ABORDAGEM QUANTITATIVA PARA CÁLCULO DA CONFIABILIDADE HUMANA: UM ESTUDO DE CASO APLICADO À INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

Transcrição

1 ABORDAGEM QUANTITATIVA PARA CÁLCULO DA CONFIABILIDADE HUMANA: UM ESTUDO DE CASO APLICADO À INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA CLESIA DE SOUZA EVANGELISTA (PUC) Fernanda Machado Grossi (PUC) Alessandra Lopes Carvalho (PUC) A confiabilidade humana pode ser analisada segundo uma abordagem qualitativa ou quantitativa. Objetiva-se apresentar uma metodologia para cálculo da confiabilidade humana a partir de uma analogia com o cálculo da confiabilidade de um equipaamento. O trabalho apresenta um estudo de caso realizado a partir de um banco de dados relativo à falhas devido a erro humano ocorridas durante o ano de 2010 em uma indústria automobilística. Considera-se que a abordagem quantitativa para análise da confiabilidade humana possa contribuir para melhoria de produtos e processos em geral, levando-se em consideração não somente aspectos financeiros, mas também afirmando o compromisso das organizações com uma gestão socialmente responsável. Palavras-chaves: Palavras chaves: Confiabilidade Humana, Erro Humano, Analise Quantitativa

2 1.Introdução Observa-se atualmente a crescente complexidade e o aumento da automação dos processos produtivos em geral. Entretanto, por maior que seja o grau de automação de um processo, é inevitável a interação com o elemento humano em algum nível. Sabe-se que os erros humanos são responsáveis por um número muito grande de incidentes e acidentes na indústria. Estes eventos podem ocorrer devido a vários fatores como informações incorretas, motivação inadequada e condições impróprias de trabalho. É notório que as causas das falhas humanas não ocorrem isoladamente mas em um contexto que envolve vários fatores. A mensuração do erro humano é uma tarefa complexa sendo que cada pessoa possui características antropométricas particulares, experiências diferentes e habilidades próprias que são difíceis de serem quantificadas. O grande desafio deve-se ao fato que seres humanos possuem um conjunto de capacidades e limitações, sendo complexo dimensionar a falha humana em relação às falhas em equipamentos indústrias. Em função disso, a ocorrência do erro é influenciada por vários fatores, entre eles: a cultura do trabalhador, as condições do ambiente de trabalho, fatores situacionais do contexto, fatores relacionados ao indivíduo. Ou seja, o homem esta vulnerável ao meio no qual se desenvolve uma atividade, além das condições atmosférica, social, familiar, e o meio em que ele trabalha. Logo, é possível concluir que a confiabilidade humana possui como base esses três elementos: Homem Meio Máquina. A confiabilidade humana pode ser analisada segundo uma abordagem qualitativa ou quantitativa. A análise qualitativa é de vital importância para assegurar que possíveis erros que podem ter conseqüências significativas para a segurança sejam identificados. Normalmente a análise qualitativa precedente a análise quantitativa. Observa-se que muitos trabalhos vêm sendo desenvolvidos sobre o tema confiabilidade humana. Alves & Figueira (2004) apresentaram um estudo sobre o tema a partir de uma abordagem qualitativa considerando as perspectivas cognitivas, sócio-psicológicas, organizacional e psico-fisiológica do erro humano. Mello, Silva & Robbs (2005) apresentaram um estudo aplicado à indústria petrolífera. Seixas (2006) abordou o erro humano no contexto da manutenção enfatizando a necessidade de desenvolvimento de métodos para diminuição de falhas humanas. Pallerosi (2008) apresentou uma contribuição significativa apresentando conceitos e técnicas aplicáveis à análise da confiabilidade humana segundo abordagens qualitativas e quantitativas. Objetiva-se, através deste trabalho, contribuir para a quantificação da confiabilidade humana através da derivação de modelos matemáticos formais. 2. Confiabilidade A confiabilidade de um sistema pode ser definida como a probabilidade de funcionamento isento de falhas durante um período de tempo pré-determinado, sob condições de operação estabelecidas (NBR 5462, 1994). Neste contexto, é essencial definir o termo falha. Pinto & Nascif (2001) definem falha como a cessação da função de um item ou capacidade de satisfazer a um padrão de desempenho previsto, ou seja, esperado. Siqueira (2005) conceitua falha como a interrupção ou alteração na capacidade de um item desempenhar uma função requerida ou esperada, podendo ser classificadas sob vários aspectos tais como origem, extensão, velocidade, manifestação, criticidade ou idade. 2

