Деревья причин деревья последствий

Анализ причин и последствий

Анализ причин и последствий является сочетанием методов дерева неисправностей и дерева событий. Данный метод начинают с рассмотрения критического события и анализа его последствий посредством применения сочетания логических элементов ДА/НЕТ. Эти элементы представляют собой условия, при которых система, разработанная для снижения последствий начального события, находится в работоспособном состоянии или в состоянии отказа. Причины условий или отказов анализируют с помощью метода дерева неисправностей

Область применения

Метод анализа причин и последствий первоначально был разработан как инструмент проверки надежности систем, критических для обеспечения безопасности, который использовали для более полного понимания отказов системы. Так же как метод анализа дерева неисправностей, данный метод используют для отображения логики отказа, приводящего к критическому событию, однако, дополнительно к функциональным возможностям дерева неисправностей, этот метод позволяет провести анализ последовательности появления отказов. Метод также позволяет учесть время запаздывания при анализе последствий, что невозможно при использовании метода дерева событий.

Метод используют для анализа различных вариантов работы системы после возникновения критического события в зависимости от поведения ее подсистем (например, аварийных систем). Если такие варианты могут быть охарактеризованы количественно, то могут быть оценены вероятности возможных последствий критического события.

Поскольку каждая последовательность в диаграмме причин и последствий является сочетанием деревьев неисправностей более низкого уровня, то метод анализа причин и последствий может быть использован как способ построения более сложных деревьев неисправностей.

Диаграммы сложны в построении и применении, поэтому их целесообразно использовать, когда потери от последствий отказов сопоставимы с затраченными усилиями.

Входные данные

Для применения метода необходимо понимание системы, видов и сценариев отказов.

Процесс выполнения метода

Процедура анализа включает в себя следующие этапы:

1. Идентификация критического (или начального) события (эквивалентного конечному событию дерева неисправностей и начальному событию дерева событий).
2. Разработка и валидация дерева неисправностей для причины начального события в соответствии с FTA. При этом следует использовать те же символы, что и при анализе дерева неисправностей.
3. Определение порядка рассмотрения условий отказа. В данном порядке следует соблюдать логическую последовательность, соответствующую временной последовательности, в которой они возникают.
4. Построение путей возникновения последствий в зависимости от условий. Эта диаграмма подобна дереву событий, однако разветвления дерева событий дополняют и изображают в виде отдельного блока, в котором указывают условия.
5. Если отказы для каждого блока условий независимы, возможен расчет вероятности каждого последствия. Для этого необходимо оценить вероятности каждого выхода условного блока (с применением соответствующих деревьев неисправностей). Вероятность любой последовательности событий, приводящей к конкретному последствию, определяют перемножением вероятностей каждой последовательности условий, приводящей к рассматриваемому последствию. Если несколько последовательностей событий приводят к одному последствию, то вероятности всех последовательностей складывают. Если имеются зависимости между отказами в рассматриваемой последовательности (например, нарушение энергоснабжения может вызвать несколько условий отказа), то условия зависимости необходимо определить до проведения расчета.

Выходные данные

• схематическое представление отказа системы с указанием причин и последствий;
• оценка вероятности возникновения каждого потенциального последствия, основанная на анализе вероятностей возникновения соответствующих условий после критического события.

Преимущества

Преимущества метода анализа причин и последствий аналогичны общим преимуществам методов дерева событий и дерева неисправностей. Кроме того, данный метод позволяет преодолеть некоторые из недостатков этих методов, так как позволяет анализировать события, развивающиеся в течение продолжительного периода времени. Анализ причин и последствий обеспечивает всестороннее представление о системе.

Недостатки

Недостатком метода является его сложность по сравнению с методами дерева неисправностей и дерева событий как при построении схемы, так и при учете зависимостей в случае количественного анализа.

Источник

2.3.«Дерево причин» опасностей как система

Графическое изображение таких зависимостей между реализованными опас­ностями и причинами принято называть «деревьями причин опасностей» по сход­ству с ветвящимися деревьями. В строящихся деревьях, как правило, имеются вет­ви причин и ветви опасностей, что полностью отражает диалектический характер причинно-следственных связей. В зарубежной литературе, посвященной анализу безопасности объектов, используются такие термины, как «дерево причин», «дерево отказов», «дерево опасностей», «дерево событий».

Построение «деревьев» целей, задач, связей факторов является эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий (аварий, травм, пожаров, дорожно-транспортных происшествий и т.д.). Многоэтапный процесс вет­вления «дерева» требует введения ограничений с целью определения его пределов. Эти ограничения целиком зависят от целей исследования. В общем, границы ветвле­ния определяются логической целесообразностью получения новых ветвей.

Логические операции при анализе безопасности систем принято обозначать со­ответствующими знаками (рис. 2.3): прямоугольник — рассматриваемое событие (основное); круг—исходное событие (первоначальное);ромб Ш неопределенное или несущественное событие; треугольник «и» — вентиль, обозначающий образование одного выходного события из двух-трех входных событий, появляющихся одновре­менно; треугольник «или» — вентиль, обозначающий образование одного выходного события из одного или нескольких исходных, возникающих не одновременно.

