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MESTRADO EM ENGENHARIA DA MANUTENÇÃO


  Fiabilidade e Manutibilidade

Área Científica: Engenharia Mecânica

1º Ano - 2º Semestre

Tempo de contacto (horas/semana):

  • 4,5 Teórica-Prática

Tempo de trabalho (horas/semestre):

  • 67,5 Tempo de contacto
  • 108 Outras

Créditos ECTS: 6,5

 
 
  Docentes

Responsável:

  • Maria Cristina Lança Vilhena de Mendonça

Docente:

 
 
  Descrição

 
 
  Objectivos e Competências Específicas 

Fundamentalmente e no que concerne à vida útil dos bens e equipamentos de produção, esta UC pretende evidenciar a sua disponibilidade assegurando as funções para as quais foram concebidos e projectados, associando a probabilidade do seu bom funcionamento (Fiabilidade) à probabilidade das elevadas durações das intervenções de manutenção (Manutibilidade) necessárias.

Assim pretende-se que os alunos, nesta UC: Adquiram conhecimentos associados aos conceitos de função de um equipamento, de falha e avaria, de modos de falha, de causas de falha, de fiabilidade e suas etapas, de manutibilidade, de taxa de avarias, e de taxa de reparações; Desenvolvam os estudos e conhecimentos relacionados com a Manutenção Centrada na Fiabilidade, com as distribuições discretas e contínuas de probabilidade relacionada com fiabilidade e manutibilidade, com a medição da fiabilidade, e com a de sistemas; Abordem os aspectos relacionados com a normalização respeitante à fiabilidade e à manutibilidade, a fim de que estes possam tomar contacto e aplicar posteriormente, na sua vida activa profissional, os aspectos regulamentares daquelas duas matérias; Adquiram conhecimentos associados à incorporação das condições sobre os factores RAMS nos contratos com fornecedores de equipamento ou serviços, com especificação e quantificação do tempo médio entre falhas, tempos de reparação e Disponibilidade dos Sistemas; Desenvolvam o espírito crítico e aspectos de cidadania, tais como espírito de inter-ajuda, responsabilidade social e ética, contribuindo para a construção global e integrada do conhecimento.

 
 
  Programa Teórico e Teórico-Prático 
  1. Introdução.

    Apresentação da UC: breve descrição do programa da bibliografia, dos métodos e critérios da avaliação de conhecimentos e outros assuntos relevantes. O actual “estado da arte” das filosofias e práticas da gestão da manutenção, dos modelos fiabilísticos e da análise da falha, bem como o actual “estado da arte” das filosofias e práticas produtivas, da engenharia e gestão industrial. Tendências de evolução futura do conjunto. Compromisso entre Fiabilidade e Manutibilidade. Manutibilidade e Manutenção, Disponibilidade.

  2. Função Fiabilidade e Vida dos Componentes.

    Conceito e definição da fiabilidade/Função de Sobrevivência. Fiabilidade intrínseca e demonstrada. Fiabilidade e desempenho. Trade-off Fiabilidade/ Desempenho/Custos. Fiabilidade e ciclo de vida do produto. Probabilidade condicional e fiabilidade de missão. Fiabilidade do componente: densidade de probabilidade de falha; taxa de avarias; Componentes/Sistemas reparáveis versus Componentes/Sistemas não–reparáveis. Conceito de censura. Tipos de censura em sistemas não reparáveis. Método de estimação para dados censurados. Método de Kaplan-Meir. Leis de vida dos componentes (curvas de mortalidade): mortalidade infantil, vida útil e desgaste. Análise de fiabilidade em vida útil (taxa de avarias constante): distribuição exponencial negativa; teorema de Drenick. Análise de fiabilidade face ao envelhecimento/deterioração: distribuições Normal, LogNormal e de Weibull; Análise da fiabilidade em mortalidade infantil.

  3. Fiabilidade de Sistemas.

    Fiabilidade Estrutural e Operacional. Análise das estruturas básicas,do sistema-série. Diagramas lógicos vs. diagramas físicos. Taxa de avarias equivalente. Análise do sistema-paralelo. Noção de Redundância. Redundância activa. Nível de redundância vs. ganho de fiabilidade. Inconstância da taxa de avarias. Estados e probabilidades de estados do sistema. Sistemas-paralelo restritos (m em n). Sistemas complexos. Distribuições Binomial e de Poisson. Estimação pontual. Método da Máxima Verosimilhança em sistemas não reparáveis. Estimação pontual do parâmetro dos modelos Poisson/Exponencial. Aplicações ao cenário com reposição de componentes e à gestão de stocks (cálculo de sobresselentes). Sistemas combinados. Análise do sistema-standby. Sistemas tolerantes à falha e sistemas de protecção.

  4. Manutibilidade e Manutenção.

    Conceito de Manutibilidade. Processos de deterioração. Ciclo de uma intervenção de manutenção curativa. Descreve-se a função Normal logarítmica (LogNormal) como descritora dos tempos de manutenção. Facilidade de manutenção, tempos de operação de manutenção, qualidade de concepção e custos de manutenção. Formas de Manutenção: Planeada e não planeada; preventiva, correctiva e curativa; sistemática, condicionada e inspectiva. Manutenção preventiva sistemática. Manutenção preventiva “On Condition”. Potencial de manutenção programada. Manutenção correctiva e suas consequências. Interesse da manutenção preventiva. Inutilidade da manutenção preventiva para sistemas sem deterioração, caracterizados por tempo entre avarias sem memória - Função sem memória (Exponencial negativa). Conceito de Disponibilidade. Disponibilidade Máxima. Intervalos de tempo entre intervenções de manutenção preventiva sistemática com base nos critérios custo mínimo e Disponibilidade máxima. Intervalos entre inspecções em manutenção preventiva condicionada. Normas sobre Manutibilidade. Manutibilidade como prevenção organizada. Requisitos de Manutibilidade.

