تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) یک ابزار گرافیکی قدرتمند است که برای ارزیابی ریسک و تحلیل علل خرابی سیستم‌ها استفاده می‌شود. این روش با استفاده از منطق بولی، رویدادهای سطح پایین را به صورت سیستماتیک بررسی کرده و ارتباط آنها با شکست کلی سیستم را شناسایی می‌کند. در این مقاله، به تشریح اجزای مختلف، مراحل، مزایا و معایب این روش می‌پردازیم.
FTA در مقایسه با سایر روش‌ها
FTA رویکردی ساده‌تر و متمرکزتر نسبت به روش‌هایی مانند تحلیل حالات خرابی و اثرات (FMEA) ارائه می‌دهد.
- تمرکز بر رویداد بالا: برخلاف FMEA که تمامی حالت‌های خرابی ممکن را بدون توجه به شدت آنها بررسی می‌کند، FTA تنها بر خرابی‌های منجر به یک رویداد خاص تمرکز دارد.
- ساختار بالا به پایین: این روش از یک دید کلان آغاز کرده و با استفاده از گیت‌های منطقی به جزئیات خرابی‌های سیستم می‌پردازد.
تاریخچه FTA
FTA نخستین بار در سال 1962 توسط H. Watson و A. Mearns در آزمایشگاه‌های بل برای نیروی هوایی توسعه یافت. بعدها، این روش توسط شرکت بوئینگ برای تحلیل ریسک در صنایع هوافضا مورد استفاده قرار گرفت و به تدریج در صنایع دیگری مانند خودرو، شیمیایی، هسته‌ای و نرم‌افزار گسترش یافت.
زمان مناسب برای استفاده از FTA
FTA عمدتاً در ارزیابی سیستم‌های پیچیده و کاهش ریسک پیش از وقوع خرابی به کار می‌رود. این روش برای موارد زیر کاربردی است:
- شناسایی علل ریشه‌ای خرابی سیستم
- نمایش بصری روابط علّی خرابی‌ها
- تحلیل قابلیت اطمینان و ایمنی در پروژه‌های حساس
FTA می‌تواند به صورت مستقل یا به عنوان مکملی برای روش FMEA استفاده شود.
نمادهای استفاده شده در FTA
FTA از نمادهای گرافیکی برای نمایش رویدادها و گیت‌های منطقی استفاده می‌کند. این نمادها به تحلیل‌گر در شناسایی روابط میان رویدادها کمک می‌کنند.
نمادهای اصلی رویداد
- رویداد اساسی (Basic Event): رویدادی که دیگر به سطح پایین‌تر تجزیه نمی‌شود، مانند خطای سخت‌افزاری یا خطای انسانی.
- رویداد نیمه‌تمام (Undeveloped Event): رویدادی که در تحلیل فعلی نیازی به بررسی جزئی‌تر آن نیست.
- رویداد میانی (Intermediate Event): نتیجه ترکیب چند رویداد اساسی از طریق گیت‌های منطقی.
نماد AND ( 
)
نماد AND براي بيان حالتي استفاده مي شود كه رويداد خروجي در زماني اتفاق مي افتد كه فقط و فقط بايد همه رويدادهاي ورودي اتفاق بيافتد.
نماد OR ( 
)
نماد OR براي بيان حالتي استفاده مي شود كه رويداد خروجي در زماني رخ دهد كه حداقل يكي از رويدادهاي ورودي رخ دهند.
نماد NOT ( 
)
نماد NOT براي بيان حالتي استفاده مي شود كه خروجي زماني اتفاق مي افتد كه رويداد ورودي اتفاق نيافتد .
نماد رويداد اساسي ( 
)
يك رويداد اساسي، رويدادي است كه ديگر نتوان آنرا تجزيه نمود به عبارت ديگر اين رويداد در پائين ترين سطح يك درخت قرار دارد و مسير درخت به آن محدود مي شود. اين رويدادها مي توانند خطاهاي سخت افزاري، فيزيكي. نرم افزاري، شيميايي، خطاهاي انساني، خطاهاي سيستم و غيره باشند.
