Tempo Médio entre Falhas (MTBF)

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O QUE UMA FALHA? QUAIS SO AS HIPTESES? Estas so perguntas que devem ser feitas na hora de analisar qualquer valor de MTBF. A anlise de pouco valor quando no se responde estas perguntas. Freqentemente se fala de MTBF sem dar uma definio de falha. Este hbito leva a erros e totalmente sem sentido. como fazer um anncio para promover o rendimento de combustvel de um automvel falando de milhas por tanque sem definir a capacidade do tanque em litros ou gales. Para terminar com esta ambigidade, poderia-se dizer que existem duas definies bsicas de falha: A impossibilidade de um produto em todo o seu conjunto poder realizar a funo exigida. A impossibilidade de qualquer componente individual poder realizar a funo exigida, sem estar afetado o funcionamento do produto no conjunto.

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<ul><li> 1. Tempo Mdio entre Falhas (MTBF) |8/27/2014 TEMPO MDIO ENTRE FALHAS (MTBF) CONTENTS Resumo executivo ............................................................................................................................................................................................ 2 Introduo ........................................................................................................................................................................................................... 2 O que uma Falha? Quais so as Hipteses? ........................................................................................................................................ 2 Exemplo 1: ...................................................................................................................................................................................................... 3 Exemplo 2: ...................................................................................................................................................................................................... 3 Definies de confiabilidade, disponibilidade, MTBF e MTTR ...................................................................................................... 4 Confiabilidade ............................................................................................................................................................................................... 4 Disponibilidade ............................................................................................................................................................................................ 4 Mtodos de Predio e Clculo do MTBF ............................................................................................................................................... 7 Mtodos de Predio de Confiabilidade .................................................................................................................................................. 7 MIL-HDBK 217 .............................................................................................................................................................................................. 7 Telcordia ......................................................................................................................................................................................................... 8 HRD5 ................................................................................................................................................................................................................. 9 RBD (Diagrama de Blocos de Confiabilidade) ................................................................................................................................. 9 Modelo de Markov.................................................................................................................................................................................... 10 FMEA / FMECA .......................................................................................................................................................................................... 11 rvore de falhas ........................................................................................................................................................................................ 12 HALT .............................................................................................................................................................................................................. 13 Mtodos para Calcular a Confiabilidade .............................................................................................................................................. 13 Mtodo de predio baseado em elementos similares ............................................................................................................. 13 Mtodo de Medio dos Dados de Campo ...................................................................................................................................... 