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Espacios. Vol. 37 (Nº 08) Año 2016. Pág. 3

Método de Análise de Falhas utilizando a Integração das Ferramentas DMAIC, RCA, FTA e FMEA

Failure analysis method using the integration of tools DMAIC, RCA, FTA and FMEA

Jose Claudemir SCHMITT 1; Carlos Roberto Camello LIMA 2

Recibido: 04/11/15 • Aprobado: 24/11/2015

Contenido

1. Introdução

2 Referencial teórico

3 Proposição do método integrado de análise de falhas

4 Conclusões

Referências

1. Introdução

A indústria nacional tem passado por grandes desafios com a globalização dos mercados, os grandes avanços tecnológicos dos países desenvolvidos, alta competitividade com baixo custo de produção dos países asiáticos, a oscilação do mercado europeu (ABELE et al., 2008).

Uma forma de promover uma maior sinergia no sistema produtivo tem sido baseada na busca da operacionalização do uso integrado de ferramentas de análise de falhas como um requisito estratégico para a promoção do sistema produtivo, levando, assim, a um diferencial competitivo para as empresas, principalmente para aquelas que almejam a Classe Mundial (SOUZA e MARÇAL, 2009). Estes desafios têm alavancado a busca pela excelência em operação e, por consequência, as empresas têm adotado estratégias mais competitivas, incluindo o desenvolvimento da gestão da manutenção, a qual tem impacto direto no desempenho das empresas (OTANI e MACHADO, 2008).

O desenvolvimento da gestão da manutenção está vinculado ao aumento da confiabilidade do equipamento. Segundo Lafraia (2001) e Fogliato e Ribeiro (2009), confiabilidade é a probabilidade de que um equipamento cumpra sua função, por um período de tempo previsto, sob condições de operação especificadas, sem ausência de falhas.

A ausência de falhas em um equipamento seria o auge da manutenção. Neste sentido, são utilizados métodos e técnicas que buscam minimizar ou eliminar a ocorrência das falhas. Segundo Oliveira, Paiva e Almeida (2010), a utilização de técnicas de análise possibilita a identificação dos fatores causadores das falhas. As técnicas mais utilizadas ou mais populares são o FMEA (Failure Mode and Effect Analysis ou Análise dos Modos e Efeitos de Falhas) e o FTA (Fault Tree Analysis ou Análise da Árvore de Falhas).

O FTA é uma das técnicas mais empregadas na definição da confiabilidade em um sistema; sua aplicação permite a ordenação dos componentes numa forma de ramificação, a qual possibilita a alocação da probabilidade de ocorrência de falha em cada componente que integra o sistema. O FTA pode ser utilizado em diagnósticos em equipamentos, como, por exemplo, em sistemas computacionais. Ele permite a estruturação dos componentes de forma ordenada com operadores lógicos, que condiciona a probabilidade de falha entre os componentes a partir desta estruturação, sendo possível obter o diagnóstico do sistema (BO, HONG-SHENG e YAN, 2011).

O FMEA é uma ferramenta qualitativa, a qual busca a identificação dos modos de falhas em potenciais. O objetivo é a identificação dos modos de falhas mais prováveis de causar uma falha e propor ações que possam conter o modo pelo qual a falha pode ocorrer (SILVA, 2007).

A identificação precisa de todos os modos de falhas existentes em um sistema é um trabalho que requer tempo e dedicação, o que seria um trabalho inviável para sistemas muito complexos, aos quais o acesso é limitado e os manuais não detém  todas as informações sobre o equipamento. Uma das técnicas que vem ganhando espaço e se popularizando é o RCFA ou RCA (Root Cause Failure Analysis ou Análise da Causa Raiz de Falha) (ABRAMAN, 2011).  A técnica busca identificar os fatores (físicos, humanos e sistêmicos) da causa raiz da falha. O RCA trabalha com os dados obtidos após a ocorrência de uma falha e busca entender de que a forma a falha ocorreu, ou seja, investigando as hipóteses identificadas na coleta de dados do evento (ROONEY e HEUVEL, 2004).

Aliado a estas técnicas apresentadas, julga-se necessário a organização dos passos de aplicação das técnicas de uma forma clara e objetiva. Segundo Barbosa e Leite (2011), o DMAIC (definir, medir, analisar e controlar) é uma técnica que provem um ciclo de projeto de melhoria oriundo da metodologia seis sigma, a qual interage de forma sistêmica e organizada na resolução de problemas.

Dentre os passos do DMAIC a fase analisar, a qual propõe a identificação das variáveis "x" na busca do "y", é tida como um dos passos mais importantes na aplicação da técnica. São apontadas técnicas para identificação das variáveis, como coleta de dados, análise do processo, dentre outras, não sendo muito claro na aplicação em eventos que resultam na perda do equipamento.

Diante do exposto, este artigo tem como objetivo principal a proposição de um método integrado para análise de falhas, buscando a minimização ou eliminação das falhas. Tal propósito será conduzido mediante uma revisão bibliográfica das técnicas de mapeamento e análise de falhas, as quais serão apresentadas sob um viés sistêmico.

1.1 Abordagem metodológica

Este trabalho trata-se de uma pesquisa exploratória, pois, como descrito por Silva e Menezes (2001), visa a proporcionar maior familiaridade com o problema, na busca de torná-lo explícito ou a construir hipóteses. Envolve levantamento bibliográfico, entrevistas com pessoas que tiveram experiências práticas com o problema pesquisado e análise de exemplos que estimulem a compreensão.

Do ponto de vista dos procedimentos técnicos, utiliza a pesquisa bibliográfica, visto que, a partir de material já publicado, avalia e propõe um método integrado. Outro ponto relevante nessa pesquisa é estar baseada no principio da interdisciplinaridade, o qual representa a integração entre diferentes disciplinas, de modo a perceber e explorar os conhecimentos na intersecção entre as mesmas. Esta concepção permite uma abordagem holística do objeto de estudo, condição fundamental para a adequada avaliação da realidade complexa.

As etapas da pesquisa abrangem: planejamento da pesquisa; revisão da literatura, buscando levantar o estado-da-arte do tema; identificação das intersecções entre as abordagens para melhoria de processos e formulação dos princípios para uma proposta de metodologia.

2. Referencial teórico

Esta seção trata do referencial teórico nos termos associados à presente pesquisa. Assim, são apresentadas as várias definições e discriminação dos tipos de falhas e suas origens. Em seguida, são descritas as definições e a tipologia da aplicação da análise da causa raiz e seus métodos de análise. Esta seção trata, também, do levantamento dos modos de falhas por meio da Árvore de Falhas, da Análise dos Modos e Efeitos de Falhas e do método de condução de projetos de melhorias associados ao DMAIC, encerrando-se com vários modelos integrativos disponíveis na literatura.

2.1 Definição de falhas e suas causas (modos de falhas)

As falhas, segundo Moubray (2001), Kardec e Nascif (2001), Lafraia (2001) e Siqueira (2009), consistem na interrupção ou alteração da capacidade de um item desempenhar uma função requerida ou esperada a atender o seu propósito específico. O estado de um item é a condição existente antes da ocorrência da falha e após a falha.

Segundo Takaiama (2008), os estados de um item podem ser classificados como estado de indisponibilidade ou estado de disponibilidade. O estado de indisponibilidade é caracterizado pela ocorrência de uma pane, incapacidade temporária ou permanente. Já o estado de disponibilidade é caracterizado pelo desempenho da função requerida, do funcionamento do equipamento. A falha completa é resultado do desvio de características além dos limites especificados, causando perda total da função requerida do equipamento, enquanto que a falha parcial não causa a perda total da função requerida (PALLEROSI, 2007).

Desta maneira, a falha caracteriza a perda da função de um componente. A perda da função ou a ocorrência da falha é devido a diversos fatores, denominados mecanismos de falhas ou modos de falhas. Segundo Simões (2006), mecanismo de falha é um conjunto de processos físicos, químicos ou outros que conduzem a uma falha.

Segundo Salgado (2008), o termo "modo de falha" refere-se à forma como uma falha se manifesta. A identificação dos modos de falhas ou dos fatores é um trabalho que requer tempo e dedicação, uma das formas adotadas é a utilização da técnica FMEA; outra forma é a análise estrutural dos materiais dos componentes que falharam.

Segundo Zaions (2003), a causa da falha representa os eventos que geram (provocam, induzem) o aparecimento do modo de falha, e pode ser detalhada em diferentes fatores para diferentes situações. Segundo Sica e Oliveira (2010), as causas do modo de falha são os motivos que levaram o modo de falha a ocorrer, podem estar nos componentes da vizinhança, fatores ambientais, erros humanos, ou no próprio componente. Para Almeida e Fagundes (2005), o modo de falha pode ser definido como o efeito pelo qual uma falha é observada em um item que falhou, ou seja, é como se pode observar o defeito.

