APLICAÇÃO DAS MÉTRICAS DE DESEMPENHO EM CONFIABILIDADE

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Definio de Confiabilidade O termo confiabilidade surgiu na indstria eletrnica dos Estados Unidos, na dcada de 1950. Devido s constantes ocorrncias de falhas e diminuio da disponibilidade dos sistemas, neste caso os militares. O Departamento de Defesa Norte-Americano e as indstrias eletrnicas da poca criaram um grupo de pesquisa para conduzir estudos sobre confiabilidade de equipamentos. Como resultado da pesquisa, em 1956 foi lanado o relatrio TR-1100 Reliability Stress Analysis for Eletronic Equipment , que apresentou os modelos matemticos para a estimativa das taxas de falhas de componentes eletrnicos. A Agncia Espacial Norte - Americana (NASA) vem sistematicamente desenvolvendo requisitos quantitativos de confiabilidade, adotando critrios especficos no projeto de novos sistemas, de modo a assegurar que tais sistemas iro atingir a durabilidade e a vida til especificados, de acordo com as exigncias das diversas misses especficas.

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  • 1. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 APLICAO DAS MTRICAS DE DESEMPENHO EM CONFIABILIDADE PARA MENSURAO E AVALIAO DO CONTROLE DA QUALIDADE COM BASE NO MODELO DE WEIBULL Rennan Tarradt Rocha Wanderley (UFCG) - rennan_tarradt@hotmail.com Leandro Arruda de Almeida (UFCG) - leandroarrudaep@gmail.com Josenildo Brito de Oliveira (UFCG) - josenildo_brito@hotmail.com Resumo: O tempo de vida dos componentes utilizados em mquinas e equipamentos um dado importante no desenvolvimento de novos produtos que os fabricantes tm que lanar no mercado com tecnologia mais avanada e em tempo cada vez mais curto com o compromisso de melhoria da confiabilidade. Entretanto, as fontes convencionais desta informao, que so os dados do fabricante, as observaes de campo e os dados experimentais, podem no estar disponveis, no serem suficientes ou serem demoradas para se obter. A acelerao dos ensaios de vida uma maneira de se obter medidas da expectativa de vida dos componentes de maneira mais rpida e mais econmica. Com isso, houve a realizaode experimentos de ensaio acelerado de vida em capacitores de diferentes lojas da cidade de Campina Grande-PB para que atravs da aplicao dos dados obtidos no software Weibull estimar o tempo de vida destes produtos submetidos a altos nveis de estresse para auxiliar na tomada de deciso dos consumidores Palavras-chave: Confiabilidade; Ensaio acelerado de vida; Capacitores; Software Weibull 1. INTRODUO A maioria das empresas tem o desafio de desenvolver produtos tecnologicamente inovadores no menor espao de tempo, buscando a melhoria de sua produtividade, confiabilidade e qualidade. A melhoria da confiabilidade do produto um fator essencial na melhoria da qualidade. Para que este objetivo se torne vivel necessria realizao de tarefas destinadas a avaliar diversos aspectos de seu desempenho, que constituem o que se costuma chamar de Anlise de Confiabilidade (NELSON, 1990). As informaes sobre a confiabilidade de um produto precisam ser definidas em curto prazo, visto que elas devem ser utilizadas na melhoria do projeto j existente, assim como na busca por novos projetos. A anlise do tempo de falha, que so testes realizados com o objetivo de verificar se o produto poder proporcionar nveis de desempenho especificados durante sua vida operacional, uma metodologia bastante utilizada nessa etapa. A expectativa de vida dos componentes um item de extrema importncia na etapa de desenvolvimento de um produto, j que com os dados de vida, possvel calcular a confiabilidade dos conjuntos individualmente ou do equipamento todo, assim como determinar o prazo de garantia, trabalhar na elaborao das listas de materiais sobressalentes, garantir uma tima estimativa dos custos com reposio de peas em garantia, alm de fornecer informaes para a manuteno preventiva do equipamento. As informaes sobre dados de vida dos componentes geralmente so obtidas do prprio fabricante, dos dados de campo ou ainda de dados experimentais. Os dados do fabricante muitas vezes so indisponveis e no caso de se encontrarem nos catlogos, dificilmente se encontram nas condies de operao necessrias ao desenvolvimento pretendido. Os dados de campo so adquiridos atravs da observao dos equipamentos em condies reais de uso, tendo um retorno demorado devido ao tempo