1
1
Introdução a Engenharia da
Confiabilidade
Professor: Emerson Rigoni, Dr. [email protected]
www.rigoni.com.br/et54c.htm
GERENCIA DA MANUTENÇÃO
2
2
Parte 1 – Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA).
Parte 2 – Análise por Árvore de Falhas (FTA).
Evolução dos Conceitos
3
3
Exercícios de fixação sobre os temas abordados:
08/05 – Entrega Parte 1 (FMEA).
15/05 – Entrega Parte 2 (FTA).
Métodos de Avaliação
Equipes – 2 Pessoas
4
4
Noção de Confiabilidade – Ideias Relacionadas
Durabilidade
Equipamento
Pronto para Operar
Operação
Sem Falhas
Q Q Q Q
Q Q Qualidade
Confiabilidade
5
5
Disponibilidade dos
Ativos Confiabilidade
Man
ten
ab
ilid
ad
e
Fonte - Documento Nacional - ABRAMAN
Dependabilidade Termo coletivo usado para descrever o desempenho da disponibilidade e seus fatores de influência: confiabilidade, mantenabilidade e suporte logístico de manutenção.
Capacidade de um item ser mantido ou recolocado em condições de executar
suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a
manutenção é executada sob condições determinadas e mediante
procedimentos e meios prescritos.
Q Q Q Q
Q Q
Qualidade
Disponibilidade Confiabilidade + Mantenabilidade
6
6
NBR 5462 (1994) Confiabilidade é a capacidade de um item desempenhar uma
função requerida sob condições especificadas, durante um dado intervalo de tempo
Definições de Confiabilidade
Blanchard & Fabrycky Confiabilidade é uma
característica inerente ao projeto e pode ser
definida como a probabilidade na qual um sistema
ou produto irá operar de modo satisfatório em um
dado intervalo de tempo, quando utilizado restrito
às condições de operação específicas Wolter Fabrycky - Benjamin S. Blanchard
BLANCHARD, Benjamin S., FABRYCKY, Wolter J., Systems Engineering and Analysis, Prentice Hall International Series in Industrial & Systems Engineering, 1990, p.346-347.
7
7
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
8
8
Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos - FMEA
FMEA Failure Mode and Effects Analysis (Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos).
Utilizada em Engenharia de Qualidade e Confiabilidade Análise de Falhas em Sistemas.
Origem Departamento de defesa dos Estados Unidos, em 1949 MIL-P-1629 (Military
Procedure MIL-P-1629: Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality
Analysis).
Passou a ser utilizada pela indústria automobilística na década de 70.
Regulamentada pela ISO 9000 em 1988.
Quando a análise leva em conta a Criticidade da Falha FMECA (Failure Mode, Effects and
Criticality Analysis – Análise dos Modos de Falha seus Efeitos e sua Criticidade).
9
9
MIL-P-1629 / 1980 (Military Procedure MIL-P-1629) – Procedures for Performing a Failure
Mode, Effects and Criticality Analysis) http://www.weibull.com/knowledge/milhdbk.htm
SAE J1739 / 2009 – Potential Failure Mode and Effects Analysis in Design (Design FMEA),
Potential Failure Mode and Effects Analysis in Manufacturing and Assembly Processes (Process
FMEA) http://standards.sae.org/j1739_200901/
SAE ARP 5580 / 2001 “Recommended Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) Practices for
Non-Automobile Applications”
IEC 60812 / 2006 – Analysis Techniques for System Reliability – Procedure for Failure Mode
and Effects Analysis (FMEA)
BS 5760-5:1991 – British Standards Institution - Reliability of Systems, Equipment and
Components. Guide to Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMEA and FMECA)
FMEA/FMECA Principais Normas
10
10
Objetivos da FMECA (SAE J1739 / 2009):
• Reconhecer e avaliar a falha de um produto ou processo e os efeitos dessa falha.
• Identificar ações que possam eliminar ou reduzir as chances de uma falha ocorrer.
• Documentar o processo de análise:
Estudos e desenvolvimentos futuros.
Comunicação e Treinamento.
• Permite rastrear a análise suas decisões e ações recomendadas.
