UDESC – Universidade do Estado de Santa CatarinaFEJ – Faculdade de Engenharia de Joinville

Falhas

DEPS – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas 1

Tópicos

• Definições• Taxa de falhas• Disponibilidade• Mantenabilidade• Indicações

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• Indicações

Falha

• Definição de falha:

Falta de capacidade de um componente, equipamento, sistema ou subsistema de realizar a

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função especificada.

Fonte: ISO/CD 10303-226

Porque as coisas falham?

Falhas noCliente

Falhas desuprimento

Falhas de projeto

Falhas das instalações:

• Máquinas

Falhas na Produção

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• Máquinas

• Equipamentos

• Edifícios

• Acessórios

Falhas de pessoal

Problemas em materiais e/ou informaçõesfornecidos à operação

Problemas causados por

ações dos clientes

Tipos de Falhas

• Falha Parcial:– Desvios de características, além de limites estabelecidos,

mas que não causam perda completa da função requerida.

• Falha Completa:

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• Falha Completa:– Desvios além de limites estabelecidos, causando perda

total da função requerida.

Desenvolvimento de Falhas

• Falha Gradual:– Ocorrência pode ser prevista através de inspeção e/ou

acompanhamento

• Falha Súbita:

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• Falha Súbita:– Ocorrência imprevisível– Falha aleatória

Ocorrência de Falhas

Desenvolv.

TipoSúbita Gradual

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CompletaFalha

catastrófica “Descaso”

ParcialFalha

marginal Degradação

A “Curva da Banheira”

• Padrão Geral de Falhas:

MortalidadeInfantil Desgaste

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tempo

Taxa de falhas(Tf)

Operação Normal

“Burn – in”

• Operação do sistema por um período equivalente à mortalidade infantil, antes da entrega para uso normal

Desgaste

9tempo

Tf Operação Normal

Desgaste

Burn-inQueima

Manutenção Preventiva

• Substituição de componentes entrando na fase de desgaste, mesmo que não apresentem falhas

Adiamento

Manutenção Preventiva

10tempo

Tf

AdiamentoDesgaste

Tópicos

•• DefiniçõesDefinições• Taxa de falhas• Disponibilidade• Mantenabilidade• Indicações

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• Indicações

Taxa de falhas (Tf) ou (λ)

• Base de cálculo:

ou

falhas de númeroT =

unidade da operação de horas de número

falhas de númeroTf =

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• Fontes de dados:– Análise de dados reais– Testes

operação de horas unidades de número

falhas de númeroTf ×

=

Exemplos de taxas de falhas (Tf) em componentes elétricos

Componente T f (falhas/10 9h)

Resistência 1,5

Potenciômetro 200

Capacitor cerâmico 6

Diodo de Si 3

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Diodo de Si 3

Transistor de Si 5

Circuito integrado (SSI) 100

Circuito integrado (MSI/LSI) 200

Relê 200

Conexão por Plug 10

Conexão soldada 1

Medidas de Taxa de Falhas

• 1 FIT (Failure In Time) = 1 falha por dispositivo em 1 bilhão de horas

5 - 500Resistores

λλλλ (FIT)Componente

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50 - 100Conectores (por pino)

30 - 1000Relês

5 - 50Circuitos Integrados CMOS LSI

50Diodos de sinal

200 - 2000Capacitores Eletrolíticos

5 - 500Resistores

Exercício 1 – Iluminação Industrial

• 100 lâmpadas foram testadas durante 1000h, sendo obtido os resultados da Tabela abaixo.

• Calcular a Taxa de Falhas (Tf)para o caso estudado.

