5.2 TÉCNICAS DE ANÁLISE DE RISCOS
5.2.2 Análise de Modos de Falha e Efeitos (AMFE) ou Failure Modes and Effects Analysis (FMEA)
A metodologia AMFE é uma ferramenta que busca, em princípio, evitar, por meio da análise das falhas potenciais e propostas de ações de melhoria, que ocorram falhas no projeto do produto ou do processo. Este é o objetivo básico desta técnica, ou seja, detectar falhas antes que se produza uma peça e/ou produto.
A AMFE compreende uma análise detalhada do sistema, podendo ser qualitativa ou quantitativa, com foco em seus componentes e que permite analisar as maneiras pelas quais um equipamento ou sistema pode falhar e os efeitos que poderão advir para o sistema, para o meio ambiente, e para o próprio componente. Com o AMFE é possível ainda estimar as taxas de falha, propiciado o estabelecimento de mudanças e alternativas que possibilitem uma diminuição das probabilidades de falha, aumentando a confiabilidade do sistema.
A confiabilidade é uma dimensão da qualidade que tem se tornado cada vez mais importante para os consumidores, pois, a falha de um produto, mesmo que prontamente reparada pelo serviço de assistência técnica e totalmente coberta por termos de garantia, causa, no mínimo, uma insatisfação ao consumidor ao privá-lo do uso do produto por determinado tempo. Além disso, cada vez mais são lançados produtos em que determinados tipos de falhas podem ter consequências drásticas para o consumidor, tais como aviões e equipamentos hospitalares nos quais o mal funcionamento pode significar até mesmo um risco de vida ao usuário.
castrorpc@yahoo.com.br 78
De acordo com HAMMER (1993), a confiabilidade é definida como a probabilidade de uma missão ser concluída com sucesso dentro de um tempo específico e sob condições específicas. A AMFE foi desenvolvida por engenheiros de confiabilidade para permitir aos mesmos, determinar a confiabilidade de produtos complexos. Para isto é necessário o estabelecimento de como e quão freqüentemente os componentes do produto podem falhar, sendo então a análise estendida para avaliar os efeitos de tais falhas.
A AMFE é realizada primeiramente de forma qualitativa, quer na revisão sistemática dos modos de falha do componente, na determinação de seus efeitos em outros componentes e ainda na determinação dos componentes cujas falhas têm efeito crítico na operação do sistema, sempre procurando garantir danos mínimos ao sistema como um todo. Posteriormente, pode-se proceder à análise quantitativa para estabelecer a confiabilidade ou probabilidade de falha do sistema ou subsistema, através do cálculo de probabilidades de falhas de montagens, subsistemas e sistemas, a partir das probabilidades individuais de falha de seus componentes, bem como na determinação de como poderiam ser reduzidas estas probabilidades, inclusive pelo uso de componentes com confiabilidade alta ou pela verificação de redundâncias de projeto.
Para proceder ao desenvolvimento da AMFE ou de qualquer outra técnica, diferentemente da APR e da TIC, é primordial que se conheça e compreenda o sistema em que se está atuando e qual a função e objetivos do mesmo, as restrições sob as quais irá operar, além dos limites que podem representar sucesso ou falha. O bom conhecimento do sistema em que se atua é o primeiro passo para o sucesso na aplicação de qualquer técnica, seja ela de identificação de perigos, análise ou avaliação de riscos.
Conhecido o sistema e suas especificidades, pode-se dar seguimento a análise, cabendo à empresa idealizar o modelo que melhor se adapte a ela.
Em um produto podem existir certos componentes ou conjunto deles que sejam especificamente críticos para a missão a que se destina o produto ou para a segurança do operador. Portanto, de acordo com HAMMER (1993), a estes componentes críticos deve ser dada especial atenção, sendo mais completamente analisados do que outros. A análise, similar a AMFE, que se preocupa com a análise detalhada destes componentes críticos é conhecida como Análise de Criticalidade e Modos de Falha (FMECA – Failure Modes an Criticality Analysis).
Tanto a AMFE como a FMECA são bastante eficientes quando aplicadas a sistemas mais simples e de falhas mais singelas, porém, quando a complexidade é maior, recomenda-se o uso de outras técnicas, como por exemplo a Análise de Árvore de Falhas.
Uma forma de se fazer o controle do resultado destas medidas é pelo próprio formulário FMEA por meio de colunas que onde ficam registradas as medidas recomendadas pelo grupo, nome do responsável e prazo, medidas que foram realmente tomadas e a nova avaliação dos riscos.
