Cieľ a popis aplikovania metódy

Tvorba stromu poruchových stavov

Logické väzby sú vytvorené pomocou tzv.  hradla. Hradlá vyjadrujú hierarchiu nežiadúcich udalostí. Použitím hradiel sa v zložitých systémoch  zaručí  čitateľnosť a maximálne možná jednoduchosť stromov poruchových stavov. Každé hradlo má jednu vstupnú udalosť, ale jednu alebo viac výstupných udalostí. V konštrukcii stromu porúch sa  často používajú tzv. „prenosy“. Ak sa objavujú na viacerých miestach stromu rovnaké, postačuje jeho vyriešenie len na  jednom mieste výskytu. Informácie z riešenia sa na ďalšie miesta výskytu prenesú odporučenými symbolmi.

Niektoré z odporučených symbolov:

Cieľom analýzy príčin vrcholového javu je identifikácia všetkých udalostí, ktoré by mohli byť bezprostrednými príčinami vzniku vrcholovej  udalosti. Tento proces deduktívneho usudzovania pokračuje dovtedy, kým sa nedosiahne také dostatočné rozlíšenie, aby stačilo pre prideľovanie  pravdepodobností alebo  frekvencií základným udalostiam.

Niektoré bežné chyby pri zostrojovaní stromu porúch:

• rýchly rozvoj jednej vetvy stromu  bez systematického postupu dole, úroveň po úrovni,
• vynechanie dôležitého  poruchového mechanizmu alebo chybný predpoklad o zanedbanom príspevku,
• nesprávne kombinácie frekvencie alebo pravdepodobnosti do logických hradiel,
• nevhodné vyváženie medzi poruchami komponentov a ľudskými chybami,
• nerozpoznanie vzťahu (závislosti)  medzi poruchami.

Identifikácia a označovanie stromu poruchových stavov

Každú udalosť v strome poruchových stavov je nutné jednoznačne identifikovať. Udalosti sa majú označiť tak, aby bolo možné jednoducho nájsť vzájomný vzťah medzi stromom poruchových stavov a príslušnou konštrukčnou dokumentáciou.  Ak sa v strome porúch vyskytuje viac rôznych udalostí vzťahujúcich sa k jednému prvku systému, musia sa tieto udalosti označiť tak, aby ich bolo možné vzájomne rozlíšiť a pritom bolo vždy jasné, že  ide o skupinu udalostí, ktoré sa vzťahujú k jednému rovnakému objektu. Ak sa určitá udalosť týkajúca sa jedného objektu objavuje na rôznych miestach v strome porúch, prípadne v rôznych stromoch porúch, je treba všetky tieto výskyty označiť rovnako. Samozrejme, pokiaľ sa rovnaké udalosti objavujú na rôznych objektoch, nesmú mať rovnaké označenie.

Vrcholová udalosť (TOP) - nežiaduca udalosť, je prvotným dôvodom na vykonanie analýzy stromu poruchových stavov. Takouto udalosťou obyčajne býva:

• udalosť, ktorá môže znamenať začiatok vzniku alebo existenciu nebezpečných podmienok,
• udalosť, ktorá predstavuje neschopnosť systému plniť požadované funkcie.

Vrcholovou udalosťou môže byť aj prevádzkyschopný stav systému. V takom prípade  sa neskúmajú príčiny zlyhania funkcie systému, ale naopak  podmienky, ktoré sú nutné pre realizáciu požadovanej funkcie systému. Z praktického hľadiska je však výhodnejšie modelovať poruchový stav, pretože spravidla vedie k jednoduchšej kvantitatívnej a kvalitatívnej analýze.

Vrcholová udalosť musí byť definovaná jasne a nedvojznačne. Ak to tak nie je, analýza je obmedzená vo svojich výstupoch. Definícia vrcholovej udalosti preto musí jednoznačne popisovať udalosť, presne vymedzovať:

• akého systému alebo akej jeho časti sa týka,
• v akej fáze prevádzky nastala,
• za akých podmienok nastala.

Príliš všeobecná definícia udalosti ako napríklad  „motorové vozidlo sa nedá zastaviť“ nie je vhodná, pretože môže viesť k nejasným záverom so špekulatívnym charakterom. Naopak, príliš špecifické definovanie udalosti môže nežiaducim spôsobom obmedziť rozsah analýzy a viesť k vynechaniu niektorých dôležitých prvkov systému. Napríklad definícia  „vozidlo nie je možné zastaviť pre poruchu hlavného brzdového valca“ už dopredu z analýzy vylučuje  ďalšie prvky brzdového systému vozidla, ktoré ovplyvňujú jeho schopnosť brzdiť.  Vrcholová udalosť musí byť definovaná takým spôsobom, aby vždy bolo možné s ohľadom na uvažovaný stav systému a jeho prvkov jednoznačne určiť, či by „vrcholová udalosť“ mohla nastať alebo nie. Z tohto dôvodu  je tiež vhodné, pokiaľ to charakter systému a vrcholovej udalosti umožňuje, vrcholový jav špecifikovať kvantitatívnymi ukazovateľmi. Je treba zdôrazniť, že ku každému systému je možné definovať celý rad vrcholových udalostí. Pre každú jednotlivú vrcholovú udalosť je treba vybudovať samostatný strom poruchových stavov a pre prípadný iný jav celú analýzu opakovať.

