تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) یا روش درخت علت برای اولین بار در سال 1961 – 62 در آزمایش گاه های تلفن بل به وجود آمد و سپس توسط آقای واتسون جهت تعیین و بهبود قابلیت اطمینان سیستم کنترل موشکهای قاره پیما توسعه یافت. این تکنیک در سال های بعد توسط شرکت هواپیمائی بوئینگ گسترش یافته و به صورت قانون در آمد و اولین مقاله درباره آن در سال 1965 در سمپوزیوم ایمنی سیستم ها که توسط دانشگاه واشنگتن و شرکت بوئینگ برپا شده بود ارائه گردید.
از سال 1965 استفاده از تکنیک FTA به صنایع مختلف نظیر هواپیما، هسته ای، شیمیائی و غیره گسترش یافت و از آن به طور گسترده ای جهت تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان، قابلیت دسترسی و ایمنی سیستم ها استفاده شد.
تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) یا روش درخت علت به عنوان یکی از قویترین ابزارهای تجزیه و تحلیل فرآیند ایمنی سیستم به ویژه در هنگام ارزیابی سیستم های بسیار پیچیده و دقیق محسوب می شود. به علت استفاده از روش قیاسی (رسیدن از کل به جزء) در این متد، بسیاری از تجزیه و تحلیل گرهای ایمنی سیستم، به کارگیری روش FTA را در بررسی حالات احتمالی مختلف که می توانند منجر به بروز رویدادهای مطلوب یا نامطلوب در سطح سیستم شوند بسیار مفید می دانند.
هر چند که FTA بعنوان یک ابزار مقدماتی در تجزیه و تحلیل خطاهای موجود در یک سیستم و یا در طول یک فرآیند عمل می کند ولی بایستی در نظر داشت که از این تکنیک می توان در ارزیابی فعالیت های لازم جهت رسیدن به یک رویداد مطلوب و مورد نظر نظیر “عدم وقوع حادثه X” نیز استفاده کرد. با ساخت درخت خطا که نشان دهنده کلیه رویدادهای لازم برای وقوع رویداد اصلی خواهد بود تجزیه و تحلیل گر می تواند از آن برای تشکیل پایه های یک برنامه پیشگیری از بروز حوادث صنعتی نیز استفاده کند. در این پست آموزشی هر دو نوع کاربرد FTA (یعنی ارزیابی رویدادهای مطلوب یا مثبت و نامطلوب یا منفی) با استفاده از مثالهای مناسب مورد بحث قرار خواهد گرفت.
تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA):
این تکنیک در بررسی ایمنی سیستم به صورت یک روش سازمان یافته، دقیق و چند سونگر عمل می کند، سازمان یافته از این نظر که هر رویدادی را با توجه به نوع رویداد، عملکرد و جایگاه آن در سیستم یا فرآیند ارزیابی می کند، دقیق به این دلیل که ارتباط و نقش رویدادها را به صورت تکی یا ترکیبی از آن ها در وقوع رویداد اصلی مورد بررسی قرار می دهد و چند سونگر از این جهت که تجزیه و تحلیل گر را قادر می سازد که اثرات بالقوه رویدادهای احتمالی موجود در ساختمان درخت خطا بر روی رویداد اصلی را ارزیابی کند.
به دلیل انعطاف پذیری های موجود در تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) از این روش در مرحله طراحی از عمر سیستم نیز می توان استفاده کرد. FTA قادر است که نقص های بالقوه در طی فاز طراحی را پیش بینی کرده و تغییرات و تصحیحات ضروری را مشخص کند. از این روش هم چنین می توان در طول فاز عملیاتی نیز برای تعیین ماهیت رویدادهای مطلوب یا نامطلوب ناشی از فعالیت سیستم استفاده کرد.
تجزیه و تحلیل درخت خطا ممکن است به دنبال اجرای یک برنامه PHA یا FM&EA صورت پذیرد. هر چند که هیچ کدام از آن ها پیش نیازی برای FTA محسوب نمی شوند.