O formulário FMEA é um documento “vivo”, ou seja, uma vez realizada uma análise para um produto/processo qualquer, esta deve ser revisada sempre que ocorrerem alterações neste produto/processo específico. Além disso, mesmo que não haja alterações deve-se regularmente revisar a análise confrontando as falhas potenciais imaginadas pelo grupo com as que realmente vêm ocorrendo no dia-a-dia do processo e uso do produto, de forma a permitir a incorporação de falhas não previstas, bem como a reavaliação, com base em dados objetivos, das falhas já previstas pelo grupo.
castrorpc@yahoo.com.br 79
5.2.2.1 Objetivos do AMFE
Apesar de ter sido desenvolvida com um enfoque no projeto de novos produtos e processos, a metodologia FMEA, pela sua grande utilidade, passou a ser aplicada de diversas maneiras, tais como: Revisão sistemática dos modos de falhas de um componente para garantir danos mínimos ao sistema;
Determinação dos efeitos que tais falhas terão em outros componentes do sistema;
Determinação dos componentes cujas falhas teriam efeito crítico na operação do sistema (falhas de efeito crítico);
Cálculo da probabilidade de falhas de montagem, subsistemas e sistemas, a partir da probabilidade de falha de seus componentes;
Determinação de como podem ser reduzidas as probabilidades de falhas de componentes, montagens e subsistemas, através do uso de componentes com confiabilidade alta.
5.2.2.2 Aplicação da AMFE
Pode-se aplicar a análise AMFE nas seguintes situações:
para diminuir a probabilidade da ocorrência de falhas em projetos de novos produtos ou processos; para diminuir a probabilidade de falhas potenciais (ou seja, que ainda não tenham ocorrido) em produtos/processos já em operação;
para aumentar a confiabilidade de produtos ou processos já em operação por meio da análise das falhas que já ocorreram;
para diminuir os riscos de erros e aumentar a qualidade em procedimentos administrativos. 5.2.2.3 Benefícios do AMFE
A metodologia FMEA é importante porque pode proporcionar para a empresa:
uma forma sistemática de se catalogar informações sobre as falhas dos produtos/processos; melhor conhecimento dos problemas nos produtos/processos;
ações de melhoria no projeto do produto/processo, baseado em dados e devidamente monitoradas (melhoria contínua);
diminuição de custos por meio da prevenção de ocorrência de falhas;
o benefício de incorporar dentro da organização a atitude de prevenção de falhas, a atitude de cooperação e trabalho em equipe e a preocupação com a satisfação dos clientes.
5.2.2.4 Tipos de AMFE
Esta metodologia pode ser aplicada tanto no desenvolvimento do projeto do produto como do processo. As etapas e a maneira de realização da análise são as mesmas, ambas diferenciando-se somente quanto ao objetivo. Assim as análises FMEA´s são classificadas em dois tipos:
castrorpc@yahoo.com.br 80
FMEA DE PRODUTO: na qual são consideradas as falhas que poderão ocorrer com o produto
dentro das especificações do projeto. O objetivo desta análise é evitar falhas no produto ou em processos decorrentes do projeto. É comumente denominada também de FMEA de projeto.
FMEA DE PROCESSO: são consideradas as falhas no planejamento e execução do processo, ou
seja, o objetivo desta análise é evitar falhas do processo, tendo como base as não conformidades do produto com as especificações do projeto.
Há ainda um terceiro tipo, menos comum, que é o FMEA de procedimentos administrativos. Nele analisam-se as falhas potenciais de cada etapa do processo com o mesmo objetivo que as análises anteriores, ou seja, diminuir os riscos de falha.
5.2.2.5 Modos de Falhas
Como a base da técnica é a análise dos modos falhas, torna-se imprescindível, conhecer os modos de falha que podem afetar um componente qualquer (homem ou equipamento). São cinco os modos de falhas consagrados na literatura:
FALHA DE OMISSÃO: quando não executa ou executa parcialmente uma atividade, tarefa, função
ou procedimento;
FALHA NA MISSÃO: quando executa incorretamente uma atividade, tarefa, função ou
procedimento;
FALHA POR ATO ESTRANHO OU AÇÃO ESTRANHA: quando executa uma atividade, tarefa,
função ou procedimento que não deveria ser executada;
FALHA SEQUENCIAL: quando executa uma atividade, tarefa, função ou procedimento fora da
seqüência correta;
FALHA TEMPORAL: quando executa uma atividade, tarefa, função ou procedimento fora do
momento correto.
Sobre o foco do sistema produtivo/comercial temos: falha na produção, falha na matéria-prima e falha do cliente (uso inadequado), das quais podemos citar como exemplo:
Falhas na Produção:
– Falhas de Projeto – Ex. A característica de demanda não foi bem calculada , o arranjo físico não é atendido nas horas de pique etc.