Udalosť identifikuje možné príčiny a podmienky vzniku  výstupnej udalosti, pričom toto spojenie nemusí nutne definovať  časovú postupnosť udalostí. Udalosťou sa chápe taká udalosť, ktorá sa ďalej rozvíja, čo znamená, že jej nastúpenie môže byť zapríčinené  inou uvažovanou udalosťou v analyzovanom systéme. Typický kód udalosti má obsahovať informáciu, ktorá:

• umožňuje identifikáciu vo vzťahu k systému,
• identifikáciu súčiastky,
• identifikáciu druhu poruchového stavu.

Základná udalosť je udalosť, ktorá sa už  ďalej nerozvíja,  čo znamená, že jej nastúpenie nemôže byť zapríčinené žiadnou inou uvažovanou udalosťou v analyzovanom systéme. Základná udalosť sa obyčajne vzťahuje na jeden konkrétny prvok systému. Čo sa bude pri analýze považovať za základnú udalosť závisí od požadovanej hĺbky analýzy. V niektorých prípadoch môže základná udalosť predstavovať poruchový stav jednotlivej súčiastky, inokedy celého agregátu, podskupiny, či subsystému. Ak sa pri hodnotení príčiny vrcholovej udalosti ukáže, že ide o základnú udalosť, zakreslí sa príslušnou značkou do stromu porúch a ďalej sa nerozvíja. Ak nejde o základnú udalosť v zásade pre ňu platia nasledujúce postupy:

• udalosť ďalej rozvíjať,
• označiť udalosť ako „nerozvíjaná udalosť“ (neexistuje dostatok informácií alebo na danej úrovni rozpracovanosti projektu systému to nie je možné, alebo nutné),
• označiť udalosť ako „udalosť analyzovaná inde“ a ďalší rozvoj udalosti v riešenom strome nerobiť a udalosť analyzovať inde v samostatnom strome porúch.

Kvalitatívne posúdenie stromu porúch môže byť urobené tiež na základe rozboru minimálnych kritických rezov pri uvážení rôznych kritérií závažnosti. Prvým dôležitým kritériom vyjadrujúcim závažnosť každého MKR je počet elementárnych javov rezu. Počet rôznych elementárnych javov v MKR sa nazýva úroveň rezu. MKR prvej úrovne je kritickejší ako rezy druhého alebo vyšších úrovní. Iným dôležitým kritériom kvalitatívneho posúdenia závažnosti MKR je typ uvažovaných elementárnych javov. Zo  skúseností vyplýva, že všeobecne môžeme elementárne udalosti podľa ich typu usporiadať:

• chyby ľudského faktora,
• poruchy aktívnych prvkov,
• poruchy pasívnych prvkov.

Doporučuje  sa vyhľadanie MKR len do určitej zvolenej úrovne. MKR vyšších úrovní totiž svojou pravdepodobnosťou vzniku neprispievajú k spresneniu výsledkov analýzy a z riešenia sa preto vylučujú.

Analogicky je možné definovať aj úspešné cesty, minimálne úspešné cesty a množinu všetkých úspešných ciest. Vzhľadom k tomu, že sa úspešné cesty pri analýze stromu poruchových stavov spravidla nevyužívajú, nebudú ďalej podrobnejšie rozoberanéRučné riešenie kvalitatívneho posúdenia závažnosti sa v súčasnosti robí len v prípade jednoduchých stromov  porúch (obvykle do niekoľko desiatok elementárnych javov), inak sa používajú špeciálne softwarové produkty.

Kvantitatívne vyhodnotenie stromu porúch

Ak sú známe parametre spoľahlivosti elementárnych javov, je možné urobiť kvantitatívnu analýzu stromu porúch. Cieľom tejto analýzy môže byť určenie celej rady ukazovateľov  charakterizujúcich vrcholovú udalosť. Ďalej je uvedený prehľad vybraných ukazovateľov, ktoré pri kvalitatívnej analýze stromu porúch môžu byť určované:

• pravdepodobnosť, že vrcholová udalosť nastane v zadanom intervale prevádzky systému,
• pravdepodobnosť, že vrcholová udalosť nenastane v zadanom intervale prevádzky systému,
• stredná doba do prvého nastúpenia vrcholovej udalosti,
• stredný počet nastúpenia vrcholovej udalosti v zadanom intervale prevádzky systému a pod.

Najčastejšie sú pri výpočtoch stromu porúch používané nasledujúce metódy:

• metóda priameho výpočtu,
• metóda minimálnych kritických rezov,
• simulačné metódy (Monte Carlo).