تحليل شجرة الأعطال

تحليل شجرة الأعطال ( FTA ) هو نوع من تحليل الأعطال يُدرس فيه حالة غير مرغوب فيها في النظام. تُستخدم هذه الطريقة التحليلية بشكل أساسي في هندسة السلامة وهندسة الموثوقية لفهم كيفية تعطل الأنظمة، وتحديد أفضل السبل لتقليل المخاطر، وتحديد (أو استشعار) معدلات وقوع حوادث السلامة أو أعطال وظيفية على مستوى النظام. يُستخدم تحليل شجرة الأعطال في صناعات الطيران والفضاء ، ^{[ 1 ]} والطاقة النووية ، والصناعات الكيميائية والمعالجة ، ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} والصناعات الدوائية ، ^{[ 5 ]} والبتروكيماوية ، وغيرها من الصناعات عالية الخطورة؛ كما يُستخدم في مجالات متنوعة مثل تحديد عوامل الخطر المتعلقة بفشل أنظمة الخدمات الاجتماعية . ^{[ 6 ]} يُستخدم تحليل شجرة الأعطال أيضًا في هندسة البرمجيات لأغراض تصحيح الأخطاء، وهو يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتقنية استبعاد الأسباب المستخدمة لاكتشاف الأخطاء البرمجية.

في مجال الطيران والفضاء، يُستخدم مصطلح "حالة فشل النظام" بشكل عام للإشارة إلى "الحالة غير المرغوب فيها" أو الحدث الرئيسي في شجرة الأعطال. تُصنّف هذه الحالات حسب شدة آثارها، وتتطلب الحالات الأكثر خطورة تحليلاً معمقاً لشجرة الأعطال. غالباً ما تُحدد حالات فشل النظام هذه وتصنيفها مسبقاً في تحليل المخاطر الوظيفية .

يمكن استخدام تحليل شجرة الأعطال من أجل: ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• فهم المنطق الذي يؤدي إلى الحدث الرئيسي / الحالة غير المرغوب فيها.
• إظهار الامتثال لمتطلبات السلامة / الموثوقية لنظام (الإدخال).
• تحديد أولويات المساهمين الذين يقودون إلى الحدث الرئيسي - إنشاء قوائم المعدات/الأجزاء/الأحداث الحرجة لمقاييس الأهمية المختلفة
• مراقبة ومراقبة أداء السلامة للنظام المعقد (على سبيل المثال، هل من الآمن الطيران بطائرة معينة عند تعطل صمام الوقود س ؟ ما هي المدة المسموح لها بالطيران مع تعطل الصمام؟).
• تقليل الموارد وتحسين استخدامها.
• تساعد في تصميم النظام. يمكن استخدام تحليل شجرة الوظائف كأداة تصميم تساعد في إنشاء متطلبات (مخرجات / مستوى أدنى).
• تُستخدم كأداة تشخيصية لتحديد أسباب الحدث الرئيسي وتصحيحها. ويمكن أن تساعد في إنشاء أدلة/عمليات تشخيصية.

طُوِّر تحليل شجرة الأعطال (FTA) في الأصل عام 1962 في مختبرات بيل على يد إتش إيه واتسون، بموجب عقد مع قسم أنظمة المقذوفات التابع لسلاح الجو الأمريكي لتقييم نظام التحكم في إطلاق صاروخ مينيوتمان 1 الباليستي العابر للقارات (ICBM). ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} ومنذ ذلك الحين، حظي استخدام أشجار الأعطال بدعم واسع النطاق، وكثيرًا ما يستخدمه خبراء الموثوقية كأداة لتحليل الأعطال. ^{[ 13 ]} بعد أول استخدام منشور لتحليل شجرة الأعطال في دراسة سلامة التحكم في إطلاق مينيوتمان 1 عام 1962، وسّعت شركتا بوينغ وأفكو نطاق استخدام تحليل شجرة الأعطال ليشمل نظام مينيوتمان 2 بأكمله في الفترة 1963-1964. وحظي تحليل شجرة الأعطال بتغطية إعلامية واسعة في ندوة سلامة الأنظمة التي عُقدت عام 1965 في سياتل برعاية بوينغ وجامعة واشنطن . ^{[ 14 ]} وبدأت بوينغ باستخدام تحليل شجرة الأعطال في تصميم الطائرات المدنية حوالي عام 1966. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