3 Analisando-se a definição de confiabilidade percebe-se claramente sua dependência em relação ao tempo. Portanto, pode-se criar uma variável aleatória tempo até a falha T para quantificar a probabilidade de ocorrência de uma falha. As observações da variável aleatória T são modeladas segundo distribuições de probabilidade. Dentre as principais distribuições de probabilidade aplicáveis aos estudos de confiabilidade podem ser citadas a exponencial, lognormal, Weibull, dentre outras (LAFRAIA, 2001; FOGLIATTO & RIBEIRO, 2009). Apresenta-se, como exemplo, a função densidade de probabilidade f(t) para as distribuições exponencial (1) e Weibull (2). Os valores λ, β, γ e η são os parâmetros a serem estimados. Uma vez que a distribuição de probabilidade que supostamente se ajusta aos dados foi escolhida é necessário estimar os parâmetros do modelo. Os métodos mais utilizados para esta finalidade são máxima verossimilhança, análise de regressão e técnicas gráficas como papeis de probabilidades (O CONNOR, 2002; DHILLON, 1999). Onde: λ é taxa de falhas (constante) f t ( t) e (1) f ( t) Onde: é parâmetro de forma ou inclinação é parâmetro vida mínima é parâmetro vida característica t 1 e t (2) Conhecendo-se a f(t) é possível calcular a função densidade de probabilidade acumulada F(t) conforme (3): t F ( t) f ( t) dt (3) A função confiabilidade (reliability) R(t) é definida como a probabilidade acumulada de não falha. Portanto, a função R(t) é expressa por (4): R( t) 1 F( t) (4) 3. Confiabilidade Humana Pallerosi (2008) conceitua confiabilidade humana como a probabilidade de que uma pessoa não falhe no cumprimento de uma ação requerida, quando exigida, em determinado período de tempo, em condições ambientais apropriadas e com recursos disponíveis para executá-las. Observa-se que, para que uma tarefa seja executada com excelência devemos eliminar a presença do erro humano. Para Hollnagel (1993), erro humano ocorre quando uma ação falha ao produzir um resultado esperado ou produz conseqüências não desejadas. Para Sanders & Moray (1991), erro humano é uma decisão ou comportamento que reduz ou tem potencial para reduzir a segurança ou desempenho de um sistema. Para Reason (1997), erros humanos são ações ou omissões que resultam em desvios de parâmetros e colocam pessoas, equipamentos e ambiente em risco. 3

4 Falhas humanas estão enquadradas em ativas e latentes, podendo ser voluntárias ou involuntárias. Falhas voluntárias são fraudes ou enganos intencionais de procedimentos. Falhas involuntárias são induzidas por outras falhas, tais como instrumentação descalibrada ou eventos imprevistos (LAFRAIA, 2001). Falha ativa é uma ação que tem conseqüências negativas imediatas para o sistema, ocorrendo no contexto do acidente. A falha latente é uma ação ou decisão errada cujas conseqüências somente se tornaram aparentes após determinado período de tempo, ou seja, são anteriores ao acidente, tais como decisões erradas ou modelo incompleto de gestão da atividade. O erro humano descreve as falhas psicológicas que podem causar a ação humana que leva à falha dos equipamentos. O erro humano pode envolver funcionários habilidosos, produtivos e bem-intencionados em situações nas quais a incapacidade não explica (LORENZO, 2001; FRAGOLA, 2005) Para Reason (1990) os erros humanos podem ser causados por deslizes, lapsos e enganos. Deslize é o erro causado por um operador que realiza uma ação errada em desacordo com a ação pretendida ou planejada. Lapsos são erros causados por esquecimento. Enganos são erros originados dos processamentos cognitivos. Erros humanos podem ser minimizados por várias ações. Podem ser citados como exemplos revisão de procedimentos diante de novas informações ou avaliações ergonômicas do ambiente de trabalho Técnicas para análise e melhoria da confiabilidade humana O objetivo de qualquer empresa é aumentar a confiabilidade humana. Apesar de todas as dificuldades e vulnerabilidade do ser humano, estudos mostram a eficácia de procedimentos formalizados. Um procedimento consiste em uma descrição detalhada de como uma atividade deve ser realizada, podendo ser agregada com vários recursos, como fotografia, vídeos e cores. Muitas vezes esses procedimentos incluem tempos padrões para a execução das operações, viabilizando identificar se há adequação física e psicológica do operário com os parâmetros propostos (PULAT,1992). Outro fator que pode ser agregado é a criação de um documento dinâmico, dotado de melhorias e correções do processo de trabalho a fim de proporcionar um melhor desempenho. Do ponto de vista cognitivo, a criação e utilização de procedimentos reduzem a probabilidade do erro humano, visto que a complexidade da operação diminui e a mesma se torna padronizada. Em sistemas produtivos complexos, o uso desses procedimentos necessita do processo de gestão cognitiva, ou seja, como a quantidade de estados possíveis é alta, os operadores devem adquirir habilidades sensoriais e desenvolver estratégias de raciocínio que ajudarão a escolher os procedimentos que possuem maior probabilidade de sucesso. Assim, o operador pode montar seu plano de ação, definindo seus objetivos e interligando os conteúdos cognitivos com informações do sistema (ALMEIDA, 2004). A literatura cita algumas técnicas utilizadas para quantificar a confiabilidade humana entre elas a THERP ( Técnica para o Prognóstico da Taxa de Erro Humano). Este método foi desenvolvido por Alan.D.Swain, na década de 60, para a utilização no contexto militar. Para Reason (1990), o objetivo do THERP é estimar a probabilidade de erro humano e avaliar a degradação do sistema homem máquina. Os estágios para a aplicação do THERP são: definição do problema; prognóstico qualitativo do erro; representação; quantificação; integração com a análise dos equipamentos e estratégica de redução do risco. As Técnicas de Tempo-Disponibilidade são relacionadas com a quantificação dos erros pósacidentes. A primeira delas foi o modelo denominado árvore de ação dos operadores (OAT- 4

