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CONCEITOS INTRODUTÓRIOS À CONFIABILIDADE

Alexandre Grossi
22 de jun. de 2017
4 min de leitura

Em melhoramento ao significado quantitativo, o termo confiabilidade tem o seu significado exato quando aplicado a um produto ou sistema. É definido como a probabilidade que um sistema operando a um nível considerável de rendimento por um período específico, sujeito a uma condição ambiental específica.

Assim a confiabilidade de um pequeno computador pode ser acima de 80% para 200 h de operação, em um ambiente de 25ºC, sem vibração. Também é necessário especificar as variações máximas da tensão e da umidade relativa. Todo o ambiente deve estar especificado, as condições elétricas e eletromagnéticas, a temperatura e variações das condições climáticas tais como névoa salina, formação de gelo, poeira, umidade e condições mecânicas tais como freqüência e amplitude de vibração.

O ambiente elétrico inclui a amplitude de variação dos sinais de entrada e interferência, a variação da tensão da fonte, e o tamanho dos transientes junto com a variação da carga de saída se for relevante.

Para uma dada confiabilidade de um transistor a uma temperatura ambiente de 70 ºC e uma dissipação de 150 mW e 30 mW, pode-se estimar a confiabilidade para um mesmo período para uma dissipação de 200 mW com segurança. Contudo uma estimativa para uma dissipação de 450 mW, pode levar a erros, uma vez que está consideravelmente acima da dissipação mais alta para a qual se tem informação.

Embora a definição de confiabilidade dada seja usualmente aceita, ela omite um fato que pode ser realmente importante, que é a idade do produto. Para operar sem falhas por um período específico o equipamento deve operar corretamente do início do período de observação, mas a definição não distingue entre um equipamento novo que inicia a vida, e um equipamento que já operou por um tempo considerável e foi reparado quando falhou.

Histórico da Confiabilidade

1941 a 1945 – 60% a 75% das válvulas usadas em equipamentos de comunicação falhavam, colocando o equipamento fora de comunicação ou sob reparo. Esta baixa confiabilidade e mantenabilidade deu início ao desenvolvimento dos componentes de estado sólido, tais como diodos e transistores, circuitos integrados em larga escala e finalmente os chips de memória de megabytes.

1941 – Robert Lusser que trabalhou nos mísseis alemães V-1 tornou-se o primeiro a reconhecer a necessidade da Engenharia da Confiabilidade como uma disciplina em separado.

1950 – O departamento de defesa americano estabeleceu um grupo de estudo para confiabilidade.

1951 – O secretário de defesa dos USA, general George C. Marshall estabeleceu como diretiva para todas as agências do DOD (department of defense) para aumentarem a confiabilidade dos equipamentos eletrônicos militares.

1952 – A engenharia da confiabilidade iniciou o seu desenvolvimento como uma disciplina em separado.

1952 – O departamento de defesa estabeleceu um grupo de trabalho permanente em confiabilidade chamado Advisory Group on the Reliability of Electronic Equipment (AGREE), para monitorar e simular assuntos de confiabilidade e recomendar medições que possam resultar equipamentos eletrônicos mais confiáveis.

1954 – O primeiro simpósio nacional de confiabilidade e controle de qualidade foi organizado pela IEEE, ASQC e IES quando foi publicado compreensível anais do simpósio.

1956 – O primeiro livro comercial de confiabilidade foi editado por Keith Henney publicado pela McGraw-Hill.

1957 – A força aérea publicou as primeiras especificações de confiabilidade militar MIL-R-25717 (USAF), Programa de desenvolvimento da confiabilidade para equipamentos eletrônicos. Desde essa data tem publicado numerosas especificações, boletins, informativos e guias publicados por vários estabelecimentos militares.

1958 – Somente 28% dos lançamentos de satélites eram com sucesso, hoje este índice subiu para 93% e está crescendo ano a ano.

1959 – A garantia para carros de passeio eram por um período de 90 dias ou 4.000 milhas, o que ocorresse primeiro. Hoje as garantias foram estendidas para 7 anos (2555 dias) ou 70.000 milhas o que ocorrer primeiro.

1960 – D.N. Chorafas publicou o primeiro livro texto combinando estatística e engenharia de confiabilidade.

1961 – Igor Bazovsky publicou o primeiro livro compreensível exclusivo de engenharia de confiabilidade.

1961 – MIL-R-22973 estabeleceu índices de determinação da confiabilidade para equipamentos aviônicos, publicado pelo Bureau of Ships, que estabelecia os requerimentos e procedimentos para determinar a confiabilidade de equipamentos aviônicos em termos de MTBF, de acordo com os níveis do AGREE.

1985 – Hoje mísseis balísticos intercontinentais de combustível sólido atingiram uma confiabilidade superior a 96%.

1986 – MIL – STD – 217E publicado o manual para predição da confiabilidade de equipamentos eletrônicos.

Parâmetros de Confiabilidade

Modelos teóricos usados para descrever o tempo de vida de dispositivos são conhecidos como “distribuição de vida” ou função densidade de probabilidade – pdf.

Por exemplo para um tipo particular de transistor, a população será todos os tempos de vida obtidos para os transistores daquele tipo. Pode-se chamar de “função de falhas acumulada cdf” por F(t), tendo F(t) duas interpretações usuais:

F(t) é a probabilidade que uma unidade aleatória tirada da população falhe com “t” horas.
F(t) é uma fração de todas as unidades da população que falharam com “t” horas.

F(t) é a área sobre a função densidade de probabilidade f(t) à esquerda de “t”. A área total sobre f(t) é unitária, isto é quando a probabilidade se aproxima de 1 o tempo se aproxima do infinito.

A área entre duas linhas verticais entre os tempos t1 e t2 corresponde a probabilidade de uma nova unidade sobreviver ao tempo t1 e falhar no intervalo entre t1 e t2. A área é obtida pegando-se toda a área à esquerda de t2 e subtraindo de toda a área à esquerda de t1, isso é F(t2) – F(t1). F(t2) – F(t1) é a probabilidade de uma nova unidade sobreviver ao tempo t1 e falhar antes de t2.

A confiabilidade é definida como: