第5章风险评估方法之事件树分析法

第5章风险评估方法之——事件树分析法本章要点:掌握：事件树的编制与实施，能根据实际分析对象编制事件树理解：事件树的含义、原理和作用了解：事件树分析的注意事项本章内容：5.1风险识别5.2事件树分析5.3事件树分析案例5.1风险识别5.1.1风险识别常见步骤确定风险识别范围，在此范围内找出危险源；确定风险类型；对上述各种风险类型产生的原因进行分析。5.1.2风险识别方法风险识别必须依靠现代的科学技术和方法，通常有三种方法:筛选、监控和诊断①筛选是应用标准化程序对灾害进行寻找、分析并按其危险概率及强度加以排列的过程。经典的筛选办法是列出危险清单，在此基础上进行风险分析，从而按风险大小排出某一地区或某一场所可能面临的灾害序列，最后筛选出风险最显著的灾害作为评价的重点。②监控是对灾害风险的调查、监测、记录和分析的循环过程，特别是对那些可疑灾害风险的核查和解译更需长期的监测和追踪分析。监控的目的旨在监测某些灾害临界指示体的变化、灾害条件的积累及防灾系统的易损程度。5.1.2风险识别方法③诊断是对灾害与前兆的相互关系及灾害的可能后果的分析和判断。诊断手段比如根据调查的情况编制事故树，将风险因素及其可能引起一系列致损事件的逻辑关系形象地表示在图表中。5.1.2风险识别方法5.2.1引言5.2.2ETA5.2.3事件树分析法的功能5.2.4事件树的建造5.2.5事件树分析的步骤5.2.6事件树分析优点及运用注意事项5.2事件树分析（ETA）5.2.1引言•事件树也是一种决策树，但它的结果仅仅依赖于系统的内在客观规律，而不是象在决策树中取决于决策者的主观控制的影响。•事件树分析（EventTreeAnalysis）法是一种逻辑的演绎法，它在给定一个初因事件的情况下，分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果，从而定性与定量的评价了系统的特性，并帮助分析人员以获得正确的决策。•由于事件序列是以图形表示，并且呈扇状，故得名事件树（如图5.2-1）。初因事件系统1事件序列系统2I成功S1失败F1成功S2成功S2失败F2失败F2IS1S2IS1F2IF1S2IF1F2图5.2-1事件树分叉示意图5.2.1引言5.2.2ETAETAEventTreeAnalysis含义根据事故发展顺序，从事故的起因或诱发事件开始，途经原因事件直至结果事件为止，每一事件都按成功和失败两种状态分析，用树枝代表事件的发展过程的分析法事件树分析过程所画的树状图就称为事件树5.2.2事件树分析法⑴事件树分析法辨析①定义事件树分析法（eventtreeanalysis，简称ETA），是一种利用图形来进行演绎的逻辑分析方法。可用来识别某假设始发事件发生后各种可能的结果。事件树概括了假设始发事件下全部可能的事件序列。事件树分析法按事故发展的时间顺序，由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识。②事件树分析是从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果。是一种时序逻辑的事故分析方法。它以一初始事件为起点，按照事故的发展顺序，分阶段，一步一步地进行分析，每一事件可能的后续事件只能取完全对立的两种状态（成功或失败，正常或故障，安全或危险等）之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树。5.2.2事件树分析法辨析③一起事故的发生，是许多原因事件相继发生的结果，其中，一些事件的发生是以另一些事件首先发生为条件的，而一事件的出现，又会引起另一些事件的出现。在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。5.2.2事件树分析法辨析④事件树分析法所分析的情况用树枝状图表示。它既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。5.2.2事件树分析法辨析⑵事件树分析基本概念①初因事件——可能引发系统安全性后果的系统内部的故障或外部的事件。