FMEA/FMECA – Objetivos
Gestão do Conhecimento
11
11
Tipos de FMECA:
• Projeto Falhas durante a Fase de Projeto.
Foco: Dimensionamentos, Especificações, etc...
• Processo Falhas do Processo Produtivo.
Foco: Qualidade, Produtividade, etc...
• Sistema Falhas dos Sistemas e seus Componentes.
Foco: Operação e Manutenção Mão de Obra, Métodos, Materiais, etc...
• Serviço Desempenho do serviço, antes que sua falha atinja o cliente.
Foco: Recursos Humanos, Satisfação do Cliente, etc...
FMEA/FMECA – Tipos e Objetivos
• PALADY, Paul, FMEA - Análise dos Modos de Falha e Efeitos: Prevendo e Prevenindo Problemas Antes que Ocorram. Instituto IMAN, 2004.
• STAMATIS, D. H., Failure Mode and Effect Analysis – FMEA from Theory to Execution. Editora ASQC Quality Press, 1995.
12
12
Formulário para Documentação da FMECA
13
13
Formulário para Documentação da FMECA
14
14
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
FMEA/FMECA x FTA
15
15
Planta: Subestação
Sistema: Disjuntor
Subsistemas:
• Câmaras de Extinção
• Capacitores de Equalização
• Resistores de Pré-Inserção
• Cárter
• Coluna de Isolação / Suporte
• Unidade de Acionamento
• Unidade de Comando
FMEA/FMECA Nível da Análise
Estratificação do Sistema Exemplo
Nível Hierárquico Muito Profundo x Nível Hierárquico Muito Superficial
16
16
DJ141 Isolador
DJ142 Contato Fixo
DJ143 Contato Móvel
DJ1 Disjuntor FA4
DJ14 Câmara de Extinção
DJ17 Painel de Comando
DJ12 Resistor de
Pré-Inserção
DJ11 Capacitor de Equalização
DJ16 Unidade de
Acionamento
DJ13
Cárter
DJ15 Coluna de Isolação
DJ1421 Cesto de alumina
ativada
DJ1422 Suporte do contato fixo
DJ1423 Pinças do contato
fixo
DJ1424 Contato fixo de
arco
FMEA/FMECA Nível da Análise
Nível de Análise
Estratificação do Sistema
Exemplo:
Planta (Subestação) → Sistema (Disjuntor) → Subsistema (Câmara de
Extinção) → Componentes (Contato Fixo) → Itens (...)
Menor Nível de Mantenabilidade
17
17
FMEA/FMECA Função
Aquilo que se deseja que o equipamento/sistema/subsistema faça dentro de um padrão de
desempenho especificado.
Considerações Normatizadas e Bibliográficas:
SAE JA1011/1999 (Pg. 04 item 3.13) e SAE JA1012/2002 (Pg. 06 item 3.13) → Aquilo que o
proprietário ou usuário do ativo físico ou sistema deseja que o mesmo faça.
SAE J1739/2002 (Pg. 31 item 5.2.9) → A descrição da função deve levar em conta normas
aplicáveis de desempenho, de material, de processo, ambientais e de segurança.
Moubray, 2001 (Pg. 22 item 2.1) → A descrição da função deve consistir de um verbo, um
objeto e um padrão desejado de desempenho.
18
18
Priorizar (nesta ordem): 1) Segurança Pessoal dos Operadores e Usuários
2) Meio Ambiente
3) Operação da Instalação
4) Economia do Processo
5) Instrumentação e Controle
Primárias
ou
Secundárias
FMEA/FMECA Função
19
19
Função Primária Razão de existência do sistema Objetivo principal do sistema
Função Secundária Acrescenta objetivos ao sistema
Categorias: Integridade Ambiental: Regulamentos, leis, etc...