Quantidade de Falhas Tempo em que ocorrem as falhas (horas de teste)

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1 100

1 210

1 320

1 440

1 560

1 670

1 780

1 920

Exercício 1 – Iluminação Industrial (solução)

Oito lâmpadas falharam durante o teste de 1000h, portanto:

Quantidade de falhas = 8

Quantidade de unidades e horas em operação:

Quantidade de unidades x horas em operação =

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Quantidade de unidades x horas em operação = = 92 . 1000 + 100 + 210 + 320 + 440 + 560 + 670 + 780 + 920

= 96000

==h

falhas0,00008333

96000

8Tf

operação de horas unidades de quantidade

falhas de quantidadeTf ×

=

Tópicos

•• DefiniçõesDefinições•• Taxa de falhasTaxa de falhas• Disponibilidade• Manutebilidade• Indicações

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• Indicações

Disponibilidade (D)

• Availability - Disponibilidade

• Recursos disponíveis = recursos prontos para uso

• Definição: relação entre o tempo em que o recurso

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• Definição: relação entre o tempo em que o recurso está efetivamente disponível e o tempo total para sua operação, ou seja:

total

disponível

Tempo

Tempo D =

Disponibilidade

TEMPO TOTAL

Tempo Disponível para Tempo em

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Tempo Disponível para Produção

Tempo em Manutenção

Em ReparoTempo em

FuncionamentoTempo de não Funcionamento

Disponibilidade

• Tempo Disponível:– Definição: tempo entre duas falhas sucessivas– TMEF (Tempo Médio Entre Falhas) ou– MTBF (Mean Time Between Failures)

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• Tempo Total (previsto para operação):– Definição: soma entre o tempo disponível e o tempo em

que o equipamento encontra-se em manutenção– TMPR (Tempo Médio Para Reparação) ou– MTTR (Mean Time To Repair)

Tempo Médio Entre Falhas (TMEF)

• Obtido, normalmente, por ensaios sobre uma amostra dos recursos ou suas partes

• Definido a partir da taxa de falhas (Tf) - quantidade de falhas em determinado período de tempo de operação

1TMEF =

21

fT

1TMEF =

Tempo Médio Para Reparação (TMPR)

• É o tempo gasto para a reparação de uma falha ou numa manutenção preventiva

Aguardando Análise eObtenção decomponentes

Manutenção Testes e

TMPR

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Aguardandomanutenção

Análise ediagnóstico

componentesde reposição

Manutençãofísica

Testes eliberação

Operaçãonormal

Operaçãonormal

Disponibilidade

TMPRTMEF

TMEF D

+=

Maximizar

Minimizar

COMO?Ações de confiabilidade

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COMO? Melhoria de capacidade e velocidade de reparação (mantenabilidade)

Aguardandomanutenção

Análise ediagnóstico

Obtenção decomponentesde reposição

Manutençãofísica

Testes eliberação

Operaçãonormal

Operaçãonormal

TMPR

Exercício 2 – Iluminação Industrial

• Para as 100 lâmpadas testadas no Exercício 1, calcular o TMEF para o caso estudado.

• Solução:

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h 120000,00008333

1

T

1TMEF

f

===

Aumentando a Disponibilidade

Caso 1 – Não gargalo alimenta gargalo75% 100%

Caso 2 – Gargalo alimenta não-gargalo75%100%

25Disponibilidade = 200h/mêsDemanda = 200h/mês

GARGALO

Disponibilidade = 200h/mêsDemanda = 150h/mês

NÃO-GARGALO

Caso 3 – Um gargalo e um não-gargalo alimentam uma montagem

75%

100%MONTAGEM

Os recursos gargalos determinam a disponibilidade dos não-gargalos

Disponibilidade

• Influência de variações no TMPR em recursos não-gargalos:

Tempo Total

NÃO-GARGALODisponibilidade = 200h/mêsDemanda = 150h/mês

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Diminuir TMPRNão tem efeito

sobre a produção

Disponibilidade = 200 horas

TMPR

ManutençãoOciosidadeDemanda = 150 horas

Aumentar TMPREm até 50 horasnão tem efeito

sobre a produção

Disponibilidade

• Influência de variações no TMPR em recursos gargalos:

Tempo Total

GARGALODisponibilidade = 200h/mêsDemanda = 200h/mês

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Diminuir TMPRAumenta aprodução

