UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina
FEJ – Faculdade de Engenharia de Joinville
Falhas
DEPS – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas
1
Tópicos
•
•
•
•
•
Definições
Taxa de falhas
Disponibilidade
Mantenabilidade
Indicações
2
Falha
• Definição de falha:
Falta de capacidade de um componente,
equipamento, sistema ou subsistema de realizar a
função especificada.
Fonte: ISO/CD 10303-226
3
Porque as coisas falham?
Falhas na Produção
Falhas de projeto
Falhas de
suprimento
Problemas em
materiais e/ou
informações
fornecidos à
operação
Falhas das instalações:
• Máquinas
Falhas no
Cliente
• Equipamentos
• Edifícios
• Acessórios
Falhas de pessoal
Problemas
causados por
ações dos
clientes
4
Tipos de Falhas
• Falha Parcial:
– Desvios de características, além de limites estabelecidos,
mas que não causam perda completa da função
requerida.
• Falha Completa:
– Desvios além de limites estabelecidos, causando perda
total da função requerida.
5
Desenvolvimento de Falhas
• Falha Gradual:
– Ocorrência pode ser prevista através de inspeção e/ou
acompanhamento
• Falha Súbita:
– Ocorrência imprevisível
– Falha aleatória
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Ocorrência de Falhas
Desenvolv.
Súbita
Gradual
Tipo
Falha
Completa
catastrófica
“Descaso”
Falha
Parcial
marginal
Degradação
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A “Curva da Banheira”
• Padrão Geral de Falhas:
Mortalidade
Infantil
Taxa de falhas
(Tf)
Desgaste
Operação
Normal
tempo
8
“Burn – in”
• Operação do sistema por um período equivalente à
mortalidade infantil, antes da entrega para uso
normal
Desgaste
Tf
Burn-in
Queima
Operação
Normal
tempo
9
Manutenção Preventiva
• Substituição de componentes entrando na fase de
desgaste, mesmo que não apresentem falhas
Manutenção
Preventiva
Adiamento
Desgaste
Tf
tempo
10
Tópicos
•
•
•
•
•
Definições
Taxa de falhas
Disponibilidade
Mantenabilidade
Indicações
11
Taxa de falhas (Tf) ou (λ)
• Base de cálculo:
número de falhas
Tf =
número de horas de operação da unidade
ou
número de falhas
Tf =
número de unidades × horas de operação
• Fontes de dados:
– Análise de dados reais
– Testes
12
Exemplos de taxas de falhas (Tf) em componentes
elétricos
Componente
Tf (falhas/109h)
Resistência
1,5
Potenciômetro
200
Capacitor cerâmico
6
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
13
Medidas de Taxa de Falhas
• 1 FIT (Failure In Time) = 1 falha por dispositivo em
1 bilhão de horas
Componente
Resistores
Capacitores Eletrolíticos
Diodos de sinal
Circuitos Integrados CMOS LSI
Relês
Conectores (por pino)
λ (FIT)
5 - 500
200 - 2000
50
5 - 50
30 - 1000
50 - 100
14
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)
1
100
1
210
1
320
1
440
1
560
1
670
1
780
1
920
15
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 =
= 92 . 1000 + 100 + 210 + 320 + 440 + 560 + 670 + 780 + 920
= 96000
quantidade de falhas
Tf =
quantidade de unidades × horas de operação
8
 falhas 
Tf =
= 0,00008333 

96000
 h 
16
Tópicos
•
•
•
•
•
Definições
Taxa de falhas
Disponibilidade
Manutebilidade
Indicações
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Disponibilidade (D)
• Availability - Disponibilidade
• Recursos disponíveis = recursos prontos para uso
• Definição: relação entre o tempo em que o recurso
está efetivamente disponível e o tempo total para
sua operação, ou seja:
D=
Tempo disponível
Tempo total
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Disponibilidade
TEMPO TOTAL
Tempo Disponível para
Produção
Tempo em
Funcionamento
Tempo de não
Funcionamento
Tempo em
Manutenção
Em Reparo
19
Disponibilidade
• Tempo Disponível:
– Definição: tempo entre duas falhas sucessivas
– TMEF (Tempo Médio Entre Falhas) ou
– MTBF (Mean Time Between Failures)
• 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)
20
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
1
TMEF =
Tf
21
Tempo Médio Para Reparação (TMPR)
• É o tempo gasto para a reparação de uma falha ou numa
manutenção preventiva
TMPR
Obtenção de
Aguardando Análise e
Manutenção Testes e
componentes
manutenção diagnóstico
física
liberação
de reposição
Operação
normal
Operação
normal
22
Disponibilidade
TMEF
D=
TMEF + TMPR
Maximizar
Minimizar
Ações de confiabilidade
COMO?