لاحقًا، في الجيش الأمريكي، استكشفت ترسانة بيكاتيني تطبيق تحليل شجرة الأعطال (FTA) مع الصمامات في الستينيات والسبعينيات. ^{[ 17 ]} وفي عام 1976، أدرجت قيادة المواد التابعة للجيش الأمريكي تحليل شجرة الأعطال في دليل التصميم الهندسي الخاص بالتصميم من أجل الموثوقية. ^{[ 18 ]} وقد نشر مركز تحليل الموثوقية في مختبر روما، والمنظمات التي خلفته والتي أصبحت الآن جزءًا من مركز المعلومات التقنية الدفاعية (مركز تحليل معلومات الموثوقية، والآن مركز تحليل معلومات أنظمة الدفاع ^{[ 19 ]} )، وثائق حول تحليل شجرة الأعطال ومخططات الموثوقية منذ الستينيات. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} ويُعدّ دليل MIL-HDBK-338B مرجعًا أحدث. ^{[ 23 ]}

في عام 1970، نشرت إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) تعديلًا على لوائح صلاحية الطيران 14 CFR 25.1309 الخاصة بطائرات النقل في السجل الفيدرالي (35 FR 5665، 8 أبريل 1970). اعتمد هذا التعديل معايير احتمالية الفشل لأنظمة ومعدات الطائرات ، مما أدى إلى استخدام واسع النطاق لتحليل شجرة الأعطال (FTA) في الطيران المدني. وفي عام 1998، أصدرت إدارة الطيران الفيدرالية الأمر 8040.4، ^{[ 24 ]} الذي وضع سياسة لإدارة المخاطر تشمل تحليل المخاطر في مجموعة من الأنشطة الحيوية التي تتجاوز اعتماد الطائرات، بما في ذلك مراقبة الحركة الجوية وتحديث نظام المجال الجوي الوطني الأمريكي . وقد أدى ذلك إلى نشر دليل سلامة النظام الصادر عن إدارة الطيران الفيدرالية، والذي يصف استخدام تحليل شجرة الأعطال في أنواع مختلفة من تحليل المخاطر الرسمي. ^{[ 25 ]}

في المراحل الأولى من برنامج أبولو، طُرح سؤال حول احتمالية إرسال رواد فضاء إلى القمر بنجاح وإعادتهم سالمين إلى الأرض. أُجريت حسابات للمخاطر، أو الموثوقية، وكانت النتيجة احتمالية نجاح منخفضة بشكل غير مقبول. هذه النتيجة ثبطت عزيمة وكالة ناسا عن إجراء المزيد من التحليلات الكمية للمخاطر أو الموثوقية حتى ما بعد حادثة تشالنجر عام 1986. وبدلاً من ذلك، قررت ناسا الاعتماد على تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA) وغيرها من الأساليب النوعية لتقييم سلامة الأنظمة. بعد حادثة تشالنجر ، تبيّنت أهمية تقييم المخاطر الاحتمالية (PRA) وتحليل شجرة الأخطاء (FTA) في تحليل مخاطر الأنظمة وموثوقيتها، وبدأ استخدامها في ناسا بالتزايد، ويُعتبر تحليل شجرة الأخطاء الآن من أهم تقنيات تحليل موثوقية الأنظمة وسلامتها. ^{[ 26 ]}

في قطاع الطاقة النووية، بدأت هيئة التنظيم النووي الأمريكية باستخدام أساليب تحليل المخاطر الاحتمالية، بما في ذلك تحليل شجرة الأعطال ، في عام 1975، ووسعت نطاق أبحاث تحليل المخاطر الاحتمالية بشكل كبير في أعقاب حادثة جزيرة ثري مايل عام 1979. ^{[ 27 ]} وقد أدى ذلك في النهاية إلى نشر دليل شجرة الأعطال الصادر عن هيئة التنظيم النووي عام 1981، NUREG – 0492، ^{[ 28 ]} والاستخدام الإلزامي لتحليل المخاطر الاحتمالية بموجب السلطة التنظيمية لهيئة التنظيم النووي.

في أعقاب الكوارث التي شهدتها الصناعات التحويلية مثل كارثة بوبال عام 1984 وانفجار بايبر ألفا عام 1988 ، نشرت إدارة السلامة والصحة المهنية التابعة لوزارة العمل الأمريكية (OSHA) في عام 1992 في السجل الفيدرالي في 57 FR 6356 (1992-02-24) معيار إدارة سلامة العمليات (PSM) الخاص بها في 19 CFR 1910.119. ^{[ 29 ]} يعترف معيار OSHA PSM بتحليل شجرة الأعطال (FTA) كطريقة مقبولة لتحليل مخاطر العمليات (PHA).

