A confiabilidade é o último estágio da qualidade para a perfeição

Em qualquer conjunto de peças, componentes ou elementos que venha a se configurar num objeto, a Confiabilidade dele será a ausência de falhas durante um determinado tempo e sob condições determinadas – um dos paradigmas da engenharia é o de criar objetos feitos para durar sob determinadas condições de uso e operação, até um determinado tempo provável

Várias metodologias evolucionárias no mundo e no Brasil terminam virando lugar comum. E surrupiadas por aplicações práticas amadoras e na forma de piadas bizarras por consultores marretas. Uma destas metodologias é a conceituada por Qualidade Total (TQC - Total Quality Control). Esta terminou caindo em descrédito, junto com as Normas ISO, principalmente as ISO 9000 - Sistemas da Qualidade e a ISO 14000 - Gestão Ambiental.

Mas, a qualidade tem dependido do grau de maturidade industrial e tecnológico de um país e da noção dos seus habitantes em relação a custos x benefícios na compra e na posse de bens.

A qualidade possui alguns estágios de aplicabilidade (três) bastante visíveis nas operações administrativas e operacionais das empresas. Os 3 estágios de aplicabilidade são (cada estágio avançado contém os métodos positivos dos anteriores):

1º Marketing - Voltado para criação de imagens e necessidades, sem embasamento técnico e científico nos produtos e serviços - Era dos Slogans;

2º Controle da Qualidade para Garantia - obter reproduções e a repetibilidade, imergindo em regras de padronização de processos e dimensionamento da qualidade baseada em pesquisas com os clientes - Era dos Sistemas;

3º Garantia da Qualidade no modo científico e tecnológico - Criando a CONFIABILIDADE, nos produtos e serviços, sem onerar preços, com aumentos racionais de custos compensatórios - Era dos Experimentos;

Vejamos a QUALIDADE como no conceito de CONFIABILIDADE prática segundo a Engenharia japonesa, portanto se trata do 3º Estágio de Aplicabilidade do TQC.

No livro do Profº Kaoru Ishikawa (1)(Introdução ao Controle da Qualidade – da 3A Corporation – JUSE 1991, Tokyo - Japan), RELIABILITY - página 350, consta uma simples fórmula sobre a representação matemática da confiabilidade (C), da JUSE – Japanese Union of Scientists and Engineers.

C = {(1 – Taxa de Falhas) elevado ao Número de Peças} o que se traduz numa redução da fórmula geral de Teoria das Probabilidades.

Como Confiabilidade é PROBABILIDADE – P sua fórmula genérica se resume a que se segue: P (e) = (1 – q), onde q = Taxa de Falhas (TF) num modo simples e condicional.

A probabilidade de um evento (e) ocorrer varia de 1 a zero. Se a variável q for diferente de zero ela irá subtrair as chances da probabilidade de ocorrência ser de 100%, para o evento ocorrer. Assim a variável q é a influência de um conjunto de fatores NEGATIVOS que irão onerar o resultado 100% da probabilidade de ocorrência de um evento.

Digamos que ao criarmos um objeto / produto com 5 peças, teremos que a probabilidade final do seu funcionamento CONFIÁVEL, será a da MULTIPLICAÇÃO das probabilidades simples de cada uma das 5 peças, de possuírem um funcionamento 100%. Isto é, o funcionamento 100%, significa que a probabilidade final destas 5 peças agregadas entre si para um serviço funcional JUNTAS será um PRODUTÓRIO, que resultará num valor igual a 1.

Em eventos independentes, a Probabilidade Geral, será o Produtório das Probabilidades Simples, como no caso dos sistemas tecnológicos, segundo a visão da engenharia japonesa.