Melhoria de capacidade e velocidade
de reparação (mantenabilidade)
TMPR
Obtenção de
Aguardando Análise e
Manutenção Testes e
componentes
manutenção diagnóstico
física
liberação
de reposição
Operação
normal
Operação
23
normal
Exercício 2 – Iluminação Industrial
• Para as 100 lâmpadas testadas no Exercício 1, calcular o
TMEF para o caso estudado.
• Solução:
1
1
TMEF =
=
= 12000 h
Tf 0,00008333
24
Aumentando a Disponibilidade
Caso 1 – Não gargalo alimenta gargalo
75%
100%
100%
75%
Caso 2 – Gargalo alimenta não-gargalo
Caso 3 – Um gargalo e um nãogargalo alimentam uma montagem
75%
MONTAGEM
100%
Os recursos gargalos determinam a disponibilidade dos não-gargalos
GARGALO
Disponibilidade = 200h/mês
Demanda = 200h/mês
NÃO-GARGALO
Disponibilidade = 200h/mês
Demanda = 150h/mês
25
Disponibilidade
• Influência de variações no
TMPR em recursos nãogargalos:
NÃO-GARGALO
Disponibilidade = 200h/mês
Demanda = 150h/mês
Tempo Total
Disponibilidade = 200 horas
Demanda = 150 horas
Ociosidade Manutenção
TMPR
Aumentar TMPR
Em até 50 horas
não tem efeito
sobre a produção
Diminuir TMPR
Não tem efeito
sobre a produção
26
Disponibilidade
• Influência de variações no TMPR
em recursos gargalos:
GARGALO
Disponibilidade = 200h/mês
Demanda = 200h/mês
Tempo Total
Disponibilidade = 200 horas
Demanda = 200 horas
Manutenção
TMPR
Aumentar TMPR
Diminui a
produção
Diminuir TMPR
Aumenta a
produção
27
Tópicos
•
•
•
•
•
Definições
Taxa de falhas
Disponibilidade
Mantenabilidade
Indicações
28
Mantenabilidade
• Maintainability: Mantenabilidade ou Manutebilidade
• Definição 1:
– Característica de um equipamento ou instalação que
possa permitir um maior ou menor grau de facilidade na
execução dos serviços de manutenção
• 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)
29
Tempos relacionados à Mantenabilidade
T0
1
2
3
4
5
6
7
8
T0
1
2
3
4
Instante em que se verifica a falha
Tempo para localização do defeito
Tempo para diagnóstico
Tempo para desmontagem (acesso)
Tempo para remoção
5
6
7
8
Tempo de espera de sobressalentes (logístico)
Tempo para substituição de peças
Tempo para remontagem
Tempo para ajustes e testes
Tf
Tf Instante de retorno do equipamento à operação
30
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:
–
–
–
–
Qualitativos
Quantitativos
Suporte Logístico
Capacitação da equipe
31
Mantenabilidade: aspectos qualitativos
•
•
•
•
•
•
•
•
Acessibilidade (facilidade de acesso)
Modularidade
Padronização
Intercambiabilidade
Manobrabilidade
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
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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
• 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
33
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
– 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.
34
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:
– 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
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Tópicos
•
•
•
•
•
Definições
Taxa de falhas
Disponibilidade
Mantenabilidade
Indicações
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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)
• Exercícios:
– Slack p.648 3 e 4
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