Fta - Fault Tree Analysis

Fundamentos de Confiabilidade

Faculdade Atenas Maranhense – FAMA Curso de Especialização em Gestão Estratégica da Qualidade

FTA – Análise de Árvore de Falhas Prof. MSc. Gerisval Alves Pessoa Abril de 2009  Gerisval Pessoa

Revisão 04

1

Fundamentos de Confiabilidade Instrutor  Mestre em Gestão Empresarial (FGV)  Especialista em Engenharia da Qualidade (UEMA)  Químico Industrial (UFMA)  Especialista em TQC (Total Quality Control - Japão)  Professor de Graduação e Pós-graduação  Coordenador dos Cursos de Pós-Graduação (FAMA) Gestão Estratégica da Qualidade Gestão Estratégica de Pessoas Gestão Estratégica de Serviços Gestão Ambiental Empresarial  Auditor Líder ISO 9001 e 14001 e Auditor OHAS 18001  Instrutor Internacional de TPM (Total Productivity Maintenance)  Examinador Prêmio Nacional da Qualidade: Ciclos 2000, 2001 e 2002 Analista da Qualidade Máster (Vale)  24 anos de experiência profissional  Gerisval Pessoa

Revisão 04

2

Fundamentos de Confiabilidade

UNIDADE I

CONCEITO DE FALHA

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

3

Fundamentos de Confiabilidade

Falha - Definição • É o término da capacidade de um item desempenhar a função requerida • É a diminuição total ou parcial da capacidade de uma peça, componente ou máquina de desempenhar a sua função durante um período de tempo, quando o item deverá ser reparado ou substituído. • É a “inabilidade” de um sistema/componente em cumprir uma de suas funções de projeto. Efeitos Ambientais Falhas do Sistema Causada por ...

Falha(s) de Subsistema(s) ou interface(s) Causada(s) por ...

Falha(s) de Componente(s) Causada(s) por ...

Erro Humano  Gerisval Pessoa

Revisão 04

4

Fundamentos de Confiabilidade

Modo de Falha

• Maneira pela qual a falha é observada (Mil-Std 1629A) • Efeito pelo qual se percebe que a falha ocorreu (IEEE Std 500)

FA-005f-0  Gerisval Pessoa

Revisão 04

5

Fundamentos de Confiabilidade

Modo de Falha (Exemplos) • Falha em partir • Entupimento • Falha em permanecer em uma posição • Vazamento interno • Vazamento externo • Falha em fechar / Falha aberta • Falha em abrir / Falha fechada • Indicação errada • Operação inadvertida • Fluxo restrito • Falha em parar • Falha em conectar • Curto (elétrico) • Fuga (elétrica)

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

6

Fundamentos de Confiabilidade

Modo de Falha Em geral, os modos de falha estão relacionados com as seguintes situações: • Operação prematura • Falha em operar num tempo especificado • Falha em parar de operar num tempo especificado • Falha durante a operação

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

7

Fundamentos de Confiabilidade

Causas Possíveis mecanismos físicos ou químicos, erros de projeto, defeitos de qualidade, ou outros processos que são a razão básica para a ocorrência do modo de falha • Sobretensão • Corrosão • Falta de lubrificação

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

8

Fundamentos de Confiabilidade

Efeitos

Conseqüências que um modo de falha impões na operação, função ou estado de um componente ou sistema. • Ruído excessivo • Perda de potência • Vazamento (sistema)

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

9

Fundamentos de Confiabilidade

Terno da Falha (Causa – Modo de Falha – Efeito) Efeitos

Componente

Perda de performance do freio

Modo de Falha

Cilindro

Selo Danificado

Causas

 Gerisval Pessoa

Vazamento de fluido

Revisão 04

10

Fundamentos de Confiabilidade

UNIDADE II

FERRAMENTA BÁSICA APLICADA À CONFIABILIDADE

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

11

Fundamentos de Confiabilidade Ferramentas Básicas Aplicadas à Confiabilidade As duas ferramentas básicas aplicadas à confiabilidade são FMEA e FTA que têm suas principais aplicações para a:  Melhoria de um produto ou processo já em operação. A partir da identificação das causas das falhas ocorridas e seu posterior bloqueio.  Detecção e bloqueio das causas de falhas potenciais (antes que aconteçam) em produtos ou processos já em operação.  Detecção e bloqueio das causas de falhas potenciais (antes que aconteçam) em produtos ou processos, ainda na fase de projeto.

