故障树分析技能

故障树分析（FTA）技能

任务目标

• 本技能用于：系统可靠性与安全性分析，支持定性与定量故障树分析
• 能力包含：故障树构建与可视化、顶事件概率计算、基本事件重要性分析、专业报告生成、数据导入导出
• 触发条件：用户需要分析系统故障原因、评估系统可靠性、识别关键故障模式或生成质量分析报告

前置准备

• 依赖说明：graphviz 用于故障树图形渲染
• 非标准文件准备：故障树数据文件（JSON格式），用户需提供或由智能体根据对话构建

操作步骤

标准流程

1. 构建故障树数据

根据用户描述的系统结构，构建故障树JSON数据：

{
  "name": "系统名称",
  "top_event": "event_id",
  "nodes": {
    "event_id": {
      "type": "basic|intermediate|and|or",
      "name": "事件名称",
      "probability": 0.01,
      "description": "事件描述"
    }
  },
  "edges": [
    {"from": "parent_id", "to": "child_id"}
  ]
}

2. 生成故障树可视化

调用可视化脚本生成图形：

python scripts/fta_visualizer.py --input fta_data.json --output fault_tree.png

3. 执行概率计算

python scripts/fta_calculator.py --input fta_data.json --output calc_result.json

4. 生成分析报告

python scripts/fta_report.py --input fta_data.json --calc-result calc_result.json --output report.html

数据导入导出

• 导入：将外部格式转换为标准JSON：

  python scripts/fta_io.py --mode import --input source.yaml --output fta_data.json
  

• 导出：将JSON导出为其他格式：

  python scripts/fta_io.py --mode export --input fta_data.json --output export.yaml
  

使用示例

示例1：简单串联系统分析

• 场景/输入：用户描述"电机驱动系统包含电源、控制器、电机三个串联组件，故障率分别为0.01、0.02、0.03"
• 预期产出：故障树图形、顶事件概率（约0.059）、各组件重要性排序
• 关键要点：需将三个basic事件通过OR门连接到顶事件

示例2：复杂冗余系统分析

• 场景/输入：用户描述"双冗余系统，两个组件同时故障才导致系统失效"
• 预期产出：故障树图形、顶事件概率（两组件概率乘积）、最小割集分析
• 关键要点：使用AND门表示冗余逻辑

示例3：导入已有故障树数据

• 场景/输入：用户提供JSON/YAML格式的故障树数据
• 预期产出：可视化图形、分析报告
• 关键要点：数据需符合标准格式规范

资源索引

• 脚本:见 scripts/fta_visualizer.py(用途：生成故障树可视化图形)
• 脚本:见 scripts/fta_calculator.py(用途：概率计算与重要性分析)
• 脚本:见 scripts/fta_report.py(用途：生成HTML分析报告)
• 脚本:见 scripts/fta_io.py(用途：故障树数据导入导出)
• 参考:见 references/fta_format.md(何时读取：构建或解析故障树数据时)

注意事项

• 概率值应在0-1之间，接近0时可使用近似公式P≈λt（λ为故障率，t为运行时间）
• 重要性分析结果可指导质量改进优先级
• 最小割集越小说明系统越脆弱，需重点关注
• 导入导出支持JSON和YAML两种格式

TRACE 测评