質(zhì)量工具之故障樹分析FTAFTA的歷史故障樹分析(FaultTreeAnalysis)，簡稱FTA，1962年由貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.A.Watson為美國空軍開發(fā)。FTA現(xiàn)在是最重要的系統(tǒng)可靠性和安全分析技術(shù)之一。FTA方法廣泛用于航空航天、汽車、化工、核工業(yè)、軟件業(yè)等和系統(tǒng)安全及可靠性工程相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域，當(dāng)然也可以用于質(zhì)量管理中各種問題包括客戶投訴的解決，即使是生活中的問題困擾，也可以讓FTA大展身手。英文Fault作為名詞，根據(jù)其使用場(chǎng)景不同，有很多種解釋，F(xiàn)TA中的Fault，最直白的翻譯是故障，和故障相近或的詞如事故、失效、風(fēng)險(xiǎn)、危險(xiǎn)、缺陷或問題等，實(shí)際上都是FTA的應(yīng)用范圍。縱觀FTA的發(fā)展歷史，也是圍繞和安全及可靠性工程有關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域發(fā)生的事故或?yàn)?zāi)難等，不斷向前推進(jìn)的。FTA首先開始應(yīng)用于美國軍工1958年底，美國開始研制第二代戰(zhàn)略導(dǎo)彈，即民兵一號(hào)洲際彈道導(dǎo)彈(ICBM)，由波音飛機(jī)公司負(fù)責(zé)研制工作，1962年民兵一號(hào)服役。當(dāng)時(shí)根據(jù)美國空軍彈道系統(tǒng)部門的要求，需要開發(fā)一種方法用于評(píng)估ICBM發(fā)射控制系統(tǒng)的可靠性，F(xiàn)TA由此應(yīng)運(yùn)而生。從那時(shí)起，F(xiàn)TA這項(xiàng)技術(shù)就被許多重視可靠性工程的公司所采用，故障樹分析由此獲得了廣泛的應(yīng)用和支持，并經(jīng)常被可靠性專家作為故障分析工具。1962年，在民兵一號(hào)發(fā)射控制安全研究中首次公布使用了FTA后，1963-1964年波音將FTA應(yīng)用于整個(gè)民兵二號(hào)系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代和70年代，美國軍方在皮卡廷尼兵工廠將FTA應(yīng)用在“引信”上。1976年，美國陸軍物資司令部將FTA納入了《可靠性設(shè)計(jì)工程手冊(cè)》。羅馬實(shí)驗(yàn)室的可靠性分析中心及其后繼組織，即現(xiàn)在的美國國防系統(tǒng)信息分析中心，自20世紀(jì)60年代以來出版了關(guān)于FTA和可靠性框圖(ReliabilityBlockDiagrams，RBDs)的文件MIL-HDBK-338B(電子可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè))。FTA廣泛用于民航領(lǐng)域1965年由波音公司和華盛頓大學(xué)在西雅圖主辦的系統(tǒng)安全研討會(huì)上，F(xiàn)TA被廣泛研討和報(bào)道。波音公司在1966年左右開始將FTA用于民用飛機(jī)設(shè)計(jì)。1970年，美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)在聯(lián)邦公報(bào)中公布了對(duì)14CFR25.1309運(yùn)輸類飛機(jī)適航條例的修改，即35FR5665(1970-04-08)。這次適航條列修改采用了飛機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備的故障概率標(biāo)準(zhǔn)，了FTA在民用航空領(lǐng)域的廣泛使用。1998年，F(xiàn)AA發(fā)布了8040.4號(hào)令，確立了風(fēng)險(xiǎn)管理方針，既包括在飛機(jī)認(rèn)證之外的一系列關(guān)鍵活動(dòng)中的危險(xiǎn)分析，又包括空中交通管制和美國國家空域系統(tǒng)的現(xiàn)代化。這導(dǎo)致了FAA系統(tǒng)安全手冊(cè)的出版，該手冊(cè)描述了FTA在各種類型的正式危險(xiǎn)分析中的使用情況。FTA用于核電行業(yè)在核電行業(yè)，1974年美國原子能委員會(huì)發(fā)表了關(guān)于核電站危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)報(bào)告，即“拉姆森報(bào)告”，大量有效地應(yīng)用了FTA，從而迅速推動(dòng)了它的發(fā)展。美國核管理委員會(huì)(NRC)于1975年開始使用包括FTA在內(nèi)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(ProbabilisticRiskAssessment，PRA)方法，并在1979年美國賓夕法尼亞州三里島核電站事故后大大擴(kuò)展了PRA研究。這最終導(dǎo)致了1981年NRC出版了故障樹手冊(cè)NUREG-0492，并在NRC的管理權(quán)限下強(qiáng)制使用PRA。