Failure, Mode and Effects Analysis (FMEA) Análise de Modos de Falhas e

De acordo com Sharma et al. (2005) a FMEA foi proposta como uma metodologia formal de análise, pela primeira vez pela NASA em 1960, devido à confiabilidade que possuíam nos seus requisitos.

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A FMEA é uma técnica de análise de risco direta e rigorosa, usada para identificar os modos pelos quais os componentes, sistemas ou processos podem deixar de cumprir o propósito do projeto, permitindo a determinação das prioridades de risco e modos de falha. Esta técnica identifica todos os modos e mecanismos de falha das várias partes de um sistema, os efeitos dessas falhas sobre o sistema e o modo de evitar as falhas e/ou mitigar os efeitos das falhas no sistema.

É também conhecida como falha de efeito e de análise crítica, uma vez que permite estimar possíveis falhas em processos e respetivos efeitos. Mas, sempre que as falhas acarretem um efeito significativo devem ser identificadas comummente por outras técnicas. Isto porque as causas das falhas podem ser provenientes de imensos fatores, como por exemplo, falhas humanas e falhas de processos. Assim, haverá um aumento na eficiência e confiança do processo. Na aplicação desta técnica, as falhas devem ser analisadas individualmente, à exceção das falhas passíveis de provocar um efeito em cascata.

O campo de ação da FMEA pode estender-se à FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis - Análise de Modos de Falhas, Efeitos e Criticidade) onde cada modo de falha identificado é classificado de acordo com sua importância ou criticidade. Esta análise de criticidade é geralmente qualitativa ou semi-quantitativa, mas pode ser quantificada através da utilização de taxas de falha reais. A análise de criticidade pode ser baseada na probabilidade de que o modo de falha resultará na falha do sistema, no nível de risco associado ao modo de falha ou na prioridade de determinado risco.

As técnicas FMEA/FMECA podem ser aplicadas durante a conceção do projeto, na operação de um sistema físico, de modo a fornecer dados para outras técnicas de análise, como a análise de árvore de falhas em qualquer nível qualitativo ou quantitativo. Estas técnicas podem também ser utilizadas para: auxiliar a seleção de alternativas de projeto com alta confiabilidade, assegurar que todos os modos de falha de sistemas/processos e seus efeitos foram considerados, identificar modos e efeitos de falha humana, fornecer uma base para o planeamento de testes e manutenção de sistemas físicos, melhorar o design de procedimentos e processos e fornecer informações qualitativas/quantitativas para as técnicas de análise, tais como análise da árvore de falhas.

As técnicas FMEA e FMECA necessitam de informações detalhadas acerca dos elementos do sistema. A informação necessária pode incluir: desenhos ou fluxogramas do sistema a ser analisado, seus componentes ou etapas de um processo, a compreensão

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da função de cada etapa, processo ou componente de um sistema, detalhes de parâmetros ambientais e outros parâmetros que possam afetar a operação, a compreensão dos resultados de falhas particulares e informações históricas sobre falhas, incluindo dados com taxas de falha, sempre que disponíveis.

De acordo com COMAH (1999) as etapas básicas de uma FMEA são a identificação do sistema em estudo, a definição dos objetivos do estudo e subsistemas separados para análise, e ainda a identificação dos modos de falha, suas causas/efeitos e sequência em que ocorrem.

Na aplicação destas técnicas intervém uma equipa multidisciplinar que identifica os modos de falha, avalia e prioriza os riscos. Desta forma será possível a aplicação de medidas corretivas apropriadas. As falhas podem ser categorizadas de acordo com o seu efeito e estimativas de probabilidade para cada modo de falha. As categorias de efeitos e os níveis de severidade podem variar em diferentes sistemas. Geralmente, uma análise leva a uma hierarquização de níveis onde se encontram disponíveis os dados relativos às falhas, sendo por vezes necessário uma apreciação qualitativa da probabilidade de falha. Eventualmente, poder-se-á especificar um nível de gravidade e probabilidade de ocorrência (quantitativa ou qualitativa), para cada modo de falha que tenha sido identificado. Vulgarmente, numa primeira instância, a análise efetuada é de carácter qualitativo, onde se procura garantir o mínimo dano possível. Posteriormente efetua-se uma análise quantitativa, de modo a estabelecer a fiabilidade ou probabilidade das falhas.

O processo de FMEA engloba um conjunto de etapas onde se inclui a definição do âmbito e objetivos do estudo, a reunião da equipa multidisciplinar, compreensão do sistema/processo a ser submetido à FMECA, discriminação do sistema nos seus componentes ou etapas e definição da função de cada etapa ou componente. Para cada componente ou etapa enumerados há que identificar: as falhas de cada parte, os mecanismos que podem produzir os modos de falha, o que poderia acontecer se os efeitos das falhas ocorressem, verificar se o fracasso é inofensivo ou prejudicial, o modo de detetar falhas e a identificação de disposições inerentes ao projeto para compensar as falhas.

Na FMECA, a equipa de estudo classifica cada um dos modos de falha identificados de acordo com sua criticidade. Para tal, os métodos comummente utilizados incluem o índice de criticidade, o nível de risco e o número de prioridade de risco.

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Após identificação dos modos e mecanismos de falha, podem ser definidas e implementadas ações corretivas para os modos de falha mais significativos.

A FMEA será então documentada num relatório que contenha:  Detalhes do sistema que foi analisado;

 A forma como o exercício foi realizado;  Pressupostos assumidos na análise;  Fontes de dados;

 Resultados, incluindo as folhas de trabalho concluídas;

 Criticidade (se concluído) e a metodologia utilizada para o definir;

 Eventuais recomendações para novas análises, alterações do projeto ou recursos a serem incorporados nos planos de teste, entre outros.

O sistema pode ser reavaliado por um outro ciclo de FMEA após a conclusão das ações.

Os pontos fortes destas técnicas de análise (FMEA/FMECA) derivam do facto de serem amplamente aplicáveis a falhas humanas, de equipamento, de sistemas, hardware, software e procedimentos. Permitem também identificar modos de falha de componentes, suas causas e efeitos sobre o sistema e apresentá-los num formato facilmente legível. Evita a necessidade de modificações em equipamentos e serviços de custo elevado, identificando problemas na fase inicial do projeto. Da mesma forma, permite identificar modos de falha de um único ponto e os requisitos para sistemas de redundância ou de segurança. Contribui ainda para o desenvolvimento de programas de monitorização, destacando as principais características a serem monitorizadas.

Contudo também advém algumas limitações da sua aplicação, uma vez que apenas se podem usar estas técnicas para identificar modos de falha única e não combinações de modos de falha. Se não for adequadamente controlada e orientada, os estudos podem ser morosos e dispendiosos, desta forma pode ser difícil e fatigante a aplicação destas técnicas em sistemas complexos de multicamadas.

A FMEA é semelhante à HAZOP na medida em que permite a identificação dos modos de falha de um processo, sistema ou procedimento, assim como as suas causas e consequências. Contudo existem algumas diferenças, enquanto a FMEA começa por identificar modos de falha, na HAZOP é a equipa multidisciplinar que considera os resultados indesejados, desvios de resultados e possíveis causas e modos de falha.

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