Os modos de falhas podem ser identificados nas análises estruturais dos materiais (deflexão excessiva, fadiga, fratura dúctil e frágil, desgaste, escoamento, flambagem e fluência), ou em diferentes situações. Segundo Afonso (2006), Castro e Meggiolato (2011) e Lafraia (2001), são induzidos por diversos fatores, dos quais se podem destacar os principais:

1. Falha de projeto: quando o projetista não consegue identificar claramente as necessidades do cliente ou quando estas não estão adequadamente identificadas e não se consegue adicionar os requisitos de engenharia corretos para a aplicação ou não possui sistema capaz de modelar o projeto;
2. Falha na Seleção de Materiais: em função da aplicação do equipamento, a seleção dos materiais está relacionada à incompatibilidade dos materiais na aplicação, materiais que reagem com os agentes do processo;
3. Imperfeições no Material: as imperfeições no material são tanto internas, como externas, as quais estão intimamente ligadas ao processo de fabricação, que podem levar a uma redução da resistência mecânica dos componentes, sendo um caminho preferencial a propagação de trinca nos componentes;
4. Falha na fabricação: a fase de fabricação do equipamento pode provocar falhas quando os processos utilizados na confecção dos componentes como usinagem (tensões em entalhes), tratamento térmico (uso de temperaturas inadequadas para têmpera e revenimento), soldagem (concentração de tensão na região da solda) e conformação a frio (altas tensões residuais);
5. Erros de montagem ou de instalação: erros de montagem ou instalação são eventos frequentes, muitas vezes ligados a erros humanos. É comum encontrar erros humanos em montagens de rolamentos (impactos, sujeiras), no ajuste de peças móveis, em parafusos frouxos, mancais e eixos montados desalinhados;
6. Falha na utilização ou manutenção inadequada: por último, o uso incorreto do equipamento em condições severas de velocidade, carga, temperatura e ataque químico, ou sem monitoração, inspeção e manutenção por falta de instrução do fabricante ou de treinamento do cliente na utilização.

2.2 Análise de Causa Raiz da Falha (RCA)

Segundo Sharma e Sharma (2010), RCA é uma terminologia encontrada na literatura de confiabilidade para evitar a ocorrência de futuras falhas, definindo as causas raízes dos eventos ocorridos.

Para Rooney e Heuvel (2004), o RCA é uma ferramenta projetada para o uso investigativo na identificação da causa raiz de um evento, o qual pode ser relacionado com segurança, saúde, meio ambiente, qualidade e impactos na produção.

A investigação de um evento utilizando a ferramenta RCA busca identificar não somente como o evento ocorreu, mas também porque ele aconteceu (ROONEY e HEUVEL, 2004).

A ferramenta RCA tem um grande potencial na abordagem técnica investigativa, na ordenação dos fatos, na sistemática de resolução de falhas. Márquez, Bona e Alija (2009) utilizaram a técnica para reconstituir um evento, o qual ocasionou uma falha em um exaustor de uma indústria petroquímica. A ferramenta permitiu a identificação dos principais fatores físicos da falha, baseando-se no levantamento dos dados do evento e no histórico das intervenções.

Quando o investigador for capaz de determinar o porquê de um evento e sustentar por meio de evidências a causa determinada, ele será capaz de especificar ações corretivas para prevenir futuras ocorrências (FERNANDES, 2010).

De acordo com Fernandes (2010), Mobley (1999) e Ireson, Coombs e Moss (1995), RCA é composto de uma sequência de passos que guia o investigador do processo no isolamento dos fatos que caracterizam um evento ou falha.

Segundo Nagao (2004), a análise de causa raiz da falha é uma investigação estruturada que busca identificar a verdadeira causa do problema ou da falha, e as ações necessárias para eliminá-las. A Figura 1 apresenta o conceito do RCA na identificação da causa raiz ao nível de análise mais elevada.

Figura 1 – Nível de analise da causa no RCA
Fonte: Adaptado de Nagao (2004)

A Figura2 apresenta uma junção dos métodos propostos por Rooney e Heuvel (2004), Ransom (2007), Mobley (1999) e Downing (2004) na utilização do RCA, método este que é composto pelos passos ali apresentados.

Figura 2 – Passos do RCA
Fonte: Adaptado de Downing (2004)

O nível da análise é responsável pela identificação da causa raiz, ou seja, quanto mais elevado for o nível de identificação do modo de falha, mais próximo o analista esta da causa raiz da falha. È necessário que o analista tenha um perfeito entendimento de cada passo na execução do RCA, pois cada passo é extremamente importante para que a análise de falha atenda ao propósito estabelecido, identificar a causa raiz. Pode-se, a partir da Figura 2, subdividir os passos do RCA em três fases: Coleta, Análise e Solução (RANSOM, 2007).