Segurança para os operadores e terceiros
Integridade estrutural: Suportar outros subsistemas
Controle: Regulação do desempenho
Contenção
Conforto
Aparência
Proteção
Economia / Eficiência
Funções supérfluas / desnecessárias
Funções
Secundárias
Environment (Meio Ambiente)
Safety (Segurança)
Control (Controle)
Appearance (Aparência)
Protection (Proteção)
Economy (Economia)
Superfluous (Supérfluo)
FMEA/FMECA Função
20
20
FMEA/FMECA Função Sugestões
• Use Verbo + Objeto + Padrão de Desempenho
• Considere todas as funções Primárias e Secundárias
• Inclua os padrões de desempenho sempre que possível
• Definir o que deve ser feito e não o que o sistema pode fazer
• Não combine funções
• Associe as funções a diagramas e descrições textuais
• Consulte: usuários, manuais, operadores, desenhos, técnicos, etc...
• Padronize um sistema de codificação
21
21
Exemplo:
Câmara de Extinção (Disjuntor SF6) → Conter o SF6, em
uma faixa de pressão de 5,5 a 7 bar. Anel de Vedação “O-Ring” (Disjuntor SF6) → Manter o SF6
dentro dos níveis de pureza especificados pela IEC 60376.
Função
Falha Funcional
Pre
ssão d
o S
F6
FMEA/FMECA Função
22
22
FMEA/FMECA Falha Funcional
Estado que caracteriza a incapacidade de um equipamento/sistema/subsistema executar uma
função específica dentro dos padrões desejados de desempenho.
Considerações Normatizadas e Bibliográficas:
SAE JA1011/1999 (Pg. 04 item 3.14) e SAE JA1012/2002 (Pg. 06 item 3.14) → Um estado no
qual um ativo físico ou sistema é incapaz de desempenhar uma função específica com o
desejável nível de desempenho Equivalente ao conceito de “Pane” da NBR-5462.
Moubray, 2001 (Pg. 47 item 3.2) → Incapacidade de um ativo cumprir com a sua função com
um padrão de desempenho aceitável pelo usuário.
23
23
FMEA/FMECA Falha Funcional Conceitos Correlatos
• Categorias de Falha Funcional:
→ Evidente: Detectável pelo operador durante sua atividade normal.
→ Oculta: Não é detectável pelo operador durante sua atividade normal.
→ Múltipla: Combinação = Falha Oculta + Segunda Falha ou Evento que a torne evidente.
• Falha Potencial → Condição identificável e mensurável que indica uma Falha Funcional
pendente ou em processo de ocorrência.
• Defeito → Desvio, das características especificadas para um sistema, o qual é detectável e
não causa perda total da função requerida.
24
24
Isolador de Porcelana da Câmara de Extinção Disjuntor SF6
Função:
• Conter o SF6, em uma faixa de pressão de 5,5 a 7 bar
Falha Funcional:
• Não consegue conter o SF6 Vazamento
• Faixa de pressão fora do limite aceitável (5,5 a 7 bar)
FMEA/FMECA Falha Funcional Exemplo
25
25
FMEA/FMECA Falha Funcional Quem define ?
Consenso entre
Usuários (Operadores) e Manutentores
Definição clara do
Padrão de Desempenho
Tempo Falha Potencial Falha Funcional
26
26
FMEA/FMECA Modo de Falha
Modo, Maneira com que o sistema/componente deixa de executar a sua função ou desobedece
às especificações Evento ou fenômeno físico que provoca a transição do estado normal para
o estado anormal SAE JA1011 (item 3.12) e SAE JA1012 (itens 3.12 e 8).
Durante o preenchimento da planilha de FMECA a pergunta que se responde para o modo de
falha é “O quê causou a Falha Funcional?” (SAE JA1012, Pg. 14 - Moubray, 2001 Pg. 53).
Normalmente associado a
componentes do sistema
27
27
FMEA/FMECA Modo de Falha
SAE JA1011/1999 (Pg. 06 item 5.3.5) e SAE JA1012/2002 (Pg. 18 item 8.5) Incluir:
Deterioração Erros de Projeto Falha Humana
SAE J1739/2002 (Pg. 31 item 5.2.10) Exemplos de Modo de Falha:
Empenado Torto Quebrado Curto-circuitado
Colado Aterrado Gasto Sujo
Deve ser ignorado a existência de redundâncias que possam reduzir suas consequências.
Listar todos os modos de falha “razoáveis” Que já aconteceram ou não.
Não combinar modos de falha.