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

12

Fundamentos de Confiabilidade FMEA e FTA: Dois Tipos de Raciocínio

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

13

Fundamentos de Confiabilidade FTA

A ferramenta FTA - Análise de Árvore de Falhas (Fault Tree Analysis) é um método padronizado de análise de falhas ou problemas, verificando como os mesmos ocorrem em um equipamento ou processo.

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

14

Fundamentos de Confiabilidade FTA (Fault Tree Analysis) A Análise de Árvores de Falha (FTA) é um método sistemático e padronizado, capaz de fornecer bases objetivas para funções diversas tais como a análise dos modos comuns de falhas em sistemas, análise do projeto do sistema, para justificar mudanças e demonstrar atendimento a requisitos (de segurança) regulamentadores e/ou contratuais.

A FTA é uma análise dedutiva detalhada que usualmente requer considerável volume de informações sobre o sistema. Particular

A FTA é uma representação gráfica, associada ao desenvolvimento de uma falha particular do sistema (efeito), chamada de evento de topo, e às falhas básicas (causas), denominadas de eventos primários. Por esse motivo, é considerada como uma ferramenta top down (de cima pra baixo).  Gerisval Pessoa

Revisão 04

15

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falha É um processo lógico dedutivo que parte de um evento indesejado, buscando todas as combinações de “causas básicas” que podem levar à ocorrência desse evento.  Evento indesejado = EVENTO TOPO  Causas básicas

= EVENTOS BÁSICOS

 Aplicável para projetos/plantas em operação  Indica claramente os pontos fracos do Sistema Observações: - É interessante fazer o FMEA antes da Árvore de Falha - Funciona do Sistema / Fronteira / FMEA / Eventos / Árvore de Falha  Gerisval Pessoa

Revisão 04

16

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas

É uma representação gráfica da relação lógica entre falhas (eventos básicos e eventos intermediários)que levam a uma ocorrência do evento de topo

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

17

Fundamentos de Confiabilidade Uso da FTA  Estabelecer um método padronizado de análise de falhas ou problemas, verificando como ocorre em um equipamento ou processo.  Análise da confiabilidade de um produto ou processo  Compreensão dos modos de falha de um sistema de maneira dedutiva.  Priorização das ações corretivas que serão tomadas.  Análise e projeto de sistemas de segurança ou sistemas alternativos.  Compilação de informações para manutenção de sistemas alternativos de procedimentos de manutenção.  Indicação clara e precisa de componentes mais críticos ou condições críticas de operação.  Compilação de informações par treinamento na operação de equipamentos  Compilação de informações para planejamento de testes e inspeção.  Simplificação e otimização de equipamentos.

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

18

Fundamentos de Confiabilidade Etapas da FTA Definir o evento de TOPO Entender o Sistema Construir a Árvore Avaliar a Árvore Implementar ações corretivas  Gerisval Pessoa

Revisão 04

19

Fundamentos de Confiabilidade Fluxograma da Sequência de Procedimentos para a FTA          

Definir a equipe responsável pela execução Selecionar o evento topo para análise Coleta de dados Definir quais são as interfaces ou fronteiras do sistema Análise detalhada do sistema Montagem preliminar da árvore de falhas Revisão da árvore de falhas Cálculo da probabilidade do evento de topo Análise de recomendações Reflexão sobre o processo

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

20

Fundamentos de Confiabilidade Estrutura da Árvore de Falhas

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

21

Fundamentos de Confiabilidade Símbolos de Eventos

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

22

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas - Simbologia

Eventos

EVENTO BÁSICO (Modo de falha com dados conhecidos) EVENTO NÃO CONHECIDO (Intermediário, pode já ter sido analisado ou não, dispõe-se de dados, ou não interessa, ou não faz parte da fronteira do sistema) TRANSFERÊNCIA (Para mudar de página – referência para evitar repetir trechos da árvore de falhas  Gerisval Pessoa