Головное событие (несчастный случай) образуется из двух основных событий через вентиль «и», а именно: опасного отказа машины, т.е. возникновения опасной зоны на рабочем месте (выброс сливной стружки, отказ блокировочных средств и т.д.);

Рис. 2.3. Дерево отказов в системе «человек — машина»

опасной ошибки (отказа) человека, т.е. появления его в опасной зоне вслед­ствие неоправданных действий, неточностей, допущенных самим потерпевшим или другим работником (или одновременно обоими).

Каждое из основных событий (отказов, причин) является следствием одного или нескольких других событий. Построение «дерева отказов» и его анализ завершают, когда устанавливают первоначальное событие — отказ — как исходные причинные факторы несчастного случая или на таком уровне, где дальнейший анализ невозмо­жен по каким-либо причинам.

Анализ безопасности может осуществляться априорно или апостериорно, т.е. до или после нежелательного события. В обоих случаях используемый метод может быть прямым и обратным. Априорный и апостериорный анализы дополняют друг друга. Прямой метод анализа состоит в изучении причин, чтобы предвидеть последствия. При обратном методе анализируются последствия, чтобы определить причины, т.е. анализ начинается с венчающего события. Конечная цель всегда одна — предотвраще­ние нежелательных событий. Имея вероятность и частоту возникновения первичных событий, можно, двигаясь снизу вверх, определить вероятность венчающего события.

При анализе проблем безопасности необходимо установить границы анализа си­стемы. Например, обеспечить безопасность выпускного вечера в образовательном учреждении. Если проблема будет чрезмерно сужена, то появляется возможность получения неполных выводов и мероприятий, некоторые опасные ситуации могут остаться без внимания, например, качество пирожных летом, транспортные опасно­сти, наличие пьяных на воде (названы реальные причины травматизма и гибели вы­пускников). Если рассматриваемая система и ее проблемы описаны слишком широко, то сложно выделить главное, можно увязнуть в мелочах, упустить слабые элементы.

Разделение этих ветвей нецелесообразно, а иногда и невозможно. Поэтому точ­нее называть полученные в процессе анализа безопасности объектов графические изображения «деревьями причин и опасностей».

При изучении опасностей выделяют три стадии:

Стадия I— предварительный анализ опасности.

Шаг 1. Выявить источники опасности.

Шаг 2. Определить части системы, которые могут вызвать эти опасности.

Шаг 3. Ввести ограничения на анализ, т.е. исключить опасности, которые не бу­дут изучаться.

Стадия II— выявление последовательности опасных ситуаций, построение де­рева событий и опасностей.

Стадия III — анализ последствий.

Источник

8. «Дерево причин и опасностей»

Любая опасность реализуется, принося ущерб вследствие проявления причин. Без причин нет опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей и защита от них базируется на знании причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь: опасность есть следствие причин, которая в свою очередь вызываются другими причинами. Таким образом, образуются цепные структуры. Графически это оформляется в виде «дерева». Построение «деревьев» является исключительно эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий (аварий, травм, пожаров, ДТП).

Примером может служить дерево отказов на производственном оборудовании, представленное на рис. 2, где наглядно видны основные возможные ситуации возникновения н/случаев по причинам возможных отказов системы.

Отказ любого узла машины может иметь два последствия: нарушение или угроза нарушения режимов работы машины и переход системы в опасное для обслуживающего персонала состояние. Второе последствие часто (до определенного времени – авария, н/случай) носит скрытый характер, т.е. не ведет к отказу всей системы и не нарушает или не несет угрозы нарушения режима работы. В связи с этим отказы можно классифицировать как абсолютные, которые влекут за собой оба последствия и потенциальные – одно из них.

Пример: абсолютные: скопление отходов, навивание волокна, забивание механизма волокном, наматывание на валы полуфабрикатов, готовых продуктов.

потенциальные: скопление пуха, сора .

Логические операции принято обозначать и / или, где:

и — для данного выхода необходимо соблюсти все условия на входе;

или — для данного выхода хотя бы одно из условий на входе.

Дерево отказов больших систем характеризуется множеством (сотни, тысячи) отказов простых систем. Такие деревья, как правило, достоверно и полно описывают рассматриваемый объект, т.к. в нем представлены отказы всех слабых звеньев — элементов, работающих в различных условиях генеральной совокупности.

Методика построения анализа дерева отказов больших систем не отличается принципиально от методики построения и анализа отказов простых систем. Обобщенное дерево отказов получается в результате наложения деревьев отказов простых систем или отдельных их узлов. Количественная характеристика, дается для каждого элемента дерева. Необходимо выделить основные события и оценить их вероятность с использованием специальных материалов расследования травм (в котором достаточно полно описывают обстоятельства травм).

Например, методика построения дерева изложена в специальной литературе (К.М. Пирогов и О.И. Зимин «Средства защиты на текстильных машинах»).

Любая опасность при реализации приносит ущерб вследствие реализации ее причин, т.к. без причин нет и опасности. Следовательно, предотвращение опасности и защита от нее базируется на знании причин. В подобных негативных событиях всегда присутствует причинно-следственная связь, т.к. опасность не бывает одной, а чаще всего целая цепь причин.

Рис. 2 Дерево отказов производственного оборудования

Таким образом, образуются цепные структуры, которые выражаются в виде графиков или логических цепей, дающих возможность наглядного графического анализа причинно-следственной связи между событиями и результатом их негативного влияния.

Источник