②后续事件——在初因事件发生后，可能相继发生的其他事件，这些事件可能是系统功能设计中所决定的某些备用设施或安全保证设施的启用，也可能是系统外部正常或非正常事件的发生。•后续事件一般是按一定顺序发生的。③后果事件——由初因事件和后续事件的发生或不发生所构成的不同的结果。④确定初因事件——确定和分析可能导致系统安全性后果的初因事件并进行分类，对那些可能导致相同事件树的初因事件划分为一类。⑤建造事件树——确定和分析初因事件发生后，可能相继发生的后续事件，并进一步确定这些事件发生的先后顺序，按后续事件发生或不发生（二态）分析各种可能的结果，找出后果事件。事件树的建造过程也是对系统的一个再认识过程。⑥事件树的定量分析——对所建完的事件树，收集、分析各事件的发生概率及其相互间的依赖关系，定量计算各后果事件的的发生概率，并进一步分析评估其风险。⑵事件树分析基本概念⑶事件树的分支初因事件I系统1正常S1系统2正常S2事件序列YYYYNNNIS1S2IF1S2IS1F2IF1F25.2.3事件树分析法的功能ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法；事后用ETA分析事故原因，十分方便明确；ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策；当积累了大量事故资料时，可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效；在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。1预测事故及其不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最佳预防手段和方法3ETA的资料可作为安全教育的资料2能事后分析事故原因5作为确定事故树顶上事件的一种方法4定性了解整个事件变化过程，定量了解事故的各种状态的发生概率5.2.3事件树分析法的功能功用：5.2.4事件树的建造①建造原理5.2.4事件树的建造①建造原理定义马尔科夫链马尔科夫过程概率论的一个分支。其特性为：在已知目前状态（现在）的条件下，它未来的演变（将来）不依赖于它以往的演变(过去)若一连串的状态，在一个有限的状态空间中发生，而每一种状态的出现，完全是由其前一种状态决定的话，这种动态的变化过程就称为MarkovProcess马尔科夫链是时间离散、状态离散的马尔科夫过程5.2.4事件树的建造⑴建造原理荷花池中一只青蛙的跳跃，是马尔可夫过程的形象化的范例。青蛙依照它瞬间形成的念头，从一片荷叶跳上另一片荷叶。因为青蛙没有记忆，即使现在所处的位置已知，它下一步跳往何处和它以往走过的路径无关。如果将荷叶编号并用X0,X1,X2，…分别表示青蛙最初处的荷叶号码及第一次、第二次、……跳跃后所处的荷叶号码，那么{Xn，n≥0}就是马尔可夫过程。马尔科夫过程①建造原理事件树分析流程事件发展途径数马尔科夫安德烈·安德列耶维奇·马尔科夫（1856－1922），俄国数学家。事故的发生，就是许多事件按时间顺序相继出现的结果，一些事件的出现就是以另一事件首先发生为前提。事件树分析就是从初始事件出发，考察由此引起的不同事件过程每一个事件的发展只有2种可能途径，由n个相继发生的事件组成的事故过程则一般有2n个可能发展途径5.2.4事件树的建造⑵事件树分析原理⑶事件树分析程序1234确定系统的构成因素并找出事件的起因，也就是明确所要分析的对象和范围，找出系统的组成要素，以便展开分析分析各要素的因果关系及各事件发生成功与失败的二种状态从系统的起始状态或诱发事件开始，按照系统构成要素的排列次序，对事件进行分析，并在分析的基础上展开绘制事件树根据需要，标出各节点的成功与失败的概率值，进行定量计算，求出因失败造成事故的“发生概率”5.2.4事件树的建造⑷事件树的建造方法根据需要，也可标示出各支(成功与失败)的概率值，以便进行定量计算。实际上，画图的过程就是分析的过程。4321直至得出最后结果为止成功上支(1)，失败下支(0)从左往右画，每要素两分支从事故的起因事件开始5.2.4事件树的建造①例1水泵A与阀门B串联，用ETA分析该系统。