1. Primeira fase: Coleta de dados–  nesta fase, o investigador deve estar presente após a ocorrência do evento, coletando todas as informações, caso seja uma falha esporádica; se for uma falha crônica, o investigador deve agrupar os dados, montar um gráfico e identificar o fator que mais tem impacto e tratá-lo utilizando os passos do RCA. Formar um time multidisciplinar ajuda o RCA a ter mais consistência e uma visão mais ampla, visto que será composto por profissionais de áreas diferentes.
2. Segunda fase: Análise dos dados - a segunda fase é analisar as informações coletadas; as informações devem ser ordenadas de uma forma lógica para um melhor entendimento. A técnica para trabalhar na obtenção da causa raiz de nível mais alto é sugerida por Downing (2004): a utilização da árvore dos porquês, a qual tem maior objetividade na execução. À medida que se aprofunda na causa raiz, são identificados os fatores físicos, humanos e sistêmicos.
3. Terceira Etapa: Solução - após a identificação da causa raiz da falha a terceira fase é elaborar ações preventivas ou corretivas para a eliminação da falha e assegurar que estas sejam testadas, caso necessário, e implementadas.

Rouney e Heuvel (2004) e Mobley (1999) apresentam um método que se baseia em utilizar modos de falhas padrão na identificação da causa raiz da falha. Ransom (2007), em seu trabalho, discute a obtenção da causa raiz da falha, mas não apresenta o método específico utilizado. Como já foram abordados anteriormente neste trabalho, os modos de falhas podem ser inúmeros, o que pode dificultar a correlação com a ocorrência do evento ou com a falha e o investigador perder o foco da análise. O Quadro 1 apresenta os métodos aplicados no RCA na obtenção da causa raiz da falha.

Quadro 1 – Métodos para obtenção da causa raiz da falha

O método proposto por Downing (2004) para a identificação da causa raiz da falha é a montagem da árvore dos porquês, a qual está baseada nas observações coletadas do evento, como esquematizado na Figura 3. A árvore dos porquês é estruturada com o evento ocorrido no topo e abaixo do evento as observações da coleta de dados; abaixo das observações, são levantadas as hipóteses (modos de falhas) baseadas na coleta de dados e nas observações levantadas durante a primeira fase da análise da causa raiz da falha.

Figura 3 – Árvore dos porquês
Fonte: Adaptado de Downing (2004)

Na Figura3, está ilustrada a montagem da árvore dos porquês proposta por Downing (2004). Para a montagem, são propostas nove etapas:

1. Primeira – etapa: o analista deve dispor de todas as informações coletadas do evento e de outras fontes manuais, registros de manutenção, etc..
2. Segunda – etapa: o analista deve prover um exemplo genérico da árvore dos porquês para explicar para a equipe como é construída, no inicio da reunião.
3. Terceira – etapa: o analista deve escrever uma declaração que descreva o evento. Utilizar todo o tempo que seja necessário para discutir qual é a falha, para que todos os membros da equipe entendam e concordem.
4. Quarta – etapa: listar todas as observações que tenham sido coletadas em folhas de "flip-chart". Priorizar as observações de acordo com a sua provável conexão com a falha (esporádicas) ou a sua frequência (crônica). A priorização pode ser feita com pontuação 0, 1, 3 e 5, de acordo com a provável conexão com o a falha, sendo 5 para uma maior probabilidade de relação com o evento e assim sucessivamente.
5. Quinta – etapa: selecionar as observações com prioridade mais alta, e as quais têm maior correlação com o evento, e colocá-las no topo da árvore dos porquês.
6. Sexta – etapa: começando pela mais alta prioridade, elaborar hipóteses a partir das observações levantadas, perguntando "Por que ... ou Como pode...", ter causado a falha (hipótese). Também pode ser dito "causado por" quando esteja descendo na árvore de uma causa a outra.
7. Sétima – etapa: verificar as hipóteses como verdadeiras ou não; depois, priorizar as verdadeiras pela sua frequência ou probabilidade, para poder decidir com qual trabalhar primeiro. A validação das hipóteses deve ser sustentada com fatos comprovados, podendo estes ser relatório de análises, fatos do evento, etc.. Adicionar símbolos como apropriado (E, E/OU, OU), caso uma hipótese tenha mais de uma causa. Quando uma hipótese não for verdadeira, deve ser colocado um "X" sobre ela, mas não se deve retirá-la árvore, para mostrar que foi analisada e verificada.
8. Oitava – etapa: continuar este processo de geração, verificação e priorização de hipóteses, até chegar aos fatores físicos, humanos e sistêmicos. Se alguma informação não estiver disponível na sala, pare e vá a validar a hipótese, ou mudar para outra linha da árvore, e validar mais tarde.
9. Nona – etapa: parar quando chegar às causas raízes do sistema gerencial.

