conceito de censura vide O’Connor e Kleyner(2012) e Freitas e Colosimo(1997).
Desse modo, os conceitos de falha e censura acima referidos, ao assumir modelos estocásticos, são a base para as análises de desempenho de um sistema. Pinto e Xavier (2012) reforçam que a confiabilidade, disponibilidade e manutenibilidade são termos que fazem parte do dia-a-dia da manutenção. Desse modo, na seção seguinte, são explanadas as ferramentas de engenharia usadas para avaliar a performance dos equipamentos, na qual trata-se das métricas que compõem a análise RAM (Reliability, Availability, Main- tainability), sigla inglesa utilizada para o trinômio Confiabilidade (R), Disponibilidade (A) e Mantenabilidade (M).
2.4 Medidas de Desempenho (RAM )
O advento contínuo do aumento da competitividade no mercado fomenta as empresas na busca por novos meios que lhes permitam produzir produtos de qualidade, com manutenções eficientes, redução da ocorrência de falhas e ao menor custo possível.Pinto e Xavier (2012) reforçam que a manutenção tem função de gerar disponibilidade aos ativos e instalações, com a finalidade de atender aos processos de produção com segurança e confiabilidade, e isso pode ser feito através de uma gestão eficaz dos ativos, evitando falhas ou na eficiência dos reparos, ou seja, trata-se da disponibilidade, através de uma função da confiabilidade e da mantenabilidade. Nas subseções seguintes, serão detalhadas tais medidas de desempenho no ciclo de vida de um item.
2.4.1 Confiabilidade ou Reliability (R)
Os dados de falha acima referidos, assumem modelos estocásticos definidos pela confiabilidade, do inglês Reliability (R). Ou seja, a determinação de um período de tempo sem a ocorrência de falhas, no qual o item é confiável. Segundo Leemis(1995), a confiabilidade de um item corresponde à sua probabilidade de desempenhar a função requerida satisfatoriamente, por um determinado intervalo de tempo e sob condições ambientais predeterminadas.
Rigdon e Basu(2000) citam que para muitos produtos, os clientes determinam a confiabilidade como uma das principais características de qualidade. A qualidade por excelência em projetos, processos, produtos e serviços, busca a redução da probabilidade de falhas (sejam falhas que aumentam os custos associados aos serviços e produtos ou falhas que implicam em riscos à segurança), o que resultou em necessidade de qualidade ao
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longo do tempo, ou seja, confiabilidade. Portanto, a confiabilidade pode ser interpretada como o estudo da qualidade ao longo do tempo sendo esta a principal diferença entre as duas abordagens (O’Connor e Kleyner,2012). De modo geral, considera-se que o estudo resultante da análise de falhas e da busca pela minimização de sua ocorrência, provê contextos de desenvolvimento acerca da confiabilidade.
O estudo da confiabilidade envolve a consideração de componentes (ou conjuntos de componentes associados na forma de sistemas) submetidos a algum tipo de tensão (tais como tração mecânica, calor, umidade e corrente elétrica) e sujeitos à ocorrência de falhas a uma certa taxa característica, e possivelmente dependente do tempo. Desse modo, segundo Fogliatto e Ribeiro (2009), em seu sentido mais amplo, confiabilidade está associada à operação bem-sucedida de um produto ou sistema, na ausência de falhas.
Portanto, segundo Meyer (1978), um componente ou sistema exposto a condições de esforço, será associado a um tempo de vida T (“duração de vida” ou “duração até a falha”), que é uma variável aleatória com alguma distribuição de probabilidades a ser estimada, e que estará associada à função de confiabilidade do componente. Assim, alguns componentes falharão no início da vida, enquanto outros prorrogam a falha, definindo assim, um comportamento aleatório para as falhas. Desta forma, obtém-se uma primeira definição importante, na qual a confiabilidade de um componente (ou sistema) no instante de tempo t, denotada por R(t), é definida como R(t) = P(T > t), onde T é a variável aleatória que modela a duração da vida do componente (Tobias e Trindade (1995);Meyer (1978). Observa-se, portanto, que a definição da confiabilidade de um componente é a probabilidade de que o mesmo não falhe durante o intervalo [0;t], o que é equivalente a calcular a probabilidade de que o componente esteja em pleno funcionamento até o instante t.
