Processo de Planejamento da Confiabilidade

Independente do trabalho de Robustez de Projeto, aqui encarado como sendo um trabalho de confiabilidade preventiva, o trabalho convencional de verificação dos níveis de confiabilidade estabelecidos no escopo do produto (confiabilidade é uma das características de desempenho) continua sendo necessário a cada desenvolvimento de um novo produto, tornando necessário o Planejamento da Confiabilidade, tal como uma das tarefas a ser executada em conjunto com os testes de verificação e validação. É tratado nesse item as atividades que dizem respeito à predição de confiabilidade do produto (reliability prediction), sua medição e acompanhamento – ou curva de crescimento da confiabilidade (reliability growth). Tendo em vista o que já foi discutido no item 4.2. e que a confiabilidade é uma característica probabilística (associada à probabilidade de falha), esta é uma técnica que, fazendo uso de ferramentas e modelamentos estatísticos, consegue prever, a partir de dados históricos e experimentais de durabilidade de exemplares dos componentes ou sistemas em avaliação (ou similares), sua durabilidade, levando-se em consideração as variações estatísticas envolvidas. As grandezas mais importantes são: R(t), a função de confiabilidade em si, f(t), ou função densidade de probabilidade de falha, F(t), ou probabilidade de ocorrência de falha após certo tempo de exposição e (t), ou taxa de falha. Como se pode observar, todas as grandezas são dadas em função do tempo de exposição à falha, assim como dado pela definição de confiabilidade. As equações mais importantes que associam essas três grandezas são: F(t)= f(t).dt, R(t)=1-F(t) e (t)=f(t)/R(t). Cabe salientar que cada função densidade de probabilidade pode ter diferentes tipos de distribuição, sendo as mais comuns a normal, lognormal, exponencial e Weibull (SOUZA, 2003).

Ou seja, a própria definição clássica de confiabilidade confere a essa grandeza uma conotação de objetivo ou de medição da mesma, tal como parte integrante do projeto de desenvolvimento de um motor ou de quaisquer outros mecanismos ou sistemas, agregando consigo uma série de atividades e práticas. O Planejamento da Confiabilidade é uma atividade eminentemente das fases mais iniciais do projeto, ainda no seu planejamento, uma vez que é a partir dele que se definem, a partir do objetivo de vida do motor, seus sistemas e componentes, a quantidade, natureza e duração dos testes que devem ser realizados para provar que o produto atende à essa característica. A Figura 6.10. propõe esse processo.

Figura 6.10. Processo de Planejamento da Confiabilidade.

Como já discutido nos capítulos anteriores, todos os testes do motor, sejam testes de desempenho (ou função), sejam ensaios de vida (durabilidade), definidos a partir das metodologias já descritas, e que levam em consideração a análise do tipo FMEA, experiências anteriores e outras fontes, são descritos em seu DVP. Deve-se, entretanto, certificar-se de que a execução desse DVP contemple a quantidade e duração de testes suficiente para, ao seu final, mensurar, ainda que por testes censurados, o nível de confiabilidade do projeto.

Esse processo sugere que o plano de testes seja feito dedicado ao Plano de Confiabilidade e, portanto, dedicado a realizar a medição do nível de confiabilidade do motor em relação aos objetivos definidos em seu escopo, Isso quer dizer que não basta executar, como é a prática mais convencional de desenvolvimento e validação de motores, ensaios acelerados padronizados aplicados nas famílias mais antigas do produto, sem que se conheça minimamente o nível de correlação daquele carregamento em relação às condições de carregamento real especificado para o produto. Tal prática tem inerente o risco de, na tentativa de acelerar o tempo de teste aumentando a intensidade de certos carregamentos, invalidar o ensaio, além de não necessariamente representar o uso do produto. Além disso, é preciso entender quais variáveis devem ser aceleradas para que o modo de falha que se deseje avaliar seja acelerado.

Por exemplo, de nada vale testar o motor em potência máxima buscando reduzir o tempo de teste se o modo de falha que está sendo avaliado somente ocorre quando o motor funciona em condição de marcha-lenta. O método proposto carece, portanto, da identificação e determinação de fatores de correlação do caso de carregamento do ciclo de teste acelerado em relação ao caso de carregamento real, para cada modo de falha que se deseja avaliar, tendo em vista que, eventualmente, nem todos os modos de falha de um componente ou sistema possam ser avaliados em um mesmo ciclo de teste.

Louven e Morawitz (2003) propõe um método para identificação dos fatores de carregamento (stress factors) de cada componente em função da condição de funcionamento do motor, ponderados pelo tempo em que é exposto a cada condição de funcionamento do motor no ciclo de uso (driving cycle) do veículo. Esse trabalho requer o entendimento dos fatores de carregamento (forças, temperaturas, corrosão, etc), e também do ciclo de uso típico do veículo que se deseja equipar. Dessa forma é possível a redução dos tempos dos testes de durabilidade sem, contudo, perder representatividade do teste com o uso real do componente em avaliação. A metodologia permite também o estabelecimento de testes de bancada, ou de motor em dinamômetro que sejam tão representativos quanto os testes em veículo, porém com redução de tempo e custos.

Já o processo de crescimento de confiabilidade é uma atividade inerente à fase de verificação e validação do projeto onde se faz o acompanhamento dos ensaios de vida, registrando os resultados dos testes, sejam eles censurados ou registros de falha. Tendo em vista que as falhas detectadas nesses testes implicam na redução do nível de confiabilidade, entra aí a importância de práticas sistemáticas de registro e análise de falhas como foi proposto no Item 6.3.4., visando à rápida identificação da causa da falha e as ações corretivas no projeto (caso necessário), garantindo-se que a falha não volte a ocorrer e, portanto, permitindo a recuperação do nível de confiabilidade perdido.