O Quadro 2 ilustra os operadores lógicos utilizados na montagem da árvore dos porquês e o significado de cada componente da árvore.

Quadro  2 – Elementos da árvore dos porquês
Fonte: Adaptado Downing (2004)

2.3 FTA – Análise da Árvore de Falhas

Segundo Borba Prá (2010) e Oliveira, Paiva e Almeida (2010), o Método da Análise da Árvore de Falhas, traduzido do inglês "Faut Tree Analysis" (FTA), é uma técnica gráfica dedutiva estruturada em termos de eventos ao invés de componentes. Esta ferramenta permite a análise de sistemas, desde os mais simples, até os mais complexos e pode ser utilizada não apenas para a análise da confiabilidade e/ou melhorias e modificações, mas, de uma forma geral, na determinação das causas potenciais de um acidente ocorrer ou de um sistema complexo falhar. Como exemplo, Li e Gao (2010) utilizam o FTA na identificação de todos os componentes de um sistema de refrigeração de ar, na identificação da probabilidade de falha.

A montagem da árvore de falhas inicia-se com a identificação do componente que falhou ou tem maior probabilidade de falha, o qual deve ser colocado no topo da árvore e, abaixo, são listados os componentes que fazem parte do sistema e estão interligados com o componente no topo da árvore. Aos componentes abaixo, são listados os modos de falhas aos quais estão suscetíveis. Sua ligação se dá por operadores lógicos e/ ou, montando a árvore de falhas como ilustrado na Figura 4.

Pode-se observar que, segundo Leal, Almeida e Fagundes (2006), o método inicia com o "topo" (ou final) do evento e desenvolve uma árvore lógica, mostrando as causas do evento através do uso de operadores lógicos "e" e "ou". Estes portões lógicos são utilizados no caso de se querer fazer a análise quantitativa, além da qualitativa, que podem ser utilizadas na determinação da confiabilidade dos sistemas, além de ilustrar a sequência lógica dos potenciais de falhas do evento de topo. Como salientado por Helman e Andery (1995), a impossibilidade de realização da análise quantitativa para determinar qual a probabilidade de falha do evento de topo não invalida a lógica inerente ao método, que permanece contida na determinação da relação funcional entre os eventos que conduzem ao evento de topo.

Figura 4-FTA - Árvore de falha
Fonte: Borba Prá (2010)

2.4 Análise dos Modos e Efeitos de Falhas

Segundo Pinho, Almeida e Leal (2006), o FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) é uma ferramenta utilizada para definir, identificar e eliminar falhas conhecidas ou potenciais de sistemas, projetos, processos e/ou serviços, antes que estas atinjam o cliente. Ainda, segundo Puente et al. (2002), o FMEA basicamente consiste em dois estágios. Durante o primeiro estágio, possíveis modos de falhas de um produto ou processo e seus efeitos prejudiciais são identificados. Durante o segundo estágio, os times de engenheiros que trabalharam com o FMEA determinam o nível crítico (pontuação de risco) destas falhas e as colocam em ordem de prioridade. A falha mais crítica será a primeira do ranking e será considerada prioritária para a aplicação de ações de melhoria. Segundo Palafy (2007), há três fatores utilizados no FMEA que auxiliam na definição de prioridades de falhas: ocorrência (O), severidade (S) e detecção (D).

A ocorrência define a frequência da falha, enquanto a severidade corresponde à gravidade do efeito da falha. A detecção é a habilidade para detectar a falha antes que ela atinja o cliente.

O FMEA utiliza o RPN (Graus de Prioridade de Risco), para o processo decisório de priorização dos modos de falha de maior potencial. O qual é composto do produto dos três fatores do FMEA: D, O e S. Tendo obtido o RPN, as causas das falhas são priorizadas, direcionando a atuação do gestor. Na priorização do RPN em sistemas complexos, são utilizadas técnicas de priorização. Xiao, Huang, Li, He e Jin (2011) apresentam em seu trabalho um método para minimizar o número de priorização de sistemas complexos.

Segundo Palafy (2007), o FMEA tem como função principal a identificação da "Causa Potencial" pela qual o equipamento deixaria de executar a sua função, apresentando o "Modo de falha" identificado na elaboração do FMEA. Ao se definir o RPN para a Causa Potencial, é identificada a causa com maior potencial de falha baseado na análise em questão, assim é estabelecido ações de contenção para evitar a ocorrência da falha. As informações pertinentes que devem fazer parte de um formulário e o procedimento construtivo do FMEA são sugeridas por Palafy  (2007).

