EMC 6605 - Projeto Conceitual
Pós Graduação em Engenharia Mecânica – POSMEC/UFSC
TRIMESTRE 2010.1
CAPÍTULO XI
Introdução a otimização integrada do
processo de projeto do produto: ênfase
em confiabilidade e mantenabilidade
André Ogliari
Acires Dias
Nelson Back
Jonny Carlos da Silva
CONTEÚDO
Capítulo 11 – Introdução a otimização integrada do
processo de projeto do produto
Principais Temas:
•
introdução ao projeto para X
•
projeto para confiabilidade
•
projeto para mantenbilidade
capítulo 11
INTRODUÇÃO AO CONCEITO DE OTIMIZAÇÃO INTEGRADA
Este capítulo (13 do livro, Back, et al.)
contém:
Uma introdução sobre o projeto preliminar,
que será detalhado no segundo volume desta
obra.
O conteúdo aqui abordado apresenta uma
visão geral dos procedimentos adotados no
dimensionamento e na otimização do projeto,
como continuação da fase do projeto
conceitual do produto.
Projeto Preliminar
PROCESSO DESENVOLVIMENTO DO PRODUTOCAP
PLANEJAM.
ELABORAÇÃO DO PROJETO
Planejamento
Projeto
Projeto
do Projeto Informacional Conceitual
Projeto
Preliminar
Plano do Especificações Concepção
Projeto
de Projeto
do Produto
IMPLEMANTAÇÃO
Projeto
Detalhado
Preparação
da Produção
Lançamento
Validação
Viabilidade Documentação Liberação Lote Inicial Validação
Técnica e
do Produto do Produto do Produto do Projeto
Econômica
ELABORAÇÃO DO PROJETO
Projeto
Projeto
Informacional Conceitual
Projeto
Preliminar
Especificações Concepção
de Projeto
do Produto
Projeto
Detalhado
Viabilidade Documentação
Técnica e
do Produto
Econômica
ROMANO, 2003
Projeto Preliminar
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Otimização integrada ao projeto de produtos
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
O Projeto Preliminar é a fase do processo
de projeto onde é desenvolvido o leiaute do
produto
Projeto Preliminar
O que se faz no projeto preliminar?
R:. Foca na viabilidade técnica e econômica na forma
de:
Dimensionamento da solução (elementos de máquina);
a
1
a
2
a
a 4
3
Seleção dos materiais e das partes do
equipamento a partir do
dimensionamento;
Projeto Preliminar
....
Uso dos mais diversos métodos analíticos da literatura
clássica de análise.
Aplicação dos métodos numéricos, como o de
elementos finitos para analisar as soluções
encontradas e otimizá-las.
Otimização do projeto, todo ou parte
do produto.
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
O que é otimização integrada de produtos?
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
Processo que considere todos os fatores que tornem o
produto melhor, em todas as fases do ciclo de vida.
Para que isto seja alcançado o produto deve ser adequado
a atributos requeridos pelos usuários, desde a sua fase de
concepção até o descarte.
Para atender a estes atributos, desenvolveu-se um
considerável número de técnicas de projeto visando um
determinado atributo do produto.
A mais importante é “o melhor projeto é
o mais simples que funciona” (Einstein)
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Porque é importante otimizar?
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
Na fase do projeto preliminar é utilizado
formulações matemáticas que, algumas
vezes, apontam para dimensões aproximadas
ou média;
Posteriormente, há que otimizar o
dimensionamento feito, definido por:
limitação de recursos, durabilidade,
dimensões, peso, custo de produção, tempo
de produção, quantidade de peças rejeitadas
etc.
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
....
Otimização integrada ao projeto de produtos
Para identificar uma solução ótima deve ser
estabelecido um critério para julgar qual é a
melhor, dentre um conjunto de soluções
viáveis.
Há várias denominações para estes critérios:
função critério, função objetiva, função custo,
função desempenho, qualidade ou atributo do
projeto.
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Exemplos:
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
Um veículo – que critérios são importantes?
mínimo custo de manufatura,
mínimo peso,
mínimo consumo de energia,
alta aceleração e
máximo conforto no trânsito.
E uma cadeira? E um trator? E um ônibus? E um sistema
automático?
Como fica?
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
A otimização é realizada a partir do uso dos métodos
matemáticos de otimização.
Forma clássica de otimização
Formula-se uma ou mais funções critério ou funções
objetivo, sujeitas a um conjunto de restrições.
– Os problemas de otimização se enquadravam em
duas classes:
Lineares (programação linear); e
não-lineares (programação não linear).
Fonte: ARORA (1989).
Otimização integrada ao projeto
de produtos (mat)
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
O que acontece na prática?
Otimização integrada ao projeto de produtos
Os problemas aparecem de forma integral, ou seja, são mais
complexos:
multi-váriáveis, multi-critérios, multidisciplinares
com variáveis e critérios do tipo: quantitativos e
qualitativos.
Nestes casos a formulação da otimização torna-se bem complexa,
fugindo dos padrões clássicos de formulação matemática de
otimização.
Exigem uma otimização integral do Projeto (Design for X)
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Alguns métodos matemáticos que podem ser aplicados para
a solução de diversos tipos de problemas de otimização
Otimização integrada ao projeto
de produtos
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
Assim, surgiram vários novos conceitos para tratar destes
problemas tais como:
otimização multidisciplinar de projeto;
otimização total do projeto;
otimização global do projeto;
projeto para x-bilidade (design for X ou dfx) entre
outros.
Otimização integrada de produto
(dfx)
Há um conjunto de questões que devem servir
de orientação para o estudo deste tema:
O que é (design for X) dfx?
Que ferramentas o dfx pode usar?
Como trabalha o dfx?
Porque, onde e quando o dfx é usado?
Quem usa o dfx?
Como se implementa o dfx?
Como se desenvolve o dfx?
Fonte: Huang, G.Q, Design for X, Chapman & Hall (1996)
Otimização integrada de produto
(dfx)
Nesta linha poderia também ser perguntado:
„Em quais outras tratativas de projeto, ou denominações
de processo de projeto, esta questão do dfx também é
colocada?“
Projeto simultâneo?
Projeto Robusto?
Modelo concensual?
Modelo de referência (Romano)?
Otimização integrada de produto
(dfx)
Várias trabalhos de tese e dissertação já foram desenvolvidos
abordando alguns tópicos deste contexto:
Tese do Airton dos Santos Alonço (2004):projeto para segurança;
Cesar do Canto Vinadé (2003): projeto para mantenabilidade;
Acires Dias (1996); Júlio Cesar de Almeida (1999): projeto para
confiabilidade;
Antônio : projeto para o descarte;????