Então, para cada uma das peças a probabilidade será:

1ª Peça, P1 (e1) = (1 – q1); em que q1 é a Taxa de Defeito da peça1;

2ª Peça, P2 (e2) = (1 – q2); em que q2 é a Taxa de Defeito da peça2;

3ª Peça, P3 (e3) = (1 – q3); em que q3 é a Taxa de Defeito da peça3;

4ª Peça, P4 (e4) = (1 – q4); em que q4 é a Taxa de Defeito da peça4;

5ª Peça, P5 (e5) = (1 – q5); em que q5 é a Taxa de Defeito da peça5.

Logo, a Confiabilidade (C) do conjunto funcional – totalizado – de 5 peças será:

C = (1 – q1) x (1 – q2) x (1 – q3) x (1 – q4) x (1 – q5); Mas, se todas as peças tiverem o mesmo valor para a taxa de defeito (ou falhas) e todas sendo iguais a q1, tornaremos a ter:

C = (1 – q1) x (1 – q1) x (1 – q1) x (1 – q1) x (1 – q1), e usando as regras das operações com potências, a expressão acima poderá ficar como segue:

{C = (1 – q1) elevado a 5} ficando a singela expressão (1 – q1) elevada a 5, o qual representa o Número de Peças do conjunto. E se o conjunto tiver n peças, então, ficará {C = (1 – q1) elevado a n} . Se q1 = Taxa de Falhas, então neste parágrafo concluímos a explicação da origem da fórmula do Profº Ishikawa...

C = {(1 – Taxa de Falhas) elevado ao Número de Peças}.

A engenharia japonesa entende que um objeto qualquer tem sua confiabilidade relacionada à Taxa MÉDIA de Defeitos (ou falhas) e ao número de PEÇAS que o compõem, e influencia a sua segurança técnica funcional, possuidora da tal Taxa MÉDIA de Defeitos (ou falhas).

O PRODUTO DAS PROBABILIDADES simples, de cada peça, irá configurar se um produto é Confiável ou não. O que é CONFIÁVEL “não falha” antes da sua hora planejada.

Os grandes exemplos de “falhas” foram os ônibus espaciais da NASA – EUA - Challenger e Columbia – 1º explodiu ao “decolar” e o 2º se “desmanchou” ao ingressar na atmosfera;

Em cada um os EUA tiveram 7 mortos e bilhões de dólares “queimados” por “falhas de baixo custo”.

1º Challenger – falha no anel de vedação do tanque de combustível – preço da peça = perto dos US$ 500, em 1988;

2º Columbia– falha no isolante térmico, carcaça de cerâmica para dissipação de calor na reentrada – preço da peça = perto dos US$ 500, em 2003;

Em ambos os acidentes as falhas originaram em peças de baixo custo relativo e de baixa complexidade. Eram peças agregadas a sistemas complexos os quais não falharam. As peças falharam e “fizeram” os sistemas entrarem em colapso – o que se denomina “propagação de falhas”.

No primeiro caso foi um anel de vedação e no segundo foi numa armadura anticalor, para a reentrada da nave na atmosfera.

Naquelas ocasiões as naves tinham um Tempo Operacional de mais de duas décadas de uso e eram consideradas naves com manutenção adequada...

Segundo a Norma “Japaneses Industrial Standards” - JIS – Z – 8115 – Norma Japonesa da Confiabilidade, sua definição técnica para orientação da engenharia é – “A probabilidade que um sistema, elemento ou componente tem em desempenhar suas FUNÇÕES prescritas, durante um determinado período de TEMPO, sob determinadas condições”.

Na engenharia fazemos a Integração de Sistemas Tecnológicos diversos num objeto / produto que é a integração de dois ou mais sistemas de engenhos, cada um contendo centenas ou milhares de peças: mecânico, elétrico, eletrônico, hidráulico, pneumático, eletromagnético, térmico, nuclear, químico, biológico e radioativo, que se interagem mutuamente.

A integração destas tecnologias num só objeto funcional tem altíssima complexidade, quando o número de peças é elevado.

