Introdução a Engenharia da Confiabilidade

Transcrição

1 GERENCIA DA MANUTENÇÃO Introdução a Engenharia da Confiabilidade Professor: Emerson Rigoni, Dr. rigoni@utfpr.edu.br

2 Evolução dos Conceitos Parte 1 Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA). Parte 2 Análise por Árvore de Falhas (FTA).

3 Métodos de Avaliação Exercícios de fixação sobre os temas abordados: 08/05 Entrega Parte 1 (FMEA). 15/05 Entrega Parte 2 (FTA). Equipes 2 Pessoas

4 Análise por Árvore de Falhas (FTA) Fundamentos de FTA - Fault Tree Analysis Aplicação Simbologia Análise Qualitativa Simplificação Exercícios

5 Sites na Internet Relacionados com o Tema U.S. Nuclear Regulatory Commission / FTA Handbook: NASA/ FTA Handbook:

6 Análise das Causas Raízes das Falhas Root Cause Analysis (RCA) Metodologia para analisar, de modo lógico e PDCA FMEA FMECA Status Report estruturado: Os mecanismos da falha MASP Brainstorm RBD Ishikawa RCA FRACAS Pareto FTA Porquês Matriz GUT 5W2H Identificar as causas raízes da falha Definir ações corretivas/mitigadoras Aplicação: Processos Produtivos Manutenção Análise de Risco FMEA: Failure Mode and Effect Analysis FMECA: Failure Modes, Effects and Criticality Analysis FRACAS: Failure Reporting, Analysis and Corrective Action System FTA: Fault Tree Analysis RBD: Reliability Block Diagram Segurança de Processos Etc...

7 Fault Tree Analysis (FTA) - Análise da Árvore de Falhas A Análise de Árvore de Falhas (Fault Tree Analysis - FTA) foi desenvolvida para a Força Aérea Americana por H. A. Watson dos laboratórios Bell Telephone em 1962 para avaliação do sistema de controle do Míssil Balístico Minuteman. Na elaboração da árvore de falha pode-se considerar qualquer evento pertinente que conduza ao evento topo, o qual se quer analisar: Causas Físicas/Equipamento Causas Humanas Causas Organizacionais

8 Análise Top-Down Análise Bottom-Up FMEA x FTA O consumo desta máquina está muito alto. Qual deverá ser a Causa? De quais maneiras este componente poderia falhar? Como isso afetaria a máquina? Efeitos Efeitos FTA FMEA FMECA Causas Modo de Falha

9 Fault Tree Analysis (FTA) - Análise da Árvore de Falhas FTA Técnica dedutiva de pensamento reverso Evento Inicial Causas Imediatas FTA Transformação (Sistema Físico Diagrama Lógico Estruturado) Operadores Lógicos Primeiro Nível Hierárquico Pensamento Reverso ou Top-Down Segundo Nível Hierárquico Causas Básicas ou Causas Raízes

10 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Aplicação Identificação do modo de falha e o relacionamento lógico entre suas possíveis causas. Analisar a confiabilidade de um sistema / processo (qualitativa e quantitativamente). Facilitar o entendimento do comportamento do sistema. Treinamento para operação de sistemas e planejamento de testes e inspeções. Analisar e projetar sistemas de segurança ou sistemas alternativos em produtos. Auxílio Gráfico Alternativas Técnicas, Simplificações, Aperfeiçoamentos e Reprojeto. Forma de explicitação do conhecimento para operação e manutenção.

11 FTA Eventos - Simbologia Símbolo Nome Função Retângulo Evento Falha Resultado da combinação lógica de outros eventos Círculo Evento Primário ou Básico Independente Limite da Análise Análise Quantitativa Eventos com probabilidade de ocorrência Losango Evento Não totalmente desenvolvido quanto às suas causas Oval Eventos Condicionais Devem ocorrer juntamente com outro préexistente para produzir um resultado Condição para que outros eventos ocorram Utilizado com outras portas lógicas (porta lógica Inibição ) Evento Gatilho

12 FTA Eventos - Simbologia Símbolo Nome Função Pentágono ou Casa Indica um Evento Externo, pode estar configurada como ON ou OFF indicando respectivamente que o evento externo certamente irá ocorrer ou não ira ocorrer Eventos que devem ser Monitorados X Transfer Out Símbolo de transferência, utilizado no evento que está sendo copiado X Transfer In Símbolo de transferência, utilizado no ponto de chegada, que recebe a cópia feita por Transfer Out

