“轨道航天飞机”(OSP)是一种多用途航天器。OSP 承担国际空间站航天员救生和航天员运输任务,从而替换俄罗斯的联盟号飞船,并将航天飞机从人员运输中解放出来。
据 NASA 称,OSP 比联盟号飞船具有更高的安全性和可靠性。QRAS 应用于 OSP 的安全性分析如下:
♦ 评价低频率关键事件的风险和不确定性;
♦作为持续风险管理的一部分,支持基于风险的决策;
♦对成熟稳健系统,“确定系统风险的阀值,并在此基础上优化降低系统风险的措施”;
♦对非成熟稳健系统,“用于指导可靠性、安全性、费用、性能间的权衡分析”。
♦控制系统、推进系统、通信系统、热控系统、电源、 遥控、遥测、遥感、总体电路、环境控制与生命保障、应急系统等的安全性设计。采用PRA在轨道航天飞机的概念设计中的价值:
♦能够综合权衡可靠性、可用性、安全性、保障 性、费用等因素;
♦能够为基于风险的决策提供输入;
♦在设计阶段进行PRA分析,能够实时更新专家知识库并与PRA模型交
OSP轨道航天飞机项目
航天飞机和国际空间站项目
通过使用 QRAS 对航天飞机及空间站的分析,得出航天飞机项目包含 27个危险源及100 种诱因,和平空间站包含 16 个危险源及 57 种诱因。通过结果分析,采取以下决策:
♦执行运行控制以减小潜在危险
♦对员工进行意外事件环境下的训练
♦对硬件设备的改进:
1、降低了ODS (运算显示系统) 连接装置的严酷度等级
♦初始设计:一套运算显示系统和一套冗余系统全部用一套机械连接装置
♦改进设计:一套运算显示系统和一套冗余系统分别各用一套机械连接装置,此举缓解了由于一套 机械连接装置失效的单点故障而造成整个运算显示系统的故障的概率
2、为STS-74,-76,-79和-81安装冗余保护
♦通道适配器的失效,将会影响航空电子设备的性能,造成太空船外活动意外
♦改进设计:为太空船外活动增加了一个进出舱的冗余。此改进应用于STS-74型号和STS-81,消 除了由于单点故障造成的基本和附加功能失效
3、手动工具:当发生意外舱门不能打开时,在失重情况下需要一种特殊工具进行手动开启舱门
4、消灭了有效载荷设备的单点故障,包括:热点设备,电马达,热点致冷器(TEF)等任务可靠性
Herschel /Planck太空天文望远镜项目
2007 年发射的 Herschel 和 Planck 太空天文望远镜在设计阶段进行了 PRA 分析。Herschel 太空天文望远镜将用于探测被地球大气阻隔或混淆的太空中的“可见光”和肉眼看不见的“不可见光”;Planck 太空天文望远镜将用于探测宇宙大爆炸所形成的火流星的辐射,协助天体物理学家验证不同的宇宙大爆炸理论。
其中,对于Planck冷却器模型定义以下几种终态:
♦冷却器损坏(发射前阶段);
♦任务有损失;
♦任务有损失;
♦任务延期(发射前阶段);
♦缩短任务阶段(轨道飞行阶段).
由于得到上述各终态的事件链很多,如果不进行模型的量化,很难对风险优先次序进行区分和做出决策。 考虑人的风险在航空航天领域很有意义,但是建模比较复杂。Herschel Planck 太空天文望远镜在进行 PRA 分析时,考虑了人的因素,如人的误操作、维修等,从而作出采取以下措施减小人操作的风险的策略。
火星探险漫游者项目
火星表面移动的陆地漫游车——火星探险漫游者的任务是在大量的岩石和土壤中寻找火星上过去有水活动的线索。
NASA 在发射火星探险漫游者’03(火星车)之前,采用 QRAS 进行了从地面发射、太空运行、火星着陆、执行任务, 直到返回地面的整个任务过程的 PRA 分析。
NASA 通过运用 QRAS 软件,从分析的结果中识别出关键风险贡献因子,并对气候、环境等因素进行了灵敏度分析,从而制定出减小和消除风险的改进策略。
通过 QRAS 分析结果显示,NASA 得出火星车报废和探险任务失败这两个终态的主要风险贡献因子。
分析后减小潜在风险的策略:
♦增加电池能力;
♦备份发动机控制板;
♦对环境等影响因子展开详细描述,以便更好地知道环境等因素对任务造成的真实影响。
CloudSat卫星项目
NASA 研制的新型科研卫星 CloudSat 卫星的主要任务是详细研究云层的多种性能,例如云层厚度、离地面高度、液态水和冰含量,以及观察云层的形成及演变过程。
对 CloudSat 卫星进行 PRA 分析,其任务场景(ESD)依次为发射、初始化、发射信号、接收信号和运行几个关键任务事件。除了发射事件没有用故障树,而采用统计数据进行量化外,其余事件均采用故障树建模,对故障树底事件进行量化。
CloudSat 卫星在设计初期就采用 QRAS 软件进行 PRA 分析,因此可以进行较大的设计改动。进行分析后,得出以下几点结论:
♦识别出几个大的风险贡献因子;
♦在几处地方改进设计,以消除单点故障。
核工业领域的应用
PRA 技术在核工业部门广泛使用,通过应用 PRA 技术,加强了设备运行风险控制,电站非计划停机次数已由每年平均 5 次降低至 1 次以下。目前已在数十个项目中成功地应用 PRA 方法进行分析评估,大大提高了电站的安全效益和经济效益。
哈佛医学院的 Meghan 博士、助理教授,以及哈佛在波士顿的医学中心临床系统分析主任选择了 QRAS 软件工具, 主要用于:
♦ 确定在临床等高风险领域使用概率风险分析的技术优点和可行性
♦ 证实在卫生保健方面,概率风险评估对于质量和安全监控是非常适用的
他们证实了以下两个方面非常适合用 QRAS 进行 PRA 分析:
1、在引进新技术、新设备和新程序到临床环境之前,进行安全性评估;
2、在手术室,加护病房等重要部门,采用新技术之前,分析其潜在危险。QRAS 提供了在将新技术用在病人之前,分析其安全性的建模环境。
医学领域
ITEM公司的一些客户是NASA、CEA(法国原子能机构)、NRA(美国核机构)、韩国铁路局、韩国核能局、喷气推进飞机公司、波音公司、空中客车公司、印度航空发展局、欧洲航天局、韩国航空航天研究所、阿海珐、通用电气电力公司、阿尔斯通电力公司、欧空局、加拿大航天局等。
谁在用QRA
ITEM QRAS 软件源于NASA,是国际首套商用FMEA软件的供应商