levado at a realizao da coleta, organizao e anlise. Os dados experimentais so obtidos mais rapidamente e nas condies desejadas ao projeto. Entretanto, como os testes realizados sob as condies normais de uso so bastante caros e demorados, uma maneira utilizada para obter informaes de maneira mais celere a realizao de ensaios acelerados de vida, que consiste em submeter o produto ou equipamento a um nvel elevado de corrente, temperatura, tenso ou outra varivel que acelera o aparecimento de falha. Portanto, este trabalho tem como objetivo aplicar mtricas de desempenho em confiabilidade para mensurao e avaliao do controle da qualidade em capacitores de trs diferentes lojas da cidade
  • 2. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 de Campina Grande-PB, atravs da realizao de ensaios acelerado de vida, utilizando do software Weibull para estimar o tempo de vida destes produtos submetidos a altos nveis de estresse para auxiliar na tomada de deciso dos consumidores. 2. REVISO DE LITERATURA Esta seo aborda as bases tericas para o desenvolvimento do artigo, bem como necessria construo do instrumento de pesquisa. 2.1. Definio de Confiabilidade O termo confiabilidade surgiu na indstria eletrnica dos Estados Unidos, na dcada de 1950, devido s constantes ocorrncias de falhas e diminuio da disponibilidade dos sistemas, neste caso os militares. O Departamento de Defesa Norte-Americano e as indstrias eletrnicas da poca criaram um grupo de pesquisa para conduzir estudos sobre confiabilidade de equipamentos. Como resultado da pesquisa, em 1956 foi lanado o relatrio TR-1100 Reliability Stress Analysis for Eletronic Equipment, que apresentou os modelos matemticos para a estimativa das taxas de falhas de componentes eletrnicos. A Agncia Espacial Norte-Americana (NASA) vem sistematicamente desenvolvendo requisitos quantitativos de confiabilidade, adotando critrios especficos no projeto de novos sistemas, de modo a assegurar que tais sistemas iro atingir a durabilidade e a vida til especificados, de acordo com as exigncias das diversas misses especficas. Atualmente, o conceito de confiabilidade operacional vem sendo aplicado, predominantemente, na indstria e na rea de sistemas. A confiabilidade operacional est relacionada com o ndice de falhas da facilidade, ou seja, com sua probabilidade de falhas. De acordo com Slack, Chambers e Johnston (2009) a confiabilidade mede a habilidade de um sistema, produto ou servio desempenhar-se como esperado durante certo intervalo de tempo. A estatstica orienta os estudos sobre a confiabilidade operacional, sendo vital a disponibilizao dos dados histricos das falhas necessrios melhoria da acuracidade das previses estatsticas. Eventos de falhas experimentados por outros sistemas, ou por sistemas anlogos, seriam os nicos dados disponveis para se estudar a facilidade em questo. A Engenharia da Confiabilidade o ramo da engenharia voltado para o estudo confiabilidade de sistemas de forma geral, durante o ciclo de vida do produto. O profissional da rea possui uma viso geral dos campos da engenharia, vendo o sistema como um todo. O conceito de confiabilidade embora tenha nascido para identificar defeitos na produo de larga escala, nos ltimos anos tem avanado bastante em funo da rea de manuteno nas empresas, objetivando aumentar o grau de disponibilidade dos equipamentos. Uma ferramenta importante no auxlio da Engenharia da Confiabiliade uma base de dados slida e confivel a respeito da vida dos equipamentos sob sua guarda. Neste campo, diversos softwares da categoria CMMS, Computerized Maintainance Management System ou Sistema Computadorizado de Gerenciamento da Manuteno, podem ser utilizados. O estudo de confiabilidade basicamente pode ser abordado de duas formas: qualitativa, pelo estudo dos modos de falha e suas consequncias para o sistema e quantitativa, pela medio dos nmeros de falhas, tempo de parada e custos associados em manuteno e perda de produo. 2.2. Capacitores Um capacitor ou condensador um componente que armazena energia em um campo eltrico, acumulando um desequilbrio interno de carga eltrica. Seu uso baseia-se na Garrafa de Leiden, inventada acidentalmente em 1746 por Pieter van Musschenbroek na cidade de Leyden na Holanda. Os formatos tpicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas so condutoras e so separadas por um isolante ou por um dieltrico. A carga armazenada na superfcie das placas, no limite com o dieltrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porm opostas, a carga total no dispositivo sempre zero. A propriedade que estes dispositivos tm de armazenar energia eltrica sob a forma de um campo eletrosttico chamada de capacitncia ou capacidade (C) e medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferena de potencial ou tenso (V) que existe entre as placas:
