Selecionando a Técnica Ideal de Análise de Falha para Equipamentos Confiáveis

Aprender com falhas passadas é a melhor forma de entender e prevenir futuras quebras de equipamentos. Na prática, esse processo de aprendizado está sob o guarda-chuva da análise de falha.

Hoje, existem muitas técnicas de análise de falha para escolher. Todas vêm com conjunto específico de vantagens, desafios e casos de uso. Vamos ver o que está disponível, quais passos seguir e quais técnicas certas para sua situação.

O que é análise de falha?

Análise de falha é o processo de coletar e analisar dados de falha, geralmente para identificar causa raiz de mau funcionamento/quebra de ativo. Esta informação pode melhorar design de máquina/componente, ajustar cronogramas de manutenção e melhorar processos de manutenção. Seu objetivo final é melhorar confiabilidade do ativo.

Processo de análise de falha geralmente ocorre após falha já ter ocorrido. É parte integral do processo de RCA (Análise de Causa Raiz). No entanto, também pode determinar fatores que poderiam causar falha potencial — para que possamos selecionar e aplicar métodos de prevenção adequados.

Dependendo do propósito, análise de falha pode ser realizada por engenheiros de planta e manutenção, engenheiros de confiabilidade ou engenheiros de análise de falha.

Engenheiros de manutenção conduzem análise primária baseada em conhecimento das operações da planta. Se equipe interna não tem expertise necessária, é aconselhável contratar consultores que forneçam serviços de análise de falha.

Por fim, engenheiros de confiabilidade empregam diferentes técnicas para melhorar tolerância a falhas e garantir robustez do sistema.

Casos de uso comuns para análise de falha

As razões mais comuns para conduzir análise de falha são discutidas abaixo.

Identificando causas raiz da falha

Em muitos casos, falhas de máquinas são manifestações superficiais de problemas mais profundos não abordados a tempo. Às vezes, combinação de fatores leva a quebra inesperada.

Como quebras são caras e disruptivas, equipes de manutenção precisam esforçar-se para preveni-las. Além de manutenção rotineira, identificar causas raiz — e eliminá-las — é melhor forma de manter quebras à distância.

Prevenindo falhas potenciais

Máquina ou sistema tem muitos componentes interconectados e interdependentes. Estes componentes não têm mesma probabilidade de causar falha sistêmica. Informações e dados do sistema podem analisar probabilidades de falhas potenciais.

Testes e simulações podem encontrar elos mais fracos e melhorá-los — seja através de ajustes de design ou mudando recomendações operacionais e de manutenção.

Melhorando design de produto

Como aludimos no parágrafo anterior, análise de falha pode melhorar design de equipamento ou componente. Engenheiros empregam diferentes técnicas para identificar potenciais problemas em seus designs.

Lado prático, também conduzem testes destrutivos para avaliar características de componentes e materiais planejados para produto final.

Insights destes testes e análises criam ou melhoram qualidade do produto.

Garantindo conformidade

Regulamentações e padrões impostos por governos ou órgãos da indústria frequentemente requerem análise de falha. Métodos são usados para garantir aderência do produto aos padrões exigidos.

Avaliação de responsabilidade

Processos legais relacionados a falhas requerem análise da causa. O mesmo ocorre em liquidações de sinistros de seguro para garantir condições do contrato. Nesses casos, análise de falha pode ser requisito legal.

Naturalmente, resultado da análise também serve como proteção contra litígios.

Passos para conduzir análise de falha

Técnicas variam amplamente baseadas em casos de uso específicos. Dito isso, passos seguem mesmo padrão.

Passo 1: Definir o problema

Declaração de problema bem definida é essencial para qualquer análise profunda. Análise de falha requer engenheiros definirem problema da forma mais clara e concisa possível. Declaração deve conter detalhes sobre:

• a falha ocorrida
• dados que precisam ser coletados
• técnica de análise de falha a ser usada
• expectativas para a análise (metas)

Passo 2: Coletar dados de falha

Todos dados relevantes devem ser coletados. Inclui dados quantitativos e qualitativos.

Dados quantitativos referem-se a dados operacionais, de manutenção, idade da máquina, etc. Podem ser obtidos:

• de registros de manutenção
• de banco de dados CMMS ou outra ferramenta de monitoramento de saúde e performance
• através de troubleshooting
• por inspeção visual (como parte de investigação de falha)

Dados qualitativos não são facilmente quantificados. Obtidos entrevistando operadores, técnicos, gerentes de operações, etc. Todos dados relevantes sobre a falha devem ser coletados.

Passo 3: Criar linha do tempo da falha

Causas raiz resultam em reação em cadeia formando falhas superficiais observadas. Dados coletados iluminam sequências de eventos. Com informação suficiente, equipe pode criar linha do tempo da falha. Serve como auxílio visual e mental ao processo de análise.

Espera-se que linha do tempo forneça clareza na relação causa-efeito entre eventos.

Passo 4: Selecionar dados úteis e descartar o resto

Linha do tempo criada no passo anterior também identifica dados úteis. Dados quantitativos e qualitativos do passo 2 são mapeados aos eventos na linha do tempo. Dados que encontram lugar na linha do tempo são úteis para análise final.