14 Concluses ........................................................................................................................................................................................................ 14 Referncias ....................................................................................................................................................................................................... 14 </li> <li> 2. Tempo Mdio entre Falhas (MTBF) |8/27/2014 RESUMO EXECUTIVO Tempo mdio entre falhas (MTBF) um termo de confiabilidade usado sem muita preciso em muitas indstrias e mesmo abusivamente em algumas. No decorrer dos anos, o sentido original deste termo foi mudando e atualmente ele causa confuso e cinismo. O MTBF se baseia em hipteses e portanto, a definio de falha e o cuidado com este tipo de detalhes so de suma importncia para uma interpretao correta. Este relatrio explica as complexidades e a falta de compreenso relativas ao MTBF e os mtodos disponveis para calcular o seu valor. INTRODUO O tempo mdio entre falhas (MTBF) tem sido utilizado durante mais de 60 anos como referncia para a tomada de diferentes decises. Com o decorrer dos anos, foram desenvolvidos mais de 20 mtodos e procedimentos de predio da vida til de produtos. Portanto, no de se estranhar que o MTBF seja um tema de peso em eterno debate. H uma rea na qual isto particularmente notrio: o desenho de infra- estruturas de misso crtica que contm equipamentos de TI e de telecomunicaes. Quando poucos minutos de tempo de inatividade podem ter um impacto negativo no valor de mercado de uma empresa, essencial poder contar com infra-estrutura fsica confivel de suporte para este ambiente de rede. possvel que no se atinja a meta de confiabilidade da empresa se no houver uma slida compreenso do MTBF. Este relatrio explica todos os aspectos do MTBF com exemplos para simplificar a complexidade e esclarecer idias errneas. O QUE UMA FALHA? QUAIS SO AS HIPTESES? Estas so perguntas que devem ser feitas na hora de analisar qualquer valor de MTBF. A anlise de pouco valor quando no se responde estas perguntas. Freqentemente se fala de MTBF sem dar uma definio de falha. Este hbito leva a erros e totalmente sem sentido. como fazer um anncio para promover o rendimento de combustvel de um automvel falando de milhas por tanque sem definir a capacidade do tanque em litros ou gales. Para terminar com esta ambigidade, poderia-se dizer que existem duas definies bsicas de falha: A impossibilidade de um produto em todo o seu conjunto poder realizar a funo exigida. A impossibilidade de qualquer componente individual poder realizar a funo exigida, sem estar afetado o funcionamento do produto no conjunto. Os dois exemplos a seguir ilustram como um modo de falha especfico pode ou no ser classificado como falha, conforme a definio escolhida. </li> <li> 3. Tempo Mdio entre Falhas (MTBF) |8/27/2014 EXEMPLO 1: Quando um disco redundante falha em um sistema RAID, a falha no impede que o sistema RAID desempenhe a funo exigida de proporcionar dados crticos em momento algum. No entanto, a falha do disco impede que um componente do sistema de discos realize a funo exigida de proporcionar espao de armazenamento. Portanto, segundo a definio 1 no se trata de uma falha, embora seja uma falha de acordo com a definio 2. EXEMPLO 2: Quando o inversor de um sistema UPS falha e o sistema UPS entra em modo de bypass esttico, a falha no impede que o sistema UPS realize a funo exigida, ou seja, que ele transmita energia para a carga crtica. No entanto, a falha do inversor impede que um componente do sistema UPS realize a funo exigida de proporcionar energia condicionada. Como no caso do exemplo anterior, trata-se de uma falha somente de acordo com a segunda definio. Definir uma falha seria relativamente simples se existissem somente duas definies. Infelizmente, quando reputao de um produto est em jogo, o assunto quase to complexo quanto o prprio MTBF. Na realidade, existem mais de duas definies de falha; de fato, o nmero infinito. Conforme o tipo de produto, os fabricantes podem ter diferentes definies de falha. Os fabricantes que se preocupam com a qualidade realizam um monitoramento de todos os modos de falha para um bom controle dos processos e isto elimina defeitos dos produtos, entre outros benefcios. Portanto, necessrio fazer outras perguntas para definir o conceito de falha com exatido. O mau uso pelo cliente pode ser considerado como uma falha? possvel que os desenhistas tenham deixado de considerar certos aspectos humanos no desenho e isso aumentaria as possibilidades do mau uso do produto por parte dos usurios. Quedas da carga por parte de um tcnico do distribuidor so consideradas como falhas? possvel que o desenho do produto em si aumente a probabilidade da ocorrncia de falhas em um procedimento que j traz riscos? Quando um indicador LED de um computador falha, isto considerado como uma falha mesmo se no afetar o funcionamento do computador? O desgaste natural de um insumo consumvel, como uma bateria, considerado como uma falha quando esse produto apresenta anomalias prematuramente? Danos ocorridos no transporte so considerados como falhas? Estes danos podem ser resultado de um problema