Uma falha numa única peça compromete a interação de diversas tecnologias e a confiabilidade de um objeto será quase a confiabilidade restrita à tecnologia mais atrasada, mais fraca ou de menor domínio da engenharia, a qual também lhe compõe!

Em qualquer conjunto de peças, componentes ou elementos que venha a se configurar num objeto, a Confiabilidade dele será a ausência de falhas durante um determinado tempo e sob condições determinadas – um dos paradigmas da engenharia é o de criar objetos feitos para durar sob determinadas condições de uso e operação, até um determinado tempo provável.

E toda falha é uma evidência da falta de confiabilidade – se ocorrer “antes da hora”. E tudo falha, perdendo o atributo de CONFIÁVEL, cedo ou tarde, e quando um objeto falha, após muitos anos de uso, teremos um caso excepcional de “falha por continuidade”... Foi um objeto feito para durar muito tempo nas condições em que foi utilizado!

A falha se manifesta, em condições NORMAIS de USO e em condições SEVERAS – uma mais tarde de que a outra...

A engenharia, em seus experimentos, ou testes de confiabilidade, manipula controladamente as seguintes variáveis que determinam a RESISTÊNCIA A FALHA – (a) Vibração; (b) Temperatura; (c) Pressão; (d) Oscilação; (e) Radiação; (f) Tempo X Solicitação; (g) Umidade, (h) Poeira; (i) Ácidos, (J) Carga; (l) Conjugadas, efetivando aplicações destas sobre peças, componentes ou elementos, de modo a identificar o tempo de duração do conjunto tecnológico antes de seu colapso.

Então, a falha é função do tempo sob condições normais ou severas de solicitações, ao ponto de identificarmos o tempo em que a peça e/ou seus conjuntos começam a falhar.

E o que é FALHA? É a interrupção do “funcionamento normal” de um objeto / produto, após decorrido um período de tempo, sob CONDIÇÕES NORMAIS DE USO.

E os Tipos de FALHAS são – (a) súbita – catástrofe ou acidente, por causa não conhecida, ou práticas incorretas; (b) lenta – degradação ou desgaste de modo gradual; (c) intermitente – temporária com recuperação posterior, sem reparo ou intervenção de manutenção.

E a Classe da Natureza de FALHA – elétrica, mecânica, térmica, ótica, hidráulica, pneumática, eletrônica, química... , associada à natureza tecnológica do sistema que lhe dá origem ou do conjunto de tecnologias integradas no engenho.

Segundo a engenharia japonesa, a Confiabilidade visa criar a CONFIANÇA do usuário na utilização do produto – que pode ser um avião, carro, foguete, computador, medicamento ...

Por isto que no Japão os conceitos de Controle da Qualidade e da Garantia da Qualidade já deram lugar para a CONFIABILIDADE DA QUALIDADE. E para se avaliar as condições tecnológicas dos objetos, e dos engenhos, de maneira que a engenharia possa estabelecer novas propriedades, dimensões, características, geometria e robustez, para o CRESCIMENTO da confiabilidade, são necessários laboratórios de experimentos e de testes:

LABORATÓRIOS DE SIMULAÇÃO e EXPERIMENTOS

1. Permitem respostas para: Número de vezes que um isqueiro acende, que um interruptor de luz se aciona, que uma lâmpada dura X horas, que uma bateria “liga” o motor, que o mecanismo elétrico levanta e abaixa a janela do carro e

2. O sistema mais FRACO determina o Limite de Resistência a Falha de um produto / objeto; (b) Desenvolver a Redundância para maximizar a confiabilidade; (c) Redundância – sistemas “clones” CRÍTICOS, em “paralelo/seqüência”, que se duplicam / triplicam - assegurar funcionamento;

A Propagação de FALHA – é o deslocamento do “colapso funcional” num sistema ou entre eles.

