آنالیز درخت خطا

<!-- /* Font Definitions */ @font-face {font-family:Wingdings; panose-1:5 0 0 0 0 0 0 0 0 0; mso-font-charset:2; mso-generic-font-family:auto; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:0 268435456 0 0 -2147483648 0;} @font-face {font-family:"Cambria Math"; panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4; mso-font-charset:1; mso-generic-font-family:roman; mso-font-format:other; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:0 0 0 0 0 0;} @font-face {font-family:Calibri; panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:swiss; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:-1610611985 1073750139 0 0 159 0;} @font-face {font-family:Tahoma; panose-1:2 11 6 4 3 5 4 4 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic-font-family:swiss; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:1627400839 -2147483648 8 0 66047 0;} @font-face {font-family:"B Yagut"; panose-1:0 0 4 0 0 0 0 0 0 0; mso-font-charset:178; mso-generic-font-family:auto; mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:8193 -2147483648 8 0 64 0;} /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; margin-top:0in; margin-right:0in; margin-bottom:10.0pt; margin-left:0in; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:Calibri; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:Arial; mso-bidi-theme-font:minor-bidi;} .MsoChpDefault {mso-style-type:export-only; mso-default-props:yes; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:Calibri; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:Arial; mso-bidi-theme-font:minor-bidi;} .MsoPapDefault {mso-style-type:export-only; margin-bottom:10.0pt; line-height:115%;} @page Section1 {size:8.5in 11.0in; margin:1.0in 1.0in 1.0in 1.0in; mso-header-margin:.5in; mso-footer-margin:.5in; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} -->

آنالیز درخت خطا(FTA)

درخت خطا نمایشی گرافیکی از ترکیب علتهایی است که باعث مشخص گردیدن رویداد ناخواسته می گردد. به عنوان مثال رویدادهایی مانند زخمی شدن یک فرد ، خرابی یک وسیله مکانیکی ، نشتی گاز و یا قطع تولید

آنالیز درخت خطا شاید بهترین روش جهت شناسایی و آنالیز ایمنی می باشد. درخت خطا توانایی تشخیص نحوه ایجاد علت های بروز واقعه(رویداد)را دارد

درخت خطا جهت آنالیز احتمال وقوع ریسک برای جلوگیری از اتفاقهای ناخواسته را دارد

درخت خطا می تواند یک روش کارا جهت تشریح احتمال وقوع یک حادثه و تخمین عمر مفید یک سیستم باشد.

            سابقه تاریخی:

سابقه استفاده از اصول درخت خطا به سال 1962 در زمان ساخت تلفن به دست آقای گراهام بل برمی گردد.

شرکت بوئینگ نیز تولیدات خود را جهت بهتر نمودن کیفیت و کمیت تولیداتش از اصول درخت خطا پیروی می نماید.

در واقع درخت خطا یک مدل منطقی چشمی است که ایجاد یک رویداد ناخواسته را در سیستم نشان می دهد که رویداد اصلی ناخواسته را در راس قرار می دهند.

FTA((FAULT TREE ANALYSIS سیستم را تجزیه نموده و اثرات هر عللی را بوسیله احتمال وقوع هر عامل و یا تعداد تکرار آن تجزیه و تحلیل می نماید تا به رویداد اصلی برسد.

فواید FTA

بعضی از فواید درخت خطا به شرح زیر می باشند.

1-شناسایی ارتباط بین توابع مختلف یک سیستم

2-بدست آوردن ترسیم گرافیکی از ترکیب وقایع که به رویداد اصلی ختم می گردد.

3-بکارگیری از پارامترهای عددی از نظر احتمال وقوع و همینطور تعداد حوادث که نتایج آن در بدست آوردن احتمال وقوع حادثه اصلی موثر می باشد.

4-شناسایی و محاسبه مقدار ارزش بیشترین واقعه

با این روش به جهت شناسایی علل های وقوع یک رویداد می توان مجموعه ای که باعث ایجاد یک رویداد ناخواسته شود را شناسایی و حذف نمود.

این روش موقعی کاربرد خوبی دارد که حوادث و خطرات ناشی از آن شناسایی شده باشد و به جهت شناسایی جزئیات بیشتر از این روش استفاده می گردد

اشکالات FTA

بعضی از اشکالات درخت خطا به شرح زیر می باشند.

1-     این روش بطور نسبی جزئیات را بیان می کند و روشی وقت گیر است.