Antônio Carlos Peixoto Bittencourt (2001): projeto para Meio ambiente
Vários pesquisadores (entre eles Ogliari e Maribondo) abordaram
projeto para modularidade
Leonardo Romano (1998): projeto para embalagem
Projeto para fabricação
Projeto Preliminar (dfx)
Como fica a concepção de projeto preliminar na
perspectiva do dfx?
1. Analisar as especificações de projeto ou atributos de
desempenho que o sistema deverá ter;
2. Identificar as solicitações e fatores de meio ambiente aos
quais o sistema será submetido;
3. Modelar as características de desempenho a dimensionar;
4. Selecionar materiais a serem adotados nos componentes
ou na estrutura do sistema e,
5. Por último, determinar as dimensões sujeitas às restrições
de projeto e que otimizam o atributo ou multi-atributos do
produto.
Projeto Preliminar (dfx)
1. Especificações de projeto
Como os atributos de desempenho que o produto deve
ter são tratados no projeto preliminar?
R:. São tratados na forma de análise de:
resistência à ruptura,
resistência à corrosão,
rigidez adequada,
estabilidade,
rendimento,
confiabilidade,
manobrabilidade,
segurança,
mantenabilidade, entre outros.
Projeto Preliminar (dfx)
2. Solicitações do meio ambiente
É necessário conhecer as solicitações ou condições de meio
ambiente a que o sistema estará sujeito, tais como:
baixas ou altas temperaturas,
ambientes corrosivos,
forças estáticas ou dinâmicas,
interferências eletromagnéticas,
interações fluído-estrutura,
acelerações,
ambientes a altas pressões ou no vácuo,
mau uso,
manutenção inadequada,
sabotagem, entre tantas outras condições possíveis.
Projeto Preliminar (dfx)
3. Modelar as características de desempenho a
dimensionar
O conhecimento das solicitações pode ser obtido por:
por meio de pesquisa em modelos anteriores ou
sistemas similares;
pelas medições em modelos experimentais,
no campo; e
por simulações.
Projeto Preliminar (dfx)
4. Seleção de materiais
Depende de um número grande de fatores:
as solicitações e condições de meio ambiente a que
estará submetido,
processos de fabricação,
estética,
durabilidade,
normas e tantos outros atributos.
A convergência para o material definitivo vai acontecendo na
evolução do projeto, ao longo das fases de projeto preliminar
e projeto detalhado, em face do melhor conhecimento do
processo de fabricação, acabamentos superficiais, etc.
Projeto Preliminar (dfx)
5. Determinar as dimensões
Uma vez definido o material, define-se as dimensões
finais dos componentes e elementos estruturais do
sistema.
Na realidade, o processo de cálculo preliminar ocorre
simultaneamente, porque este também influi na escolha do
material, forma, processo de fabricação, acabamento, etc
Síntese da otimização integrada de produto (dfx)
Projeto para o desempenho
Precisão, capacidade, recursos computacionais, capacidade de produção, tempo de
processo, escala, tempo de reação, razão, sensibilidade, tamanho, velocidade,
responsabilidade, tolerância, peso, etc.
Projeto para
confiabilidade
Projeto
para
mantenabilidade
Projeto para
fator humano
Projeto para
segurança
Projeto para
suportabilidade
Projeto para
disponibilidade
Projeto e
desenvolvimento
do sistema
Projeto para
reconfigurabilidade
Projeto do ciclo
de vida
econômico
Projeto para
flexibilidade
Projeto para
transportabilidadade
Projeto para
sobrevivência
Projeto para
testabilidade
Projeto para
produtibilidade
Projeto para
descarte
Projeto para
redução de
impacto
ambiental
Fonte: BLANCHARD
Otimização integrada de produto (dfx)
Modelagem
geométrica do
produto
Modelagem e análise
do comportamento
dos produtos ou
sistemas
Outras abordagens para otimização
integrada de produto
Modelagem e
análise do ciclo
de vida das
soluções
Seleção de
materiais e
processos
Simulação das
soluções
Testes de
desempenho
técnico
LEIAUTE DO
PRODUTO
Otimização integrada ao projeto de produtos
Projeto para configuração
O que é configuração?
Configurar é estruturar um dimensionamento simplificado,
é quando se estabelece o leiaute geral.
Onde acontece no processo de projeto?
Ocorre dentro do processo de otimização. É onde se dá os
primeiros processos para a configuração.
O produto começa a ganhar as formas geométricas, que vão
sendo desenvolvidas de forma progressiva. (veja que
estamos no projeto preliminar).
Projeto para configuração
Prever que as forças atuantes se equilibrem internamente
na estrutura – princípio da simetria;
Conceber soluções auto-atuantes: vedações ou tampas;
Projetar mecanismos, estruturas ou dispositivos estáveis;
Adotar formas e arranjos do equipamento que minimizam
os efeitos de deformações elásticas, dilatações térmicas e
de relaxação;
Prever formas e arranjos que minimizam
forças de atrito, corrosão, erosão, abrasão, etc.
Projeto para precisão
A precisão tem uma relação direta com a função.
Ex: máquina ferramenta; máquina fotográfica; microscópio
eletrônico....
Definir eqüilíbrio entre precisão dos componentes e de todo o
produto = f(processo de fabricação; montagem, uso).
Identificar erros típicos, desvios de função, tolerâncias
admitidas para o produto.
Identificar princípios de solução que minimezem os erros
relacionados com a função principal.
Projeto para precisão
Fontes de erros típicas:
rigidez estática e dinâmica da estrutura;
folgas;
estabilidade de movimentos;
precisão geométrica dos sistemas de controle e de
posicionamento;
desgastes;
erros operacionais;
condições de uso e de manutenção;
condições de meio ambiente;
erros nos sinais, energia e materiais de entrada.
Projeto para estética
O conceito de estética está relacionado com a harmonia
das formas e/ou cores.
É constituído por um conjunto de fatores de ordem:
Sensorial – visão, tato, som, odor e gosto.
Simbólica – formal, informal, masculino, feminino, pesado,
leve rígido, flexível, inteligente, de velocidade, preciso, etc.
Estilo – moderno, contemporâneo, realista, futurista,
barroco, Luiz XV, gótico, etc.
Projeto para modularidade
A modularidade é um atributo que visa atender a
diversidade de requisitos dos consumidores gerando
uma grande variedade de produdos.
Isto leva, com freqüência, as empresas ofertarem
produtos projetados e construídos para cada necessidade.
Com o objetivo de ofertar produtos para uma ampla faixa
de necessidades, de forma mais racional e econômica,
desenvolveu-se o conceito de projeto para modularidade.