رويداد نيمه تمام ( 
)
رويداد نيمه تمام يا توسعه نيافته رويدادي است كه تجزيه بعدي آن در بهبود درك مساله نقشي نداشته باشد و يا اينكه در تحليل فعلي نياز به تجزيه آن نباشد. اين رويداد شبيه رويداد اساسي است ولي نماد آن متفاوت است. علت تفاوت اين شكل با رويداد اساسي در اين است كه ممكن است رويداد توسعه نيافته در تحليل هاي آينده توسعه داده شود.
رويداد مياني ( 
)
اين رويداد معرف رويدادي است كه در اثر خروجي نمادهاي منطقي رخ مي دهد . در واقع عيب منتج از يك نقص اساسي تر است.
نقص شرطي ( )
اين نقص مي تواند بصورت عادي و طبيعي رخ دهد.
نمادهاي انتقال ( 
)
نمادهاي انتقال جهت متصل كردن نواحي جداگانه يك درخت خطا استفاده مي شوند. توجه شود كه دو نماد انتقال وجود دارد. نوع اول زماني است كه تمام درخت رويداد در يك صفحه قرار نگيرد تا تحليلگر بخواهد قسمتي از آن را در جاي ديگري نمايش دهد. در اينصورت نماد انتقال به خارج را بايد بكار برد. زماني كه در صفحه مورد نظر بخواهند ادامه درخت رويداد را ارائه نمايند بايد ابتدا نماد انتقال به داخل استفاده شود.
مراحل انجام FTA
1. تعریف رویداد بالا
- رویداد نامطلوبی را که باید بررسی شود، شناسایی کنید. این رویداد نقطه آغاز تحلیل است.
2. شناسایی مشارکت‌کنندگان سطح اول
- با استفاده از اطلاعات فنی، رویدادهایی که مستقیماً به رویداد بالا مرتبط هستند را شناسایی کنید.
3. استفاده از گیت‌های منطقی
- با کمک گیت‌های AND و OR، روابط میان رویدادها را مشخص کنید.
4. تکرار فرآیند برای سطوح پایین‌تر
- مراحل قبل را تا شناسایی ریشه‌های اصلی خرابی ادامه دهید.
5. محاسبات احتمالی
- احتمال وقوع رویدادهای پایه‌ای را محاسبه کرده و احتمال کلی وقوع رویداد بالا را تخمین بزنید.
مزایای استفاده از FTA
- تحلیل بصری و قابل فهم: نمایش گرافیکی ارتباط میان رویدادها تحلیل را ساده‌تر می‌کند.
- تمرکز بر اجزای حیاتی: به شناسایی اجزای کلیدی و مهم که باعث خرابی سیستم می‌شوند کمک می‌کند.
- تحلیل کمی و کیفی: امکان تحلیل احتمال وقوع رویدادها و همچنین ارزیابی کیفی روابط میان آنها را فراهم می‌کند.
- در نظر گرفتن خطاهای انسانی: برخلاف برخی روش‌های دیگر، FTA تأثیرات انسانی را نیز بررسی می‌کند.
- کمک به اولویت‌بندی اقدامات: این روش با شناسایی نقاط بحرانی، تیم را در اولویت‌بندی راهکارها یاری می‌دهد.
معایب استفاده از FTA
- تمرکز محدود: تنها یک رویداد بالا را بررسی می‌کند، بنابراین ممکن است سایر سناریوهای خرابی را نادیده بگیرد.
- پیچیدگی در سیستم‌های بزرگ: تعداد زیاد گیت‌ها و رویدادها می‌تواند باعث پیچیدگی تحلیل شود.
- نیاز به تجربه: درک نمادها و گیت‌های منطقی نیازمند تجربه و دانش کافی است.
- عدم پوشش عوامل زمانی: ثبت تأثیرات مربوط به زمان یا تأخیر در این روش دشوار است.
جمع‌بندی
روش تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA) ابزاری کارآمد برای ارزیابی ریسک و شناسایی علل خرابی در سیستم‌های پیچیده است. با استفاده از این روش، می‌توان روابط منطقی میان خرابی‌ها را بررسی کرده و اقدامات پیشگیرانه مؤثری طراحی کرد. با این حال، موفقیت در استفاده از این روش به دانش و تجربه تحلیل‌گر و دقت در طراحی درخت خطا وابسته است.
