Страница 11: ДСТУ IEC/ISO 31010:2013. Керування ризиком. Методи загального оцінювання ризику (62225)

Обмеженості:

• можливість використання лише для ідентифікування окремих видів відмов, а не комбінацій видів відмов;

• для досліджень може бути потрібно багато часу та витрат, якщо їх належно не контролювати та не спрямовувати;

• дослідження можуть бути важкими та утомними в разі складних багатошаровних систем.

ІЕС 60812 Analysis techniques for system reliability — Procedures for failure mode and effect analysis (FMEA) (Методики аналізування надійності системи. Процедури аналізування виду та наслідків відмов (FMEA)).

В.14 Аналізування дерева відмов (FTA)

FTA— метод ідентифікування та аналізування чинників, які можуть сприяти виникненню визначе­ної небажаної події (яку називають «завершальна подія»). Причинні чинники ідентифікують дедуктив­ним способом, зорганізовують логічно та подають графічно за допомогою деревоподібної діаграми (див. рисунок В.2), зображаючи причинні чинники та їхні логічні зв’язки з завершальною подією.

Чинниками, що їх ідентифікують у дереві, можуть бути події, пов’язані з відмовою складників тех­нічного засобу, помилками людини чи будь-якими іншими доречними подіями, які призводять до неба­жаної події.

Відмова автоматичного пуску аврійного генератора

ІЕС 2063/09

Рисунок В.2 — Приклад FTA, долучений з ІЕС 60300-3-9

Дерево відмов можна використовувати для якісного аналізування, щоб визначити потенційні при­чини та шляхи виникнення відмови (завершальна подія) або для кількісного аналізування, щоб обчис­лити ймовірності завершальної події, зважаючи на знання ймовірностей причинних подій.

Цей метод можна використовувати на стадії проектування системи, щоб визначити потенційні при­чини відмови і, на підставі цього, зробити вибір між варіантами проектування. Його можна використо­вувати на етапі функціювання, щоб визначити, як можуть виникати найсуттєвіші відмови, і відносну важ­ливість настання різних завершальних подій. Дерево відмов можна також використовувати для аналізу­вання відмови, яка виникла, щоб схематично відобразити, як різні події разом спричинили відмову.

Для якісного аналізування потрібні основні відомості про систему та причини відмови, а також основні технічні відомості про те, як'система може вийти з ладу. Щоб сприяти аналізуванню доцільно використовувати докладні діаграми.

Для кількісного аналізування потрібні дані щодо інтенсивності відмов або ймовірності перебування у стані відмови для всіх базових подій дерева відмов.

Етапи розробляння дерев відмов:

• визначають завершальну подію, яку аналізуватимуть. Це може бути відмова чи більш загаль­ний результат цієї відмови. Якщо аналізують результат, дерево може мати ділянку стосовно пом’як­шення наслідків фактичної відмови;

• починаючи з завершальної події, визначають можливі безпосередні причини чи види відмови, що зумовлюють завершальну подію;

• аналізують кожну з цих причин (кожний з цих видів відмови), щоб зрозуміти, як може виникати відмова;

• провадять поетапне визначення небажаного функціювання системи, послідовно сходячи до ниж­чих рівнів системи доти, доки подальше аналізування не стане недоцільним. У технічних системах це може бути рівень відмови складника. Події та причинні чинники на найнижчому рівні аналізованої сис­теми називають базовими подіями;

• за можливості надання ймовірностей базовим подіям можна обчислити ймовірність завершаль­ної події. Щоб кількісне аналізування було обґрунтоване, треба, щоб була можливість показати, що для кожного логічного елемента всі вхідні дані необхідні й достатні, щоб спричинити результівну подію. Інакше дерево відмов не придатне для аналізування ймовірності, але воно може бути корисним інстру­ментом для відображення причинних зв’язків.