Descrever o modo de falha com um nível de detalhamento suficiente para selecionar uma
tarefa de manutenção: Causalidade, Probabilidade, Consequência, Contexto Operacional,
etc...
28
28
Isolador de Porcelana da Câmara de Extinção Disjuntor SF6
Função: Conter o SF6, em uma faixa de pressão de 5,5 a 7 bar.
Falha Funcional: Não consegue conter o SF6
Modo de Falha:
• Trincas na porcelana
• Porosidade da porcelana
• Baixa aderência da cimentação entre os flanges e a porcelana
• Trincas na cimentação entre os flanges e a porcelana
• Porosidades na cimentação entre os flanges e a porcelana
FMEA/FMECA Modo de Falha Exemplo
Boa Prática: Identificar a que componente o Modo de Falha (MF) se refere Componente: MF
29
29
FMEA/FMECA Causas do Modo de Falha
Causas descrevem por que o modo de falha do sistema/componente ocorreu, resultando
na falha funcional.
Durante o preenchimento da planilha de FMECA a pergunta que se responde para as
causas do modo de falha é “Por que o Modo de Falha ocorreu?”.
Considerações Normatizadas:
SAE J1739/2002 (Pg. 33 item 5.2.14) → É um indicativo de fragilidade de projeto ou de
processo que resulta no modo de falha.
Ferramentas RCA
30
30
Análise das Causas Raízes das Falhas
Fonte (Adaptado de Dias, Acires et all - SIC 2003)
Controle - Qualidade
Treinamento
Procedimentos
Sensores / Atuadores
Comunicação
31
31
Isolador de Porcelana da Câmara de Extinção Disjuntor SF6
Função: Conter o SF6, em uma faixa de pressão de 5,5 a 7 bar.
Falha Funcional: Não consegue conter o SF6
Modo de Falha:
• Trincas na porcelana
Causas do Modo de Falha:
• Manuseio inadequado na montagem
• Defeito da fabricação
• Torque inadequado nos parafusos do flange
FMEA/FMECA Causas do Modo de Falha Exemplo
32
32
FMEA/FMECA Efeito do Modo de Falha
São os resultados para o sistema / subsistemas decorrentes da presença de um modo de falha.
Enquanto o modo de falha ocorre internamente, nos componentes e subsistemas, o efeito
ocorre como uma degradação do sistema e seus subsistemas, sendo perceptível externamente.
Durante o preenchimento da planilha de
FMECA a pergunta que se responde para o
efeito do modo de falha é “O que acontece
(item/ativo/sistema) quando um modo de
falha se apresenta?”.
Local Sistema Planta
33
33
FMEA/FMECA Efeito do Modo de Falha Exemplo
Hexafluoreto de Enxofre – SF6 Disjuntor SF6
Função: Isolar os contatos do disjuntor durante a abertura
Falha Funcional: Baixa rigidez dielétrica entre os contatos do disjuntor
Modo de Falha: Baixa Pressão do SF6
Efeitos do Modo de Falha:
Local:
→ Abertura de arco elétrico entre partes condutoras
Sistema:
→ Explosão do disjuntor
Planta:
→ Impossibilidade de operação do disjuntor/subestação
34
34
Subestação de 500 kV em Linha de 150 km localizada em Eldorado próximo de Boulder City, Nevada.
Interruptor Seccionador Trifásico de Abertura Central com 2 câmaras de sopro de gás SF6 em série “Gas Puffer"
abrindo Reator de Compensação.
Observar: Arco na câmara não defeituosa.
O arco atingiu 30m de altura em relação a terra com baixa corrente (aproximadamente 100A).
Após curto Fase-Fase outro disjuntor da subestação (isolado a Óleo) abriu.
Falha: Perda de pressão do SF6 na câmara da chave.
MF: Baixa Pressão do SF6 Efeito: Arco Elétrico
35
35
FMEA/FMECA Efeito do Modo de Falha
Descrição dos Efeitos Informação suficiente para avaliar os seguintes aspectos:
• Evidência da Falha Como é observado o efeito
• Impacto na Segurança Risco para as pessoas
• Impacto Ambiental Danos ao meio ambiente
• Reflexo Operacional Funcionalidades e produtividade do processo
• Resultados Econômicos Impacto financeiro
• Forma de Reparo Como retornar a função após a falha
• Características Compensatórias do Sistema Reduzir o impacto do efeito
36
36
RIGONI, Emerson, METODOLOGIA PARA IMPLANTAÇÃO DA MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE: uma abordagem fundamentada em Sistemas Baseados em Conhecimento e Lógica Fuzzy. Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Engenharia, Florianópolis, 2009.