  • 3. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), um capacitor tem a capacitncia de um Farad (F) quando um Coulomb de carga causa uma diferena de potencial de um Volt (V) entre as placas. O Farad uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos prticos, por isso, so utilizados valores de capacitncias expressos em microfarads (F), nanofarads (nF) ou picofarads (pF). A equao acima exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do eltron (e = 1,602 1019 C). Por exemplo, se uma capacitncia de 1 pF fosse carregada a uma tenso de 1 V, a equao perderia uma carga Q = 1019 C, mas isto seria impossvel j que seria menor do que a carga em um nico eltron. Entretanto, as experincias e as teorias recentes sugerem a existncia de cargas fracionrias. A capacitncia de um capacitor de placas paralelas constitudo de dois eletrodos planos idnticos de rea A separados distncia constante d aproximadamente igual a: Onde, C a capacitncia em Faraday; 0 a permissividade eletrosttica do vcuo ou espao livre; r a constante dieltrica ou permissividade relativa do isolante utilizado. Capacitores so comumente usados em fontes de energia onde elas suavizam a sada de uma onda retificada completa ou meia onda. Por passarem sinais de Corrente Alternada, mas bloquearem Corrente Contnua, capacitores so frequentemente usados para separar circuitos de Corrente alternada de corrente continua. Este mtodo conhecido como acoplamento AC. Capacitores tambm so usados na correo de fator de potncia. Tais capacitores frequentemente vm como trs capacitores conectados como uma carga trifsica. Geralmente, os valores desses capacitores no so dados pela sua capacitncia, mas pela sua potncia reativa em VAR. O Capacitor eletroltico internamente composto por duas folhas de alumnio, separadas por uma camada de xido de alumnio, enroladas e embebidas em um eletrlito lquido (composto predominantemente de cido brico ou borato de sdio). Por ser composto por folhas enroladas, tem a forma cilndrica. Suas dimenses variam de acordo com a capacitncia e limite de tenso que suporta. um tipo de capacitor que possui polaridade, ou seja, no funciona corretamente se for invertido. Se a polaridade for invertida d-se incio destruio da camada de xido, fazendo o capacitor entrar em curto- circuito. Nos capacitores eletrolticos, uma inverso de polaridade extremamente perigosa, visto que, a reao interna gera vapores que acabavam por destruir o capacitor atravs de uma exploso ou, rompimento da carcaa. Os capacitores mais modernos podem inchar e, por isso, raramente explodem (podendo acontecer somente se a tenso inversa aplicada for elevadssima). O parmetro ESR - Equivalent Serie Resistence para o capacitor eletroltico fundamental para o reparo das fontes chaveadas. O testador de ESR um equipamento que trabalha com uma frequncia na ordem de 100 kHz. Nessa frequncia o capacitor eletroltico danificado, que muitas vezes est com a capacitncia boa nas baixas frequncia, pode ser detectado com mais segurana, sendo muito til para testar os capacitores de fontes chaveadas. 2.3 Distribuio de Weibull Em teoria de probabilidade e estatstica, a Distribuio de Weibull uma contnua distribuio da probabilidade. A distribuio de Weibull usada frequentemente no campo da anlise de dados da vida devido a sua flexibilidade. Pode imitar o comportamento de outras distribuies estatsticas tais