قبل از بحث درباره تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) ذکر این نکته ضروری و لازم است که اگر برای دو رویداد دو تجزیه و تحلیل گر دو درخت خطا طراحی نمایند لزومی ندارد که درخت های خطای حاصله به خصوص در سیستم های پیچیده کاملا شبیه به هم باشند ولی در صورت انجام تجزیه و تحلیل کیفی و کمی بایستی نتایج حاصله مشابه به هم باشند.
اولین گام در تجزیه و تحلیل درخت خطا شناخت کامل و دقیق سیستم است. اطلاعات دقیق و جزئی درباره کلیه اجزاء سیستم اثرات متقابل فیزیکی و کارکردی مابین اجزاء و شرایط طبیعی و غیر طبیعی آنها را می توان از منابع مختلفی نظیر بررسی نقشه ها، نمودارها، لیست اسامی اجزاء، دستورالعمل های عملیاتی، روش های تعمیر و نگه داری، مصاحبه با کارکنان، متخصصین و غیره بدست آورد بعلاوه مقایسه یا سیستم های مشابه نیز می تواند اطلاعات مفید دیگری را نیز تامین کند.
اطلاعات مورد نیاز در تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) می تواند شامل موارد زیر باشد:
- لیست کامل کلیه اجزاء سیستم
- عمل و وظیفه هر جزء
- وضعیت اولیه هر جزء (نظیر باز یا بسته بودن دریچه های فن و …)
- شرایط طبیعی محیطی و عملیاتی هر جزء (دما، فشار، استرس های مکانیکی، ارتعاشات و …)
- شرایط غیر طبیعی و عملیاتی هر جزء در شرایط بروز حوادث
- حالات نقض هر جزء
- ارتباط نقص اجزاء با یکدیگر
- تداخل کارکردی جزء با سایر اجزاء
- وظیفه اپراتورها
- روش های عملیاتی، تعمیر و نگه داری و …
- کنترل های کامپیوتری
- و …
قابل ذکر است که در صورتی که رویداد اصلی درخت خطا یک رویداد مثبت و مطلوب باشد توصیه می شود که به جای عبارت درخت خطا از عبارت درخت علت استفاده شود.
نمادهای مورد استفاده در تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA):
در ساخت درخت خطا از نمادهای مختلفی استفاده می شود که تجزیه و تحلیل گر را قادر می سازد نوع رویدادها و هم چنین ارتباط آنها با همدیگر را به صورت تصویری نشان دهد. در شکل زیر نمادهای اصلی مورد استفاده در تکنیک FTA نشان داده شده است. با درک معانی، مفاهیم و کاربردهای ویژه نمادها که درشکل زیر بیان شده است ساخت درخت خطا ساده تر و راحت تر خواهد شد.
مفاهیم بعضی از اصطلاحات معمول در این تکنیک به شرح زیر می باشد.
رویداد اصلی یا top event: عبارت است از رویدادی که در بالاترین نقطه درخت خطا جای گرفته است و علل بوجود آورنده آن شناسائی و تجزیه و تحلیل می گردد. رویداد اصلی درخت خطا منحصر بفرد بوده و می تواند یک حادثه (انفجار، رها شدن گازهتی سمی و …) از کار افتادن سستم، بد کار کردن آن (عدم کارائی مورد انتظار) و یا یک رویداد مطلوب باشد. به عبارت ساده تر رویداد اصلی رویدادی است که تجزیه و تحلیل بدنبال یافتن علل و راه های بوقوع پیوستن آن است.
رویداد میانی یا intermediate event: هر رویدادی در ساختمان درخت خطا به استثنای رویداد اصلی که مورد تجزیه و تحلیل بیشتر قرار گرفته باشد و علل بوجود آورنده آن تعیین می گردد رویداد میانی نامیده می شود.