Projeto para modularidade
O termo modularidade é adotado para descrever o uso
de unidades comuns com o fim de criar uma variedade
de produtos.
O objetivo é identificar unidades independentes e
normalizadas ou intercambiáveis para atender a uma
variedade de funções.
É empregado desde produtos simples, como é o caso
de brinquedos e móveis, até automóveis e aviões.
• O principal problema da modularidade
está na interface
Projeto para modularidade
No caso de produtos modulares é conveniente distinguir
dois conceitos:
Módulo funcional: conceito abstrato formado por uma
ou mais funções;
Módulos construtivos: soluções físicas que incorporam
um ou mais módulos funcionais.
Projeto para modularidade
Classificados dos módulos:
Módulo básico: é um módulo que implementa uma ou
mais funções básicas e é comum aos diversos produtos do
sistema.
Módulo auxiliar: este tipo de módulo corresponde a
funções auxiliares e é usado em conjunto com módulos
básicos para criar os diversos produtos.
Módulo adaptativo: incorpora funções adaptativas usadas
para expandir as características ou adaptar-se a outros
produtos ou restrições.
Módulos especiais: este tipo implementa funções
específicas, sendo projetado e construído, especialmente,
para atender a necessidades especiais do usuário.
Projeto para modularidade
A modularidade proporciona:
Variedade maior de produtos.
Módulos podem ser projetados e produzidos em paralelo
reduzindo o tempo de desenvolvimento.
Economia de escala e maior precisão na produção de
módulos comuns.
Rapidez no atendimento de usuários com necessidades
mais diversificadas.
Facilidade de atualização tecnológica do produto pela troca
de módulos obsoletos.
Facilidade de diagnóstico de falha, reposição e reparo de
módulos.
Facilidade de adaptação a diferentes mercados.
Projeto para segurança e
responsabilidade civil
Axioma: Todo sistema técnico é portador do perigo
Como tratar a segurança?
Como assumir a responsabilidade?
Limites do projeto: do ponto de vista ético, sistemas
que põe em risco a segurança humana e ambiental são
inaceitáveis.
Como trabalhar este contexto para ajudar no projeto
para segurança?
Projeto para segurança e
responsabilidade civil
Caminhos possíveis:
estudo de normas,
projeto integrado,
estudo de teorias de erro,
preocupação com os requisitos de usuário,
aprofundar conhecimento quando envolve
novos materiais e novas tecnologias.
A equipe de projeto deve estar preocupada com possíveis
riscos de acidentes na fabricação, no transporte, no uso, na
manutenção e no descarte e reciclagem.
Projeto para segurança e
responsabilidade civil
Tem-se consciência que a segurança do produto, ao longo
de seu ciclo de vida, torna-se cada vez mais importante.
A equipe de projeto deve estar preocupada com possíveis
riscos de acidentes na fabricação, no transporte, no uso, na
manutenção e até no descarte e reciclagem.
Como ajudar o projetista?
Fonte: ALONSO 2004
Projeto para segurança e
responsabilidade civil: Ferramentas
9
10
11
12
Energia
Hum ana
Energia
Mecânica
13
1
2
Inform ação
29
14
5
17
21
25
27
22
26
28
6
16
18
15
FUNÇÃO
LEGENDA DE CADA FUNÇÃO
1
Acoplar tração
2
Abastecer arm azém (de m udas)
5
6
9
10
Regular subconjuntos
Acionar deslocam ento
Arm azenar m udas
Captar potência
11
Possibilitar m obilidade
12
Imprim ir direção
13
14
Lim itar profundidade
Transm itir energia
Mudas em linha ao
longo do terreno
PRINCÍPIO DE SOLUÇÃO
PARA SEGURANÇA
5C – 8A
5
FUNÇÃO
LEGENDA DE CADA FUNÇÃO
16
Cortar palha
4A – 5C – 6G – 8A – 11C
17
Alimentar dosador (de m udas)
5C – 8A
5C – 8A – 8B
4A – 5C – 6G – 8A – 11C
5C – 8A – 8B
18
21
22
25
Rom per solo
Dosar m udas
Conter solo
Conduzir m udas
5C – 8A – 8B
26
Posicionar m udas
27
Colocar solo (sobre a m uda)
28
29
Pressionar solo (sobre a m uda)
Alinhar m udas
2B – 2C – 5B – 5C – 6C – 9B –
10B – 11B – 11C – 12A – 12B –
12C – 12D – 11E – 15B – 16D –
17A – 17B – 18A
5C – 8A – 8B
5C – 8A – 8B
PRINCÍPIO DE SOLUÇÃO
PARA SEGURANÇA
5C – 6E – 8A – 8B – 10C
2B – 2C – 5B – 6C – 6E – 6F –
6G – 7A – 7B – 8A – 8C – 11B
– 12A – 12B – 12C – 12D –
13E – 14A – 14B – 15B – 16D
– 17A – 17B – 18A
5C – 8A – 8B
5C – 8A – 8B – 8C – 8D
5C – 8A – 8B
5C – 8A – 8B – 10A – 10B
5C – 6E – 6F – 6G – 7A – 7B –
8A – 8C – 11B – 14A – 14B
5C – 8A – 8B
5C – 8A – 8B
5C – 8A – 8B – 10A – 10B
Princípios de solução para a segurança para cada função que terá que
executar a transplantadora de mudas (F 23).
Fonte: ALONSO 2004
Projeto para segurança e
responsabilidade civil: Ferramentas
Caracterização do ambiente operacional com foco na segurança,
considerando o relacionamento homem/transplantadora de mudas (F 18)
CARACTERÍS
TICAS
ENERGIA
MATERIAL
SINAL
DESCRIÇÃO
Se o homem
recebe energia
mecânica da
máquina,
dependendo de
sua intensidade,
pode ocorrer:
Durante a
operação pode
haver fluxo de
material: plantas
(mudas de
cebola, fumo,
etc.), adubo,
produtos
químicos, solo,
etc.
Informação
sonora,
luminosa,
formas, cores,
digital, etc.
OCORRÊNCIA
TÍPICAS NECESSIDADES
SUGESTÃO DE
FONTES DE
CONSULTA
Diminuir a intensidade da
energia mecânica
Incômodo Isolar o homem desta energia
Lesões Isolar o homem desta energia
Fadiga
Iida (1993);
Alonço (1999);
Carpes Júnior
(2001); Hammer
(1993); NRR;
Ferimentos Isolar o homem desta energia
NR’s, etc.
Lesões
Confusão
Escolher o material adequado,
Márquez (1997);
mental
impedir o acesso do usuário a
Márquez (1999);
Ferimentos
este fluxo e/ou prever a
NRR; NR’s, etc.
utilização de EPI´s.