Matriz de
Criticidade ou
Matriz de Risco:
medida relativa das
consequências de
um modo de falha.
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
Aceitabilidade do Risco
Definida pelos Gestores
Matriz de Risco MIL-STD-882D Standard Practice for System Safety
37
37
O NPR (Número de Prioridade de Risco) pode ser utilizado para comparar a criticidade de
diferentes modos de falha e assim priorizar as ações corretivas para os casos mais críticos.
É o produto dos índices de Severidade (S), Ocorrência (O) e Detecção (D):
NPR = Severidade x Ocorrência x Detecção
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
NPR (Número de Prioridade de Risco)
38
38
FMEA Severidade (S) Avaliação SAE J1739 / 2002
Refere-se à gravidade ou o quão severo são os efeitos do modo de falha.
Considerações Normatizadas:
SAE J1739/2002 (Pg. 32 item 5.2.12) → Índice associado ao mais alto grau de
seriedade/gravidade dos efeitos do modo de falha.
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
39
39
FMEA Ocorrência (O) Avaliação SAE J1739 / 2002
Avalia as chances (probabilidade) da falha funcional ocorrer Refere-se à frequência com que
havendo a cadeia causal (causas modo de falha) tem-se os efeitos indesejados.
Considerações Normatizadas e Bibliográficas:
SAE J1739/2002 (Pg. 33 item 5.2.15) → Probabilidade de que a causa da falha ocorra em um
determinado período de tempo.
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
40
40
FMEA Detecção (D)
Probabilidade das características de projeto e/ou os procedimentos de verificação (Controles
Atuais) detectarem as causas do modo de falha a tempo de prevenir uma falha funcional.
Controles Atuais: São as medidas preventivas e de detecção que já tenham sido tomadas
e/ou são regularmente utilizadas para evitar a ocorrência das causas do modo de falha.
Exemplo: Procedimento de Manutenção, Testes de Comissionamento, etc...
Considerações Normatizadas:
SAE J1739/2002 (Pg. 35 item 5.2.17) → É um índice associado ao melhor mecanismo de
detecção disponível na máquina/processo.
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
41
41
FMEA Detecção (D) Avaliação SAE J1739 / 2002
FMEA/FMECA Análise da Criticidade
42
42
FMEA/FMECA Planilha Exemplo
43
43
FMEA/FMECA Planilha Exemplo
44
44
FMECA Ações Preventivas e/ou Melhoria
45
45
• Registrar as ações que devem ser conduzidas para bloqueio da causa da
falha ou diminuição da sua gravidade e/ou ocorrência.
• Indicar o responsável pela implementação da ação de bloqueio.
• Registrar essas ações de forma objetiva e concisa. Por exemplo:
- Redimensionamento do eixo;
- Modificação das tolerâncias.
• As ações recomendadas devem fazer parte de um plano de ação para o
estabelecimento das contramedidas adotadas Utilizar 5W2H.
FMEA/FMECA Ações Preventivas Recomendadas
46
46
• Anotar neste campo as medidas efetivamente adotadas e aplicadas.
• Lembrar que nem sempre as ações recomendadas são adotadas, por
razões de factibilidade e/ou custos Relatório das 3 Gerações.
• A reanálise da Criticidade (Novo NPR) deve ser preenchida somente após
a implantação das medidas recomendadas com o intuito de reavaliar as
falhas, esperando-se que os índices de Criticidade tenham seus valores
reduzidos.
FMEA/FMECA Ações Preventivas Adotadas
47
47
Exercício
Desenvolvimento da FMEA/FMECA para um Sistema
FMEA/FMECA Exercício
48
48
OBRIGADO PELA ATENÇÃO
FINAL PARTE 1 - DÚVIDAS E SUGESTÕES
Top Related