緩解方法的原因，例如：
- 航太
- 航空
- 發電
- 防禦
- 網路安全
- 核行動
- 特種化學品製造
- 藥品
- 衛生保健
- 灾害管理
- 環境研究
故障樹分析可以在系統設計時或運行期間進行（以預測潜在故障並採取預防措施）。目標是加强很有可能引發重大事故的子系統和組件。
故障樹分析符號及結構
正如我們前面提到的，FTA是通過構建故障樹來執行的。 故障樹具有一組標準的符號和命名法，囙此可以跨工廠和行業理解它們。
門符號
和門- 表示一種條件，其中門（輸入門）下方顯示的所有事件必須存在，門上方顯示的事件（輸出事件）才會發生。這意味著只有當所有輸入事件同時存在時才會發生輸出事件。
或門——表示一種情況，其中顯示在門（輸入門）下方的任何事件將導致顯示在門上方的事件（輸出事件）。如果只有一個輸入事件或輸入事件的任意組合存在，則該事件將發生。
事件符號
有五種類型的事件符號：
矩形– 矩形是分析樹的主要構建塊。它代表負面事件，位於樹的頂部，可以位於整個樹中以指示能夠進一步分解的其他事件。這是唯一一個在其下方具有邏輯門和輸入事件的符號。
圓圈- 圓圈代表樹中的基本事件。這些位於樹的底層，不需要進一步開發或分解。基本事件下方沒有門或事件。
菱形- 菱形標識未開發的終端事件。由於缺乏信息或意義，這樣的事件沒有得到充分發展。故障樹分支可以以菱形結束。例如，大多數項目需要人員、程序和硬件。樹開發人員可以決定專注於程序的人員方面而不是硬件或程序方面。在這種情況下，開發人員將使用菱形將“程序”和“硬件”顯示為未開發的終端事件。
橢圓形——橢圓形符號代表一種特殊情況，只有在某些情況發生時才會發生。這在橢圓符號中說明。這方面的一個例子可能是，在動作發生之前，是否必須以特定的順序拋出開關。
三角形- 三角形表示故障樹分支轉移到樹內的另一個位置。在三角形用箭頭連接到樹的地方，連接點下方顯示的所有內容都轉移到樹的另一個區域。該區域由一個相應的三角形標識，該三角形通過一條垂直線連接到樹。字母、數字或數字從一組轉移符號中識別出另一組。為了保持分析樹的簡單性，應謹慎使用轉移符號。
通用故障樹圖圖示
故障樹開發步驟
要進行全面的 FTA，請按照下列步驟操作：
- 定義系統。這包括分析的範圍，包括定義什麼被視為失敗。當系統可能有一個元素出現故障或單個功能出現故障而係統的其餘部分仍在運行時，這變得很重要。
- 定義頂級故障。定義故障條件，並記下頂級故障。
- 確定頂級故障的原因。使用技術信息和專業判斷，確定故障發生的可能原因。請記住，這些是二級元素，因為它們剛好低於樹中的頂級故障。
- 確定下一個級別的事件。繼續使用額外的門將每個元素分解到較低的級別。考慮元素之間的關係以幫助您決定是使用“與”還是“或”邏輯門。
- 為事件添加概率。如果可能，評估每個最低級別元素的發生概率，並自下而上計算統計概率。
- 完成並查看完整的圖表。鏈條只能在基本故障中終止：人為、硬件或軟件。
故障樹圖示例 – 燈無法打開
讓我們看一個基本故障樹分析的例子：你撥動一個開關打開一盞燈，但燈沒有打開。故障條件是“房間裡沒有燈”，所以這是圖表的開頭
接下來，燈不亮的潛在原因是什麼？
故障樹示例 – 系統無警告模板