2.5 DMAIC - Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar

Segundo Aguiar (2002), o ciclo PDCA (Plan-Do-Check-Action) para controle e melhoria de processos ou sistemas, criado por Edward Deming, estatístico e consultor norte-americano, é um método gerencial de tomada de decisões utilizado para garantir o alcance das metas necessárias à sobrevivência das empresas, podendo ser adaptado a outras áreas como sistemática para resolução de problemas.

Segundo Barreto (2010), muitos "modelos de melhoria" têm sido aplicados a processos ao longo dos anos desde que o movimento da qualidade começou, como um todo, mesmo na execução de serviços. A maioria deles se baseia nos passos introduzidos por W. Edwards Deming (PDCA), que descreve a lógica básica de melhoria de processos baseados em dados. O método DMAIC é uma evolução do PDCA, foi introduzido junto com a filosofia do Six Sigma na obtenção da melhoria da qualidade dos produtos.

A ferramenta DMAIC, central na abordagem do "Six Sigma", é utilizada como gestora da aplicação da metodologia, esta que segundo Barreto (2010), descreve como sendo um método altamente técnico utilizado por engenheiros e estatísticos para dar sintonia fina a produtos e processos, devido à sua exigência de 3,4 defeitos por milhão de itens produzidos. De acordo Rodrigues (2006 apud BARRETO, 2010 ), a metodologia DMAIC: D (Define – Definir); M (Measure – Medir); (Analyse – Analisar); I (Improve – Melhorar) e C (Control – Controlar) é dividida em 5 fases, como ilustrado no Quadro 3.

Quadro 3 - Fases do DMAIC

O método DMAIC apoia-se em outras metodologias de qualidade, utilizando o Diagrama de Causa e Efeito, também conhecido como diagrama de espinha de peixe ou diagrama de Ishikawa, que consiste em um método que contribui para pesquisar raízes de problemas a partir de questões como: o que, onde, como e por que. Estas perguntas contribuem para sistematizar o problema, considerando que, muitas vezes, a resposta fica explícita no diagrama (SLACK, CHAMBERS e JOHNSTON, 2002).

Segundo Pande, Neuman e Cavanagh (2001), o método DMAIC é uma abordagem provada de resolver problemas que inclui um conjunto de ferramentas e um guia ou sequência para se utilizar estas ferramentas. É uma abordagem dirigida por dados para se melhorar o processo em uma maneira lógica e metódica. Suas cinco fases são designadas para conduzir um time através de um projeto de melhoria do processo, do início ao fim.

2.6 Modelos integrativos

Esta seção abordara algumas pesquisas que propuseram modelos integrativos para análise e tratamento de falhas, aprofundando, assim, o referencial teórico.

Segundo Helman e Andrey (1995), Lima, Franz e Amaral (2006) e Oliveira, Paiva e Almeida (2010), a utilização de ferramentas conjuntas (integradas) é uma forma de análise que permite uma avaliação sistemática e padronizada de possíveis falhas, permitindo uma análise mais ampla da ocorrência da falha.

Souza e Álvares (2008) demonstram, em seu estudo de caso, a aplicação das ferramentas FTA e FMEA utilizadas em conjuntos na avaliação das falhas, observando um grande aumento na confiabilidade do sistema analisado, o que proporcionou um maior entendimento da falha.O método adotado foi a aplicação conjunta das ferramentas, utilizando o FTA na estruturação do sistema e o FMEA para a identificação dos modos de falhas em cada componente do sistema em questão.

Al-Mishari e Suliman (2008) utilizaram o Six Sigma (DMAIC) integrado com o FMEA, RCM e TPM na identificação da causa raiz de uma falha em uma bomba de refrigeração de um sistema de refinamento de óleo. Descrevem que o DMAIC, contribui como uma excelente ferramenta para a obtenção dos dados e ordenação da execução da análise, podendo ser utilizado junto com outras ferramentas de gerenciamento na obtenção de um objetivo claramente definido.

Pacheco et al. (2011) propõem um modelo de integração em analisar pontos de convergência entre as ferramentas Lean Manufacturing, SixSigma e Teoria das Restrições, sob o aspecto comparativo das vantagens e desvantagens encontradas em cada ferramenta. As integrações neste modelo propõem o delinear das técnicas utilizadas em cada ferramenta, levando a um novo modelo de ferramenta de melhoria continua de processos, tornando mais robustas as estratégias adotadas no trabalho.