Os testes são feitos em CONDIÇÕES NORMAIS DE USO – São aquelas em que as CNTP Condições Normais de Temperatura e Pressão, estão nas condições habituais humanas e ambientais: (a) 25º C; (b) Pressão 1 ATM; (c) Umidade relativa do AR de 50/60%.

E em CONDIÇÕES SEVERAS DE USO – São aquelas em que estão fora das CNTP Condições Normais de Temperatura e Pressão, em condições limites ou extremas, produzindo fadiga e stress.

O AMBIENTE SIMULADO tem a missão de “acelerar” a ocorrência de FALHA nos engenhos, que possam representar tempos anuais, decenais ou até centenários, para objetos em que a vida útil deles é mais longa do que a dos cachorrinhos...

AS 4 PRINCIPAIS TAREFAS DOS LABORATÓRIOS DE SIMULAÇÃO:

1. Criam as condições normais ou severas, em simulação controlada;

2. Efetuam os testes de Resistência Limite de Falhas – na integração;

3. Permitem estabelecer a GARANTIA da confiabilidade;

4. Certificam a Confiabilidade de produtos ou materiais, isolados ou em sistemas de peças;

Este estágio avançado da CONFIABILIDADE DA QUALIDADE exige uma nova infraestrutura de inovações e desenvolvimento técnico, em que além de laboratórios específicos, são necessários projetos de protótipos para que se possa “testar” os limites de Resistência de Falhas nas integrações – muitos protótipos e muitos testes.

Os PROTÓTIPOS são os modelos projetados que representam o OBJETO REAL, que estarão em breve sendo utilizados por profissionais e/ou consumidores no mercado.

Eles são submetidos aos testes nos laboratórios de simulação, submetidos às condições simuladas – normais ou severas – para detecção do “limite de falha” – seu objetivo é o da descoberta dos “sistemas mais frágeis ou críticos”, num novo engenho ou na modificação de um engenho tradicional, para que se possa efetuar a especificação de redundâncias ou de reforços estruturais.

Os Protótipos ajudam-nos, a saber: 1 Em quanto tempo se leva para falhar? 2. O modo em que ocorre a falha? 3. É num sistema “crítico”? 4. Qual Tecnologia falha ou não falha? 5. Precisa de redundância? 6. Quantas redundâncias?

Na simulação a Falha é identificada como: trincou, vazou, explodiu, queimou, quebrou, travou, esquentou, caiu, empenou, desligou, não-liga, enferrujou...

A maior importância da simulação é a de identificar o LIMITE DE GARANTIA da QUALIDADE, o que vem a ser a especificação do “tempo máximo” de desempenho e funcionamento com FALHA ZERO. Ou que os períodos de falhas sejam identificados para se aprovisionar regras de manutenção e/ou substituição de componentes sob risco de colapso ou que tenham falhado.

As falhas não ocorridas nos simuladores podem vir a ocorrerem na utilização do objeto pelo usuário / profissional / consumidor. As quais irão produzir litígios onerosos ou pequenas correções nos engenhos por meio da montagem de uma estrutura competente de MANUTENÇÃO e ASSISTÊNCIA TÉCNICA, de Pós-venda, capazes de retornarem para as fábricas com as informações adequadas para as correções nos protótipos ou nos novos engenhos.

Os LIMITES DE GARANTIAS são estabelecidos quando, nos simuladores, os primeiros sistemas com falhas começam a entrar em COLAPSO DE MATERIAL por FADIGA OU STRESS da tecnologia sob simulação – quando toda uma bancada de engenhos falha num padrão similar e num dado limite de tempo igual.

Então, a engenharia lhe afirma e garante (e você pode confiar) que a vida útil do engenho será de 3 anos – ou a garantia de todas as peças será de 36 meses.

Assim, Confiabilidade é a PROBABILIDADE de algo falhar num dado tempo sob certas condições normais de uso em campo / mercado.

