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Apresentação da tese

Metodologia para análise de confiabilidade dinâmica
by

Eduardo Yuji Sakurada

on 12 November 2015

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Transcript of Apresentação da tese

Metodologia para análise de confiabilidade dinâmica DOUTORANDO: EDUARDO YUJI SAKURADA
ORIENTADOR: PROF. ACIRES DIAS, DR. ENG.
COORIENTADOR: PROF. BERNARDO L. R. ANDRADE, DR. ENG. AGENDA DA APRESENTAÇÃO Confiabilidade: estática e dinâmica
Importância do tema
Justificativa
Objetivo geral
Objetivos específicos METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA Introdução Aplicação:
Problema clássico
Navio petroleiro Conceitos relacionados com análise de confiabilidade dinâmica Metodologia para análise de confiabilidade dinâmica Conclusões e recomendações INTRODUÇÃO METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA Quando e como começa uma análise?
Quais são as etapas de desenvolvimento?
Quais são as informações que devem ser coletadas?
Como os resultados são apresentados e utilizados? JUSTIFICATIVA O conhecimento sobre a análise de confiabilidade dinâmica ainda não atingiu maturidade suficiente, ou seja, grande parte de sua utilização está no meio acadêmico e fora deste ambiente ainda é bastante restrita. OBJETIVO GERAL Propor uma metodologia para análise de confiabilidade dinâmica, contemplando o comportamento dinâmico do sistema e atualização do modelo de análise ao longo do tempo. APLICAÇÃO EM UM NAVIO PETROLEIRO METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA RESULTADOS E CONTRIBUIÇÕES RECOMENDAÇÕES OBRIGADO CONCEITOS RELACIONADOS COM A ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA DEFINIÇÃO DE CONFIABILIDADE DINÂMICA É uma análise de confiabilidade aplicada em sistemas dinâmicos, onde ocorrem mudanças ao longo do tempo na configuração do sistema, nas variáveis de estado do sistema ou em alguma característica de seus componentes. Em função das mudanças observadas, ações são tomadas a fim de impedir a falha total do sistema técnico. A quantidade crescente de subsistemas e componentes constituintes, combinada com a complexidade da interação entre hardware, software e ações humanas, faz com que seja difícil obter os cenários de risco com os métodos tradicionais de PRA (Hu, 2005). ? Deseja se saber Com a análise de alguns incidentes ocorridos no passado, verifica-se que a modelagem de confiabilidade estática não é suficiente para representar os cenários de falhas e modelar adequadamente os sistemas. DEFINIÇÃO DE CONFIABILIDADE "Probabilidade do item realizar sua função com sucesso, para as condições especificadas, para um dado período de tempo.”
(DIAS, 1996). “É o termo utilizado para a teoria de confiabilidade relacionada com sistemas dinâmicos.”
(DEVOOGHT, 1997) ESTÁTICA (CLÁSSICA) DINÂMICA OBJETIVOS ESPECÍFICOS Sistematizar o uso de técnicas para análise de confiabilidade dinâmica
Sistematizar uma ferramenta computacional para auxiliar na implementação do modelo de análise
Estruturar uma metodologia que permita o desenvolvimento da análise de confiabilidade dinâmica para identificar: início da análise, etapas de análise, informações requeridas e resultados
Aplicar a metodologia para um problema clássico de confiabilidade dinâmica e comparar o resultado com as análises de outros pesquisadores TEMAS RELACIONADOS Sistemas tolerantes à falhas (MOURA, 2006;DOMINGUES-GARCIA, 2008)

Análise de confiabilidade humana (MENEZES; DROGUETT, 2007; PALLEROSI, 2011; MATURANA, 2011)