  • 4. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 como a normal e a exponencial. Sua taxa de falhas no tempo excedente das diminuies, ento k < 1. Se a taxa de falhas o tempo excedente constante, ento k = 1. Se a taxa de falhas possui tempo excedente dos aumentos, ento k > 1. A funo distribuio de probabilidade acumulada d-se pela seguinte equao: para x > 0 e f (x; k, ) = 0 para x 0, onde k > 0 parmetro da forma e > 0 parmetro da escala da distribuio. A funo de distribuio cumulativa complementar a exponencial esticada. 2.4 Software Weibull++7 O software Weibull++ o padro para anlise de dados de vida utilizado por vrias companhias no mundo. Desenvolvido por uma equipe de especialistas da ReliaSoft, esse software realiza a anlise de dados de vida utilizando mais de 13 distribuies estatsticas, com nfase para todas as formas da distribuio Weibull. O Weibull++ oferece um conjunto completo de ferramentas para a anlise de dados de vida (anlise de confiabilidade), permitindo diversos tipos de clculos, grficos e relatrios. O software suporta diversas distribuies incluindo Weibull, Weibull Mista, Exponencial, Lognormal, Normal, Gamma Generalizada, Gamma, Loglogistic, Gumbel e Weibull-Bayesian). O software tambm inclui outras ferramentas para anlises relacionadas confiabilidade, incluindo anlise de dados garantia, anlise de degradao, anlise de dados no paramtricos e anlise de eventos recorrentes. Algumas aplicaes podem ser mencionadas: anlise da confiabilidade de produtos, sistemas e processos; definio do perodo ideal de garantia; realizao de previses de oramento para peas de reposio; previso de retornos de garantia (forecast); definio dos perodos para manuteno preventiva; anlise quantitativa de riscos; comparao dos parmetros de confiabilidade entre fabricantes e/ou projetos; entre outras. 2.5 Ensaio acelerado de vida A acelerao dos ensaios de vida conseguida com a alterao das condies de realizao dos testes, apressando o aparecimento das falhas. A utilizao de tcnicas adequadas de anlise dos dados permite tirar concluses sobre a vida esperada do componente em condies normais de uso. O Ensaio Acelerado importante porque permite que dados de teste, que levariam meses ou at anos para serem alcanados, possam ser adquiridos em um espao de dias ou no mximo algumas semanas, economizando tempo e dinheiro. Durante um Ensaio Acelerado no modificado o modo de como a falha pode aparecer o que faz com que a confiana em um teste deste seja relativamente alta, durante um teste acelerado vrios fatores podem ser modificados a fim de se acelerar a falha. Entre estes fatores os mais usuais so: Temperatura, Umidade, Tenso e Salinidade. Os ensaios acelerados se dividem inicialmente em duas classes: ensaios qualitativos e quantitativos. Os ensaios qualitativos se caracterizam como aqueles que produzem somente informaes de falhas ou modos de falha. So testes do tipo passa/no passa ou aprovado/reprovado, enquanto os quantitativos so aqueles designados para quantificar as caractersticas de vida do produto, sob condies normais de uso, incluindo a determinao da probabilidade de falha do produto nessas condies (RELIASOFT CORPORATION, 2001). A classe dos ensaios qualitativos fornece um resultado que informa se o material atingiu ou no um desempenho pr-determinado ou vida pr- estabelecida. Dentro dos testes qualitativos so encontrados inmeros tipos ensaios, cada qual com nomes especficos que variam de acordo com o objetivo, como o caso do Burn-In, do Teste Limite, do Experimento de Projeto Robusto, do Environmental Stress Screnning e do Teste de Vida Altamente Acelerado. J a classe dos ensaios quantitativos fornece um resultado que mede o
  • 5. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 desempenho do material, expresso em termos de vida, ou seja, quanto ele durou at falhar. Eles variam de acordo com o tipo de acelerao que imposta ao componente em teste. O tipo mais simples de ensaio acelerado quantitativo o de acelerao pelo uso contnuo, tambm chamado de acelerao pela taxa de uso. Consiste em submeter um equipamento que normalmente trabalha algumas horas por dia a um regime contnuo de funcionamento. Este tipo tem aplicao tpica para produtos de uso domstico ou para alguns produtos industriais em que a taxa de utilizao baixa. J os ensaios qualitativos onde a acelerao se d atravs do aumento do nvel de carga ou estresse da varivel de interesse podem ser divididos em dois tipos: Ensaio de Degradao Acelerado e Ensaio de Vida Acelerado. O objetivo do primeiro estudar a degradao de um parmetro ao longo do tempo e utilizar esta informao para estimar o tempo de vida, enquanto que a resposta de interesse do segundo o tempo ou nmero de operaes at a ocorrncia da falha, ou seja, a vida. O Ensaio de Vida Acelerado o tipo de interesse para este artigo. 