As Taxa de Falhas mais comuns identificadas nos laboratórios de simulação variam desde: 1/10, 1/100, 1/1.000, 1/10.000, 1/100.000, 1/1.000.000, 1/1.000.000.000 e até
1/1.000.000.000.000 e um sistema ganha, na engenharia japonesa, a conotação de confiável quando C = 0,999 (com mínimo de três “noves” após a vírgula).

O INÍCIO DA CONFIABILIDADE ocorre na Taxa de Falhas equivalente a “1 Falha por 1 Milhão de horas, ou produtos produzidos, ou ciclos de operação” e é neste parâmetro que se dá o início da Confiabilidade segundo a JUSE. Equivale a dizer: Taxa de Falhas igual ou menor do que 1 PPM;

E 1 PPM – 1 Parte por Milhão, conceito do DEFEITO ZERO - 1 PPM – 1 Parte por Milhão, onde 1 PPM é igual a 0,0001%. E é a “morte” do conceito de “porcentagem” como indicador do Desempenho da Qualidade nos países tecnologicamente mais atrasados e sem tradições em inventos e inovações.

O REVERSO DA CONFIABILIDADE

TF = (1- (RZ Enésima de C)); onde TF é a Taxa de Falhas, RZ é Raiz e Enésima é o Nº de Peças.

Se você tem o limite da Confiabilidade de 0,999, quando a engenharia considera um engenho ou sistema CONFIÁVEL - A TF é determinada pela fórmula REVERSA da Confiabilidade;

Qual a TF para C > ou = a 0,999?

TF = (1- (RZ Enésima de C));

Nº Pç = 100 e C = 0,999, logo TF = 0,00001 ou 1/100.000;

Nº Pç = 200 e C = 0,999, logo TF = 0,000005 ou 1/200.000;

Nº Pç = 300 e C = 0,999, logo TF = 0,00000333 ou 1/300.000.

Se você quer desenvolver a CONFIABILIDADE nos produtos de sua fábrica atente para estas sugestões a seguirem:

1. Selecionar os componentes críticos dos sistemas;

2. Definir os requisitos de desempenho;

3. Configurar o sistema total, ou parte dele, para as simulações;

4. Caracterizar as condições de uso, e as ambientais, que irão prevalecer nas várias partes do sistema durante sua missão;

5. Fixar o tempo esperado para a missão do sistema, em regime “normal e severo”;

6. Fazer conexão de o regime de trabalho com a metodologia de manutenção;

7. Acumular a tecnologia através do histórico de falhas, árvore e modo de falhas;

8. Criar mecanismos a prova de “bobeira”;

9. Dimensionar esquemas de “redundâncias”;

10. Avaliar custos dos testes, da complexidade das redundâncias e protótipos;

11. Dimensionar a Confiabilidade operacional – uso e manutenção.

Terminologia Aplicável:

SISTEMA – Conjunto de partes coordenadas entre si, que concorrem para obtenção de um resultado;

UNIDADE – Subdivisão que se caracteriza por elementos, ou componentes, com dado objetivo operacional que se traduz no mínimo conjunto funcional;

FUNÇÃO – Exercício ou MODO de operação de um sistema ou parte dele;

FUNCIONAL – O que está adequado ou apropriado a uma função e a uma utilidade;

FALHA – Perda temporária ou definitiva de uma função do sistema ou de parte dele;

MODO DE FALHA – Maneira ou forma através da qual sucede a falha;

ÁRVORE DE FALHA – Ramificação ou ramos pelos quais as falhas sucedem, ou se propagam, afetando em dada ordem o desempenho do sistema, ou de parte dele.

O autor é ex- Aluno da AOTS / JUSE - União Japonesa de Engenheiros e Cientistas - Japan - Number: 91-14-143 / Japan – 1991

(1) Dr. Kaoru Ishikawa, Emeritus Professor of The University of Tokyo (1915-1989).

ExibirMinimizar
CEO Outllok, A era da liderança resiliente. Confira os Resultados.