تُستخدم تقنية تحليل شجرة الأعطال (FTA) اليوم على نطاق واسع في هندسة سلامة وموثوقية الأنظمة ، وفي جميع المجالات الهندسية الرئيسية.

تم وصف منهجية FTA في العديد من المعايير الصناعية والحكومية، بما في ذلك NRC NUREG – 0492 لصناعة الطاقة النووية، ومراجعة موجهة نحو الفضاء الجوي لـ NUREG – 0492 لاستخدامها من قبل وكالة ناسا ، ^{[ 26 ]} SAE ARP4761 للفضاء المدني، MIL – HDBK – 338 للأنظمة العسكرية، ومعيار IEC  61025 ^{[ 30 ]} مخصص للاستخدام عبر الصناعات وتم اعتماده كمعيار أوروبي EN  61025.

أي نظام معقد بدرجة كافية معرض للفشل نتيجة تعطل نظام فرعي واحد أو أكثر. ومع ذلك، يمكن في كثير من الأحيان تقليل احتمالية الفشل من خلال تحسين تصميم النظام. يرسم تحليل شجرة الأعطال العلاقة بين الأعطال والأنظمة الفرعية وعناصر تصميم السلامة الاحتياطية من خلال إنشاء مخطط منطقي للنظام ككل.

تُعتبر النتيجة غير المرغوبة بمثابة الجذر (الحدث الأعلى) لشجرة المنطق. على سبيل المثال، قد تكون النتيجة غير المرغوبة لعملية ضغط المعادن قيد الدراسة هي ضغط أحد أطراف الإنسان. بالرجوع إلى الوراء من هذا الحدث الأعلى، قد يُحدد أن هناك طريقتين لحدوث ذلك: أثناء التشغيل العادي أو أثناء عملية الصيانة. هذا الشرط هو "أو" منطقي. بالنظر إلى فرع الخطر الذي يحدث أثناء التشغيل العادي، قد يُحدد أن هناك طريقتين لحدوث ذلك: إما أن تعمل المكبس وتؤذي المشغل، أو أن تعمل المكبس وتؤذي شخصًا آخر. هذا "أو" منطقي آخر. يمكن تحسين التصميم من خلال مطالبة المشغل بالضغط على زرين منفصلين لتشغيل الآلة - وهذه ميزة أمان على شكل "و" منطقي. قد يكون للزر معدل فشل جوهري - وهذا يُصبح مُحفزًا للعطل يمكن تحليله.

عندما تُصنّف أشجار الأعطال بأرقام فعلية لاحتمالات الفشل، تستطيع برامج الحاسوب حساب هذه الاحتمالات منها. وعندما يُكتشف أن حدثًا معينًا له أكثر من تأثير، أي أنه يؤثر على عدة أنظمة فرعية، يُطلق عليه اسم "السبب المشترك" أو "النمط المشترك". بيانيًا، يعني هذا أن هذا الحدث سيظهر في مواقع متعددة ضمن الشجرة. تُنشئ الأسباب المشتركة علاقات تبعية بين الأحداث. وتكون حسابات احتمالات شجرة تحتوي على بعض الأسباب المشتركة أكثر تعقيدًا بكثير من حسابات احتمالات الأشجار العادية التي تُعتبر فيها جميع الأحداث مستقلة. ولا توفر جميع أدوات البرمجيات المتوفرة في السوق هذه الإمكانية.

تُكتب الشجرة عادةً باستخدام رموز البوابات المنطقية التقليدية . مجموعة القطع هي مجموعة من الأحداث، عادةً ما تكون أعطالًا في المكونات، تؤدي إلى الحدث الرئيسي. إذا لم يكن بالإمكان إزالة أي حدث من مجموعة القطع دون أن يؤدي ذلك إلى الحدث الرئيسي، فإنها تُسمى مجموعة قطع دنيا.