FTA用于航天領(lǐng)域美國阿波羅計(jì)劃始于1961年5月，1962年FTA已被貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來，但開始只是用在了美國軍工行業(yè)，NASA(美國國家航空航天局)沒有足夠重視FTA。從上世紀(jì)60年代中期開始，NASA一直抱著FMEA(FailureModeandEffectAnalysis，失效模式和影響分析)的大腿不放，通過使用FMEA和其他定性方法進(jìn)行阿波羅計(jì)劃的系統(tǒng)安全評(píng)估。二十多年以后，也就是1986年1月28日，在美國佛羅里達(dá)肯尼迪航天中心，“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)在升空73秒后爆炸解體，7名宇航員殉職。這次事故，是美國宇航局也是人類太空探索史上最沉重的悲劇。美國航空航天安全咨詢小組在1987年的年度報(bào)告中明確指出：“為了完成當(dāng)前航天飛機(jī)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的初始部分，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、有用的方法如下：開發(fā)一個(gè)定性的故障樹分析。通過定性評(píng)估（通過一個(gè)簡單的發(fā)生概率與嚴(yán)重性矩陣），提供危險(xiǎn)的優(yōu)先次序。在有數(shù)據(jù)的地方使用選定的定量分析。”這實(shí)際上已為FTA在NASA航空航天的應(yīng)用指明了方向，即需要使用FTA進(jìn)行定性和定量的風(fēng)險(xiǎn)分析。在核工業(yè)故障樹手冊(cè)NUREG–0492的基礎(chǔ)上，NASA發(fā)布了用于航空航天的故障樹手冊(cè)。NASA在其《基于航空航天應(yīng)用的故障樹手冊(cè)》(FaulitTreeHandbookwithAerospaceAppliactions)的前言中寫道，“20世紀(jì)60年代初，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)和可靠性評(píng)估的方法起源于美國的航空航天和導(dǎo)彈項(xiàng)目。故障樹分析就是這樣一個(gè)例子，在60年代中期相當(dāng)流行。在阿波羅計(jì)劃的早期，有人問到了成功將宇航員送上月球并安全返回地球的概率問題。進(jìn)行了某種風(fēng)險(xiǎn)或可靠性的計(jì)算，結(jié)果是任務(wù)成功的概率低得令人無法接受。這個(gè)結(jié)果使NASA不愿意進(jìn)一步進(jìn)行定量的風(fēng)險(xiǎn)或可靠性分析，直到1986年的挑戰(zhàn)者號(hào)事故之后。相反，NASA決定依靠使用故障模式和影響分析(FMEA)和其他定性方法進(jìn)行系統(tǒng)安全評(píng)估。在挑戰(zhàn)者號(hào)事故之后，人們意識(shí)到PRA和FTA在系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和可靠性分析中的重要性，它在NASA的使用也開始增加。”在美國挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)事故發(fā)生的前后幾年時(shí)間內(nèi)，全球流程工業(yè)先后出現(xiàn)了幾次嚴(yán)重且影響深遠(yuǎn)的大災(zāi)難。這幾起大災(zāi)難，對(duì)全球的影響是巨大且無可估量的，更是推動(dòng)了FTA在全球的應(yīng)用普及。1980s全球大災(zāi)難盤點(diǎn)印度博帕爾災(zāi)難1984年12月3日凌晨，美國聯(lián)合碳化物公司UCC設(shè)在印度博帕爾市(Bhopal,India)的農(nóng)藥廠爆炸，這起事故被認(rèn)為是人類歷史上最嚴(yán)重的災(zāi)難。此次事故造成大規(guī)模的氰化物泄漏，釀成重大悲劇。UCC因此受到很大損失，被迫進(jìn)行重大改組。印度民眾也在此次事故中遭受了永久的肉體和心靈創(chuàng)傷。2006年印度政府在一份公開文件指出，泄漏造成558,125人受傷，其中包括38,478人暫時(shí)部分受傷和大約3,900人嚴(yán)重和永久致殘傷害。其他人估計(jì)有8,000人在兩周內(nèi)死亡，另有8,000人或更多人死于與氣體有關(guān)的疾病。前蘇聯(lián)切爾諾貝利災(zāi)難1986年4月26日，前蘇聯(lián)切烏克蘭蘇維埃社會(huì)主義共和國的切爾諾貝利(Chernobyl)核電站4號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生核事故，它是國際核事件分級(jí)表上僅有的兩起被評(píng)為7級(jí)--最高嚴(yán)重程度的核能事故之(另一起是2011年日本福島核災(zāi)難)。核事故發(fā)生后，最初的應(yīng)急疏散以及后來的環(huán)境凈化，涉及50多萬人，處理費(fèi)用截止2019年大約為680億美元。和印度博帕爾災(zāi)難一樣，這也是一起嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難，水體、動(dòng)植物群落、人類食物鏈等都受到不可估量的影響。