Análise probabilística do risco com atualização dinâmica das probabilidades e possíveis mudanças nas condições operacionais ao longo do processo (RODRIGUES, 2012) INTRODUÇÃO DEFINIÇÃO DE CONFIABILIDADE a) Avaliação periódica da confiabilidade, com atualização dos dados ao longo do tempo

b) Avaliação do comportamento dinâmico das variáveis de processo do sistema

c) Avaliação da influência dos fatores humanos e do ambiente. CONFIABILIDADE DINÂMICA COMPORTAMENTO DINÂMICO DO SISTEMA Estados dos componentes i: representa um estado do sistema que
varia de 1 até M .
M: número de estados
N: número de componentes do sistema N MUDANÇAS DE ESTADOS DOS COMPONENTES Falha ou mal funcionamento dos componentes
Dispositivos de controle que agem sob a influência da variável de estado do sistema, y
Intervenção humana (DEVOOGHT; SMIDTS, 1996) COMPORTAMENTO DETERMINÍSTICO E ESTOCÁSTICO Falha de componente, reparo, etc. Estocástico Modelos físicos do sistema.

Por ex.: Determinístico Válvula de alívio trancada fechada, gera uma variação dp/dt de pressão. METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA APLICAÇÃO EM UM PROBLEMA CLÁSSICO REDES DE PETRI ESTOCÁSTICAS GENERALIZADAS REDES DE PETRI FLUIDAS ESTOCÁSTICAS A estrutura da metodologia facilita a implementação de novos modelos.
Embora os componentes tenham uma taxa de falhas elevada, a análise permite perceber que o sistema ainda pode ter uma probabilidade de falhas reduzida.
Com as simulações, pode-se traçar metas para o tempo de reparo dos componentes para atender determinada confiabilidade do sistema.
Implementar rotinas para obter histogramas para falha oculta. Com isso, o mantenedor pode planejar as manutenções preventivas.

Implementar a estrutura de programação do ACoDi no Scilab (gratuito de código aberto).

Analisar e implementar rotinas que considerem falhas associadas às ações humanas: erro humano, engano etc. Fluxo de informação do software TÉCNICAS PARA ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DINÂMICA DFTA: Análise por árvore de falhas dinâmica
DETA: Análise por árvore de eventos dinâmica
DRDB: Diagramas de bloco para confiabilidade dinâmica
ESD: Diagramas sequenciais de eventos
Redes de Petri
Go-flow
Método de Monte Carlo As técnicas para a análise de confiabilidade dinâmica (DFTA, DETA, DRBD,...) são de difícil acesso. As metodologias estão fragmentadas nas técnicas ou dentro das instituições que fornecem os serviços. (CODETTA-RAITERI & BOBBIO, 2006) Função Confiabilidade dinâmica Confiabilidade estática Manutenção
- Série
- Paralelo
- Mista
Sem manutenção RESULTADOS E CONTRIBUIÇÕES As etapas e atividades da metologia ACoDi auxiliam na organização das informações e implementação da análise de confiabilidade dinâmica.

A metodologia ACoDi ficou aderente aos trabalhos desenvolvidos no NeDIP, visto que as técnicas de suporte utilizadas fazem parte do arcabouço teórico usado pelos pesquisadores do laboratório.
Implementar rotinas para manutenção em paralelo e mista.

Desenvolver uma estrutura, como sistema especialista, para capturar as informações geradas pela metodologia e fazer implementação em sistemas de monitoramento online. RECOMENDAÇÕES “É o estudo probabilístico dos sistemas homem-máquina-software afetados por um processo físico subjacente.” (SWAMINATHAN & SMIDTS, 1999) Workshop: 3ASI
(Associazione degli Analisti dell’Ambiente, dell’Affidabilita’ e della Sicurezza Industriale)
13/12/2004 Problema: Calcular a confiabilidade dinâmica para o sistema de controle de nível do reservatório para um tempo de missão de 1000 horas. Petroleiro Itabuna

- Comprimento total:
182,20 m

Capacidade de carga:
44138t


Projeto
LabRisco (USP) &
NeDIP (UFSC) Avaliação do software: Agrupamento em subsistemas Comparação de resultados Redes de petri estocásticas generalizadas
Redes de petri fluidas estocásticas Probabilidade de falha para tempo de missão de 10 mil horas Análise da probabilidade de falha em função do tempo limite de tolerância sem vazão O nível do reservatório tem comportamento dinâmico em função dos estados dos componentes e comandos do controlador.