Pinto et al. (2010) ressaltam a integração da ferramenta RCM em um ambiente TPM, sendo possível ser integrada mediante a execução de pequenos ajustes na implementação, ressaltando a necessidade de uma avaliação, inicialmente, dos pontos comuns entre as ferramentas.

3. Proposição do método integrado de análise de falhas

A utilização de ferramentas para melhorias de processos, identificação de fatores que levaram à falha, medição de confiabilidade, são abordadas por diversos autores, como Kardec e Nascif (2001), Lafraia (2001), Moubray (1998), Helman e Andrey (1995) e Neumam (2001). Estes autores apresentam abordagens da utilização das ferramentas de uma forma lógica e racional, que, sucintamente, consiste em ordenar os fatos, analisar e propor ações. A maneira como é utilizada em cada fase é que determina a eficiência de cada ferramenta.

Segundo Fogliato e Ribeiro (2009), as técnicas FMEA e FTA revelam pontos fracos do sistema, podendo estes ter características físicas, humanas e sistêmicas, e, assim, fornecem subsídios para as atividades de melhoria contínua. Ambas as técnicas possuem pontos em comum: buscam fazer um diagnóstico de falhas que podem surgir em produtos ou processo, os quais estão relacionados a equipamentos e sistemas de controles; o uso integrado pode complementar ou facilitar a análise.

Buscando uma melhor forma de utilização das ferramentas, propõe-se, neste trabalho, a integração, aglutinação, ou seja, a utilização em conjunto de ferramentas, utilizando-se o mais apropriado de cada uma delas. Nesta fase da integração do método, buscou-se associar a ferramenta de melhoria de processo DMAIC, como gestora do método, para que o analista não saia do foco da análise e possa se situar em que passos do método a análise se encontra. A ordenação de análise de falhas por fases permite identificar, direcionar e administrar os recursos empregados.

Operacionalmente, a proposta é a integração das ferramentas FMEA e FTA no RCA, para promover uma maior confiabilidade no fator físico identificado, mapeando os modos de falha que podem estar ocultos na análise, tendo o DMAIC como gestor. A figura 5 apresenta a integração do DMAIC com o RCA, FMEA e FTA, sendo que o DMAIC o direcionador das fases de execução do RCA, do FMEA e do FTA, assegurando que os modos de falha não voltarão a ocorrer. O método foi traduzido na forma de um fluxograma, estabelecendo vários passos de sua aplicação. Na Figura 6, são apresentados todos os passos da utilização do método proposto na forma de um fluxograma.

Figura 5 – Integração das Ferramentas
Fonte: Elaborado pelo autor

Figura 6 - Fluxograma de integração das ferramentas de análise de falhas
Fonte: Elaborado pelo autor

Os passos são, a seguir, apresentados de forma detalhada, permitindo especificar cada item do método proposto.