核事故造成的輻射塵飄過\h俄羅斯、\h白俄羅斯和\h烏克蘭，也飄過\h歐洲的大部分地區(qū)。到目前為止，切爾諾貝利事故對(duì)普通民眾的健康影響仍無法確定。英國北海石油平臺(tái)爆炸災(zāi)難1988年7月9日晚，英國北海油田的阿爾法(PiperAlpha)石油平臺(tái)突然爆炸并沉沒。在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，該平臺(tái)約占北海石油和天然氣產(chǎn)量的10%。爆炸導(dǎo)致167人死亡，賠償金、官司和財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)保罰款及整改等相關(guān)費(fèi)用花費(fèi)合計(jì)約75億美金。就生命損失和行業(yè)影響而言，這次事故是世界上最嚴(yán)重的海上石油災(zāi)難。可靠性標(biāo)準(zhǔn)國際化前文我們提到，20世紀(jì)60年代，美國國防國防系統(tǒng)信息分析中心出版了關(guān)于FTA和RBDs的電子可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)，美國核管理委員會(huì)和美國國家航空航天局也各自發(fā)布了故障樹手冊(cè)。不可否認(rèn)的是，美國對(duì)可靠性工程的標(biāo)準(zhǔn)化起到了積極地推動(dòng)作用。可靠性工程的系列標(biāo)準(zhǔn)，包括FTA，1965年開始進(jìn)入國際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)在美國的建議下，根據(jù)可靠性工程的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展需要，國際電工委員會(huì)(IEC)決定成立一個(gè)名為“電子元件和設(shè)備可靠性”的技術(shù)委員會(huì)(即TC56)。隨著可靠性工程技術(shù)的不斷拓展，維修性和維修保障性的相繼提出，也隨著IT產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，軟件和網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)方面的安全和可靠性問題已日益受到普遍關(guān)注，與之相應(yīng)的技術(shù)與管理方面的標(biāo)準(zhǔn)需求也不斷上升。為了適應(yīng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的需求，TC56的名稱也跟著不斷發(fā)生改變。FTA在國際和一些國家標(biāo)準(zhǔn)中都有描述。1990年10月，國際電工委員會(huì)發(fā)布了IEC61025第一版，這是針對(duì)FTA專門制定的標(biāo)準(zhǔn)。IEC制定了一系列可靠性標(biāo)準(zhǔn)，IEC61025只是其中之一，其最新版本為第二版，于2006年12月發(fā)布。歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN61025、德國標(biāo)準(zhǔn)DINEN61025、英國標(biāo)準(zhǔn)BSEN61025、澳大利亞ASIEC61025等標(biāo)準(zhǔn)，都等同采用IEC61025標(biāo)準(zhǔn)。1992年，美國勞工部職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)在聯(lián)邦公報(bào)57FR6356(1992-02-24)中公布和確認(rèn)，F(xiàn)TA是流程安全管理(PSM)中流程危險(xiǎn)分析(PHA)的一種可接受方法。1996年12月，美國汽車工程師協(xié)會(huì)SAE發(fā)布了適用于民用航空的標(biāo)準(zhǔn)ARP4761《對(duì)民用機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)估過程的準(zhǔn)則和方法》，ARP4761中使用大量篇幅描述了FTA方法。中國可靠性標(biāo)準(zhǔn)制定重新起航我國的可靠性標(biāo)準(zhǔn)化工作起步于20世紀(jì)70年代初。“全國電工電子產(chǎn)品可靠性與維修性標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”(即“可標(biāo)委”)成立于1982年，是我國與IEC/TC56對(duì)口的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織。原由國家技術(shù)監(jiān)督局歸口管理，現(xiàn)歸國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員管理。從80年代起，“可標(biāo)委”跟蹤和參與了IEC/TC56國際標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂工作，承擔(dān)了多項(xiàng)可靠性與維修性領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)。所以改革