У межах кількісного аналізування може бути потрібним спростити дерево відмов за допомогою бу­лево!' алгебри, щоб урахувати дублювальні види відмови.

Поряд з отриманням наближеної кількісної оцінки ймовірності головної події можна ідентифікува­ти мінімальні перерізи, які утворюють індивідуальні відокремлені шляхи до головної події, і обчисли­ти їхній вплив на завершальну подію.

Крім випадків простих дерев відмов, для належного опрацювання обчислень за наявності повтор­них подій у кількох частинах дерева відмов і для обчислення мінімальних перерізів потрібен пакет про­грамного забезпечення. Програмні засоби сприяють забезпеченню узгодженості, правильності та мож­ливості для перевіряння.

Вихідні дані аналізування дерев відмов такі:

• графічне подання того, як може наставати завершальна подія, з показом взаємодійних шляхів, якими можуть виникати дві чи більше одночасних подій;

• перелік мінімальних перерізів (окремих шляхів до відмови) з імовірністю (за наявності даних) настання кожної з них;

• імовірність завершальної події.

Переваги FTA:

• це впорядкований, високою мірою систематичний та одночасно достатньо гнучкий підхід, який дає змогу аналізувати різноманітні чинники, зокрема взаємодії між людьми та фізичні явища;

• застосування підходу «зверху вниз», неявного у методі, дає змогу зосередити увагу на тих на­слідках відмови, які безпосередньо пов’язано з завершальною подією;

• FTA є особливо корисним для аналізування систем з багатьма сполученнями та взаємодіями;

• графічне зображення дає змогу легше зрозуміти поводження системи та її внутрішні чинники, але, оскільки деревоподібні схеми часто набувають великих розмірів, обробляння таких схем може по­требувати застосування комп’ютерних систем. Ця функція уможливлює використання складніших ло­гічних зв’язків (наприклад, логічних операцій «І-НІ» та «АБО-HI»), але також утруднює перевіряння де­рева відмов;

• логічне аналізування дерев відмов та ідентифікування перерізів корисне для визначення про­стих шляхів виникнення відмов у дуже складній системі, у якій можна не помітити конкретних комбі­націй подій, що зумовлюють завершальну подію.

Обмеженості:

• до обчислень імовірності завершальної події долучають невизначеності, пов’язані з імовірнос­тями базових подій. Це може спричинювати високі рівні невизначеності, якщо ймовірності відмови за ба­зових подій точно не відомі; однак, у добре зрозумілій системі можна досягати високого рівня довіри;

• у деяких випадках причинні події не пов'язані між собою і може бути важко встановити, чи було долучено всі значимі шляхи до завершальної події. Наприклад, долучення всіх джерел займання до аналізування пожежі як завершальної події. У цьому разі аналізування ймовірностей неможливе;

• дерево відмов — статична модель; часові взаємозалежності не розглядають;

• дерева відмов можна застосовувати тільки стосовно двійкових станів (несправність/справність);

• хоча види помилок людини можна охопити деревом відмов з якісними характеристиками, але зазвичай долучання відмов, ступінь або якість яких часто характеризують помилку людини, становить певні труднощі;

• дерево відмов не дає змоги охопити «ефекти доміно» чи умовні відмови.

В.14.7 Рекомендовані документи

ІЕС 61025 Fault tree analysis (FTA) (Аналізування дерева відмов (FTА)).

ІЕС 60300-3-9 Dependability management — Part 3: Application guide — Section 9: Risk analysis of technological systems (Керування надійністю. Частина 3. Настанова щодо застосування. Розділ 9. Ана­лізування ризику технологічних систем).

В.15 Аналізування дерева подій (ЕТА)

ЕТА— метод графічного подання взаємовилучальних послідовностей подій, що настають за пер- шопочатковою подією, залежно від функціювання чи нефункціювання різноманітних систем, спроек­тованих для пом’якшення її наслідків (див. рисунок В.З). Він може бути якісним або кількісним.

