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¿Qué es un análisis de árbol de fallas (FTA)? - La guía para principiantes

> ¿Qué es un análisis de árbol de fallas (FTA)? - La guía para principiantes
Esta es una guía para principiantes que ofrece una explicación de los conceptos básicos en análisis de árbol de fallas (FTA), incluida la definición, modelos, símbolos, procedimientos, etc.

¿Qué es un análisis de árbol de fallas (FTA)? - Definición

El análisis del árbol de fallas es un proceso deductivo. Los desarrolladores o ingenieros lo utilizan para averiguar la causa raíz o los errores humanos de diferentes tipos de software, instalaciones de ingeniería o hardware. Por lo general, comienza en un solo punto (el evento de nivel superior no deseado) y luego desciende en forma de árbol (la estructura de arriba hacia abajo) con una serie de bloques y símbolos para mostrar la relación entre los eventos (componentes mecánicos). Más específicamente, la definición de "Fallo" en el análisis del árbol de fallas indica la ocurrencia de un estado no deseado para un componente o sistema. Por ejemplo, la luz se apaga debido a la falla del interruptor como se muestra a continuación.

ejemplo de análisis de árbol de fallas

Además, el término "Fallo" tiene los siguientes tres tipos de claves:

  • Fallo principal - Una falla de un componente que no se puede definir con más detalle en un nivel inferior de un sistema;
  • Falla secundaria - Un fallo de un componente que se puede definir con más detalle en un nivel inferior, pero con detalles limitados;
  • Fallo de comando - Un estado comandado por una falla en un nivel superior.

Historia del análisis del árbol de fallas

El desarrollo del análisis del árbol de fallas tiene las siguientes etapas principales:

  • Los primeros años - En 1961, Bell Labs desarrolló el modelo para el uso del sistema de control de lanzamiento Air Force Minuteman. Posteriormente, la compañía Boeing utilizó el modelo de análisis de árbol de fallas para el diseño y evaluación de aeronaves civiles y comerciales. Alrededor de la década de 1970, los ingenieros de las industrias aeroespacial y de energía nuclear adoptaron aún más el modelo de análisis de árbol de fallas para proyectos complejos.
  • Los años medios - La teoría del árbol de fallas se hizo popular entre diferentes países con la adopción de algoritmos y códigos técnicos. Alrededor de la década de 1990, la industria del software y el sector químico también introdujeron el análisis de árboles de fallas.
  • Los últimos años - Los profesionales de todo el mundo desarrollaron más códigos comerciales para el uso de proyectos de robótica e ingeniería de confiabilidad. Ahora, el análisis del árbol de fallas se considera una de las herramientas de análisis de seguridad y confiabilidad del sistema más importantes.

A continuación se muestra un ejemplo de análisis de árbol de fallas para averiguar la causa del accidente aéreo. Siéntete libre de hacer clic en él para ver más información.

ejemplo de análisis de árbol de fallas de accidentes de aeronaves

¿Por qué utilizar el análisis de árbol de fallas?

En general, ofrece una imagen bien estructurada, muy visual y completa de tu sistema. Ayuda a los usuarios o desarrolladores a comprender rápidamente los resultados en función de las relaciones lógicas para identificar los inconvenientes y errores en el proceso de diseño. Algunos otros beneficios importantes son:

  • Fácil de adoptar - Los administradores pueden realizar fácilmente cambios en su sistema, evaluar posibles efectos, diseñar pruebas de calidad y mantener procedimientos de acuerdo con sus diagramas de análisis de árbol de fallas.
  • Amplia aplicabilidad - Muchas materias y campos utilizan el análisis de árbol de fallas, como organizaciones en los sectores de hardware, software, álgebra, probabilidad, confiabilidad, física, química e ingeniería, etc.
  • Estimación de riesgo - Los ingenieros o desarrolladores pueden identificar los riesgos antes del lanzamiento de un programa utilizando el modelo de análisis de árbol de fallas.
  • Para sistema complejo - Se puede utilizar para supervisar y gestionar el rendimiento de seguridad de sistemas complejos a gran escala, por ejemplo, el proyecto de combustible y aeronaves.