2-     این روش نیاز به آموزش دارد.

3-     احتمال وجود خطا برای منابع مختلف وجود دارد که نتیجه این خطا پشت سر هم باعث ایجاد خطا می گردد.

4-     می توان برای یک حادثه درختهای خطای زیادی کشید و نتیجه یکسانی گرفت و بکار گیری این روش بطور کامل کاربردی نیست.

5-     بکار گیری این روش به جزئیات و اطلاعات زیادی نیاز دارد.

تعریف عناوین درخت خطا

درخت خطا: یک دیاگرام منطقی که رویدادها و شرایط آنها را برای رسیدن به رویداد ناخواسته اصلی بیان میدارد.

رویداد: مفهوم رویداد یک عنصر دو ارزشی است که اگر تغییرات ناشی از آن در جهت مثبت باشد به آن رویداد نرمال ، و در غیر اینصورت به آن رویداد ناخواسته و یا رویداد خطا می گویند.

رویداد خطا: یک نتیجه خطا از اثر متقابل خطای اولیه ، خطای ثانویه یا خطاهای دیگر است.

ریشه رویداد: خطا به دلیل شرایط ذاتی عناصر سیستم

رویداد فرعی:خطایی خارج از طراحی سیستم مثل شرایط محیطی مانند دما ، فشار ، لرزش ، رطوبت و یا خرابی که نتیجه آن ترک یا انفجار ناشی از مواد محترقه است.

فرمان خطا:به دلیل اشتباه اپراتور و یا فرمان ناشی از خرابی دستگاه کنترل و یا قطعات آن می باشد که نتیجه آن خرابی عملکرد سیستم می باشد.

علت مشترک خطا: با هم واقع شدن خطاها ناشی از دو یا چند تابع که قطعاتشان به هم پیوسته هستند که به این مورد می بایست توجه مضاعف داشت.

رویداد اصلی: خطای ناخواسته ای که باید آنالیز شود ، رویداد اصلی نقطه شروع ساختار درخت خطا است.

اجزاء سیستم: اجزاء سیستم ارتباط بین خطاها را که نتیجه آن رویداد اصلی می باشد را در بر می گیرد که می بایست جزئیات آن تحت مطالعه قرار گیرد.

دروازه درخت خطا: از دو بخش درست شده است

1-عبارات منطقی بولین(درست ، غلط)که به ورودی دروازی می آید و خروجی آن واقعه است.

2-رویدادهای خاجی که به صورت تشریحی است.

 

مراحل انجام درخت خطا

برای کامل نمودن درخت خطا می بایست طبق مراحل زیر عمل نمود.

تشریح سیستم: سیستم می بایست از لحاظمرز بندی مشخص باشد ، توابع ورودی و خروجی آن باید شناسایی گردد و در مجموع آنالیز کننده می بایست سطح تحلیل رامشخص نماید(میزان شناسایی جزئیات)

اگر اطلاعات ما غلط و یا نارسا باشد درخت خطا نباید بطور خیلی جزئی بررسی نماییم

درک سیستم: قبل از اینکه تجزیه و تحلیل صورت گیرد ، لازم است که تمام توابع سیستم شناسایی شوند به عنوان مثال عمر مفید ، نیمه عمر ، سیستم خاموش و روشن و ...همینطور اثر متقابل اپراتور و دستگاه مورد نظر و نحوه پاسخگویی سیستم به خطا و مکانیزم آلارم دهی در لحظه ایجاد اشکال.

شناسایی رویداد اصلی:شناخت صحیح رویداد اصلی در جهت موفقیت آمیز بودن درخت خطا بسیار مهم است.

به عنوان مثال

üخاموش شدن راکتور

üعدم وجود جریان برق در کابلهایی که استارت ژنراتور اضطراری را میزنند

üعدم توانایی پمپهای آتش نشانی

üاختلال در فرایند تولید PVC

این رویدادها وقایعی اصلی هستند ، چرا که حاوی سئوالهای  ، چه؟ ، کجا؟ ، چه موقع؟، می باشند.