Disponibilidade = 200 horas

TMPR

ManutençãoDemanda = 200 horas

Aumentar TMPRDiminui aprodução

Tópicos

•• DefiniçõesDefinições•• Taxa de falhasTaxa de falhas•• DisponibilidadeDisponibilidade• Mantenabilidade• Indicações

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• Indicações

Mantenabilidade

• Maintainability: Mantenabilidade ou Manutebilidade• Definição 1:

– Característica de um equipamento ou instalação quepossa permitir um maior ou menor grau de facilidade naexecução dos serviços de manutenção

• Definição 2:

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• Definição 2:– É a probabilidade de restabelecer a um sistema suas

condições de funcionamento específicas, em limites de tempos desejados, quando a manutenção é conseguida nas condições e meios prescritos

• Ligado ao parâmetro TMPR (Tempo Médio Para Reparo)

Tempos relacionados à Mantenabilidade

T0 Instante em que se verifica a falha

1 Tempo para localização do defeito

2 Tempo para diagnóstico

3 Tempo para desmontagem (acesso)

1 2 3 4 5 6 7 8T0 Tf

30

3 Tempo para desmontagem (acesso)

4 Tempo para remoção

5 Tempo de espera de sobressalentes (logístico)

6 Tempo para substituição de peças

7 Tempo para remontagem

8 Tempo para ajustes e testes

Tf Instante de retorno do equipamento à operação

Melhorando a Mantenabilidade

• Momento mais adequado: PROJETO!!!!• 60% dos custos de manutenção durante a vida de

um equipamento poderiam ter sido evitados no projeto

• Aspectos que podem ser considerados:

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• Aspectos que podem ser considerados:– Qualitativos– Quantitativos– Suporte Logístico– Capacitação da equipe

Mantenabilidade: aspectos qualitativos

• Acessibilidade (facilidade de acesso)• Modularidade• Padronização• Intercambiabilidade• Manobrabilidade• Possibilidade de regulagem e ajustes

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• Possibilidade de regulagem e ajustes• Simplicidade de operação• Necessidade de ferramentas, dispositivos e instrumentos

especiais• Visibilidade das partes que terão manutenção• Peças e componentes commodities

Mantenabilidade: aspectos quantitativos

• Tempo médio para intervenções do tipo corretivo, preventivo e preditivo

• Tempos máximos admissíveis para os trabalhos de manutenção

• Disponibilidade de recursos para manutenção

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• Número médio e máximo de recursos técnicos necessários para intervenções

• Tempos médio e máximo de indisponibilidade (histórico)

• Tempo de manutenção por produto novo

• Expectativa de consumo de componentes

• Quantidade recomendada de estoque

Mantenabilidade: suporte logístico

• Conjunto dos meios que devem ser colocados à disposição para o cumprimento da missão da manutenção. São considerados meios:– Ferramental

– Sobressalentes

– Materiais de consumo

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– Materiais de consumo

– Meios de levantamento de carga

– Transporte e movimentação de carga

– Pessoal

– Materiais

• Suporte logístico é providenciar os meios necessários, no momento adequado, no local apropriado.

Mantenabilidade: capacitação da equipe

• A capacitação é essencial à:– Qualidade do serviço prestado– Redução do tempo de execução do serviço– Observação de oportunidades de melhoria

• O mantenedor deve:

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• O mantenedor deve:– Conhecer detalhadamente os equipamentos, sistemas e

o seu funcionamento– Conhecer detalhes de operação– Ser capaz de definir e utilizar instrumentos necessários,

além de emitir diagnósticos– Ser capaz de transmitir conhecimentos aos seus pares

Tópicos

•• DefiniçõesDefinições•• Taxa de falhasTaxa de falhas•• DisponibilidadeDisponibilidade•• MantenabilidadeMantenabilidade• Indicações

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• Indicações

Indicações

• Leituras e entrega do resumo dia 23/09/11:– Kardec & Nascif (p.95 a 109)– Slack (p.619 a 625)

– Corrêa & Corrêa (p.642 a 650)

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• Exercícios:– Slack � p.648 � 3 e 4