Estimativas da confiabilidade de um produto são obtidas do monitoramento do tempo médio até a falha (MTTF) para sistemas não-reparáveis, ou do tempo médio entre falhas (MTBF) para sistemas reparáveis, e da taxa de falhas ao longo do tempo.
Os tempos médios supracitados são as médias das distribuições de probabilidade que ajustam aos dados de falha, caso modelos estocásticos sejam utilizados (vide no capítulo 3, as técnicas tradicionais de modelagem e análise de confiabilidade de sistemas reparáveis e não-reparáveis).
Através da avaliação da confiabilidade, é possível analisar os impactos do projeto sobre a performance, mantenabilidade e segurança oferecidos por um produto, de modo que não falhe prematuramente, o que evita o gasto imprevisto de recursos em reparos
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e indenizações por riscos. Elsayed (2021) cita diversos exemplos nos quais a realização de análises de confiabilidade poderia ter evitado tragédias. Desse modo, com devido suporte gerencial, a confiabilidade pode ser incorporada ao projeto através de uma série de técnicas oriundas de um plano organizado (Ribeiro,1995).
O estudo da acessibilidade e da confiabilidade vem despontando como um im- portante campo de atuação por parte da engenharia, disseminado como Engenharia da Confiabilidade. O objeto de estudo dessa área tem por objetivo a garantia de uma performance livre de falhas para os produtos, reduzindo assim, os custos de garantia e melhorando o aspecto financeiro e mercadológico de toda a organização (Luthra,1988). O conhecimento adquirido através da análise de falhas e da minimização de sua ocorrência, permite o acesso a um risco, gestão e otimização dos recursos financeiros e variado contexto de oportunidades de melhoria contínua. Maiores detalhes da evolução histórica da Engenharia da Confiabilidade podem ser encontrados nos trabalhos de Knight (1991) e de Elsayed (2021).
O desenvolvimento dos conceitos das engenharias de confiabilidade e de mantenabi- lidade remonta a meados da Segunda Guerra Mundial com sua aplicação a sistemas de comunicação e projeto de armas de guerra. De maneira mais formal, segundo O’Connor e Kleyner (2012) eDhillon (2006), as engenharias de confiabilidade e de mantenabilidade são áreas que têm por objetivo prevenir ou reduzir a frequência de falhas, identificar e solucionar as causas das falhas, estabelecer formas de atuar nas falhas cujas causas não foram solucionadas em fase de projeto e aplicar métodos para a estimação da confiabili- dade e mantenabilidade de novas arquiteturas. Mais especificamente, na seção seguinte, será detalhada a Engenharia da Mantenabilidade.
2.4.2 Mantenabilidade ou Maintainability (M)
A mantenabilidade, do inglêsMaintainability (M), também conhecida como ma- nutenibilidade, é definida pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), por meio da norma NBR-5462 (1994), como a capacidade de um item ser mantido ou reco- locado no estado no qual pode executar suas funções requeridas, sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos. Portanto, mantenabilidade e manutenção possuem definições diferentes, porém de relação forte, uma vez que, a manutenção está associada à execução de ações/serviços de manutenção propriamente ditos de forma a manter o sistema operante ou restaurar o estado operacional em caso de falha, e a mantenabilidade
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refere-se às medidas e ações executadas durante a fase de projeto de um sistema com o objetivo de incluir funcionalidades que favoreçam a manutenção, que possa garantir mínima indisponibilidade (tempo em que um sistema não está disponível para operar).
De modo geral, a mantenabilidade é um parâmetro com foco em minimizar o tempo de reparo de um sistema, enquanto manutenção é a ativa execução de ações para manter ou restaurar a operação de um sistema (Dhillon, 2006).