– Falhas de Pessoal – Podem ser “Erros “como enganos de julgamento e “Violações” quando se percebe a posteriori que alguem deveria ter feito algo diferente.
– Falhas de Instalações – Ex. Avarias nas máquinas ou equipamentos Falhas na Matéria-prima:
– Falhas de Fornecedores – Ex. Prazos de entrega, qualidade dos materiais fornecidos Falhas do Cliente:
– Falhas de Clientes – Ex Uso indevido do produto
As unidades métricas para análise quantitativa das falhas já foram vista no tópico 4 e são: taxa de falhas, confiabilidade e disponibilidade.
castrorpc@yahoo.com.br 81
5.2.2.6 Aplicação da AMFE
O princípio da metodologia é o mesmo independente do tipo de FMEA e a aplicação, ou seja, se é FMEA de produto, processo ou procedimento e se é aplicado para produtos/processos novos ou já em operação. A análise consiste basicamente na formação de um grupo de pessoas que identificam para o produto/processo em questão suas funções, os tipos de falhas que podem ocorrer, os efeitos e as possíveis causas desta falha. Em seguida são avaliados os riscos de cada causa de falha por meio de índices e, com base nesta avaliação, são tomadas as ações necessárias para diminuir estes riscos, aumentando a confiabilidade do produto/processo.
A fase de Planejamento, que é realizada pelo Gerente de Risco compreende:
descrição dos objetivos e abrangência da análise: em que identifica-se qual(ais) produto(s)/processo(s) será(ão) analisado(s);
formação dos grupos de trabalho: em que define-se os integrantes do grupo, que deve ser preferencialmente pequeno (entre 4 a 6 pessoas) e multidisciplinar (contando com pessoas de diversas áreas como qualidade, desenvolvimento e produção);
planejamento das reuniões: as reuniões devem ser agendadas com antecedência e com o consentimento de todos os participantes para evitar paralisações;
A fase de execução do AMFE é realizada pelo grupo de trabalho que discute e preenche o formulário FMEA de acordo com os passos que seguem abaixo:
a) Dividir o sistema em subsistemas que podem ser efetivamente controlados;
b) Traçar diagramas de blocos funcionais do sistema e subsistemas, para determinar os inter- relacionamentos existentes;
c) Preparar um cheklist dos componentes de cada subsistema e sua função específica;
d) Determinar através da análise de projetos e diagramas, os modos possíveis de falha para cada componente indicando o tipo de modo de falha segundo o item 5.2.2.4: I- falha de omissão; II- falha na missão; III- falha por ato estranho; IV- falha seqüencial; V- falha temporal;
e) Indicar as causas das falhas para cada modo de falha;
f) Indicar os efeitos de cada falha sobre outros componentes e como esta afeta a operação do mesmo; g) Definir a categoria do risco conforme tabela 4 do item 5.2.1.1;
h) Indicar os métodos usados para detecção de cada falha específica;
Nas fases seguintes são definidos pelo grupo os índices de severidade (S), ocorrência (O) e detecção (D) para cada causa de falha, de acordo com critérios previamente definidos (um exemplo de critérios que podem ser utilizados é apresentado nas tabelas abaixo, mas o ideal é que a empresa tenha os seus próprios critérios adaptados a sua realidade específica). Depois são calculados os coeficientes de prioridade de risco (R), por meio da multiplicação dos outros três índices.
castrorpc@yahoo.com.br 82
i) Índice de Ocorrência (O):
Índice Ocorrência Proporção Freqüência
1 Remota 1:1.000.000 Excepcional ( tempo > 360 dias) 2 Muito Pequena 1:20.000 Muito Poucas Vezes (tempo < 360 dias)
3 Pequena 1:4.000 Poucas Vezes (tempo < 180 dias) 4 5 6 Moderada 1:1000 1:400 1:80
Ocasional, Algumas Vezes (tempo < 30 dias) 7
8 Alta
1:40
1:20 Freqüente (tempo < 15 dias) 9
10 Muito Alta
1:8
1:2 Inevitável, certamente ocorrerá a falha (diário)
Tabela 6 – Exemplo de Critérios para Índice de Ocorrência j) Índice de Severidade (S):
Índice Classificação Severidade da falha
1 Apenas
perceptível
Não há falha ou degradação do sistema. O cliente mal percebe que a falha ocorre.
2 a 3
Pouco importante ou
desprezível
A falha não irá resultar numa degradação maior do sistema, nem irá produzir danos funcionais ou lesões, ou contribuir com um risco ao sistema. Ligeira deterioração no desempenho com leve descontentamento do cliente.
4 a 6
Moderadamente grave ou Marginal
A falha irá degradar o sistema, porém sem evolver danos maiores ou lesões, podendo ser compensada ou controlada adequadamente. Deterioração significativa no desempenho do sistema e descontentamento do cliente.