2.6 A aplicao de carga ou estresse Independente da forma com que a carga aplicada para gerar o estresse, um primeiro fator importante a ser analisado o nvel de carga ou estresse aplicado sobre os materiais em teste. Em princpio, em testes de vida acelerados, os nveis de estresse devem ser escolhidos de maneira a acelerar o aparecimento de falhas, sem introduzir os modos de falha que nunca apareceriam em condies normais de uso. Normalmente, estes nveis devem ficar alm dos limites de especificao indicados pelo fabricante, porm, dentro dos limites de projeto (RELIASOFT CORPORATION, 2001). Os limites de projeto dependem dos materiais e das tecnologias usadas na fabricao, razo pela qual, para sua determinao necessrio um conhecimento tcnico aprofundado a respeito do componente testado. Acima destes limites, os ensaios entrariam em um nvel destrutivo e os dados resultantes no teriam consistncia para uso em uma anlise de vida. Outro fator diz respeito forma de aplicao de carga de estresse num ensaio acelerado. Ela tem papel fundamental nos resultados obtidos nos testes e pode ser feita de vrias maneiras, como descrito por Nelson (1990) e Vassiliou e Mettas (2002). As formas de aplicao de carga constante, escada, progressiva, cclica e aleatria, caracterizam as principais maneiras pelas quais o estresse aplicado durante o ensaio (FREITAS E COLOSIMO, 1997). A variao do estresse, em cada caso, interfere tambm na complexidade da execuo do ensaio, medida que exige equipamentos de controle mais sofisticados, alm da anlise dos dados mais complexa. A escolha da forma adequada de aplicao de estresse importante para que a vida normal do produto seja reproduzida o mais fielmente possvel a partir dos ensaios. 3. PROCEDIMENTOS METODOLGICOS Esta seo mostra os aspectos metodolgicos usados para se alcanar os resultados esperados na pesquisa. 3.1 Caracterizao da pesquisa Do ponto de vista da sua natureza a pesquisa aplicada, uma vez que objetiva gerar conhecimentos dirigidos soluo de problemas especficos a partir da sua aplicao prtica. Envolve verdades e interesses locais. Do ponto de vista da forma de abordagem do problema, a pesquisa quantitativa, j que considera que tudo pode ser quantificvel, o que significa traduzir em nmeros opinies e informaes para classific-las e analis-las. Requer o uso de recursos e de tcnicas estatsticas, tais como: percentagem, mdia, moda, mediana, desvio-padro, coeficiente de correlao, anlise de regresso, entre outras (SILVA e MENEZES, 2005). Do ponto de vista de seus objetivos, de acordo com Gil (1991), a pesquisa explicativa, pois objetiva identificar os fatores que determinam ou contribuem para a ocorrncia dos fenmenos. Aprofunda o conhecimento da realidade porque explica a razo, o porqu das coisas. Quando realizada nas cincias naturais, requer o uso do mtodo experimental, e nas cincias sociais requer o uso do mtodo observacional. Assume, em geral, a formas de Pesquisa Experimental e Pesquisa Expost-facto. Do ponto de vista dos
  • 6. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 procedimentos tcnicos, ainda segundo o mesmo autor, a pesquisa experimental, uma vez que, selecionado o obejeto de estudo, selecionam-se as variveis que seriam capazes de influenci-lo, definem-se as formas de controle e de observao dos efeitos que a varivel produz no objeto. 3.2 Etapas da pesquisa Para chegar aos resultados foi necessrio um planejamento do projeto de experimento para assim ser possvel alcanar o objetivo desse estudo. Esse planejamento foi dividido em quatro etapas principais: definir o objeto de estudo; definir o caracterstico de qualidade a ser avaliado; selecionar as amostras e projetar o experimento. A primeira etapa a se cumprir foi a definio do objeto a ser estudado. Para tal, foi necessrio escolher um produto, cujo custo de aquisio fosse baixo, bastante usado em diversos tipos de equipamentos e aparelhos e que se adequasse ao tempo disponvel para o experimento. O capacitor se adequou a essas restries e logo foi escolhido como objeto de estudo. Mais especificamente, o capacitor eletroltico de 100F por 63V, utilizado em diversos dispositivos de aparelhos eletrnicos. Com a escolha do capacitor como objeto de estudo, o caracterstico de qualidade a ser avaliado foi o tempo at a falha, atravs do ensaio acelerado de vida, j que exposto s condies normais o capacitor demoraria bastante tempo para falhar.Para o tipo de experimento necessrio o uso de amostras em bom estado. Logo, foram selecionadas trs diferentes lojas de material eletrnico na cidade de Campina Grande, Paraba, oriundas de diferentes fornecedores e das quais poderiam ser