5 Operator Action Trees). O detalhamento deste método é dado por NUREG/CR-3010 (1982) e por Wreathall (1982). Pode ser citada como outro método útil a matriz confusão que descreve um meio de avaliar os erros dos operadores quando respondendo às condições anormais na planta. O método se baseia no julgamento de especialistas (normalmente um profissional da área) e considera a probabilidade de diferentes erros específicos. Posteriormente foi criado o Método do Índice da Probabilidade de Sucesso (SLIM), desenvolvido para fornecer um meio de deduzir e estruturar o julgamento de especialistas (REASON, 1990). O Programa de Avaliação da Seqüência de Acidente (ASEP) é uma versão reduzida do método THERP (SWAIN & GUTTMANN, 1983). 4.Estudo de caso Foram coletados dados referentes à falhas devido a erro humano durante o ano de 2010 em uma indústria automobilística. Estas falhas resultaram, na maioria das vezes, em um acidente envolvendo os colaboradores da empresa. O nome da indústria na qual foi realizada a coleta será omitido devido à imposição contratual, por motivo de sigilo industrial. Pelo mesmo motivo informações que eventualmente pudessem identificá-la foram omitidas ou modificadas. O ANEXO A apresenta um extrato de uma pequena parte do banco de dados coletado. A tabela 1 (ANEXO A) faz referência à parte do corpo atingida nos acidentes de trabalho ocorridos no ano de Verifica-se que o acidente envolvendo as mãos corresponde ao maior percentual de ocorrência, com 50,2 %. O tempo de empresa dos colaboradores que sofreram acidente de trabalho é um fator importante. De acordo com a tabela 2 (ANEXO A), conclui-se que os acidentes com colaboradores que possuem até 5 anos de empresa correspondem a 82,6% das ocorrências. Confirmando a importância de treinamento em procedimentos formalizados, 42,1% corresponde as ocorrências em até 1 ano, este é um período de treinamento definido pela empresa. Percebe-se que à medida que tempo de trabalho na empresa aumenta, diminui o número de acidentes, o que é explicado pela experiência do funcionário aliado ao cuidado adquirido e ao desenvolvimento de estratégias de raciocínio que ajudam na detecção e interpretação de possíveis riscos. Observa-se na tabela 3 (ANEXO A) a ocorrência de um número considerável de acidentes tendendo ao final dos turnos de trabalho, com evidências no primeiro turno e no horário administrativo. A tabela 4 (ANEXO A) refere-se ao percentual dos acidentes ocorridos em cada mês do ano de Observa-se que não há um mês onde exista um índice de ocorrência significativamente maior que os outros. Esta mesma observação pode ser feita com relação ao dia da semana e dia do mês. A análise de confiabilidade tradicional envolve a modelagem da variável aleatória tempo até a falha através de uma função densidade de probabilidade f(t). O mesmo procedimento pode ser adotado para a modelagem da variável aleatória tempo até a falha considerando erro humano. É possível ainda fazer uma analogia entre acidentes e modos de falha. Foram considerados, para fins de análise, os modos de falha mais significativos apresentados nas tabelas 1 e 2. Objetiva-se,desta forma calcular a probabilidade de ocorrência para os eventos acidente envolvendo mão e acidente envolvendo mão com pessoas com tempo de empresa entre 1 a 5 anos. Estes eventos foram escolhidos por apresentarem percentual de ocorrência muitos maiores que os demais. 5