1. Primeiro Passo – Coleta e ordenação dos dados do evento - Fazer uma investigação preliminar no local, coletando todas as evidências, por exemplo, peças quebradas, produto que estava no local e etc. Entrevistar os operadores, não deixar o local até que se tenha uma boa compreensão do evento. Documentar com precisão as condições e tirar fotografias a partir de uma variedade de ângulos de ambas as partes que falharam e nos arredores; não limpar as peças; ainda no local, determinar as condições de funcionamento do equipamento, por exemplo, temperatura, intensidade, tensão, carga, umidade, pressão, lubrificantes, materiais, procedimentos operacionais, mudanças, corrosivos, vibração, etc.. Comparar a diferença entre as condições reais de operação e as condições de projeto. Olhar para tudo o que poderia ter um efeito sobre o funcionamento da máquina.
2. Segundo Passo – Definição do time multidisciplinar - O time multidisciplinar deve ser composto de pessoas de diferentes áreas, por exemplo, se a falha for relativa à quebra de um equipamento, é necessário que tenha uma pessoa da operação, da manutenção, da qualidade, da engenharia ou do planejamento, o time de análise deve ter, pelo menos, cinco integrantes.
3. Terceiro Passo – Definir e estabelecer um propósito - A definição do problema deve iniciar na identificação do tipo de falha, se ela é crônica ou esporádica. Deve ser estabelecido um propósito para análise, delimitando a extensão da análise.
4. Quarto Passo – Estruturar a Análise - Arquivar todas as informações de maneira que seja de fácil acesso, por exemplo, em um editor de apresentação, para expor ao time multidisciplinar. Pode ser montado em folhas de "Flip-Chart" e, após o término, deve ser alocado em um banco de dados, para consultas futuras. A sequência de montagem da análise pode ser a mesma que é proposta no fluxograma da Figura 5.
5. Quinto Passo - Análise do problema – Montagem da árvore dos porquês - Realizar a montagem da árvore dos porquês.
6. Sexto Passo - Gerar soluções -No final de cada árvore, são identificados os fatores físicos, humanos e sistêmicos que contribuíram para a ocorrência da falha. Para cada fator, deve ser proposta uma solução; após identificar as soluções, elaborar o plano de ação para executar as ações. Com as soluções encontradas, deve ser feito um FMEA para identificar as ações para serem aderidas ao plano de manutenção preventiva.Com a utilização do método FTA (árvore de falha), elaborar uma árvore de falha com o fator físico, com o propósito de verificar a probabilidade de falha do item; caso tenha uma probabilidade alta de falha, deve ser avaliado o projeto.
7. Sétimo Passo - Priorização das soluções - A priorização das ações deve ocorrer caso haja várias ações a serem implementadas. O analista deve identificar o grau de dificuldade de implementação da ação e o impacto que pode causar.
8. Oitavo Passo - Planejamento de teste e execução da Solução - Com a apresentação dos fatores físicos da causa raiz, identificar a necessidade de realização de testes.
9. Nono Passo – Estabelecer metas de controle - Para estabelecer um controle, devem ser avaliados as ações a serem implementadas, as quais podem sugerir que seja estabelecido um controle de uma eventual variável no processo e estabelecidos limites mínimo e máximo.
10. Décimo Passo – Identificar ganhos com a implementação - Os ganhos obtidos com o resultado da implementação das ações devem ser quantificados. Por exemplo, quantificar o tempo de máquina parada para reparo, o custo pelos componentes novos, entre outros fatores e comparar com as medidas "antigas". A integração das ferramentas tem o propósito de ordenar, de forma lógica e sistêmica, a aplicação das ferramentas na obtenção da identificação da causa raiz da falha e propor ações robustas que a eliminem.

O Quadro 3 apresenta um resumo dos objetivos e da forma procedimental de cada uma das quatro ferramentas utilizadas no método integrado.

Quadro 3–Objetivos e procedimentos das técnicas pesquisadas

4. Conclusões

Na busca de equipamentos mais confiáveis, com maior disponibilidade, na ciência de que as falhas podem ser eliminadas, o uso de ferramentas eficazes na identificação da causa raiz da falha é essencial para evitar a reincidência da mesma e para a elaboração das ações preventivas.

As ferramentas de análise de falhas utilizadas, em geral, são eficazes na aplicação especifica, mas nem sempre asseguram que todos os passos estejam integrados na resolução das falhas.

Dentro do objetivo do trabalho de propor um método de análise de falhas integrado, utilizando as ferramentas RCA, FTA, FMEA e DMAIC, demonstrou-se que os passos propostos no fluxo do método são de fácil aplicação e com objetivos claramente definidos, proporcionando fácil entendimento do método.

A integração das ferramentas de análise de falhas ocorre no fato da identificação do momento exato da aplicação da ferramenta, ou seja, o uso da ferramenta certa no momento certo, o que proporciona ao método mais simplicidade de execução e clareza nos passos de utilização.

O método desenvolvido assegura que, quando analisada a falha com todos os passos,pode-se identificar os fatores físicos, humanos e sistêmicos com maior contribuição para a ocorrência da falha. A identificação dos fatores físicos, humanos e sistêmicos causadores da falha é primordial em uma análise de falha, possibilitando a propostas ações preventivas específicas e apropriadas para evitar que a falha volte a ocorrer.

As ações providas para a contenção da reincidência da falha devem ser migradas para o plano de manutenção preventiva, visto que o método identifica as tarefas a serem realizadas para a prevenção da reincidência da falha, uma das funções da aplicação da ferramenta FMEA.

Os programas de manutenção contêm informações dos equipamentos que, quando são consistentes no quesito frequência, componente e procedimento, proporcionam o atendimento do objetivo do programa, que é retornar o equipamento às condições originais de funcionamento.

Como sequência do presente trabalho, com base no método integrado, propõem-se estudos para a criação de programas de computador que sejam capazes de sistematizar o método, condicionando, em um único banco de dados, todo o sistema, possibilitando avaliar o equipamento quanto a sua confiabilidade operacional.

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1. UNIMEP - Universidade Metodista de Piracicaba. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. Email: jcschmitt@ig.com.br

2. UNIMEP - Universidade Metodista de Piracicaba. Programa de Pos Graduação em Engenharia de Produção. Email: crclima@unimep.br