retiradas a mesma quantidade de amostras significativas para o tamanho das populaes. Aps a definio das amostras, o planejamento do experimento foi feito junto a um tcnico em eletrnica. O experimento consiste em estressar o capacitor a diferentes nveis de voltagem para que o mesmo venha a falhar rapidamente. O experimentofoi dividido nas seguintes etapas: definir o tipo de equipamento que ser usado para estressar o capacitor a diferentes nveis de tenso; enumerar os capacitores; elaborar uma ficha de controle; selecionar os equipamentos para a inspeo; definir o local aonde o experimento ser realizado e modelar os dados coletados com a ajuda do software Weibull++7. 4. RESULTADOS E DISCUSSES Para a execuo do experimento foi definido que o capacitor seria submetido a trs nveis de tenso, 80V, 90V e 100V, sendo assim selecionados dois tipos de fonte: uma fonte regulvel de 85V a 110V e uma fonte de 80V. As lojas selecionadas para a retirada das amostras, assim como a quantidade selecionada da mesma, esto dispostas na tabela 1 na sequncia: Eletrnicas Populao Amostra Porcentagem da amostra 1 87 9 10,34% 2 93 9 9,68% 3 85 9 10,59% Tabela 1 - Lojas selecionadas e quantidade das amostras retiradas Dessa forma, conforme mostra a tabela 1, definiu-se como amostra um percentual em torno de 10%, ou seja, nove capacitores em cada populao retirada das lojas. Os nomes das lojas no foram divulgados, apenas enumerados para no expor o desempenho dos componentes. Com a definio das fontes e dos nveis de voltagens aos quais os capacitores seriam submetidos, foi feita a enumerao das amostras, divididas nos trs tipos de voltagens previamente definidos. Com base nesses dados, a ficha de controle do experimento foi elaborada da seguitne forma, como mostra o quadro 1, onde MTTF o tempo at a primeira falha medido em segundos (s). Amostra/Loja Estresse (Volts) 1 (s) Estresse (Volts) 2 (s) Estresse (Volts) 3 (s) A 80 80 80
  • 7. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 B 80 80 80 C 80 80 80 MTTF D 90 90 90 E 90 90 90 F 90 90 90 MTTF G 100 100 100 H 100 100 100 I 100 100 100 MTTF Quadro 1 Ficha de controle do experimento A inspeo do tempo at a falha dos capacitores foi feita com o auxlio de um cronometro digital. Tambm foi utilizada uma filmadora para o acompanhamento do experimento. O experimento foi realizado em local apropriado e condies adequadas de temperatura. O experimento foi iniciado utilizando o primeiro grupo de capacitores. Logo, foram usados trs capacitores de cada uma das trs eletrnicas, para serem submetidos fonte de 80 V um a um. A fonte foi ligada diretamente ao capacitor de 100F x 63V, e este foi estressado at a falha. Os capacitores foram sendo tensionados individualmente, e os tempos de falha registrados na ficha de controle. Em seguida, foi iniciado o experimento com o segundo grupo de capacitores utilizando a fonte regulvel. A fonte foi regulada a aproximadamente 90V e esta foi ligada diretamente ao capacitor, onde estes foram novamente tensionados um a um e estressados at a falha, tendo seus tempos devidamente registrados na ficha de controle. O mesmo procedimento foi usado para o ltimo grupo de capacitores, porm estes foram tensionados a aproximadamente 100V. Os resultados obtidos esto dispostos na tabela 2, assim como os clculos do tempo mdio at a ocorrncia de falha. Amostra/Loja Estresse (Volts) 1 (s) Estresse (Volts) 2 (s) Estresse (Volts) 3 (s) A 80 802 80 873 80 762 B 80 776 80 898 80 787 C 80 827 80 841 80 792 MTTF 802 871 780 D 90 492 90 542 90 510 E 90 525 90 536 90 482 F 90 512 90 554 90 493 MTTF 510 544 495 G 100 237 100 283 100 224 H 100 253 100 292 100 233 I 100 212 100 244 100 245 MTTF 234 273 234 Tabela 2 Tempo Mdio at a ocorrncia das falhas Dados os resultados registrados na tabela 2, esses foram modelados usando o software Weibull++7. A anlise dos dados provenientes dos ensaios acelerados se inicia pela identificao da distribuio estatstica que melhor represente o comportamento aleatrio dos dados. A escolha da funo de distribuio f (t) mais adequada foi feita atravs de um teste de aderncia numrico, ou seja, o mtodo da mxima verossimilhana (KENETT e ZACHS, 1998). O teste de aderncia indicou o uso da funo de distribuio Weibull com dois parmetros, de forma e de escala. Assim, foram obtidos grficos que mostram o desepenho da modelagem para as trs lojas em anlise. A figura 1 mostra o grfico para a eletrnica 1.