若知A、B可靠度分别为0.98、0.95，求系统运行成功概率和失败概率。解：由图可知，水由泵A抽起，经阀门B排出，假定管道无故障，则能否顺利的运行将取决于A与B。A有二种状态，即正常能抽水，故障不能抽水。如果A正常，则看B的情况，B也是两种状态。故可得到其事件树图如下所示：AB⑸事件树的建造实例0启动A正常0.981A故障（1-0.98）B正常0.951B故障（1-0.95）0（11）（10）（0）系统状态S0正常S1故障S2故障各元件状态①例1⑸事件树的建造实例①例1解：P(s)＝0.98×0.95＝0.931P(s＇)=1-P(s)=1-0.931=0.069或P(s＇)=P(s1)+P(s2)=0.98×(1-0.95)+(1-0.98)=0.049+0.02=0.069⑸事件树的建造实例②例2有一泵A与二个阀门B、C串联组成物料输送系统如图，试用ETA分析该系统并画出ET图。ABC⑸事件树的建造实例解：由图可知，物料是经泵A、阀门B、C以后排出的，那么，对于A、B、C而言，它们均可能出现二种状态，即正常(1)或不正常(0)；•如果A正常，则要看B的情况，如果B正常，则还需看C阀门的情况。•显然，对于该系统，只有在A、B、C都正常的情况下，系统才属正常，否则，系统就失败。因此，可做事件树如下：ABC⑸事件树的建造实例②例2启动信号A正常A故障10B正常B故障10C正常C故障10各元件状态（111）（110）（10）（0）系统状况正常失效失效失效⑸事件树的建造实例②例2②例2若例2中的A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9，求系统成功概率和失败概率。ABC⑸事件树的建造实例②例2解：由题意，先绘ET图：启动信号P（A）=0.95P(A’)=(1-0.95)10P(B)=0.9P(B’)=(1-0.9)10P(C)=0.9P(C’)=(1-0.9)10各元件状态（111）（110）（10）（0）系统状况P(S’1)P(S’2)P(S’3)P(S)ABC⑸事件树的建造实例由ET图知，只有在三个元件的所有状态都成功的状态下，它才能成功。故其成功的概率应为概率积求解。•P(S)=P(A)*P(B)*P(C)=0.95×0.9×0.9•=0.7695•对于失败的概率，令其为P(S＇)•则P(S＇)=P(S1＇)+P(S2＇)+P(S3＇)•=P(A)*P(B)*P(C＇)+P(A)*P(B＇)+P(A＇)•=0.95×0.9×(1-0.9)+0.95×(1-0.9)+(1-0.95)•=0.2305⑸事件树的建造实例②例2③例3如下图所示，系统为一个泵和二个阀门并联的简单系统，试绘出其事件树图并求其成功及失败概率(A、B、C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9)。ABC⑸事件树的建造实例③例3解：由题意，画出ET如图：•所以，P(S)=0.855+0.0855=0.9405•P(S’)=0.0095+0.05=0.0595启动P（A）=0.95P(A’)=(1-0.95)10P(B)=0.9P(B’)=(1-0.9)10P(C’)=(1-0.9)0（101）（100）（0）（11）P（C）=0.90.8550.08550.00950.05⑸事件树的建造实例⑴确定初始事件⑵判定安全功能⑶绘制事件树⑷简化事件树⑸进行事件序列的定量化5.2.5事件树分析的步骤①根据系统设计、系统危险性评价、系统运行经验或事故经验等确定；②根据系统重大故障或事故树分析，从其中间事件或初始事件中选择。⑴确定初始事件①对初始事件自动采取控制措施的系统，如自动停车系统等；②提醒操作者初始事件发生了的报警系统；③根据报警或工作程序要求操作者采取的措施；④缓冲装置，如减振、压力泄放系统或排放系统等；⑤局限或屏蔽措施等。⑵判定安全功能从初始事件开始，按事件发展过程自左向右绘制事件树。树枝代表发展途径。首先考察初始事件一旦发生时最先起作用的安全功能，把可以发挥功能的状态画在上面的分枝，不能发挥功能的状态画在下面的分枝。然后依次考察各种安全功能的两