Incômodo
Confusão
mental
Incômodo
Usar sinais padronizados
Reduzir o volume dos avisos
sonoros e/ou luminosos
Iida (1993);
Fialho (2000);
NRR; NR’s, etc.
Projeto para normalização
Normas são referências resultantes de escolha coletiva para
servir de base para entendimentos repetitivos e fixam
definições, características, dimensões, qualidades, métodos
de ensaio, regras de utilização, diretrizes de cálculo,
terminologias, etc.
Há dois focos principais, no desenvolvimento do
produto:
Projetar de acordo com as normas vigentes:
local, regional, nacional, internacional.
Projetar e elaborar as normas: de fabricação,
embalagem, transporte, instalação, operação,
manutenção, descarte.
Projeto para teste
Teste é um processo que
consome muitos esforços,
custo com equipamento,
medições, etc.
Entradas
Fatores controláveis
Análise dos
Motores
Saídas
(respostas,efeitos)
Fatores não-controláveis
Alguns princípios são importantes para os projetistas:
1.
Cuidar com representações ambíguas: geométricos e de
tolerâncias;
2.
Especificar parâmetros e tolerâncias do produto dentro dos
limites de capacidades dos processos de fabricação;
3.
Prover pontos de teste, acessos e conexões a estes pontos
(bancadas);
Projeto para teste
4.
5.
Prover capacidades para auto-teste do produto;
Normalizar conexões e interfaces para facilitar o uso de
equipamentos de teste reduzindo esforços de ligações e
ajustes durante a realização dos testes.
6.
Garantir a compatibilidade entre o produto e o equipamento
de inspeção e teste.
7.
Prover capacidades para a automação dos testes.
8.
Prover capacidades para instalação de testes embutidos para
diagnóstico e testes de avaliação de desempenho.
9.
Projetar para modularização física e ou elétrica do produto
para facilitar testes e isolar falhas de módulos ou submontagens.
Projeto para manufatura
O que faz a manufatura?
Qual o foco do projeto para a manufatura?
Simplicidade para fabricar;
Tolerâncias compatíveis com os processos;
Material adequado com o processo;
Testes bem posicionados;
Conhecimento do processo;
Normas, capacitação, leiaute, logística, ...
Projeto para montagem
A montagem compreende um conjunto de operações
realizadas durante e após o processo de fabricação.
Atua no sentido de:
Reduzir os custos de montagem, número de peças, variedade de
peças, uso de ferramentas especiais.
Facilitar o armazenamento ou empilhamento de peças em
preparação para montagem.
Facilitar a manipulação, inserção e
fixação dos componentes.
Prever o controle de posicionamento final
na montagem, garantindo o fácil acesso
com instrumentos de medida.
Facilitar desmontagens.
Projeto para embalagem
A embalagem tem funções para o transporte, proteção,
armazenamento e exposição.
O transporte e armazenamento ocorrem nas fases de
fabricação, distribuição, uso (caso seja portátil),
manutenção e descarte.
O projeto para embalagem é influenciado por requisitos de
marketing, manufatura, inventários, transporte,
armazenamento refletindo no:
material,
testes,
características,
transporte,
descarte, etc.
Projeto para uso amigável
Trata do atributo que expressa a qualidade do produto
para o uso.
Entre suas denominações encontra-se:
projeto ergonômico;
Ex: alcance aos controles; força requerida; temperatura; vibrações;
acelerações; ruídos; cognição; tensões e danos ao usuário;
fatores humanos no projeto;
Ex: produtos fáceis de entender, seguros no uso e apropriados às
condições físicas do homem;
projeto para operação; e
projeto para uso.
Projeto para apoio logístico
O projeto para apoio logístico engloba todas as considerações
necessárias para garantir o suporte efetivo, fácil e econômico
de um produto ao longo do seu ciclo de vida.
Aspectos fundamentais:
1.
Fácil e econômico apoio durante ciclo de vida;
2.
Considerar os elementos básicos do apoio logístico:
plano de manutenção;
suprimento de apoio;
equipamentos de teste e de apoio;
equipamentos de transporte e manipulação;
pessoal;
capacitação e treinamentos;
documentação;
facilidades de acesso.
Projeto para meio ambiente,
reciclagem e descarte
A após a norma ISO 14000, uma atenção grande foi dada a
este tema e com isto, desenvolveram-se muitas pesquisas.
Há várias denominações para o método de projeto com a
preocupação de minimizar o dano ao meio ambiente:
Projeto
projeto
projeto
projeto
projeto
projeto
para
para
para
para
para
para
reciclagem;
descarte;
desmontagem;
re-manufatura;
mínimo consumo de energia;
sustentabilidade; e
projeto para o fim de vida do produto.
Projeto para meio ambiente,
reciclagem e descarte
Questionar:
O que faz com que a re-manufatura ou reciclagem de um
produto torna-se mais difícil que outro?
Quais são as operações de maior custo para reciclagem?
O que torna a atividade econômica de reciclagem mais
atraente?
O que mais dificulta a desmontagem?
Quais são as principais dificuldades na limpeza?
Quais são necessidades ou dificuldades na inspeção?
O que mais dificulta no reparo, re-manufatura;
recondicionamento?
Projeto para inspeção
A facilidade de inspeção é especialmente importante na
manufatura, montagem, instalação e manutenção.
A inspecionabilidade na manufatura permite:
um rápido e preciso monitoramento do processo de
fabricação;
em serviço, uma rápida e precisa determinação de
deteriorações da estrutura ou função;
garantindo um uso seguro
Visão para a análise de risco/continuidade.
Projeto para confiabilidade
Projeto para mantenabilidade
Integração produção
e operação na
perspectiva da
disponibilidade e
produtividade
(baseado em DIAS,
1996)
(Fuentes, 2006)
Uso: Robustez
Sensor
redundância
PROJETO
uso:
operação e
manutenção
Projeto para Confiabilidade
O contexto da confiabilidade:
O que é confiabilidade?
Como está definida?
Como se aplica?
Requisitos: normas e literatura
Projeto para Confiabilidade
Confiabilidade é uma medida de uso.
Pode ser entendido como a qualidade do item no
tempo de uso.
Tem foco em sistemas técnicos complexos,
altamente competitivos, constituídos de grande
quantidade de componentes, alta tecnologia, alto
custo: sistemas aéreo e espacial, computadores,
sistemas de comunicação, automóveis.
Hoje está presente em instrumentos de medição
simples e equipamentos eletrodomésticos.