  • 8. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 Rel iaSoft Weibul l++ 7 - www.ReliaSoft.com.br Probabilidade - Weibull Tempo, ( t) P ro b a b i l i d a d e d e F a l h a , F ( t) 100,000 1000,000 1,000 5,000 10,000 50,000 90,000 99,000 Probabi lidade-Weibul l Dados 1 Weibul l-MFC RRX SRM MED FM MFC 1 Pontos MFC 2 Pontos MFC 3 Pontos MFC 1 Linha MFC 2 Linha MFC 3 Linha Linha de Probabi lidade naara wanderley unesc 25/11/2010 20:40:27 Figura 1 Probabilidade de falha x tempo para a Eletrnica 1 A figura 2 denota a probabilidade de ocorrncia da falha nos componentes da eletrnica 2 oriunda do estressamento nas trs voltagens. ReliaSoft Weibull++ 7 - www.ReliaSoft.com.br Probabilidade - Weibull Tempo, ( t) P ro b a b i l i d a d e d e F a l h a , F ( t) 100,000 1000,000 1,000 5,000 10,000 50,000 90,000 99,000 Probabilidade-Weibull Dados 1 Weibull-MFC RRX SRM MED FM MFC 1 Pontos MFC 2 Pontos MFC 3 Pontos MFC 1 Linha MFC 2 Linha MFC 3 Linha Linha de Probabilidade naara wanderley unesc 25/11/2010 21:02:22 Figura 2 Probabilidade de falha x tempo para a Eletrnica 2 A figura 3 mostra a probabilidade de ocorrncia da falha para a eletrnica 3 em funo do estressamento nas trs voltagens.
  • 9. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 ReliaSoft Weibull++ 7 - www.ReliaSoft.com.br Probabilidade - Weibull Tempo, ( t) P ro b a b i l i d a d e d e F a l h a , F ( t) 100,000 1000,000 1,000 5,000 10,000 50,000 90,000 99,000 Probabilidade-Weibull Dados 1 Weibull-MFC RRX SRM MED FM MFC 1 Pontos MFC 2 Pontos MFC 3 Pontos MFC 1 Linha MFC 2 Linha MFC 3 Linha Linha de Probabilidade naara wanderley unesc 19/11/2010 07:14:58 Figura 3 Probabilidade de falha x tempo para a Eletrnica 3 Os grficos mostram o desempenho dos capacitores das trs eletrnicas e nas trs voltagens diferentes. A reta azul escuro mostra o desempenho dos capacitores a 80V, a reta lils mostra o desempenho a 90V e a reta azul claro o desempenho a 100V. Comparando os trs grficos notvel o superior desempenho dos capacitores da eletrnica 2 em relao as outras duas eletrnicas. Esse resultado se tornou mais notrio ainda quando foi feita a anlise das probabilidades de falha pelos pontos do grfico, dispostas nas tabelas 3, 4 e 5: 100 V Probabilidade de falha F(t) 90 V Probabilidade de falha F(t) 80 V Probabilidade de falha F(t) 212 s 23,29% 525 s 42,36% 827 s 28,63% 237 s 50,00% 512 s 27,10% 802 s 17,96% 253 s 76,71% 492 s 11,92% 776 s 7,41% Tabela 3 Probabilidade de o capacitor falhar at o tempo (Eletrnica 1) Assim, a tabela 3 ilustra as probabilidades associadas a cada voltagem do componente falha at o tempo medido. 100 V Probabilidade de falha F(t) 90 V Probabilidade de falha F(t) 80 V Probabilidade de falha F(t) 224 s 23,31% 510 s 42,38% 792 s 28,65% 233 s 50,22% 493 s 27,08% 787 s 18,20% 245 s 76,83% 482 s 11,95% 762 s 7,58% Tabela 4 Probabilidade de o capacitor falhar at o tempo (Eletrnica 3) J a tabela 4 mostra as probabilidades F(t) vinculadas ao desempenho de estressamento em relao aos componentes amostrados da eletrnica 3. 100 V Probabilidade de falha F(t) 90 V Probabilidade de falha F(t) 80 V Probabilidade de falha F(t) 244 s 21,92% 554 s 42,01% 898 s 27,22% 283 s 49,13% 542 s 25,88% 873 s 16,81% 292 s 76,02% 536 s 10,79% 841 s 6,13% Tabela 5 Probabilidade de o capacitor falhar at o tempo (Eletrnica 2)