Revisão 04

23

Fundamentos de Confiabilidade Portas Lógicas - Simbologia Porta tipo “OU”

Porta tipo “E”

TOPO

TOPO

PORT 001

PORT 002

Falha 1

Falha 2

Falha 3

Falha 1

Falha 2

Falha 3

EVEN 001

EVEN 002

EVEN 003

EVEN 001

EVEN 002

EVEN 003

Qualquer dos eventos leva ao evento TOPO. Soma-se as probabilidades de ocorrência  Gerisval Pessoa

Só ocorrerá o evento TOPO se todas as falhas ocorrerem. Multiplica-se as probabilidades de ocorrência das falhas Revisão 04

24

Fundamentos de Confiabilidade Símbolos de Portas Lógicas

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

25

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas – Exercícios de Portas Lógicas Avião monomotor é forçado a aterrissar

PORT 001

Ocorrência de péssimas condições do tempo

Motor não funciona

EVEN 003

PORT 002

Piloto não consegue religar o motor

Motor para durante o voo

EVEN 002

EVEN 001

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

26

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas – Exercícios de Portas Lógicas Torrada sai queimada da torradeira

PORT 001

O dono da torradeira está distraído, não notando a demora no preparo da mesma

Falha no mecanismo de controle da torradeira

EVEN 003

PORT 002

Controle de temperatura elevado (erro humano) EVEN 002  Gerisval Pessoa

Dispositivo de desligamento automático não atua EVEN 001 Revisão 04

27

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas – Exemplo Sistema de Energia Elétrica de um Hospital

Energia Elétrica Rede Pública

Monitor de Tensão

Efeito Indesejável

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

Bl ac ko ut

Gerador Diesel

28

Fundamentos de Confiabilidade Sistema de Energia Elétrica de um Hospital Perda total de energia elétrica (Blackout)

Evento topo

PORT 001

Evento intermediário

Perda de Energia da Rede Pública

Falha do Sistema de Energia Interna

PORT 002

Falha do monitor de tensão

 Gerisval Pessoa

Gerador diesel falha na partida Evento básico Revisão 04

29

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas – Exemplo Sistema CD Player Automotivo Auto-falante A

Auto-falante B

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

30

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas – Exemplo – Sistema CD Player Evento topo: Falta de som Componentes: CD player Auto-falantes A e B

Falta de Som no Ambiente

PORT 001

Falha dos autofalantes

CD player não funciona

PORT 002

Falha do auto-falante A  Gerisval Pessoa

Revisão 04

Falha do auto-falante B 31

Fundamentos de Confiabilidade Diagrama de Causa e Efeito (Parcial) Circuito Elétrico Bobina

Velas

Cabos

Distribuidor

Bateria

Ignição eletrônica

Chave de ignição

Motor não dá partida Mangueira Filtro

Operacionais

Nível Gasolina

Bomba de combustível

Circuito Combustível CAUSAS

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

32

Fundamentos de Confiabilidade Exemplo de uma Árvore de Falha

 Gerisval Pessoa

Revisão 04

33

Fundamentos de Confiabilidade Exemplo de um Processo Administrativo (Emissão/Recebimento por Nota Fiscal) 1. Departamento de engenharia industrial emite ordem de serviço: valor e características do serviço são especificados 2. Ordem de serviço é enviada ao setor de faturamento 3. Funcionário levanta cadastro da empresa faturada 4. Funcionário calcula impostos a serem recolhidos 5. Nota fiscal é emitida 6. Nota fiscal é conferida e enviada ao cliente 7. Cliente acusa o recebimento 8. Nota fiscal é enviada ao setor de contas a receber 9. Contas a receber verifica pagamento e dá baixa na nota 10. Nota fiscal e ordem de serviços são arquivadas  Gerisval Pessoa

Revisão 04

34

Fundamentos de Confiabilidade Árvore de Falhas (Processo Administrativo) Atraso no pagamento

Faturamento emite NF com atraso

Cliente Atrasa pagamento

Atraso no cadastro

Nota fiscal tem de ser refeita Cadastro não existe

Dificuldade no levantamento dos dados

Treinamento inadequado

 Gerisval Pessoa

Erro do funcionário

Erro no Cadastro

Revisão 04

Erro no cálculo dos impostos

35