Projeto para Confiabilidade
A confiabilidade é dividida em:
Confiabilidade estrutural
RESISTÊNCIA
CARGA
RESISTÊNCIA
CARGA
FALHA
S
R(t) = f(σ
σs) onde σ = E
ε,
S
Projeto para Confiabilidade
Confiabilidade funcional
Projeto para Confiabilidade
Mitos relacionados a funcionalidade
“A corrente sempre rompe
no elo mais fraco”.
Erros comum:
“ A confiabilidade de um
sistema é igual à
confiabilidade do item
mais fraco no sistema”.
Projeto para Confiabilidade
Constatações experimentais
A confiabilidade de um sistema
série é o produtório da
confiabilidade de cada um dos
componentes que fazem parte
do sistema.
Desse modo, para o caso da
corrente, a confiabilidade é o
resultado do produtório da
confiabilidade de cada um de
seus elos.
Definição de Confiabilidade
Comentário: Segundo Back (1999, p.7-3) a utilização
de normas e um sistema de padronização auxiliam a
aumentar a confiabilidade, visto que as especificações
utilizadas já foram estudadas e aplicada em sistemas
equivalentes ao projetado. As recomendações
encontradas em normas auxiliam, assim, a orientar a
boa prática de projeto.
Para Blanchard & Fabrycky (1990, p.346-347), a
“confiabilidade é uma característica inerente ao projeto”
e pode ser definida como a “probabilidade na qual um
sistema ou produto irá operar de um modo satisfatório
para um dado intervalo de tempo, quando utilizado
restrito a condições de operação específicas.”
Definição de Confiabilidade
Juran (1974), Feingenbaum (1983) e O’Connor (1985)
fornecem definição semelhante à de Blanchard e
Fabrycky. A confiabilidade, também, pode ser
compreendida como o “interesse pelas falhas de um
produto no domínio do tempo (...) uma faceta de
projetar a incerteza” (O’Connor, 1985, p.3).
A esta incerteza deve-se compreender como a
variabilidade inerente aos diversos fatores presentes no
projeto de um produto (propriedades dos materiais;
qualidade dos itens comprados e fabricados; fatores
ambientais; etc.). Assim, considerar a confiabilidade de
um produto é desenvolver técnicas capazes de
minimizar o impacto da variabilidade nas condições
projetadas para o produto.
Definição de Confiabilidade
Para Lewis (1996, p.1), “confiabilidade é a probabilidade
de um componente, equipamento, mecanismo, ou
sistema realizar sua função projetada por um período
específico de tempo restrito a um conjunto específico de
condições”. Ao dissertar sobre sua definição de
confiabilidade, Lewis (1996) chama atenção para o que ele
denomina de carregamentos ambientais (temperaturas
extremas; poeira; salinidade; umidade; vibrações; choques;
variação do campo eletromagnético; condições de
armazenamento e de transporte; etc.) cujos efeitos ambientais
exigem uma análise diferenciada para determinar e definir as
condições de operação do sistema. A análise dos impactos
destes carregamentos ambientais pode auxiliar a identificar
possíveis modos de falha antes mesmo do produto ir a
campo. O DoE, certamente, é uma das ferramentas mais
indicadas para atingir o objetivo proposto por O’Connor e
Lewis.
Definição de Confiabilidade
Condra (1993, p.12) cita a definição de confiabilidade de
Kececioglu: “confiabilidade é
(1) a probabilidade condicional, para um dado
(2) nível de confiança, de que o equipamento irá
(3) realizar satisfatoriamente suas funções projetadas ou
sem falhas, e dentro dos limites especificados de
performance para uma dada
(4) idade, por um intervalo de tempo especificado, ou
(5) tempo de missão, quando utilizado da forma e dentro
do propósito especificado enquanto opera dentro das
(6) tensões ambientais operacionais aplicadas”
Condra sugere que pode ser simplesmente : “confiabilidade
é a qualidade desdobrada no tempo”.
Definição de Confiabilidade
JIS-Z 8815 trata a “confiabilidade como uma qualidade
temporal”.
Montgomery (1997, p.4-5) realiza uma série de definições
sobre a qualidade, as quais podem ser reunidas na seguinte
sentença:
“qualidade significa adequação ao uso, sendo
inversamente proporcional à variabilidade e, para ser
melhorada, exige a redução da mesma nos processos e
nos produtos”.
Assim, a confiabilidade, no papel de qualidade temporal,
para ser melhorada, deve-se reduzir a variabilidade ao
longo do ciclo de vida do produto (Santos, M.Q.C, 2001).
Definição de Confiabilidade
Estas estruturas estão alinhadas com o conceito apresentado
por Blanchard e Fabrycky (1990) em que se pode concluir que
as atividades de projeto devem ser focadas em determinar:
•(1) as métricas que definirão a confiabilidade do produto;
•(2) quais funções serão desempenhadas pelo produto e
qual a performance esperada;
•(3) o tempo de missão a ser desenvolvido pelo produto;
•(4)
(4) em que ambiente espera-se que o produto opere e de
que forma este ambiente contribui para diminuir a
confiabilidade do produto.
Projeto para Confiabilidade
Confiabilidade é a probabilidade de um item cumprir a função, de
forma adequada, num dado período de tempo sob condições de
uso estabelecidas no projeto (Dias, 1996).
Assim, de uma forma geral as definições expressam pelo menos as
quatro estruturas fundamentais para análise do sistema técnico
ao longo do ciclo de vida:
(1)
(2)
(3)
(4)
Probabilidade – natureza probabilística;
Comportamento adequado – existência de um padrão;
Período de uso (ou de vida, de tempo) – natureza temporal;
Condições de uso – exigência de requisitos.
Fonte: DIAS 1996
Projeto para Confiabilidade
Definição:
f(t)
R(t) + F(t) = 1
F(t)
+∞
∫ f (t ) dt = 1
R(t)
0 ≤ f (t ) ≤ 1
−∞
F ( x) =
x
∫ f (t ) dt
−∞
R (t ) =1 − F (t )
f (t )
f (t )
=
=
λ(t ) = h(t ) = lim
∆t →0 N ∆t
R (t ) 1 − F (t )
b
Nf
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
1. Natureza probabilística - TEORIA
Como considerar a natureza probabilística?
1. Há que existir uma variável aleatória para sua
representação matemática, normalmente dada
pela função tempo (t), ou período de vida (X),
ou número de ciclos (n), no ciclo de vida do
produto.
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
1. Natureza probabilística – TEORIA: O QUE PRECISA SABER?
2. Ser capaz de responder (ou saber):
• Qual é a diferença entre uma população e uma
amostra?
• Quais são as exigências para se tomar uma amostra?
• Quais são as procedências gerais para se analisarem
dados?
• Qual é a diferença entre o desvio padrão de uma
amostra e de uma população?