  • 10. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 Por fim a tabela 5 ilustra o desempenho dos componentes amostrados da eletrnica 2, com as suas respectivas probabilidades. De acordo com os dados, enquanto que um capacitor da loja 3 tem 42,38% de chance de falhar antes de chegar a 510 segundos submetido a uma tenso de 90 volts, um capacitor da eletrnica 2 tem 42,01% de chance de falhar a 554 segundos submetido mesma tenso. Portanto, os dados comprovam ainda mais o melhor desempenho desses capacitores, ou seja, da eletrnica 2. A tabela 6, finalmente ilustra os tempos mdios at a falha dos capacitores amostrados das trs eletrnicas (MTTF). Amostra/Loja Voltagem MTTF Eletrnica 1 MTTF Eletrnica 2 MTTF Eletrnica 3 Estresse 80 802 s 871 s 780 s 90 510 s 544 s 495 s 100 234 s 273 s 234 s Tabela 6 Tempo mdio at a falha dos capacitores (MTTF) Comparando os dados do MTTF, tempo mdio at a ocorrncia de falhas (tabela 6), dos capacitores das trs eletrnicas e comparando tambm os grficos da probabilidade de falha x tempo f (t), podemos concluir que os capacitores da eletrnica 2 possuem desempenho superior aos capacitores das outras duas lojas, possuindo ento maior confiabilidade e maior garantia que os demais. 5. CONSIDERAES FINAIS A distribuio de Weibull e o software Weibull++7 tm sido usados extensivamente na engenharia de confiabilidade como um modelo de tempo de falha para componentes e sistema eltricos e mecnicos, podendo-se obter os dados atravs do ensaio acelerado de vida. extremamente importante que as organizaes e os stakeholders percebam a importncia de medir e analisar tempos de vida e tempos de falha dos seus produtos, equipamentos e processos para que atravs destes possam otimizar e tomar decises acertadas em diferentes setores como o de manuteno, qualidade, compras, vendas, entre outros. Alm disso, este tipo de estudo auxilia aos consumidores na escolha dos melhores produtos para serem consumidos. Este estudo contribui para a rea de qualidade na medida em que oferece um instrumento para modelar o processo de falhas por estressamento, simulando com antecedncia o comportamento possvel dos capacitores quanto a probabilidade do componente falhar at um dado perodo de tempo, especialmente considerando os modelos de distribuio de probabilidade constantes nos testes de aderncia do software Weibull++7. Considerando os testes acelerados de vida por estressamento dos componentes objetos de estudo, verificou-se que o desempenho da eletrnica 2 quanto aos capacitores foi bem superior ao das outras duas lojas. Para os tcnicos em eletrnicas que compram frequentemente produtos dessas eletrnicas, o estudo pode orientar os profissionais a adquirirem peas de reposio de uma dada loja que tenha um bom desempenho em funo da qualidade dos seus produtos vendidos. O estudo pode ser utilizado em outras reas, por exemplo, para testar os caractersticos de qualidade de produtos que ainda no foram lanados no mercado, oferencendo subsdios relevantes para a estimao de parmetros pela Engenharia de Produto. Portanto, o estudo mostrou-se relevante principalmente por lincar a rea de confiabilidade com a qualidade de produtos. O software se constitui em uma ferramenta importante para a modelagem de dados de falhas, gerando informaes pertinentes que possam auxiliar o gestor no processo de tomada de deciso associado rea do Controle Estatstico da Qualidade. REFERNCIAS FREITAS, M. A.; COLOSIMO, E. A. Confiabilidade: Anlise de Tempo de Falha e Testes de Vida Acelerados, Belo Horizonte, Fundao Christiano Ottoni, Escola de Engenharia da UFMG, 1997. GIL, Antonio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. So Paulo: Atlas, 1991.
  • 11. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 NELSON, W. Accelerated testing: statistical models test plans, and data analyses, Wiley: New York, 1990. RELIASOFT BRASIL. Introduo a Anlise de Ensaios Acelerados, Treinamento, So Paulo, 2001. SILVA, Edna Lcia da; MENEZES, Estera Muszkat. Metodologia da pesquisa e elaborao de dissertao. Florianpolis: UFSC/PPGEP/LED, 2005. SLACK, N.; JOHNSTON, R.; CHAMBERS, S. Administrao da produo. 3.ed. So Paulo: Atlas, 2009. VASSILIOU, P; METTAS, A. Understanding accelerated life-testing analysis. In: Tutorial Notes of the Annual Reliability and Maintainability Symposium. Seattle, Washington, EUA, 2002.

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