no desenho da embalagem. A importncia de definir uma falha deve ser claramente evidente e compreendida antes de se tentar interpretar um valor de MTBF. Perguntas como estas constituem elementos bsicos para tomadas de decises na rea de confiabilidade. Dizem que os engenheiros nunca erram; eles s se baseiam em hipteses errneas. Pode-se dizer o mesmo a respeito das pessoas que calculam valores de MTBF. As hipteses ajudam a simplificar o processo de calcular o MTBF. </li> <li> 4. Tempo Mdio entre Falhas (MTBF) |8/27/2014 Seria praticamente impossvel coletar os dados necessrios para calcular o nmero exato. No entanto, todas as hipteses devem ser realistas. Todas as hipteses descritas neste relatrio so utilizadas comumente para calcular o MTBF. DEFINIES DE CONFIABILIDADE, DISPONIBILIDADE, MTBF E MTTR O MTBF afeta tanto a confiabilidade como a disponibilidade. Antes de explicar os mtodos de calcular o MTBF, importante ter uma slida compreenso destes conceitos. Freqentemente se desconhece ou no se entende bema diferena entre a confiabilidade e a disponibilidade. Muitas vezes a alta disponibilidade e a alta confiabilidade vo juntas mas os termos no podem ser usados indistintamente. CONFIABILIDADE a capacidade que um sistema ou componente tem de desempenhar as funes exigidas nas condies estabelecidas por um determinado perodo de tempo [IEEE 90]. Em outras palabras, a probabilidade de um sistema ou componente realizar funes de maneira satisfatria durante o tempo de durao da misso especfca, sem apresentar anomalias. A misso de uma aeronave ilustra este conceito perfeitamente.Quando uma aeronave decola para cumprir uma misso, h uma meta clara: concluir o vo, conforme planejado, de modo seguro (sem falhas catastrficas). DISPONIBILIDADE o grau de funcionalidade e acessibilidade que o sistema ou componente apresenta quando se requer a sua utilizao [IEEE 90]. A disponibilidade pode ser considerada como a probabilidade de o componente ou sistema estar em condies de desempenhar a funo exigida em certas circunstncias e em um determinado momento. Ela depende do grau de confiabilidade de um sistema e do tempo de recuperao aps a ocorrncia de uma falha. Quando os sistemas funcionam por longos perodos ininterruptamente (como um centro de dados que j tem 10 anos, por exemplo), as falhas so inevitveis. Muitas vezes a disponibilidade vem a ser um fator de preocupao quando ocorre uma falha e a varivel crtica passa a ser a rapidez de recuperao do sistema. No exemplo do centro de dados, a varivel mais crtica poder contar com um desenho de sistema que seja confivel mas, quando ocorre uma falha, o fator mais importante vem a ser a reativao e a entrada em funcionamento dos equipamentos de TI e os processos da empresa no prazo mais rpido possvel para reduzir o tempo de inatividade ao mnimo. O MTBF ou Tempo Mdio entre Falhas uma medida bsica da confiabilidade de um sistema. Em geral ele medido em unidades de horas. Quanto mais alto o valor de MTBF, mais confivel ser o produto. A equao 1 ilustra essa relao. </li> <li> 5. Tempo Mdio entre Falhas (MTBF) |8/27/2014 Um dos erros mais freqentes em relao ao MTBF pensar que ele equivale ao nmero de horas de funcionamento previsto antes que o sistema falhe, ou seja, a vida operacional. No entanto, no to infreqente ver valores de MTBF de 1 milho de horas e seria pouco realista pensar que o sistema pode funcionar ininterruptamente por mais de 100 anos sem falhas. A razo pela qual estes nmeros costumam ser to altos porque esto baseados na taxa de falhas do produto ainda na sua vida til ou vida normal e aceita - se que a taxa de falhas permanecer igual para sempre. No entanto, nesta etapa de vida, o produto apresenta a mais baixa (mais constante) taxa de falhas.Na realidade, os modos de desgaste do produto restringiriam a sua vida muito antes que o valor de MTBF. Portanto, no deve existir correlao direta entre a vida operacional de um produto e a sua taxa de falhas ou MTBF. H casos de produtos que tm um alto grau de confiabilidade (MTBF) e uma baixa expectativa de vida operacional. Tomemos como exemplo os SERES HUMANOS: Em uma amostra populacional h 500.000 seres humanos de 25 anos de idade. Durante um ano coleta-se dados sobre falhas (mortes) nessa populao. A vida operacional da populao de 500.000 por 1 ano = 500.000 pessoas/ano. Ao longo do ano 625 pessoas falharam (morreram). O nmero de falhas de 625 falhas / 500.000 pessoas/ano = 0,125% / ano. O MTBF o inverso da taxa de falhas ou 1/ 0,00125 = 800 anos. Embora os seres humanos de 25 anos apresentem altos valores de MTBF, a expectativa de vida (vida operacional) muito mais curta e no h correlao. Na verdade os seres humanos no apresentam taxas de falhas constantes. medida que as pessoas envelhecem, h mais falhas (elas se desgastam). Portanto, a nica verdadeira maneira de calcular um valor de MTBF que seja equivalente vida operacional esperar que toda a amostra populacional de pessoas de 25 anos chegue ao fim de suas vidas. Deste modo, pode-se calcular a mdia destes tempos de vida. A maioria estaria de acordo que o resultado seria aproximadamente entre 75 e 80...</li></ul>

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