Assim, será realizada uma análise de confiabilidade dinâmica Comportamento do sistema em função dos estados dos componentes Ações do controlador Regiões de operação Cenários com falhas O nível do reservatório muda ao longo do tempo. Para evitar a falha do sistema, o controlador age sobre os componentes P1, P2 e V. Desdobramento da função global Análise das funções dos componentes Possíveis estados dos componentes Análise da influência dos componentes sobre o sistema Análise sem manutenção Objetivo: Evitar transbordamento H = +3
Evitar esvaziamento H= -3 Comportamento dinâmico em função das falhas dos componentes e ações do controlador Modelo computacional no Matlab Recomendações, em função do comportamento dinâmico, para o projeto e operação.
Para um tempo limite de 30 minutos, como a variação da taxa de reparo influencia na probabilidade de falha do sistema? Probabilidade de falha, para limite de tolerância sem vazão de 30 minutos, em função da taxa de reparo de SP1 e SP2 Probabilidade de falha, para limite de tolerância sem vazão de 30 minutos, em função da taxa de reparo de SP1 e SP2 Análise do sistema e subsistemas Estudos preliminares com FMECA indicaram que os subsistemas SP1 e SP2 são os mais sucetíveis à falhas. Análise das probabilidades de falha do sistema de governo Quando e como começa uma análise?
Quais são as etapas de desenvolvimento?
Quais são as informações que devem ser coletadas?
Como os resultados são apresentados e utilizados? Questões iniciais foram atendidas SAKURADA, E. Y. ; ANDRADE, B. L. R. .
Estudo de confiabilidade da máquina do leme - Itabuna. 2007. (Relatório de pesquisa). Analisar a influência da manutenção na confiabilidade do sistema de governo do leme do navio A falha do sistema fica caracterizada quando:

A indisponibilidade dos subsistemas de potência SP1 e SP2 atingir um tempo limite, ou

Falha dos subsistemas de isolamento (SI), atuação (SA), válvulas esfera (VE) ou tubulações (TB) Análise do sistema técnico para análise de confiabilidade dinâmica Definição da equipe Engenheiros pesquisadores: Labrisco, Nedip
Operadores da embarcação Análise da manutenção A manutenção foi considerada apenas para os subsistemas de potência SP1 e SP2.

Enquanto um subsistema está em operação, é possível realizar ações de manutenção no subsistema redundante. Resultados do estudo Avaliação dos procedimentos de operação e manutenção do sistema de governo. Acionamento do subsistema de potência reserva antes de entrar em baías Aquisição e disposição das peças sobressalentes Capacitação dos operadores Ações: Importância do tema V H B DEFINIÇÃO DE CONFIABILIDADE DINÂMICA É uma análise de confiabilidade aplicada em sistemas dinâmicos, onde ocorrem mudanças ao longo do tempo na configuração do sistema, nas variáveis de estado do sistema ou em alguma característica de seus componentes. Em função das mudanças observadas, ações são tomadas a fim de impedir a falha total do sistema técnico. Base de dados (taxas de falha): Relex - Reliasoft OBJETIVOS ESPECÍFICOS Sistematizar o uso de técnicas para análise de confiabilidade dinâmica
Sistematizar uma ferramenta computacional para auxiliar na implementação do modelo de análise
Estruturar uma metodologia que permita o desenvolvimento da análise de confiabilidade dinâmica para identificar: início da análise, etapas de análise, informações requeridas e resultados
Aplicar a metodologia para um problema clássico de confiabilidade dinâmica e comparar o resultado com as análises de outros pesquisadores Ex.: Alteração das características das bombas, da válvula, do reservatório, avaliação da regiões de emergência, etc RESULTADOS E CONTRIBUIÇÕES A implementação computacional na segunda aplicação foi rápida, visto que grande parte da estrutura foi reutilizada.

O tempo de execução das simulações é curto, porque o avanço no tempo é gerenciado a eventos. Relatório ponto a ponto Cenário de simulação Em função da dinâmica do sistema Tendência de esvaziamento Tendência de transbordamento Condição normal 1 reparo em mil horas 1 reparo em cem horas 1 reparo em dez horas 1 reparo em uma hora 10 reparos por hora Confiabilidade estática (Tempo limite = 0)
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