• Quais são as diferenças entre variáveis discretas e
contínuas?
• O que é a distribuição normal (distribuição normal
padrão)?
• Ser apto a analisar dados usando a distribuição
normal.
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição: TEORIA
1. Natureza probabilística =Dispor de distribuições de probabilidade
Kumamoto &Henley, 1995)
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
1. Natureza probabilística = Saber analisar as distribuições
estatísticas (TEORIA)
Para componentes a qual possuem crescente índice de falhas no tempo,
as distribuições normal, log normal.
No caso de Weibull com o parâmetro de forma (β) traz alguns
significados:
β<1, caracteriza falhas de projeto, processo ou uso inadequado;
β=1, caracteriza falhas aleatórias (equivale a distribuição exponencial;
β>1, indica que há um processo de deterioração do item.
β>3,5, ela pode ser substituída por uma normal.
•
•
•
•
As distribuição normal não apresenta uma boa estrutura para a
representação da confiabilidade, muito menos quando se tem poucos
dados e ainda aleatório. Neste casa a exponencial é mais adequada>
Tempos de reparo, são frequentemente melhor representados pela
distribuição log normal, porque alguns tempos de reparo podem ser
muito maiores que a média
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
2. Comportamento adequado (padrão): CONHECIMENTO
Está relacionado ao conhecimento do produto que está
desenvolvendo:
pela experiência,
por ser um requisito de projeto,
por ser uma necessidade para enfrentar o mercado.
Dias, 1996
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
2. Comportamento adequado padrão – CONHECIMENTO
Como se explicita esse conhecimento?
Na forma de:
Desvio padrão, Análise de correlação, Outras grandezas
para estabelecer referenciais com o padrão;
A partir de
taxa de falha,
taxa de correlação,
função densidade de probabilidade de falha,
Informações de especialistas
Dias, 1996
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
2. Comportamento adequado padrão – CONHECIMENTO
Como se obtém esse conhecimento?
Conhecimento resultante de:
Ensaios durante o desenvolvimento do produto
DoE (Projeto de experimento)
Análise dos modos de falha e efeitos
Basear-se em leis, normas, pesquisa com usuários
Benchmarking
Especialistas
Dias, 1996
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
3. Natureza temporal (tempo da missão no ciclo de vida) VARIÁVEIS
O intervalo de tempo é um referencial fundamental
Exemplo desses tempos:
tempo de falha paramétrica ou devido à deterioração;
tempo até a primeira falha ou falhas inicial (MTTFF);
tempo até a falha (MTTF);
tempo entre falhas (MTBF);
tempo de uso desejado;
tempo até recolocação (MTTR);
período de garantia;
Dias, 1996
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
3. Natureza temporal (tempo da missão no ciclo de vida) VARIÁVEIS
Taxa de falhas e MTBF são as medidas mais comuns
em confiabilidade.
Taxa de falha é expressa pela relação entre o
número de falhas registradas e o total de horas em
operação.
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
Exemplo 1: tempo médio entre falhas (MTBF) (Variáveis)
Considerando um sistema não reparável, supondo que 10 unidades foram
testadas sobre condições específicas onde o tempo de teste foi de 600
horas, sendo que ocorreram as seguintes falhas:
A
A
A
A
A
unidade
unidade
unidade
unidade
unidade
1
2
3
4
5
falhou
falhou
falhou
falhou
falhou
após
após
após
após
após
75 horas
125 horas
130 horas
325 horas
525 horas
Cinco unidades completaram o ciclo de teste com sucesso. Tempo total de
ensaio = 4.180h.
A taxa de falha, em número de falhas por hora, é igual a cinco falhas
dividido pelo somatório das horas trabalhadas de todos espécimes.
Taxa de falha = 5/4180h = 0,001196 falhas por hora = (1,19 x 10-3)
Blanchard, et al 1995
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
Exemplo 2: tempo médio entre falhas (MTBF) (Variáveis)
Sistema reparável: número de falhas (6) em 152 h de operação:
Taxa de falha: 6/152 = 0,03947 falhas por hora
MTBF = 25,3357h (pela análise exponencial)
Blanchard, et al 1995
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
Exemplo 3: taxa de falha operacional do sistema (MTBF)
Confiabilidade Inerente à taxa de falha - 0,000458
Taxa de falha dependente - 0,000001
Defeitos de Manufatura - 0,000002
Taxa devido ao envelhecimento (wearout) - 0,000068
Taxa de falha induzida pelo operador - 0,000003
Taxa de falha induzida pela manutenção - 0,000047
Taxa de danos no equipamento - 0,000002
Total Combinado ou Taxa de falha operacional – (somatório
de todas as taxas de falhas) = 0,000581
Blanchard, et al 1995
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
4. Condições de operação - condições de uso
REQUISITOS
Def. Referem-se à adequação do ambiente de uso do produto
estabelecidas no projeto - compreender o ambiente de
operação
É necessário determinar as restrições às quais está sujeita o
produto:
capacitar operadores e mantenedores,
gerenciar referenciais de produtividade e econômicos
relativamente aos propósitos iniciais do sistema técnico.
Dias, 1996
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
4. Condições de operação - condições de uso
REQUISITOS
O que fazer para definir as condições de uso?
Conceituar as reais condições de uso ( limites normais e
extremos ).
caracterizar qual o tipo básico de ensaio ( laboratório,
campo ).
aplicar ensaios normais ou acelerados.
Definir o nível de confiança ( ou riscos ).
verificar se a quantidade de itens para ensaios é
adequada.
......
Pallerosi, 2004
Projeto para Confiabilidade:
Análise da Definição
4. Condições de operação - condições de uso
REQUISITOS
O que fazer para definir as condições de uso?
......
Calcular os custos e os prazos previstos.
Verificar a disponibilidade e a eficiência dos
equipamentos e das instalações.
Verificar se o pessoal disponível esta capacitado e tem
competência para análises.
Decidir se os resultados podem ser incorporados à
garantia e ao " marketing " do produto.
Projeto para Confiabilidade
COMO ESTIMAR A CONFIABILIDADE?
QUE ANÁLISES SÃO FEITAS NO PROJETO PARA
CONFIABILIDADE?
Dias, 2005
Projeto para Confiabilidade
qualidade
Adaptado de Dias, 2005
Projeto para Confiabilidade
QUANDO EXISTE
DADOS ESTATÍSTICOS
Utiliza-se a estatística e a
probabilidade para obter os
parâmetros para determinar a
confiabilidade do componente,
subsistema e sistemas.
