introdução a engenharia da confiabilidade respectivamente que o evento externo certamente irá...
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Introdução a Engenharia da
Confiabilidade
Professor: Emerson Rigoni, Dr. [email protected]
www.rigoni.com.br/et54c.htm
GERENCIA DA MANUTENÇÃO
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Parte 1 - Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA).
Parte 2 - Análise de Dados de Vida (LDA).
Parte 3 - Análise por Árvore de Falhas (FTA).
Evolução dos Conceitos
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Exercícios de fixação sobre os temas abordados:
08/10 – Entrega Parte 1 (FMEA).
29/10 – Entrega Parte 2 (LDA).
05/11 – Entrega Parte 3 (FTA).
Métodos de Avaliação
Equipes – 2 Pessoas
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• Fundamentos de FTA - Fault Tree Analysis
• Aplicação
• Simbologia
• Análise Qualitativa
• Simplificação
• Análise Quatitativa
• Exercícios
Análise por Árvore de Falhas (FTA)
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U.S. Nuclear Regulatory Commission / FTA Handbook:
http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr0492/sr0492.pdf
NASA/ FTA Handbook:
http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/doctree/fthb.pdf
Sites na Internet Relacionados com o Tema
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Metodologia para analisar, de modo lógico e
estruturado:
• Os mecanismos da falha
• Identificar as causas raízes da falha
• Definir ações corretivas/mitigadoras
Aplicação:
• Processos Produtivos
• Manutenção
• Análise de Risco
• Segurança de Processos
• Etc...
Root Cause Analysis (RCA)
Análise das Causas Raízes das Falhas
Ishikawa
Pareto
FTA
PDCA
Brainstorm
RCA
Porquês
MASP
FMEA FMECA
5W2H
Matriz GUT
Status Report
RBD
FRACAS
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
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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
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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?
FTA
Efeitos
Causas
Análise T
op-D
ow
n
FMEA FMECA
Modo de Falha
Efeitos
Análise B
ott
om
-Up
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FTA Técnica dedutiva de pensamento reverso Evento Inicial Causas Imediatas
FTA Transformação (Sistema Físico Diagrama Lógico Estruturado) Operadores Lógicos
Fault Tree Analysis (FTA) - Análise da Árvore de Falhas
Primeiro Nível Hierárquico
Segundo Nível Hierárquico
Pensamento Reverso
ou Top-Down
Causas Básicas ou Causas Raízes
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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 pré-existente para produzir um resultado Condição para que outros eventos ocorram Utilizado com outras portas lógicas (porta lógica “Inibição”) Evento Gatilho
FTA Eventos - Simbologia
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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
Transfer Out
Símbolo de transferência, utilizado no evento que está sendo copiado
Transfer In
Símbolo de transferência, utilizado no ponto de “chegada”, que recebe a cópia feita por Transfer Out
X
X
FTA Eventos - Simbologia
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12
Símbolo Nome Função
Porta E O evento de saída “A” ocorre se todos os eventos de entrada “B1, B2 ...Bn” ocorrerem simultaneamente
E Prioridade
O evento de saída “A” ocorre se todos os eventos de entrada ocorrerem em uma determinada ordem, Ex.: B1, B2.....Bn
Inibição O evento de saída “A” só ocorre quando ocorrem simultaneamente o evento de entrada (FE) e um evento condicional (FC)
FTA Portas Lógicas - Simbologia
B1
B2 Bn
A
B1
B2 Bn
A
A
FE FC
A.B E
A B A . B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Entrada Significado
0 Não há Evento Presente
1 Evento Presente
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FE Probabilidade do Evento Falha na saída da porta “E”.
Fi Probabilidade do Evento Falha na entrada “i” da porta “E”.
k Número total de eventos estatisticamente independentes.