Análisis de árbol de fallas y otros modelos analíticos

Los desarrolladores a menudo comparan el análisis del árbol de fallas, el Análisis de efectos del modo de falla (FMEA) y el Diagrama de bloques de confiabilidad (RBD):

Relación con FMEA

  • El análisis del árbol de fallas tiene la forma de un árbol de arriba hacia abajo, mientras que FMEA generalmente tiene una estructura matricial con todas las medidas clave (índice de gravedad, índice de ocurrencia, controles de proceso, índice de detección y número de prioridad de riesgo, etc.) justo en la columna superior .
  • El análisis del árbol de fallas se puede utilizar para mostrar fallas iniciales únicas o múltiples, pero podría ser difícil encontrar todas las fallas posibles mediante el análisis del árbol de fallas. En contraste, FMEA hace bien en catalogar exhaustivamente las fallas iniciales e identificar los efectos, pero no es bueno para explorar fallas múltiples o únicas.
  • En algunos casos, FTA y FMEA se pueden utilizar al mismo tiempo para un mejor desarrollo del sistema (por ejemplo, el análisis de la industria aeroespacial civil).

Relación con RBD

  • RBD describe un sistema utilizando rutas en lugar de puertas en los diagramas de análisis de árbol de fallas.
  • RBD se centra en la parte del éxito, mientras que el análisis del árbol de fallas trabaja en la parte de la falla.
  • El análisis de árbol de fallas se utiliza normalmente para analizar probabilidades fijas de ocurrencia de cada evento. Los RBD pueden cubrir factores que varían en el tiempo durante el proceso de análisis.

reliability block diagram example

Símbolos del diagrama de análisis del árbol de fallas

El análisis del árbol de fallas tiene tres tipos de símbolos básicos: símbolos de eventos y puertas .

Eventos

Esta subcategoría incluye las siguientes formas:

  • Evento primario/básico is normally shown as a circle. It is a failure or error in a system component or element.
  • Evento externo is normally shown as a house-shape. It is an event that normally expected to occur.
  • Evento no desarrollado usually means some component in a system that needs no more investigation due to limited information.
  • Evento Condicional is a restriction on a logic gate.
  • Evento intermedio is usually placed above a primary event in order to show more event description details.

fta event symbols

Puertas

Estos símbolos muestran principalmente la relación entre los eventos de entrada y salida, y los dos más populares en esta subcategoría son la puerta OR y la puerta AND.

  • Puerta OR -  Ocurre siempre que se produzca al menos uno de los eventos de entrada.
  • Puerta AND -  Ocurre solo si se cumplen todos los requisitos de entrada (al menos dos).
  • Puerta OR exclusiva -  Ocurre solo si se cumple una de las condiciones de entrada, no si se cumplen todas las condiciones.
  • Puerta AND prioritaria -  Ocurre solo después de un orden específico de condiciones.
  • Puerta Inhibidora - Solo ocurre si todos los eventos de entrada tienen lugar y lo que esté definido en un evento condicional.

símbolos de puertas fta

Más símbolos de diagrama de análisis de árbol de fallas

Aquí puedes ver más símbolos estándar del diagrama de análisis del árbol de fallas, incluido el tipo de transferencia y el tipo de línea, etc.

más símbolos de diagrama fta

¿Cómo realizar un análisis de árbol de fallas?

Aunque la naturaleza del evento no deseado puede ser bastante diferente, el análisis del árbol de fallas tiene el mismo procedimiento para cualquier tipo de evento no deseado. Para hacer un análisis completo del árbol de fallas, simplemente sigue el proceso a continuación:

1. Definir e identificar la condición de falla (peligro) con la mayor precisión posible en función de aspectos como la cantidad, la duración y los impactos relacionados, etc.

2. Usar las habilidades técnicas y los detalles de las instalaciones existentes para enumerar y decidir todas las posibles razones de la ocurrencia de la falla.

3. Dividir el árbol desde el nivel superior de acuerdo con la relación entre los diferentes componentes hasta llegar a la posible causa raíz. La estructura de tu diagrama de análisis de árbol de fallas debe basarse en los niveles superior, medio (subsistemas) e inferior (eventos básicos, fallas de componentes).

4. Si tu análisis involucra la parte cuantitativa, evalúa la probabilidad de ocurrencia para cada uno de los componentes y calcula las probabilidades estadísticas para todo el árbol.

5. Vuelve a verificar tu diagrama de análisis general del árbol de fallas e implementa modificaciones al proceso si es necesario.

6. Recopila datos, evalúa tus resultados con todos los detalles mediante la gestión de riesgos y el análisis cualitativo y cuantitativo para mejorar tu sistema.

¿Qué más debes considerar al realizar un análisis de árbol de fallas?