6 Foram realizados testes de aderência para escolha do melhor modelo de confiabilidade para cada tipo de evento estudado utilizando-se o software Weibull ++7 (RELIASOFT CORPORATION, 2011). As figuras 1 e 2 apresentam os gráficos de probabilidade obtidos para os modos de falha estudados indicando a adequação das distribuições de probabilidade escolhidas através dos testes de aderência realizados e também da análise visual. A tabela 1 apresenta os modos de falha humana analisados, as funções densidade de probabilidade obtidas e seus respectivos parâmetros. Figura 1 Gráfico de Probabilidade Lognormal de ocorrência de acidente com mão Figura 2 Gráfico de Probabilidade Weibull para acidente em relação ao tempo de trabalho na empresa Modos de Falha Humana f(t) Parâmetros Acidente envolvendo mão lognormal μ = 0,9422 σ = 0,7717 Tempo de trabalho na empresa Weibull β = 1,2804 η = 8,8879 γ= 0 Tabela 1 f(t) obtida para cada modo de falha humana estudado 6

7 A figura 3 apresenta a função densidade de probabilidade para o modo de falha acidente envolvendo mão. Observa-se que a maior densidade da variável aleatória estudada ocorre com aproximadamente 1,3 dias o que é coerente com o banco de dados analisado. Figura 3 Gráfico Função Densidade de Probabilidade Modo de falha: Acidente envolvendo mão A figura 4 apresenta a função confiabilidade humana (probabilidade de não ocorrência) para o modo de falha acidente envolvendo mão. Observa-se que a probabilidade de não ocorrer um acidente a cada 5 dias é de aproximadamente apenas 15%. Uma vez que a função foi obtida é possível avalia-la para qualquer tempo de interesse, considerando o horizonte de predição. Figura 4 Gráfico de Confiabilidade Modo de falha: Acidente envolvendo mão Análise similar pode ser realizada com relação ao modo de falha acidente envolvendo mão em pessoas com tempo de empresa entre 1 e 5 anos. As funções densidade de probabilidade e confiabilidade humana são apresentadas nas figuras 5 e 6, respectivamente. 7

8 Figura 5 Gráfico Função Densidade de Probabilidade Modo de falha: Acidente envolvendo mão e tempo de trabalho na empresa entre 1 a 5 anos Figura 6 Gráfico de Confiabilidade Modo de falha: Acidente envolvendo mão e tempo de trabalho na empresa entre 1 a 5 anos 5. Conclusões A metodologia apresentada pode ser aplicada para cálculo da confiabilidade humana considerando-se outros eventos (modos de falha), com as devidas adaptações. Uma vez que a função confiabilidade foi obtida é possível realizar predições que auxiliem o planejamento de ações preventivas ao erro humano como, por exemplo, treinamentos e campanhas visando a utilização de equipamentos de segurança. Acredita-se que a abordagem quantitativa para análise da confiabilidade humana possa contribuir para melhoria de produtos e processos em geral, levando-se em consideração não somente aspectos financeiros, mas também afirmando o compromisso das organizações com uma gestão socialmente responsável. 8

