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Fehlerbaumanalyse (FTA)

1962
  • H.A. Watson
Diagramm zur Fehlerbaumanalyse für die Systementwicklung und Risikobewertung.

Die FTA ist eine deduktive Top-Down-Technik der Fehleranalyse. Sie beginnt mit einem potenziellen unerwünschten Ereignis (dem "Top-Ereignis") und verwendet boolesche Logikgatter (UND, ODER usw.), um die Kombinationen von Komponentenausfällen oder menschlichen Fehlern zu bestimmen, die dieses Ereignis verursachen könnten. Sie liefert ein grafisches Modell zum Verständnis und zur Quantifizierung des Systemrisikos und identifiziert kritische Fehlerpfade.

Die Fehlerbaumanalyse wurde Anfang der 1960er Jahre in den Bell Laboratories entwickelt, um die Sicherheit des Startkontrollsystems der Interkontinentalrakete Minuteman I (ICBM) zu bewerten. Später wurde die Technik von Boeing und der NASA übernommen und umfassend eingesetzt.

Der Analyseprozess beginnt mit der Definition des Top-Ereignisses, d. h. eines spezifischen Systemausfalls oder einer Gefahr. Der Analytiker arbeitet dann rückwärts, um alle möglichen unmittelbaren Ursachen zu ermitteln. Diese Ursachen werden mit Hilfe von Logikgattern mit dem Top-Ereignis verknüpft. Ein 'OR'-Gatter bedeutet, dass jede der Eingaben Veranstaltungen ausreicht, um das Ausgangsereignis zu verursachen, während bei einem UND-Gatter alle Eingangsereignisse gleichzeitig auftreten müssen. Der Prozess setzt sich abwärts fort, wobei die Ereignisse in grundlegendere Ursachen unterteilt werden, bis man zu den Basisereignissen gelangt. Basisereignisse sind in der Regel Komponentenausfälle oder menschliche Fehler, für die Daten zur Ausfallwahrscheinlichkeit vorliegen.

Sobald der Fehlerbaum erstellt ist, kann er qualitativ analysiert werden, um einzelne Fehlerpunkte und minimale Schnittmengen (die kleinsten Kombinationen von Basisereignissen, die das Top-Ereignis verursachen) zu identifizieren. Er kann auch quantitativ analysiert werden, indem den Basisereignissen Wahrscheinlichkeiten zugewiesen und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Top-Ereignisses mithilfe der Booleschen Algebra berechnet wird. Dies macht FTA zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Risikobewertung und die Priorisierung von Designverbesserungen.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Systementwurf und -theorie

Typ

Software/Algorithmus

Unterbrechung

Revolutionär

Verwendung

Weit verbreitete Verwendung

Vorläufersubstanzen

  • Boolesche Algebra, entwickelt von George Boole
  • Konzepte der Systemsicherheitstechnik aus den 1950er Jahren
  • Zuverlässigkeitsblockdiagramme
  • Ereignisbaumanalyse (ein vorwärtsgerichteter, induktiver Logikansatz)

Anwendungen

  • Sicherheitsanalyse von Kernkraftwerken
  • Risikobewertung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, unter anderem für das Apollo-Programm
  • Gefahrenanalyse in chemischen Prozessanlagen
  • Zuverlässigkeitsanalyse komplexer Eisenbahnsignalsysteme

Patente:

NA

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