На рисунку В.З показано прості обчислення для прикладу дерева подій, коли відгалуження цілком незалежні.

Розгортаючи події віялом як дерево, ЕТА дає можливість відображати погіршувальні чи пом’якшу­вальні події у відповідь на першопочаткову подію, ураховуючи додаткові системи, функції чи бар’єри.

ЕТА можна застосовувати для моделювання, обчислювання та ранжування (з погляду на ризик) різних сценаріїв аварій, що настають за першопочатковою подією.

ЕТА може бути використано на будь-якій стадії життєвого циклу продукції чи процесу. Його мож­на провадити якісно, щоб сприяти розроблянню методом «мозкової атаки» потенційних сценаріїв і по­слідовностей подій, що настають за першопочатковою подією, і визначати те, як на результатах по­значаються різноманітні способи обробляння, бар’єри чи засоби контролювання, призначені для по­м’якшування небажаних результатів.

Кількісне аналізування придатне для розглядання прийнятності засобів контролювання. Найчас­тіше його використовують для моделювання відмов, коли запроваджено чисельні засоби захищання.

ЕТА може бути застосовано для моделювання першопочаткових подій, які можуть бути причиною шкоди чи вигоди. Однак обставини, за яких провадять пошук шляхів, оптимальних, зважаючи на виго­ди, частіше моделюють за допомогою дерева рішень.

Вхідні дані такі:

• — перелік властивих першопочаткових подій;

• інформація про оброблення, бар'єри та засоби контролювання, а також їхні ймовірності відмо­ви (у разі кількісного аналізування);

• основні відомості про процеси, за яких погіршується ситуація у зв’язку з початковою відмовою.

0,001

0,8

Вибух

10 ² на рік

Гасіння пожежі відбувається, сигналізацію ввімкнено

Гасіння пожежі відбувається, сигналізацію не ввімкнено

7,9 х 10~³

7,9 х Ю"⁶

Гасіння пожежі відбувається, сигналізацію ввімкнено

Гасіння пожежі відбувається, сигналізацію не ввімкнено

8,0 х 10“⁵

8,0 х 10~®

Так

Так

Ні

Пожежі не сталося 2,0 х 10 ³

0,2

ІЕС 2064/09

Рисунок В.З — Приклад дерева подій

Побудову дерева подій починають з вибирання першопочаткової події. Нею може бути випадок, наприклад, вибух пилу або причинна подія, наприклад, відмова джерела живлення. Потім послідовно перелічують уже запроваджені функції чи системи, призначені пом’якшувати результати. Для кожної функції чи системи креслять лінію, щоб відобразити їхній справний стан або відмову. До кожної лінії може бути віднесено конкретну ймовірність відмови і цю умовну ймовірність кількісно оцінюють, на­приклад, на підставі експертного судження чи аналізування дерева відмов. Таким чином моделюють різні способи, починаючи з першопочаткової події.

Треба враховувати те, що ймовірності на дереві подій умовні, наприклад, імовірність функціювання спринклера — це не ймовірність, одержана з випробувань за нормальних умов, а ймовірність функці­ювання за умов пожежі, спричиненої вибухом.

Кожний шлях, що проходить крізь дерево, відображає ймовірність настання всіх подій на цьому шляху. Тому частоту результату подають добутком окремих умовних імовірностей і частоти першопо­чаткової події за умови незалежності різноманітних подій.

В. 15.5 Вихідні дані

Вихідні дані ЕТА такі:

• якісні описи потенційних проблем як комбінацій подій, що спричинюють різні типи проблем (діа­пазон результатів), зумовлених першопочатковими подіями;

• кількісні оцінки частот або ймовірностей подій і відносна вагомість різноманітних послідовнос­тей відмов і подій, які цьому сприяють;

• переліки рекомендацій щодо зменшування ризиків;

• кількісні оцінки результативності рекомендацій.