ParaMoubray(1997), a manutenção tem-se reinventado em novos modos de pensar, técnicos e administrativos, uma vez que novas exigências de mercado tornaram visíveis as limitações dos atuais sistemas de gestão. Uma das modificações apontadas por Moubray (1997) é a incorporação de elementos da confiabilidade às estratégias usuais de manutenção encontradas nas empresas. Nesse contexto, a mantenabilidade tem a finalidade de garantir que os equipamentos encontram-se a maior parte do tempo operantes nas suas condições requeridas após execução de uma manutenção, e se tornou também, sinônimo de redução de custos e desperdícios associados à execução das tarefas de manutenção, garantindo a lucratividade necessária em um cenário de mudanças rápidas e que exige aumento de receita sem grandes investimentos.
Portanto, pode-se sumarizar que na Engenharia da Confiabilidade, os tempos entre falhas são modelados e medidos segundo distribuições de probabilidade, e o interesse é de se obter um MTBF maior possível, ou seja, baixa frequência de falhas, de modo que as práticas adotadas sejam capazes de detectar uma falha ou potencial de falha de forma eficiente. Por conseguinte, na Engenharia da Mantenabilidade, é realizada a mensuração e modelagem dos tempos de reparo segundo modelos estocásticos e, a média da distribuição utilizada é denominada Tempo Médio para Reparar (MTTR -Mean Time to Repair), na qual o interesse é a otimização dos processos de manutenção de modo que o tempo de reparo tende e reduzir, ou seja, o interesse é se obter um MTTR mínimo. De modo geral, pode-se concluir que na Engenharia da Confiabilidade os eventos de interesse são as falhas do item (componente ou sistema), e na Engenharia de Mantenabilidade as circunstâncias de interesse são os reparos do sistema (em sistemas reparáveis). A seguir, é explorada a disponibilidade, que é obtida da combinação do MTBF e MTTR.
2.4.3 Disponibilidade ou Availability (A)
A disponibilidade, do inglêsAvailability(A), é a possibilidade de um serviço, sistema ou componente executar uma função requerida em um instante de tempo (t). De acordo com Dovich e Wortman (1998), a disponibilidade é tratada como a probabilidade de
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um item estar disponível quando requerido, ou como a proporção do tempo total que um item estará disponível para uso, isto é, a proporção do tempo em que a função é executada. De modo geral, a disponibilidade é definida como a probabilidade de um sistema estar disponível para operar e cumprir a função requerida em um instante ou intervalo preestabelecido, sob certas condições operacionais.
A definição de disponibilidade, portanto, decorre de um sistema que apresente poucas falhas (seja mais confiável) e reparável com menor tempo possível (manutenção eficiente) de modo a estar disponível para operar, portanto, a disponibilidade é uma relação entre as funções confiabilidade e a mantenabilidade, ou ainda a relação entre o Tempo de Funcionamento (“Up Time”) e o Tempo Parado/Reparo (“Down Time”). Desse modo, é possível perceber que a disponibilidade depende de períodos de funcionamento e períodos de parada que são afetados pelo tempo de reparo (vide no capítulo 3 as técnicas tradicionais de modelagem de Disponibilidade). Ou seja, um sistema com grande disponibilidade terá grandes períodos de funcionamento com poucos e curtos períodos de parada.
Visto que a confiabilidade modela o tempo em operação e a mantenabilidade o tempo de reparo, a disponibilidade será afetada pelos fatores que afetam a confiabilidade e a mantenabilidade. A disponibilidade, desse modo, é em geral aplicada para medir o desempenho de sistemas reparáveis, visto que é diretamente proporcional à confiabilidade (quanto mais confiável, maior o tempo médio entre falhas e maior disponibilidade) e inversamente proporcional a mantenabilidade (quanto maior o reparo, maior o tempo para voltar ao seu estado operativo e menor a disponibilidade). A Figura2.3 representa um ciclo de vida de um item, na qual possui períodos disponíveis para operar (em operação) e tempos indisponíveis (em reparo).