 

ساختار درخت خطا

حال که رویداد اصلی شناخته شد می بایست مراحلی را که رویداد اصلی را نتیجه می دهد کاملاً شناسایی گردد و تحلیل خیلی بیشتر درخت خطا منجر به شناسایی جزئیات زیادتر از علل وقوع حادثه یا رویداد می گردد تا جایی که دیگر علتها قابل تقسیم نباشد که می توانیم به آنها مقدار(عدد)بدهیم

رویدادهای ریشه ای درخت خطا به سه بخش تقسیم می گردد

1-خطاهای ابتدایی

2-خطاهای فرعی

3-خطاهای دستوری(فرمانی)

1-خطاهای ابتدایی: موقعی این خطا به وقوع می پیوندد که اجزاءسیستم (یکی از اجزاء ) وظیفه خود را به خوبی انجام ندهد

2-خطاهای فرعی: این خطا ناشی از یک اختلال و ورود آن به سیستم از خارج می باشد.

3-خطاهای دستوری(فرمانی): این مورد مربوط به فرمان خطا می باشدنه عیب قطعات(اعضاء سیستم)بلکه با فرمان اشتباه وسیله مورد نظر پیام اشتباه می دهد.

منطق درخت خطا با ترکیب رویدادهای اصلی و ورود به گیتهای AND و OR می باشد.

توصیف روش تجزیه و تحلیل درخت خطا FTA (1)

 

 

روش ارزیابی درخت خطا FAULT TREE ANALYSIS

 اولین هدف در ارزیابی ریسک و قابلیت اطمینان کاهش احتمال حادثه و حفظ انسانها و پیشگیری از خسارات اقتصادی و ضایعات محیطی است و خسارات جانی عموما شامل مرگ ، جراحات، بیماری و نا توانی بوده و خسارات اقتصادی شامل توقف در ارائه خدمات یا تولید ، پایین آمدن کیفیت محصول ، از بین رفتن تجهیزات تولید و هزینه های حقوقی و قانونی و همچنین صدمات زیست محیطی شامل آلودگی آب و هوا و خاک است . به طور کلی می توان گفت روش ارزیابی درخت خطا عبارت است از :

 ابزار تجزیه و تحلیل استنباطی و همچنین دیاگرامی گرافیکی برای نشان دادن منطق و ایجاد فرایند درک استنباطی از چگونگی وقوع وقایع نا مطلوب مورد نظر

 به عبارت دیگر:

 روش ارزیابی درخت خطا ، مدلی منطقی دیداری است که از آن برای شرح چگونگی وقوع وقایع ناخواسته ویژه در یک سیستم که ممکن است به وسیله اثرات یک نقص ساده یا ترکیبی از نقایص ایجاد شود استفاده می شود .

 واقعه ناخواسته ویژه واقعه نهایی نامیده می شود . این روش تجزیه و تحلیل راه های چگونگی وقوع این واقعه ناخواسته را بررسی می کند . با در دست داشتن اطلاعات صحیح امکان محاسبات مربوط به فرکانس و احتمال واقعه نیز ممکن است .

 FTA به خصوص برای آنالیز سیستمهای پیچیده که دارای تعداد زیادی SUB SYSTEM می باشند بسیار مناسب است .

 اجرای تجزیه و تحلیل درخت خطا در هر مرحله ای از عمر سیستم عملی است ولی در صورتی که این مطالعه در مرحله طراحی سیستم صورت گرفته باشد ممکن است جهت کسب اطلاعات دقیق تر و بیشتر به دلیل تغییرات ایجاد شده در طرح ، ایجاد تغیراتی در راستای تکمیل آن ضروری باشد

 تجزیه و تحلیل درخت خطا ممکن است به دنبال اجرای یک برنامه PHA یا FMEA صورت گیرد هر چند که هیچکدام از آنها پیش نیازی برای اجرای FTA محسوب نمی شود .

 تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا شامل 3 مرحله زیر است :

 1- ساخت درخت خطا

 2- تجزیه و تحلیل کیفی درخت خطا

 3- تجزیه و تحلیل کمی درخت خطا

 با توجه به اهداف مطالعه ممکن است هر کدام از مراحل فوق به تنهایی و یا همراه با یکدیگر صورت گیرند

 اولین گام در تجزیه و تحلیل درخت خطا شناخت کامل و دقیق سیستم است . اطلاعات دقیق و جزئی درباره کلیه اجزا سیستم ، اثرات متقابل فیزیکی و کار کردی ما بین اجزا و شرایط طبیعی و غیر طبیعی آنها را می توان از منابع مختلفی نظیر نقشه ها ، نمودارها ، لیست اسامی اجزا ، دستورالعمل های عملیاتی ، روشهای نگهداری ، مصاحبه با کار کنان ، متخصصین و غیره بدست آورده به علاوه مقایسه سیستم با سیستمهای مشابه نیز می تواند اطلاعات مفید دیگری را نیز تامین کند