Si deseas emprender o mejorar de manera eficiente tu proceso o diagrama de análisis del árbol de fallas, simplemente prueba los siguientes consejos:

  • Deja más espacio para más ampliaciones del árbol o posibles cambios en el diagrama de análisis del árbol de fallas.
  • Asegúrate de que tu principal evento no deseado sea razonable. En este caso, puedes comparar los resultados potenciales con el problema original o realizar una revisión por pares para realizar un ajuste.
  • Utiliza símbolos correctos de acuerdo con sus significados específicos.
  • Ofrece una descripción detallada del texto de tu evento y evita palabras generales como "falla" o "falta" al explicar el problema de tu componente.
  • Tu equipo de análisis debe incluir al ingeniero de diseño del sistema, el ingeniero de confiabilidad y el analista de datos del sistema con experiencia en ingeniería para el estudio de tu sistema.
  • Un diagrama de árbol de fallas solo se puede utilizar para solicitar un análisis de evento no deseado.
  • Etiqueta tus causas en diferentes códigos de colores para identificar fácilmente los niveles de riesgo: rojo para riesgo crítico, naranja o amarillo para alto riesgo, verde para bajo riesgo, etc.

Más plantillas gratuitas de análisis de árbol de fallas

TLa mejor manera de aprender el modelo de análisis de árboles de fallas es ver algunas plantillas sencillas de árboles de fallas. No dudes en hacer clic en cualquiera de estas plantillas de árbol de fallas a continuación para ver más detalles o descargarlas de forma gratuita.

plantilla de análisis de árbol de fallas de un motor análisis del árbol de fallas de explosión de tanque análisis de árbol de fallas de extinción de incendio
Diagrama de falla del motor FTA Diagrama de explosión del tanque FTA Diagrama de extinción de incendio FTA
análisis de árbol de fallas del pozo de una mina análisis del árbol de fallas de una señal de potencia análisis del árbol de fallas de caída de andamios
Diagrama de fallas del pozo de una mina FTA Diagrama de fallas de una señal de potencia FTA Diagrama de fallas de caída de andamios FTA

¿Cómo crear un diagrama de análisis de árbol de fallas?

Primero, tienes que descargar un potente software de diagramación.

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  • Siéntete libre de exportar, imprimir y compartir tus diagramas.

Crear un diagrama de análisis de árbol de fallas es más fácil de lo que crees. Simplemente sigue estos pasos:

Paso 1: abra una página en blanco

Ejecuta el software de diagrama de análisis del árbol de fallas, ve a Diagrama empresarial y luego haz doble clic en el icono Análisis del árbol de fallas para abrir una página de dibujo en blanco. Alternativamente, puedes hacer clic directamente en una plantilla incorporada para comenzar tu trabajo.

abrir una página en blanco para el diagrama fta

Paso 2: agregar formas

Arrastra y suelta los símbolos estándar de análisis del árbol de fallas en la página de dibujo, y edítalos en tamaños adecuados para adaptarse a la estructura de tu árbol. También puedes explorar la biblioteca incorporada para cambiar a otros tipos de formas de diagrama de análisis de árbol de fallas.

arrastrar y soltar símbolos de diagrama fta

Paso 3: conectar formas

Selecciona los conectores adecuados para conectar formas. También siéntete libre de agregar más puntos de conexión en tus formas.

conectar formas de diagrama fta

Paso 4: agregar texto

Abre un bloque de texto para agregar detalles o simplemente haz doble clic en las formas para agregarlas directamente. También puedes insertar materiales de apoyo como hipervínculos o notas a tus formas.

agregar texto al diagrama fta

Paso 5: personaliza aún más tus formas

Ahora puedes hacer una serie de formateo para tu diagrama de análisis de árbol de fallas, por ejemplo, elegir un nuevo tema de los temas integrados, cambiar el fondo del diagrama, personalizar el color del texto y alinear las formas haciendo clic en los menús correspondientes.

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Paso 6: guardar, imprimir y exportar tu trabajo

Haz clic en Guardar en la Pestaña archivo para guardar como formato predeterminado. Elige Guardar como en la pestaña Archivo para guardar como otros formatos. También puedes optar por guardar en archivos locales o guardar en la nube personal o de equipo de Edraw. Pulsa Exportar/Enviar para exportar tu trabajo a muchos formatos diferentes, incluidos PowerPoint, JPG, PDF, etc.

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