Equivale a Itens em Paralelo
k
iiE
FF1
k
ii
k
iiE
FRR11
1)1(1
Análise da Árvore de Falhas (FTA) – Análise Quantitativa
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Símbolo Nome Função
Porta OU
O evento de saída “A” ocorre se qualquer um dos eventos de entrada “B1, B2...Bn” ou qualquer combinação destes ocorrer
OU Exclusivo
O evento de saída “A” ocorre se e somente se 1 dos eventos de entrada ocorrerem
m de n Entradas
O evento de saída “A” ocorre se pelo menos m dos n eventos de entrada ocorrerem
B1
B2 Bn
A
B1
B2 Bn
A
m n
Entr
adas
A
A B A + B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
A+B OU
Entrada Significado
0 Não há Evento Presente
1 Evento Presente
FTA Portas Lógicas - Simbologia
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15
FE Probabilidade do Evento Falha na saída da porta “OU”.
Fj Probabilidade do Evento Falha na entrada “j” da porta “OU”.
k Número total de eventos estatisticamente independentes.
k
iiOU
FF1
)1(1Equivale a Itens em Série
k
ii
k
iiOU
FRR11
)1(
Análise da Árvore de Falhas (FTA) – Análise Quantitativa
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Símbolo Nome Função
Não O evento de saída só ocorre quando o evento de entrada (FE) não ocorrer
NAND Não E
O evento de saída só ocorre se pelo menos 1 dos eventos de entrada não ocorrer Complemento da Porta E
NOR Não OU
O evento de saída só ocorre se nenhum dos eventos de entrada ocorrer Complemento da Porta OU
B1
B2 Bn
A
B1
B2 Bn
A
A B Porta E
A . B
Porta Não E
A . B
Porta OU
A + B
Porta Não OU
A + B
0 0 0 1 0 1
0 1 0 1 1 0
1 0 0 1 1 0
1 1 1 0 1 0
Entrada Significado
0 Não há Evento Presente
1 Evento Presente
FTA Portas Lógicas - Simbologia
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17
Adaptado de: http://www.numa.org.br/
Modo de Falha
ou Efeito Possíveis Causas
Superaquecimento
do Motor
Falha no Mancal ou Rolamento
Corrente excessiva no motor
Problemas no circuito elétrico
Falha do fusível
Sobretensão na fonte
Fuga interna de corrente
Superaquecimento
do motor
Corrente
excessiva no
motor
Problemas no
circuito
elétrico
Fuga interna
de corrente
Falha do
fusível
Sobretensão
na Fonte
Falha do
Mancal ou
Rolamento
Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo
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Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo
Exemplo Transfer Out e Transfer In
SCAPIN, Carlos Alberto - Análise Sistêmica de Falhas (2007)
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Exemplo - Inibição Exemplo - OU Exclusivo
SCAPIN, Carlos Alberto - Análise Sistêmica de Falhas (2007)
Operador acionou a chave errada quando
ouviu o alarme
Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Exemplo
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FTA Análise Quantitativa
k
j
jOU FF1
)1(1
k
j
jE FF1
Análise Quantitativa
Estrutura Lógica Probabilidade de Ocorrência dos
Eventos Intermediários e de Topo
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FTA - Simplificação Álgebra Booleana
A B A . B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A.B E
A B A + B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
A+B OU
(·) E (+) (OU) Entrada Significado
0 Não há Evento Presente
1 Evento Presente
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Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Simplificação
A B Evento 1
A · B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A C Evento 2
A · C
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
A Evento 1
A · B
Evento 2
A · C
Evento
de Topo
0 0 0 0
0 0 0 0
1 0 0 1
1 1 1 1
Entrada Significado
0 Não há Evento Presente
1 Evento Presente
=
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23
Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Simplificação
B A Evento 1 C A Evento 2
Evento2Evento1A Topo de Evento
CABAA Topo de Evento
CAA Topo de Evento
A Topo de Evento
C)1(BA Topo de Evento
1 B C 1 + B + C
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
A Topo de Evento
Lei da Absorção
Lei da Identidade
C)A(AB)(A Topo de Evento
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FTA – Análise Quantitativa - Exemplo
C B)(A Topo de EventoB A Evento 1
01,0A
F 02,0B
F
03,0C
F
k
j
jOU FF1
)1(1
k
j
jE FF1
0,0894% 0,000894 0,03 0,0298 CF FEvento1Topo de Evento
2,98% 0,02980,02)-(10,01)-(1-1 BA FEvento1
99,91% 0,999106 0,000894 - 1 F -1 RTopo de EventoSistema
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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.
Análise da Árvore de Falhas (FTA) - Metodologia