 اطلاعات مورد نیاز در تجزیه و تحلیل درخت خطا می تواند شامل موارد زیر باشد

 1- لیست کامل اجزا سیستم

 2- عمل و وظیفه هر جزء

 3- وضعیت اولیه هر جزء

 4- شرایط طبیعی محیطی و عملیاتی هر جزء

 5- شرایط غیر طبیعی محیطی و عملیاتی هر جزء در شرایط اظطراری و بروز حوادث

 6- حالات شکست هر جزء

 7- ارتباط شکست اجزاء با همدیگر

 8- تداخل کار کردی با سایر اجزاء

 9- وظیفه اپراتورها

 10- کنترلهای کامپیوتری

 11- روشهای عملیاتی ، تعمیر و نگهداری

 به طور کلی ارزیابی درخت خطا می تواند اهداف مختلفی نظیر یافتن TOP EVENT که از بعد ایمنی همان واقعه نا خواسته منجر به خسارت و یا حادثه نامیده می شود

 

رویدادهای نقص اصلی

 حادثه زمانی رخ میدهد که رویدادهای پایه بوسیله خطاهای ایمنی سیستم دنیال شود

 3 گونه رویداد اصلی مربوط به خطاها به شرح زیر است :

 1- وقایع مربوط به دخالت انسان ، مانند خطای اپراتور ، خطا در طراحی ، خطای نگهداری سیستم

 2- وقایع مربوط به سخت افزار، نشت مایع سمی از ولو ، کمبود روغن موتور، اندازه گیری غلط یک سنسور

 3- خطای مربوط به محیط : زلزله ، طوفان، سیل ، گرد و غبار و رعد و برق

 مزایای FTA در ارزیابی خطر:

 1- هدایت تجزیه و تحلیل به سوی کشف خطاها و نقص های اصلی

 2- اشاره به سیمای سیستم و اهمیت خطاهای که باید شناخته شود

 3- کمک به تحلیل گر در فهم دقیق عملکردها و ارتباطاط بین اجزا و عناصر عملکردی سیستم

 4- تدارک یک سیستم گرافیکی مشهود و ملموس از وقایع منجر به حادثه برای مدیران سیستم که از کارخانه به دورند اما قادر به انجام تغییرات در آن می باشند

 5- تدارک تجزیه وتحلیلهای کیفی و کمی مربوط به قابلیت اطمینان

 6- اجازه به تحلیل گر در جهت تمرکز بر روی خطا های سیستم در زمانهای معین

 7- ایجاد بصیرت در مطالعه رفتار سیستم

 مزیت اصلی FTA در مقابل سایر تکنیکهای ارزیابی خطر نظیر FMEA آن است که تجزیه و تحلیل فقط محدود به شناسایی سیستم و اجزایی است که سبب ایجاد واقعه اصلی می شوند در صورتی که در FMEA هر نوع نقص و اثرات آن در سیستم باید شناسایی و مورد تحلیل قرار گیرند و ممکن است آنالیست در درک دقیق واقعه اصلی دچار سر در گمی گردد

 محدودیتهای تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا

محدودیت اصلی روش FTA ، ضعف احتمالی آن در شناسایی کلیه رویدادهایی است که می توانند به وقوع رویداد اصلی کمک کنند که دلیل اصلی این امر می تواند عدم تجربه و آگاهی کافی محقق از وظیفه و رفتار سیستم باشد .

 محدودیت دیگر این روش مشکل بودن تعیین احتمال وقوع شکستها است هر چند که داده های زیادی از طریق بانکهای اطلاعاتی مهندسی ، قابلیت اعتماد منابع دیگر در دسترسند ولی تعیین احتمال دقیق شکستها بویژه خطاهای انسانی بسیار مشکل می باشد زیرا رفتار انسانها در شرایط مختلف نظیر خستگی ، حواس پرتی ، فشارهای روانی و غیره متفاوت می باشد . بعلاوه رفتار افراد مختلف در شرایط یکسان نیز متفاوت است

 

   + روح اله قاسمزاده - ۱:٤۸ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٩/٥/۳۱