Resto pode ser descartado como irrelevante aos eventos que causaram a falha. Assim, equipes não perdem tempo analisando informação irrelevante.

Passo 5: Aplicar técnica escolhida de análise de falha

Próximo passo é conduzir técnica escolhida (discutiremos na próxima seção). Método selecionado depende do caso de uso, indústria e experiência dos engenheiros.

Passo 6: Revisar resultados, testar e aplicar solução

Resultado da análise é estudado em detalhe. Na maioria das instâncias, propósito é implementar remédios que previnam falhas futuras. Diferentes soluções propostas são testadas e a melhor é usada para melhorar sistema/máquina.

Técnicas comuns de análise de falha

Análise de falha não é ciência exata. É exploração curiosa da causa real por trás de falhas e pode ser considerada um ofício.

Still, não pode ser feita sem estrutura. Ao longo dos anos, engenheiros desenvolveram várias técnicas usadas como framework para analisar todo tipo de falha.

As mais populares são discutidas abaixo.

5 Porquês

5 Porquês representa metodologia simples para identificar relações causa-efeito entre eventos. Baseia-se em perguntar "por que" o problema inicial aconteceu. Primeira resposta forma base para próximo "por que". Continuamos perguntando até chegar a algo fundamental ou completamente fora de nosso controle.

Leitura recomendada: 5 Porquês: A Ferramenta Definitiva de Análise de Causa Raiz.

Diagrama de Espinha de Peixe / Diagrama de Ishikawa

Diagrama de espinha de peixe (a.k.a. Ishikawa) é técnica de análise de falha visualizada como espinha de peixe. Cabeça representa problema analisado; espinhas representam causas potenciais.

Diagrama inteiro baseia-se na ideia de que múltiplos fatores podem levar à falha/evento/efeito investigado. Amplamente usado para melhoria de processos em área médica, aeroespacial e TI.

Leitura recomendada: Como Usar Ferramenta Espinha de Peixe para Análise de Causa Raiz.

Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA)

FMEA é técnica preventiva de análise de falha. Usa dados passados e projeções futuras para prever falhas potenciais. Examina maneiras potenciais de falha de máquina e consequências de cada uma.

Análise de modos de falha e efeitos é técnica preventiva onde cada parte de sistema é submetida a escrutínio de equipe especializada. Serve como framework para instigar sessões rigorosas de brainstorming.

Técnica extensivamente usada em engenharia de confiabilidade, segurança e controle de qualidade.

Leitura recomendada: FMEA & FMECA: Como Realizar Análise de Modos de Falha e Efeitos.

Análise de Árvore de Falhas (FTA)

Análise de árvore de falhas usa relações lógicas booleanas para identificar causa raiz da falha. Tenta modelar como falha propaga através de sistema. Ajuda engenheiros de confiabilidade criar sistemas bem definidos com redundâncias adequadas onde falhas de componente não sempre cascateiam em falhas sistêmicas.

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FTA amplamente usado em indústria aeronáutica, geração de energia e defesa.

Leitura recomendada: O Que É Análise de Árvore de Falhas e Como Realizá-la.

Gráficos de Pareto

Como regra geral, em qualquer sistema, 80% dos resultados (ou falhas) são causados por 20% de todas razões potenciais.

Princípio chamado princípio de Pareto (conhecido como regra 80-20). Este desvio entre causa e efeito é evidente em muitas distribuições, da distribuição de riqueza entre pessoas e países a causas de falha em máquina.

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Gráficos de Pareto são ferramentas quantitativas para identificar causas raiz que causam maior número de falhas. Amplamente usados em cenários onde múltiplas causas raiz devem ser abordadas mas recursos são escassos.

Leitura recomendada: Como Conduzir Análise de Causa Raiz Usando Gráficos de Pareto.

Análise de Barreiras

Análise de barreiras é metodologia de análise de causa raiz que determina barreiras à segurança do alvo. Alvo definido como componente, máquina ou sistema a ser protegido de falha.

Diversos caminhos que poderiam causar falha são identificados. Elementos nestes caminhos que atuam como barreiras à operação segura são determinados. São alterados para eliminar problemas no sistema.

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Análise de barreiras identifica impedimentos a operações bem-sucedidas. Barreiras são contornadas ou eliminadas como resultado. Técnica de análise de causa raiz amplamente usada em indústria de TI.

Leitura recomendada: Exemplo de Análise de Barreiras para Investigações de Causa Raiz.

Comparação rápida de técnicas de análise de falha

Abaixo, tabela rápida comparando técnicas baseada no tempo para treinar equipe interna, tempo para conduzir cada uma, vantagens e limitações principais.

Principais conclusões

Análise de falha é ferramenta versátil com muitos propósitos. Pode investigar falhas passadas, entender mecanismos de falha e prever modos de falhas futuras.

Não existe 'solução única para todos' para conduzir análise de falha. Seleção da técnica dependerá do objetivo da análise, recursos disponíveis, acesso a dados relevantes e o que equipe conhece e prefere usar.