13 FTA Portas Lógicas - Simbologia Símbolo Nome Função B1 B2 Bn A Porta E O evento de saída A ocorre se todos os eventos de entrada B1, B2...Bn ocorrerem simultaneamente B1 B2 Bn A E Prioridade O evento de saída A ocorre se todos os eventos de entrada ocorrerem em uma determinada ordem, Ex.: B1, B2...Bn FE A FC Inibição O evento de saída A só ocorre quando ocorrem simultaneamente o evento de entrada (FE) e um evento condicional (FC) E A.B A B A. B Entrada Significado 0 Não há Evento Presente 1 Evento Presente

14 n Entradas FTA Portas Lógicas - Simbologia Símbolo Nome Função B1 B2 Bn A Porta OU O evento de saída A ocorre se qualquer um dos eventos de entrada B1, B2...Bn ou qualquer combinação destes ocorrer B1 B2 Bn A OU Exclusivo O evento de saída A ocorre se e somente se 1 dos eventos de entrada ocorrerem m A m de n Entradas O evento de saída A ocorre se pelo menos m dos n eventos de entrada ocorrerem OU A+B A B A + B Entrada Significado 0 Não há Evento Presente 1 Evento Presente

15 FTA Portas Lógicas - Simbologia Símbolo Nome Função Não O evento de saída só ocorre quando o evento de entrada (FE) não ocorrer B1 B2 Bn A NAND Não E O evento de saída só ocorre se pelo menos 1 dos eventos de entrada não ocorrer Complemento da Porta E B1 B2 Bn A NOR Não OU O evento de saída só ocorre se nenhum dos eventos de entrada ocorrer Complemento da Porta OU A B Porta E Porta Não E Porta OU Porta Não OU A. B A. B A + B A + B Entrada Significado 0 Não há Evento Presente 1 Evento Presente

16 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo Superaquecimento do motor Modo de Falha ou Efeito Possíveis Causas Falha do Mancal ou Rolamento Corrente excessiva no motor Falha no Mancal ou Rolamento Corrente excessiva no motor Problemas no circuito elétrico Falha do fusível Superaquecimento do Motor Problemas no circuito elétrico Falha do fusível Sobretensão na fonte Fuga interna de corrente Fuga interna de corrente Sobretensão na Fonte Adaptado de:

17 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo Exemplo Transfer Out e Transfer In SCAPIN, Carlos Alberto - Análise Sistêmica de Falhas (2007)

18 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo Operador acionou a chave errada quando ouviu o alarme Exemplo - OU Exclusivo Exemplo - Inibição SCAPIN, Carlos Alberto - Análise Sistêmica de Falhas (2007)

19 FTA - Simplificação Álgebra Booleana OU A+B A B A + B E A.B ( ) E (+) (OU) Entrada Significado 0 Não há Evento Presente 1 Evento Presente A B A. B

20 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Simplificação A Evento 1 Evento 2 Evento A B A C de Topo = A B Evento 1 A B Entrada Significado 0 Não há Evento Presente 1 Evento Presente A C Evento 2 A C

21 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Simplificação Evento 1 A B Evento 2 A C Evento de Topo A Evento1 Evento2 Evento de Topo A A B A C Evento de Topo A A C Lei da Absorção Evento de Topo A Evento de Topo (A B) A (A C) Evento de Topo A (B 1 C) Evento de Topo A Lei da Identidade 1 B C 1 + B + C

22 Combinação Diagrama de Ishikawa e FTA

23 Combinação FTA - FMEA/FMECA FMEA ou FMECA Detalhamento Modos de Falha Efeitos Causas

24 Combinação FTA - ETA - FMEA/FMECA FMEA ou FMECA FTA auxilia no detalhamento dos eventos da ETA e sua relação lógica com as causas raízes.

25 Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Metodologia 1) Definição do Sistema Elementos, Fronteiras, Funcionalidades e Exigências de Desempenho. 2) Definição do Evento Topo A definição do evento topo, bem como os limites da análise, determinam a profundidade e complexidade que o estudo terá. 3) Desenvolvimento Progressivo: Evento de Topo Eventos Intermediários Causas Básicas. 4) Equação do Evento de Topo e Cortes Mínimos Determinar a Equação do Evento de Topo e, utilizando a Álgebra Booleana, eliminar suas redundâncias para obter o conjunto de corte mínimo. 5) Probabilidade de Ocorrência dos Eventos Básicos Banco de Dados, Testes de Laboratório ou de Campo. 6) Probabilidade de Ocorrência do Evento Topo Com a equação simplificada do Evento de Topo e a probabilidade de ocorrência do Eventos Básicos. 7) Conclusões e Recomendações Caráter Qualitativo e/ou Quantitativo.

26 Resolução de Exercícios

27 FINAL PARTE 2 - DÚVIDAS E SUGESTÕES OBRIGADO PELA ATENÇÃO