Descrição geral. FTA - Análise da Árvore de Falhas. Prof. Régis Kovacs Scalice. FTA Fault Tree Analysis (Análise da Árvore de Falhas)

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1 UDSC Universidade do stado de Santa Catarina FJ Faculdade de ngenharia de Joinville FTA Fault Tree Analysis (Análise da Árvore de Falhas) DPS Departamento de ngenharia de Produção e Sistemas strutura da Apresentação Descrição geral Origens Nomenclatura e Simbologia Método de construção xemplos Descrição geral 1

2 Um FTA é uma de abordagem dedutiva top-down: Inicia a partir do evento de topo que é a raiz da árvore de falhas Representa de forma gráfica e lógica eventos não desejáveis. Provê cenários de falhas. É uma excelente ferramenta para analisar sistemas complexos. É uma ferramenta de segurança. Permite diferentes níveis de detalhes Usada frequentemente em análises de segurança Objetivos: Partindo de um evento de topo, indesejável, identificar todas as combinações de causas que podem originá-lo studar a probabilidade de ocorrência dessas causas, e, em função disso, a do evento de topo Priorizar ações que visam bloquear essas causas 2

3 Relação Causa-feito-vento(?) Modo (como não realiza a função) ventos: Modos de falha Causas Gatilhos xemplo Mangueira Gatilhos: Filtro removido por operador do sistema Manutenção não realizada... ntupida Qual a probabilidade de cada gatilho? Vantagens: ventos podem ser acontecimentos genéricos, não necessariamente falhas As FTAs podem ser modulares Facilidade de percepção falhas do sistema por nível São evolucionários, permitindo que mais detalhes sejam acrescentados Provê um formato para avaliação quantitativa e qualitativa Provê uma descrição visual das funções do sistema 3

4 Vantagens (cont.): Identifica possíveis falhas potenciais Identifica componentes que podem vir a ocasionar falhas Identifica falhas de processo Determina onde enfatizar testes e análises É de grande utilidade na análise de acidentes ou problemas resultantes de sistemas complexos Desvantagens Modelos são estáticos, não permitindo efetuar comparações em modo funcionamento/standby A capacidade de modelação de falhas variadas é apenas possível utilizando múltiplas Fault Trees (uma única falha por vez) Pesado em termos de tempo Computacional para árvores de falha não modulares. xige: Preparação Responsabilidade deve ser delegada a um indivíduo Trabalho de equipe Documentação dos resultados scopo Preparação Construção do modelo Avaliação qualitativa Documentação Produto/Sistema Pequeno/Simples 1 a 3 dias 3 a 6 dias 2 a 4 dias 3 a 5 dias Produto/Sistema Grande/Complexo 4 a 6 dias 2 a 3 dias 1 a 4 semanas 3 a 5 semanas 4

5 Comentários... Os estudos de FMA e FTA têm muito mais valor agregado quando executados antes que um modo potencial de falha tenha sido inadvertidamente embutido no projeto/processo A idéia é aplicar FMA e/ou FTA cedo, quando mudanças no projeto podem ser mais facilmente implementadas, bloqueando crises futuras studos de FMA e FTA reduzem a possibilidade de implementar alterações que venham a criar problemas no futuro. Simbologia e Método de construção Passos para a Fault-Tree Analysis 1. Definir o evento de topo ou primário. sta é a falha em estudo. 2. stabelecer as fronteiras do FTA. 3. studar o sistema para verificar como os vários elementos relacionam-se entre si e com o evento primário. Usar dados históricos para auxiliar no processo. 4. Construir a árvore de falhas, iniciando a partir do evento primário (raiz). 5. Analisar a árvore de falhas para identificar meios para eliminar eventos que levem à falha. 6. Preparar ações corretivas e planos de contingência para previnir e/ou lidar com as falhas. 7. Implementar os planos. 8. O processo é iterativo, ou seja, retornar ao passo 1. 5

6 PASSO 2 stabelecer as fronteiras para análise A BOM e a Modelagem Funcional do item em estudo devem ser desenhadas logo no início Facilita a indentificação das relações físicas e funcionais entre os elementos que compõem o item em estudo Localização física carroceria estrutura capô portas mala trinco painel interno... Localização funcional INPUT demanda PORTA DIANTIRA Funções do item OUTPUT Resultados PASSO 4 Construir a Árvore de Falhas ntender como o (sub-)sistema trabalha quais são seus componentes, dependências, potenciais ameaças Coletar informações desenhos, dados históricos, custos, Identificar os pontos críticos (funções, Determinar como os pontos críticos podem causar uma falha Determinar quais ameaças existem para cada pontos crítico Conectar ameaças aos componentes, e componentes à raiz com componentes lógicos Simbologia (básica) FTA VNTOS BASICO PORTAS LÓGICAS AND OR INTRMDIÁRIO OR XCLUSIVO 6

7 Construindo a FTA Passo 1 Desenhar a árvore de falhas (Sub)-sistema OU Componente X Componente Y A B C D Propagando Probabilidades As árvores de falha possuem multiplas portas lógicas e multiplos níveis hierárquicos Nós precisamos propagar as probabilidades associadas com cada ameaça (nós folhas ) até a falha (nó raiz) Se faz necessário conhecer o processo de propagação de probabilidades Variáveis Independentes ventos podem ser dependentes ou independentes um do outro: xemplo: redução da probabilidade de morte em avião ao por uma moeda no sapato 7

8 Avaliando possibilidade de ameaças Lembre-se de que estas devem ser probabilidades de eventos bem sucedidos. De onde vêm estes valores? Taxas de falhas Dados Históricos Dados experimentais Avaliação por especialistas Para este tipo de análise é mais fácil categorizar probabilidades qualitativamente. Por exemplo Certa 100% Alta 80% Média 50% Baixa 20% Nenhuma 0% Construindo a FTA Passo 2 Atribuir probabilidade de ocorrência dos eventos básicos (Sub)-sistema OU Componente X Componente Y A B C D Baixa (20%) Alta (80%) Média (50%) Baixa (20%) Operações booleanas TIPO OU OU (exclusivo) FUNÇÃO BOOLANA g = a b g = a + b + (a x b) g = a + b 8

9 Construindo a FTA Passo 3 Calcular a probabilidade de falhas intermediárias (Sub)-sistema P 1 = 0,20 X 0,80 OU P 1 = 0,50 X 0,20 Componente X Componente Y A B C D Baixa (20%) Alta (80%) Média (50%) Baixa (20%) Construindo a FTA Passo 4 Calcular probabilidade de falhas do (sub-)sistema P 0 = 0,16+0,10+(0,16.0,10) = 0,2626 (Sub)-sistema P 1 = 0,20 X 0,80 OU P 1 = 0,50 X 0,20 Componente X Componente Y A B C D Baixa (20%) Alta (80%) Média (50%) Baixa (20%) xemplo 1 9

10 xemplo 2 xemplo: Sistema Hidráulico Aviônico Parte do sistema, contendo 3 bombas, é apresentado abaixo O sistema funciona normalmente com 2 bombas 10

11 xemplo: X-34 Sistema Hidráulico Inadequate / No Power to Pump Package 1 Motor Controller MTR-CTRL-1-PWR Pump Package 1 Battery Failure (Loss of Charge / Inadequate Charge) PMP-PKG-1-BAT-F Pump Package Relay Fails / Commanded Off PMP-PKG-1-RL-OFF Pump Package 1 Relay Fails Off PKG-1-RL-FOF Pump Package 1 Relay Commanded to "Off" Position PMP-PKG-1-CMD-OFF 11