9 Referências XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO ALMEIDA, I. Gestão Cognitiva da Atividade. Revista Brasileira de Medicina do Trabalho, v. 2, n. 4, p. 1-12, ALVES, J.L.L., FILGUEIRAS, L.V.L Confiabilidade Humana. O Fator Humano. In: Simpósio Internacional de Confiabilidade, II, 2004, São Paulo. Anais São Paulo: Reliasoft Brasil, DHILLON, B.S. Design Reliability. Fundamentals and Applications. United States of America: CRC Press LLC, FOGLIATTO, F.S. & RIBEIRO, J.L.D. Confiabilidade e Manutenção Industrial. São Paulo: Elsevier, 2009 FRAGOLA, J.R. Human Reliability Analysis. In: Annual Reliability and Maintainability Symposium, 51 o, 2005, Alexandria. Conference Tutorials, Alexandria: IEEE, HOLLNAGEL, E. Human reliability analysis: Context and control. New Jersey: Academic Press, LAFRAIA, J. R. B. Manual de Confiabilidade, Mantenabilidade e Disponibilidade. 1 a ed. Rio de Janeiro: Qualitymark: Petrobrás, LORENZO, D. K. Um Guia do Gerente para Reduzir Erros Humanos: melhorando o desempenho humano nos processos industriais. [S.l]: EQE International Inc., KARDEC, A; ZEN, M. Gestão Estratégica e Fator Humano. Rio de Janeiro: Qualitymark: ABRAMAN, MELLO, P.M.B., SILVA, C. L. Q, ROBBS, C.F.G, Confiabilidade Humana: Vetor Fundamental Para a Excelência Empresarial. In: Simpósio Internacional de Confiabilidade, III, 2005, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: Reliasoft Brasil, NORMAS BRASILEIRAS REGULAMENTADAS (NBR) N. 5462, Confiabilidade e Mantenabilidade. Terminologia, ABNT, SP NUREG/CR-3010, 1982, POST-Event Human Decision Erros: Operator Action Tree/Time Reliability Correlation, Washington, D.C.: U.S.Nuclear Regulatory Commission. O CONNOR, P. D. T. Practical Reliability Engineering. 4 a ed. England: John Wiley & Sons, PALLEROSI, C.A. Confiabilidade Humana : nova metodologia de análise qualitativa e quantitativa. In: Simpósio Internacional de Confiabilidade, VI, 2008, Florianópolis. Anais Florianópolis: Reliasoft Brasil, PINTO, A. K & NASCIF, J. X. Manutenção: função estratégica. 2.º ed. Rio de Janeiro RJ, Qualitmark, PULAT, M. Fundamentals of Industrial Ergonomics. New York: Prentice Hall, REASON, J. Human error. Cambridge: Cambridge University Press, REASON, J. Managing the risks of organizacional accidents. London, UK: Ashgate Publishing, RELIASOFT CORPORATION, Weibull Software Package, Tucson, AZ, SANDERS, J.; MORAY, N. Human error: cause, prediction, and reduction. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates Publishers, SIQUEIRA, I. Patriota de. Manutenção Centrada na Confiabilidade: manual de implementação; 1.º ed. Rio de Janeiro - RJ, Qualitymark, SEIXAS, E. S. Erro Humano da Manutenção. In: 7º Seminário Paulista de Manutenção, 2006, São Paulo. Anais... São Paulo: ABRAMAN, SWAIN, A.; GUTTMANN, H. Handbook of Human Reliability Analysis with emphasis on Nuclear Power Plant Applications. Albuquerque: U.S. Nuclear Regulatory Commission, WREATHALL, J., 1982, Operator Action Trees: An Approach to Quantifying Operator Error Probability During Accident Sequences, NUS-4159, Gaithersburg, Md: NUS Corporation. 9

10 ANEXO A - Extrato do Banco de Dados Coletado Parte do Corpo Atingida Total Percentual Braço 14 5,7% Cabeça 17 6,9% Coluna 1 0,4% Costa 3 1,2% Cotovelo 1 0,4% Coxa 6 2,4% Face 8 3,2% Joelho 6 2,4% Mão ,2% Múltiplas 1 0,4% Nádegas 1 0,4% Nariz e sobrancelhas 1 0,4% Olhos 9 3,6% Ombros 1 0,4% Outros 7 2,8% Perna 9 3,6% Pés 13 5,3% Pescoço 4 1,6% Punho 4 1,6% Quadril 1 0,4% Tórax 3 1,2% Tornozelo 9 3,6% (vazio) 4 1,6% Total geral ,0% Tabela 1 Parte do corpo atingida nos acidentes de trabalho no ano de Tempo na Empresa Total Percentual 1 a 3 meses 29 11,7% 3 a 6 meses 36 14,6% 6 a 12 meses 39 15,8% 1 a 5 anos ,5% 5 a 10 anos 11 4,5% acima de 10 anos 20 8,1% (vazio) 12 4,9% Total geral ,0% Tabela 2- Tempo de trabalho na empresa dos colaboradores que sofreram acidente de trabalho em Horário do Acidente Total Percentual 00:01 as 03: ,9% 03:01 as 06:00 7 2,8% 06:01 as 08: ,1% 08:01 as 10: ,6% 10:01 as 12: ,0% 12:01 as 14: ,5% 14:01 as 16: ,8% 16:01 as 18: ,2% 18:01 as 20: ,3% 20:01 as 22:00 9 3,6% 22:01 as 00:00 9 3,6% (vazio) 4 1,6% Total geral ,0% 10

11 Tabela 3 - Horário de ocorrência dos acidentes de trabalho Mês Total Percentual Janeiro 20 8,2% Fevereiro 21 8,6% Março 25 10,2% Abril 28 11,5% Maio 15 6,1% Junho 15 6,1% Julho 23 9,4% Agosto 23 9,4% Setembro 15 6,1% Outubro 14 5,7% Novembro 17 7,0% Dezembro 28 11,5% Total geral ,0% Tabela 4 - Número de acidentes por mês em