تستخدم بعض الصناعات كلاً من أشجار الأعطال وأشجار الأحداث (انظر تقييم المخاطر الاحتمالية ). تبدأ شجرة الأحداث من مُسبِّب غير مرغوب فيه (مثل فقدان إمدادات حيوية، أو عطل في أحد المكونات، إلخ) وتتبع أحداث النظام اللاحقة المحتملة وصولاً إلى سلسلة من النتائج النهائية. عند دراسة كل حدث جديد، تُضاف عقدة جديدة إلى الشجرة مع توزيع احتمالات اختيار أي من الفرعين. وبذلك، يمكن الاطلاع على احتمالات مجموعة من "الأحداث الرئيسية" الناجمة عن الحدث الأولي.

تشمل البرامج الكلاسيكية برنامج CAFTA التابع لمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية (EPRI)، والذي تستخدمه العديد من محطات الطاقة النووية الأمريكية ومعظم شركات تصنيع الطيران والفضاء الأمريكية والدولية، وبرنامج SAPHIRE التابع لمختبر أيداهو الوطني ، والذي تستخدمه الحكومة الأمريكية لتقييم سلامة وموثوقية المفاعلات النووية ومكوك الفضاء ومحطة الفضاء الدولية . خارج الولايات المتحدة، يُعد برنامج RiskSpectrum أداة شائعة لتحليل شجرة الأعطال وشجرة الأحداث، وهو مرخص للاستخدام في أكثر من 60% من محطات الطاقة النووية في العالم لتقييم السلامة الاحتمالية. كما تتوفر برامج مجانية احترافية على نطاق واسع؛ SCRAM ^{[ 31 ]} هي أداة مفتوحة المصدر تُطبّق معيار Open-PSA Model Exchange Format ^{[ 32 ]} المفتوح لتطبيقات تقييم السلامة الاحتمالية.

تُصنّف الرموز الأساسية المستخدمة في تحليل حركة المرور (FTA) إلى أحداث وبوابات ورموز تحويل. وقد تُستخدم اختلافات طفيفة في برامج تحليل حركة المرور.

ترتبط الأحداث في شجرة الأعطال باحتمالات إحصائية أو بمعدلات ثابتة موزعة وفقًا لتوزيع بواسون-الأسّي. على سبيل المثال، قد تحدث أعطال المكونات عادةً بمعدل فشل ثابت λ (دالة خطر ثابتة). في هذه الحالة الأبسط، يعتمد احتمال الفشل على المعدل λ وزمن التعرض t.

${\displaystyle P=1-e^{-\lambda t}}$

أين:

${\displaystyle P\approx \lambda t}$لو${\displaystyle \lambda t<0.001}$

غالبًا ما يتم تطبيع شجرة الأعطال وفقًا لفترة زمنية محددة، مثل ساعة طيران أو متوسط ​​وقت المهمة. وتعتمد احتمالات وقوع الأحداث على علاقة دالة مخاطر الحدث بهذه الفترة.

بخلاف مخططات البوابات المنطقية التقليدية التي تحمل فيها المدخلات والمخرجات القيم الثنائية صواب (1) أو خطأ (0)، فإن البوابات في شجرة الأعطال تُخرج احتمالات مرتبطة بعمليات المجموعات في المنطق البولياني . يعتمد احتمال حدث خرج البوابة على احتمالات أحداث المدخلات.

تمثل بوابة "و" مجموعة من الأحداث المستقلة . أي أن احتمال أي حدث مُدخل إلى بوابة "و" لا يتأثر بأي حدث مُدخل آخر إلى نفس البوابة. من الناحية النظرية ، يُعادل هذا تقاطع مجموعات أحداث الإدخال، ويُعطى احتمال مُخرج بوابة "و" بالصيغة التالية:

P (A و B) = P (A ∩ B) = P(A) P(B)

أما بوابة OR، من ناحية أخرى، فتتوافق مع اتحاد المجموعات:

P (A or B) = P (A ∪ B) = P(A) + P(B) - P (A ∩ B)

بما أن احتمالات الفشل على أشجار الأعطال تميل إلى أن تكون صغيرة (أقل من 0.01)، فإن P (A ∩ B) عادة ما يصبح حد خطأ صغيرًا جدًا، ويمكن تقريب خرج بوابة OR بشكل متحفظ باستخدام افتراض أن المدخلات أحداث حصرية متبادلة :

P (A or B) ≈ P(A) + P(B), P (A ∩ B) ≈ 0

تمثل بوابة "أو الحصرية" ذات المدخلين احتمال حدوث أحد المدخلين أو الآخر، وليس كليهما:

P (A xor B) = P(A) + P(B) - 2P (A ∩ B)

مرة أخرى، بما أن P (A ∩ B) عادة ما يصبح حد خطأ صغيرًا جدًا، فإن بوابة XOR لها قيمة محدودة في شجرة الأعطال.