Dias, 2005
Projeto para Confiabilidade
Exemplo 1 – Confiabilidade de componente
ANÁLISE dos dados de falha de fios esmaltados em
ensaios de descargas parciais (dados hipotéticos)
A diferença de potencial gera descargas parciais
durante o teste, originadas pelo efeito corona,
caracterizadas pela quebra do dielétrico. Estas
descargas desgastam a camada de verniz
eletroisolante até que haja o curto-circuito
Fonte: Carvalho, C.G.; Kannenberg, G.;Tancredo, G.; Meloni, M. (2002)
Relatório de Falhas de dados hipotéticos
Amostra
Tempo p/ ocorrência
j
da falha (min)
1
102
2
105
3
106
4
110
5
112
6
119
7
120
8
124
9
131
10
135
y (grau médio)
y=
0,067
0,163
0,260
0,356
0,452
0,548
0,644
0,740
0,837
0,933
j − 0,3
n + 0,4
Vida Característica
Probabilidade F(x)
1,2
1
y = 0,0255x - 2,4685
0,8
0,6
0,4
0,2
0
10
100
T (min)
x = α0 | F(x) = 0,632 → α0 = 121,588 min
λο = 1/α
α0 = 8,2 x 10-3 min-1
1000
Parâmetro de Forma
1
)
ln(ln(
1 − F ( x)
β=
ln x − ln α 0
F(x)
x
β
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
100,7255 104,6470588 108,5686 112,4902 116,4118
11,95469 9,996476212 9,102517 8,6368934 8,424303
β = 11,95
0,6
120,3333
8,426544
0,7
124,2549
8,556239
0,8
128,1765
9,018478
0,9
132,098
10,0602
Confiabilidade
R ( x) = e
CONFIABILIDADE (R(x))
− ( λ0 x ) β
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
50
100
Tempo (h)
150
200
Não Confiabilidade
NÃO CONFIABILIDADE (F(x))
F(x) = 1 - R(x)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
50
100
Tempo (h)
150
200
Densidade de Probabilidade de Falha
DENSIDADE DE PROBABILIDADE DE FALHA (f(x))
β −1
βx
f ( x ) =   .R ( x )
α α 
0,040
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
Tempo (h)
150
200
Projeto para Confiabilidade
Exemplo 2: Confiabilidade de um sistema
Estudo do Tempo de Vida
Estimado do Conjunto
Platinado/Centrífugo
Objetivo::
Objetivo
Estimar a confiabilidade dos dispositivos
utilizando a distribuição de Weibull.
Christen, C.K; Barbosa; E.N; Silva, J.C; Marcon, V. (2002)
Modelamento Confiabilístico:
Entrada
A
B
C
n
a) Componentes em Série
A
B
Entrada
K
Saída
n
b) Componentes em Paralelo
Saída
Modelamento Confiabilístico pode ser baseado nos
requisitos:
Entrad
a
Bomba A de
1000 l/min
Saída
A
B
Saída
Demanda requerida
de 2000 l/min
Entrada
A
Entrada
Saída
B
Bomba B de
1000 l/min
Demanda requerida
de 1000 l/min
Modelos Confiabilísticos Complexos:
Saída Entrada
Entrada
Saída
b)
a)
Entrada
Saída Entrada
c)
Saída
d)
(Billiton &Allan, 1983; Mojena, 1999)
Exemplo 2 - Experimento
4
3
1
2
1 – Mola
2 – Contato Platinado
3 – ContraContra-peso
4 – Contato Isolado
2a
1a
3a
1b
4a
2b
3b
4b
Exemplo 2 - Processo de Falha
1 - Contato Platinado
2 - Mola
3 - Contra
Contra--Peso
4 - Contato Isolado
R( x) = e
− ( λ0 x ) β
Exemplo 2 - Relatório de Falha
Ciclos (MTTF)
Amostra
Grau Médio
F(X)
21985
1
6.7
24607
2
16.3
26527
3
26.0
28321
4
35.6
29378
5
45.2
31542
6
54.8
32751
7
64.4
34097
8
74.0
35420
9
83.7
36589
10
93.3
y=
j − 0,3
n + 0,4
Exemplo 2 – Resultado (F(x))
1.000
0.900
F (x) = 6E-05 t - 1.3135
0.800
0.700
F(x)
0.600
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
10000
100000
Ciclos
Exemplo 2 – Resultado: vida característica -
α
Determinamos α0 como sendo o valor de t para
F (x) = 0,632.
F (x) = 6E6E-05 t - 1.3135
Logo: α0 = 32.425 ciclos
Exemplo 2 – Resultado: Parâmetro de forma -
β
1
ln(ln(
)
1 − F ( x)
β=
ln t − ln α
F (x)
t
β
R (x)
0.1
23558
7.04
0.9
0.2
25225
5.97
0.8
0.3
26892
5.51
0.7
0.4
28558
5.29
0.6
0.5
30225
5.22
0.5
0.6
31892
5.27
0.4
0.7
33558
5.40
0.3
0.8
35225
5.75
0.2
0.9
36892
6.46
0.1
Resultados
Não Confiabilidade (F(x))
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
10000
20000
30000
Nº Ciclos
40000
Resultados
Confiabilidade (R(x))
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
10000
20000
30000
Nº Ciclos
40000
Resultados
Densidade de Probabilidade de Falha (f(x))
0.0001
0.00008
0.00006
0.00004
0.00002
0
10000
20000
30000
Nº Ciclos
40000
Projeto para Confiabilidade
QUANDO NÃO
EXISTE DADOS
ESTATÍSTICOS
Pode-se utilizar
projeto de
experimento para
obter os dados
Dias, 2005
Projeto para Confiabilidade
Projeto de experimento
Fases do Processo de Projeto
Passos para projetar um experimento
Projeto informacional
(1) Reconhecimento e declaração do
problema
(2) Escolha dos fatores, níveis e escala
(3) Seleção da variável de resposta
(4) Escolha do delineamento experimental
Projeto conceitual
Projeto preliminar
Projeto detalhado
(5) Realização do experimento
(6) Análise estatística dos dados
(7) Conclusões e recomendações
Santos, 2005
Exemplos de ensaios
Pallerosi, 2004
Exemplos de ensaios truncados e seqüenciais
Pallerosi, 2004
Projeto para Confiabilidade:
QUESTÕES
IMPORTANTES:
Quais são os procedimentos
existentes na empresa para
ensaios de confiabilidade?
Estão relacionados com as
especificações de projeto?
Há valores normalizados
padrões?
Projeto para Mantenabilidade
O que é Mantenabilidade?
Como está definida?
Como se aplica?