7 a 8 Grave ou Crítica
a falha irá degradar o sistema causando lesões, danos substanciais, ou irá resultar num risco inaceitável, necessitando ações corretivas imediatas. Sistema deixa de funcionar e grande descontentamento do cliente.
9 a 10
Extremamente grave ou Catastrófica
A falha irá degradar o sistema causando lesões, danos substanciais, ou irá resultar num risco inaceitável, necessitando ações corretivas imediatas. Idem ao anterior porém afeta a segurança.
Tabela 7 – Exemplo de Critérios para Índice de Severidade l) Índice de Detecção (D):
Índice DET Detecção modo de falha - efeito
1 Muito Alta
O binômio Modo de Falha – Efeito permite facilmente a detecção do evento, antes que ele aconteça. Ex.: tela protetor que empeça o contato com partes quentes. Certamente será detectado
2 a 3 Alta Há pelo menos um incidente/acidente / ano.Grande probabilidade de ser detectado. 4 a 6 Moderada Há pelo menos um incidente / acidente mensal.Provavelmente será detectado. 7 a 8 Pequena Nível de controle muito baixo. Há pelo menos um incidente / acidente por semana.
Pouca chance de ser detectado.
9 Muito
pequena
Não há nenhum tipo de controle ou inspeção. Há pelo menos um incidente / acidente diário.Provavelmente não será detectado.
10 Muito remota A falha não pode ser detectada.Certamente não será detectado.
castrorpc@yahoo.com.br 83
m) Coeficiente de prioridade de risco: R = O x S x D Índice Índice Índice de Risco e Perigo
1 a 135 Baixo Manter a situação ou condições atuais.
136 a 500 Moderado Programar medidas de controle e treinamentos dos envolvidos.
501 a 1000 Alto Necessárias medidas de ordem coletivas urgentes, ações corretivas e iniciar processo de inspeção pelo SESMT com treinamento dos envolvidos.
Tabela 9 – Exemplo de Critérios para Coeficiente de prioridade de risco
n) Formular possíveis medidas preventivas e corretivas de compensação e reparos que podem ser adotadas para eliminar ou controlar cada falha específica e seus efeitos. Estas medidas podem ser: medidas de prevenção total ao tipo de falha;
medidas de prevenção total de uma causa de falha; medidas que dificultam a ocorrência de falhas; medidas que limitem o efeito do tipo de falha;
medidas que aumentam a probabilidade de detecção do tipo ou da causa de falha. Deve-se analisar a viabilidade de cada medida e então definir as que serão implantadas.
EXEMPLO: Sistema de corte de madeira em bancada de serra circular
c) d) e) f) f) g) h) i j l m n) Compo- nentes Modos de Falhas Causa das Falhas Possíveis efeitos Categoria de Risco Métodos de Detecção Índices(*) Medidas preventivas e/ou corretivas Em outros componentes No sistema O S D R Fiação Interrupção no fio de origem (abre o circuito) Motor não funciona Serra não funciona II Inspeção visual Desligar a potência, verificar o estado do fio,
reparar ou substituir Perda de isolamento (curto- circuito) Queima do motor Fogo na fiação e Serra não funciona IV Fenômeno audio-visual, queda de potência, disjuntor desarma Desligar a tomada ou chave geral, reparar ou
substituir circuito, instalação em duto
adequado Correia Quebra Paralisação da
serra Serra não funciona I Inspeção visual Desligar a potência e substituir, mnt preventiva Mancal Quebra Paralisação do
motor Serra não funciona III Fenômeno audio-visual Desligar a potência e substituir, mnt preventiva Disco de Corte
Trinca inseguro Torna III Inspeção visual substituir, mnt preventiva Desligar a potência e
Quebra Pode atingir operários e eqp Serra não funciona IV Inspeção Fenômeno auditivo Desligar a potência e substituir, mnt preventiva,
EPC – coifa, verificar materiais incrustados na madeira Desgaste Serra funciona mal
I Inspeção visual substituir, mnt preventiva Desligar a potência e
Motor Desgaste no rolamento Desgaste no eixo Serra não funciona II Inspeção Fenômeno auditivo Desligar a potência e substituir, mnt preventiva Perda de isolamento (curto- circuito) Queima de outros componentes Queima do sistema IV Fenômeno audio-visual, queda de potência, disjuntor desarma Desligar a tomada ou chave geral, reparar ou
substituir circuito, instalação em duto
adequado
Quadro 1 – AMFE aplicado ao sistema de corte de madeira em bancada de serra circular (*) (O) Ocorrência (S) Severidade (D) Detecção (R) Risco
castrorpc@yahoo.com.br 84