في كثير من الأحيان، تُستخدم معدلات التوزيع الأسي-بواسون ^{[ 33 ]} لتحديد كمية شجرة الأعطال بدلاً من الاحتمالات. غالبًا ما تُنمذج المعدلات على أنها ثابتة مع الزمن، بينما الاحتمال دالة للزمن. تُنمذج أحداث التوزيع الأسي-بواسون على أنها قصيرة جدًا بحيث لا يمكن لحدثين أن يتداخلا. بوابة OR هي عبارة عن تراكب (جمع المعدلات) لترددي الفشل المدخلين أو معدلات الفشل، واللذين يُنمذجان كعمليات نقطية بواسون . يُحسب خرج بوابة AND باستخدام عدم توفر (Q1 ₎ أحد الأحداث، مما يُخفف من عملية بواسون النقطية للحدث الآخر (λ2 ₎ . ثم يُخفف عدم توفر (Q2 ₎ الحدث الآخر من عملية بواسون النقطية للحدث الأول (λ1 ₎ . تُركّب عمليتا بواسون النقطيتان الناتجتان وفقًا للمعادلات التالية.

إن ناتج بوابة AND هو مزيج من حدثي الإدخال المستقلين 1 و 2 إلى بوابة AND:

معدل الفشل = _{λ₁Q₂ + λ₂Q₁ حيث} Q _{= 1} - e⁻λt ^≈ λt إذا كانت λt < 0.001

تردد الفشل ≈ ẫ ₁ ạ2 t ₂ + ạ ₂ ạ ₁ t ₁ إذا ạ ₁ t _{1 <} 0.001 و π ₂ t ₂ < 0.001

في شجرة الأعطال، قد يُعرَّف عدم التوافر (Q) بأنه عدم إمكانية التشغيل الآمن، وقد لا يشير إلى عدم إمكانية تشغيل النظام، وذلك بحسب بنية شجرة الأعطال. يجب تحديد مُدخلات شجرة الأعطال بدقة.

يمكن استخدام العديد من المناهج المختلفة لنمذجة شجرة الأعطال، ولكن الطريقة الأكثر شيوعًا وشعبية يمكن تلخيصها في بضع خطوات. تُستخدم شجرة أعطال واحدة لتحليل حدث واحد غير مرغوب فيه، والذي يمكن إدخاله لاحقًا في شجرة أعطال أخرى كحدث أساسي. على الرغم من أن طبيعة الحدث غير المرغوب فيه قد تختلف اختلافًا كبيرًا، إلا أن شجرة الأعطال تتبع الإجراء نفسه لأي حدث غير مرغوب فيه؛ سواء كان تأخيرًا قدره 0.25  مللي ثانية في توليد الطاقة الكهربائية، أو حريقًا غير مكتشف في عنبر الشحن، أو إطلاقًا عشوائيًا غير مقصود لصاروخ باليستي عابر للقارات .

يتضمن تحليل اتفاقيات التجارة الحرة خمس خطوات:

1. حدد الحدث غير المرغوب فيه الذي يجب دراسته.
   • قد يكون تحديد الحدث غير المرغوب فيه أمرًا بالغ الصعوبة، على الرغم من سهولة ووضوح ملاحظة بعض الأحداث. يُعدّ المهندس ذو المعرفة الواسعة بتصميم النظام الشخص الأنسب للمساعدة في تحديد الأحداث غير المرغوب فيها وترقيمها. تُستخدم هذه الأحداث بعد ذلك لإنشاء تحليلات شجرة الأعطال (FTA). يقتصر كل تحليل شجرة أعطال على حدث غير مرغوب فيه واحد.
2. اكتسب فهمًا للنظام.
   • بمجرد تحديد الحدث غير المرغوب فيه، تُدرس وتُحلل جميع الأسباب التي تزيد احتمالية تأثيرها على هذا الحدث عن صفر. عادةً ما يكون الحصول على أرقام دقيقة لاحتمالات حدوث الحدث أمرًا مستحيلاً نظرًا لتكلفته العالية واستهلاكه للوقت. لذا، تُستخدم برامج الحاسوب لدراسة الاحتمالات، مما قد يُسهم في تقليل تكلفة تحليل النظام. يُمكن لمحللي النظم المساعدة في فهم النظام ككل. يمتلك مصممو النظم معرفة شاملة بالنظام، وهذه المعرفة بالغة الأهمية لضمان عدم إغفال أي سبب يؤثر على الحدث غير المرغوب فيه. بالنسبة للحدث المُحدد، تُرقم جميع الأسباب وتُرتب حسب تسلسل حدوثها، ثم تُستخدم في الخطوة التالية وهي رسم أو إنشاء شجرة الأعطال.
3. قم بإنشاء شجرة الأعطال.
   • بعد تحديد الحدث غير المرغوب فيه وتحليل النظام لمعرفة جميع التأثيرات المسببة له (واحتمالاتها إن أمكن)، يمكننا الآن إنشاء شجرة الأعطال. تعتمد شجرة الأعطال على بوابات "و" و"أو" التي تحدد خصائصها الرئيسية.
4. قم بتقييم شجرة الأعطال.
   • بعد تجميع مخطط شجرة الأعطال لحدث غير مرغوب فيه محدد، يتم تقييمه وتحليله لتحديد أي تحسينات ممكنة، أو بعبارة أخرى، دراسة إدارة المخاطر وإيجاد سبل لتحسين النظام. ويمكن تطبيق مجموعة واسعة من أساليب التحليل النوعية والكمية. ^{[ 34 ]} تُعد هذه الخطوة بمثابة مقدمة للخطوة النهائية، وهي التحكم في المخاطر المحددة. باختصار، في هذه الخطوة، نحدد جميع المخاطر المحتملة التي تؤثر على النظام بشكل مباشر أو غير مباشر.
5. السيطرة على المخاطر المحددة.
   • هذه الخطوة محددة للغاية وتختلف اختلافًا كبيرًا من نظام لآخر، ولكن النقطة الرئيسية ستكون دائمًا هي أنه بعد تحديد المخاطر، يتم اتباع جميع الطرق الممكنة لتقليل احتمالية حدوثها.

تحليل شجرة الأعطال (FTA) هو أسلوب استنتاجي من أعلى إلى أسفل يهدف إلى تحليل آثار الأعطال والأحداث الأولية على نظام معقد. وهذا يختلف عن تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA)، وهو أسلوب تحليل استقرائي من أسفل إلى أعلى يهدف إلى تحليل آثار أعطال مكون واحد أو وظيفة واحدة على المعدات أو الأنظمة الفرعية. يتميز تحليل شجرة الأعطال (FTA) بقدرته على إظهار مدى مقاومة النظام للأعطال الأولية، سواء كانت مفردة أو متعددة. إلا أنه لا يُجيد تحديد جميع الأعطال الأولية المحتملة. في المقابل، يتميز تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA) بقدرته على حصر الأعطال الأولية بشكل شامل وتحديد آثارها المحلية. ولكنه لا يُجيد دراسة الأعطال المتعددة أو آثارها على مستوى النظام. يأخذ تحليل شجرة الأعطال (FTA) الأحداث الخارجية في الاعتبار، بينما لا يأخذها تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA) في الاعتبار. ^{[ 35 ]} في مجال الطيران المدني، جرت العادة على إجراء كل من تحليل شجرة الأعطال (FTA) وتحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA)، مع استخدام ملخص أنماط الفشل وتأثيراتها (FMES) كحلقة وصل بينهما.

تشمل البدائل لتحليل شجرة الأعطال (FTA) مخطط التبعية (DD)، المعروف أيضًا بمخطط كتلة الموثوقية (RBD)، وتحليل ماركوف . يُعادل مخطط التبعية تحليل شجرة النجاح (STA)، وهو العكس المنطقي لتحليل شجرة الأعطال، ويُصوّر النظام باستخدام المسارات بدلًا من البوابات. يُنتج كل من مخطط التبعية وتحليل شجرة النجاح احتمالية النجاح (أي تجنب حدث رئيسي) بدلًا من احتمالية وقوع حدث رئيسي.

• تحليل شجرة الأحداث
• تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها
• مخطط إيشيكاوا
• هندسة الموثوقية
• تحليل الأسباب الجذرية
• هندسة السلامة
• سلامة النظام
• تحليل السبب والنتيجة

• Visual-XSel - أداة تجارية لتحليل شجرة الأعطال
• Arbre Analyste - برنامج مجاني لتحليل شجرة الأخطاء
• مجموعة أدوات ITEM - أداة تجارية لتحليل شجرة الأعطال