Requisitos: normas e literatura
Projeto para Mantenabilidade:
Definições
1. A mantenabilidade é a habilidade de um item ser mantido
e se constitui numa série de ações de manutenção
necessárias para recolocar ou fazê-lo permanecer em
condições operacionais efetivas.
“A mantenabilidade é um parâmetro (variável) de projeto e a
manutenção é uma conseqüência do projeto”
Fonte: Blanchard, 1995).
2. Mantenabilidade é a 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.
Fonte: NBR 5462 (1994).
Projeto para Mantenabilidade:
Definições
Algumas associações podem ser feitas:
Mantenabilidade
Característica inerente ao produto, definida no
projeto;
Facilidade, precisão, segurança e economia em
realizar ação de manutenção;
Habilidade de um item ser mantido;
É um parâmetro de projeto.
Manutenção
Série de ações necessárias para restaurar ou manter
um item num estado operacional efetivo;
Requerido como uma conseqüência devido ao
desempenho da função ao longo do ciclo de vida.
Projeto para Mantenabilidade:
Definições
Compromisso da mantenabilidade
1. Diagnosticar as falhas com facilidade...
2. Planejar a reposição imediata da peça ou subsistema
que falhou....e tê-la disponível...
3. Prever tempos mínimos para reparos...
4. Ser de instalação fácil e a prova de erro...
5. Fácil alinhamento, balanceamento, controle
dimensional.
Focar no tempo de regulagem zero, garantir a
qualidade operacional, diminuir custo com reposição
e paradas.
Medidas de tempo de
manutenção
Tempo não
requerido
Tempo
requerido
Tempo de
prontidão
Tempo de
manutenção
corretiva
Medidas de tempo de
manutenção
Tempo de
manutenção
Tempo de
manutenção
efetiva
Tempo de
operação
Tempo de
atraso
logístico
Tempo de
atraso
administrativo
Tempo de
manutenção
preventiva
Baseada na
condição
Tempo de
preparação para
monitoramento
Tempo de
monitoramento
Baseada no
tempo
Falha
detectada
Tempo de
preparação
(atraso
logístico)
Tempo de manutenção preventiva efetiva
Tempo de
inspeção
Tempo de
serviço
Tempo de
checagem
Tempo de manuteção corretiva efetiva
Tempo de reparo
do
Tempo de
preparação
(atraso
logístico e
administ.)
Tempo de
diagnóstico e
localização
da falha
Tempo de
desmontagem (obter
acesso)
item no campo
Ou
Tempo de
remoção do item
e troca por
sobressalente
Tempo de
montagem
Tempo de
ajuste,
alinhamento
ou
calibração
Tempo de
checagem
Fonte: Blanchard (1995).
Projeto para Mantenabilidade:
Mantenabilidade: tempo de manutenção corretiva
Tempo total de manutenção corretiva = T
T= DI + EL + GA + RR + SR + CH + CL
DI = Tempo de diagnóstico
EL = Entrega local
GA = Ganho de acesso
RR = Remoção e substituição
RS = Restauração de sistema
CH = Checagem
CL = Encerramento
Sistemas reparáveis: transição de estados
Relação entre confiabilidade e mantenabilidade
Confiabilidade: A qualquer tempo o item bom pode falhar.
Falha do
componente
(λ)
Estado
normal
Componente
reparo
Contínuo
estado
normal
(µ)
Estado
falha
Contínuo
estado de
falha
Mantenabilidade: Em estando no estado de falha, pode ser
recuperado para a função.
Kumamoto e Henley, 1995
Confiabilidade + mantenabilidade = disponibilidade
Exemplo 1
Foram testados cinco transdutores (modelo c-4) de pressão e
foi achado que falham depois de umas 2257 horas.Estudos
de tempo mostraram que leva-se 5,5 horas para
diagnosticar, remover, substituir e voltar a operar.A missão
tem 50 horas de andamento.
1.
2.
3.
4.
Tempo para primeira falha (tf) = 2257h
Tempo da missão (tm) = 50h
MTTR = 5,5h
MTBF = 2257h
λ = taxa de falha (falhas/hora ou falha/106h)
λ = 1/MTBF = 1/2257 = 0,000443066
λ = 0,000443066 falhas/hora ou 443,066 falhas/106 horas
Confiabilidade = exp(-λtm) = exp (-0,000443066 x 50) = 0,978 = 97,8%
Disponibilidade = MTBF/(MTBF + MTTR)
Disponibilidade = 2257/(2257 + 5,5) = 99,76%
Questões de referência
1. BACK, N., OLIGIARI, O., DIAS, A., SILVA, J.C.DA.
Projeto Integrado de Produtos: Planejamento,
Concepção e Modelagem. São Paulo: Ed. Manole.
2008. Capítulo 13.
Questões da p.565 – de 1 a 13.
Bibliografia :
1. BACK, N., OLIGIARI, O., DIAS, A., SILVA, J.C.DA. Projeto Integrado de
Produtos: Planejamento, Concepção e Modelagem. São Paulo: Ed.
Manole. 2008
2. BLANCHARD, B., VERNA, D., PETERSON, E.L., 1995. Maintainability.
New York: John Wiley & Sons, Inc.
3. DIAS, A. Projeto para confiabilidade: conceitos e fundamentos. Instituto
Fábrica do Milênio. Capítulo 16. São Carlos: IFM. 2005. 229-243p.
4. DIAS, A. Metodologia para análise da confiabilidade em freios
pneumáticos automotivos. Campinas, SP: Universidade Estadual de
Campinas – UNICAMP. Tese de doutorado. 1996.
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6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Rio de Janeiro.
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Janeiro, 1994. 37p.
7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Rio de Janeiro.
NBR 9325, Confiabilidade de equipamentos - Planos de ensaio de
conformidade para taxa de falhas e tempo médio entre falhas admitindo-se
taxa de falha constante - método de ensaio. Rio de Janeiro,
Referências:
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e mantenabilidade. II Simpósio Internacional de Confiabilidade. São Paulo.
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7. SANTOS, M.Q.C. Sistematização par.a aplicar o projeto de experimentos na
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6. BILLINTON, R., ALLAN, R.N. 1983. Reliability evaluation of
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engineering
7. CHRISTEN, C.K; BARBOSA; E.N; SILVA, J.C; MARCON, V. Estudo do
tempo de vida estimado no conjunto platinado centrífico. Trabalho do curso
de especialização em Projeto de produto. Engenharia de Produção. UFSC.
2002.
8. CARVALHO, C.G.; KANNENBERG, G.;TANCREDO, G.; MELONI, M. (2002)
ANÁLISE dos dados de falha de fios esmaltados em ensaios de descargas
parciais. Trabalho do curso de especialização em Projeto de produto.
Engenharia de Produção. UFSC. 2002.