رویداد پایانی یا terminal event: رویداد پایانی که ممکن است تحت عناوینی نظیر رویدادهای انتهائی یا اولیه نیز خوانده می شود رویدادی است که نمی توان علل بوجود آورنده آن را تعیین کرد. رویداد های پایانی به سه گروه زیر ظبقه بندی می شوند:
- رویداد پایانی پایه ای یا basic: هر رویدادی در سطح جزء که قابل تشریح بیشتر نباشد را رویداد پایه ای گویند. رویدادهای خارجی نظیر سیل، گرد باد، زلزله و … که ایمنی سیستم را تهدید می کند از نوع رویداد پایه ای محسوب می شوند.
- رویداد پایانی بسط نیافته یا undeveloped event: رویدادی است که هر چند می تواند مورد تجزیه و تحلیل بیشتر قرار گیرد ولی این امر بنا به دلایلی صورت نمی گیرد.
- رویداد پایانی خانه ای یا house event: نوع خاصی از رویداد پایانی است که در تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) در دو حالت “روشن” یا ” خاموش” بکار گرفته می شود. احتمال رویداد خانه ای در حالت روشن و خاموش به ترتیب یک و صفر می باشد. رویداد خانه ای ممکن است کلیدی، طبیعی و ماشه ای نیز خوانده شود.
دروازه “یا” OR Gate: این دروازه برای نشان دادن نشان دادن این حالت که برای وقوع رویداد خروجی رخ دادن یکی از رویدادهای خروجی کافی می باشد بکار گرفته می شود. رویداد خروجی ممکن است رویداد میانی یا اصلی بوده و رویدادهای ورودی نیز می توانند رویداد میانی، پایانی و یا ترکیبی از آن ها باشد.
دروازه “و” AND Gate: این دروازه به این معنی است که وقوع رویداد خروجی مستلزم رخ دادن کلیه رویدادهای ورودی است. رویداد خروجی می تواند رویداد اصلی یا میانی بوده و رویداد ورودی است. رویداد خروجی می تواند رویداد اصلی یا میانی بوده و رویداد ورودی نیز ممکن است رویداد میانی، پایانی و یا ترکیبی از آن دو باشد.
برش یا Cut Set: ترکیبی از رویدادهای پایانی است که می توانند باعث بروز رویداد اصلی بشوند. رویداد اصلی ممکن است بیش از یک برش داشته باشد.
برش حداقل یا Minimal Cut Set: در تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) به کوچک ترین زیر مجموعه برش که برای وقوع رویداد اصلی لازم و کافی باشد برش حداقل گفته می شود. برش های حداقل درخت خطای شکل زیر عبارت است از:
- Mcs1: E1
- Mcs2: E2 , E3
- Msc3: E2 , E4
نمادهای انتقال یا Transfer Symbols: زمانیکه تجزیه و تحلیل گر درخت خطا در حین کار بر روی یک شاخه درخت خطا به مرحله ای برسد که از آن به بعد در شاخه دیگری از آن درخت خطا نیز تکرار شده باشد می تواند آن را به شاخه یاد شده منتقل و کار خود را در شاخه جدید به پایان برساند که برای این عمل از نمادهای انتقال استفاده می شود. از این نمادها هم چنین برای نشان دادن ادامه کار در صفحات بعد به ویژه درخت خطای سیستم های بزرگ و پیچیده که در یک صفحه جای نمی گیرند نیز استفاده می شود.
تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) شامل سه مرحله به شرح زیر می باشد:
- ساخت درخت خطا
- تجزیه و تحلیل کیفی درخت خطا
- تجزیه و تحلیل کمی درخت خطا
با توجه به اهداف مطالعه ممکن است هر کدام از مراحل فوق به تنهای و با همراه یکدیگر صورت گیرد.
در پست های بعدی مثالهای کاربردی از تکنیک تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) برای شما حاضر و درج خواهیم کرد.
منبع: کتاب مهندسی ایمنی تالیف دکتر ایرج محمد فام
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