  5. Fiabilidade e Manutenção.

    Função de um equipamento, Manutenção centrada na fiabilidade (RCM). Fiabilidade e manutenção preventiva. Manutenção preventiva Optimizada (PMO). Conceitos de MTBF (tempo médio entre avarias), MTTR (tempo médio para reparação) e MWT (tempo médio de espera). Determinação de indicadores de fiabilidade e manutibilidade de uma linha de produção. Introdução aos conceitos sobre fiabilidade humana. Testes de THERP e SHERPA. Listam-se normas internacionais em fiabilidade.

  6. Análise e Prevenção da Falha.

    Causas de não-fiabilidade. Minimização da falha. Projecto determinístico vs. projecto fiabilístico. Tolerância ao dano: importância do programa de manutenção e da inspecção não destrutiva. Criticidade de falha. Análise de Modos e Efeitos de Falha (AMEF) ou Failure Mode, Effect and Criticality Analysis (FMECA). Análise de árvore de falha (FTA) (Fault Tree Analisys). Árvore de detecção de avarias. Árvore de acontecimentos. Gráficos de intensidade de falhas (Sistemas reparáveis). Gráfico de Duane. Teste de tendências para a Intensidade de Falhas (ROCOF). Teste de Laplace.

  7. Disponibilidade e a sua Integração Conceptual.

    Conceito Disponibilidade. Critérios sobre políticas de manutenção. Eficiência operacional de um equipamento (OEE – Overall Equipment Efficiency). Indicadores de eficiência: Disponibilidade, Performance e Qualidade. Causas de eficiência reduzida. Disponibilidade Operacional, Disponibilidade Intrínseca, Disponibilidade Realizada. Indisponibilidade. Disponibilidade versus fiabilidade. Disponibilidade em contexto geral. Conceito RAMS.
 
 
  Bibliografia 
  • ASCHER, H.; FEINGOLD, H. (1984), Repairable Systems Reliability Modelling, Inference, Misconceptions and Their Causes. Marcel Dekker, Lecture Notes In Statistics.
  • ANSELL, J. I.; PHILIPS, M. J. (1994), Practical Methods for Reliability. Data Analysis, Oxford Science Publication.
  • ASSIS R. (2010), Apoio à Decisão em Manutenção na Gestão de Activos Físicos, LIDEL.
  • BAIN, L. J. ENGELHARDT, M. (1991), Statistical. Analysis of Reability and Life-Testing Models. Theory and Methods. DEKKER.
  • BARLOW, R. E.; PROSCHAN, F. (1996), Mathematical Theory of Reliability, SIAM.
  • BLANCHARD BENJAMIM, S.; VERMA, D., PETTERSON, E. (1995), Maintainability: A Key To Effective Serviceability And Maintenance Management, John Wiley.
  • CABRAL, J. S. (2006), Organização e Gestão da Manutenção - 6ª Edição LIDEL.
  • CABRITA C. (2006), Manutenção Industrial. Novas Filosofias e Práticas. Edição do autor, UBI
  • CABRITA C., FERNANDES C. (2006), Manutenção Centrada na Fiabilidade em Accionamentos Eléctricos com Motores de Indução Trifásicos. Teoria, Métodos, Exemplos Práticos. Edição dos autores, UBI.
  • CABRITA C. (2007), RCM. Manutenção Centrada na Fiabilidade. Teoria, Métodos, Indicadores de Desempenho, Exercícios Práticos. Edição do autor, UBI.
  • CROW, L. H. (1974), Reliability analysis for complex repairable systems, in Reliability and Biometry: Statistical Analysis of Lifelength, SIAM,F. Proschan & R. J. Serfling, Eds. Philadelphia: PA, pp. 379-410.
  • CUIGNET, R. (2005), Management de la Maintenance, 2ème edition, Dunod, Paris.
  • DHILLON, B. S. (2006), Maintainability, Maintenance, and Reliability for Engineers Taylors & Francis Group. GULATI R., SMITH, R. (2009), Maintenance and Reliability Best Practices, Industrial Press Inc.
  • MONTGOMERY, D.C. (2002), Introduction to Statistical Quality Control, 4th ed., John Wiley.
  • RIBEIRO J. S.; ROLDÃO, V. S. (2007), Gestão das Operações, Uma abordagem integrada, Monitor.
 
 
  Avaliação de Conhecimentos

É preconizado que as aulas desta UC sejam leccionadas de forma que predomine o aprender sobre o ensinar, i.e., em que a actividade esteja centrada no aluno, cabendo ao Professor facilitar a aprendizagem em vez de ser apenas um provedor de conhecimento. Antes deverá fomentar e reservar aos alunos “aprendentes” o papel da realização da descoberta de que o próprio docente irá no futuro próximo filtrar e acumular. Permitirá assim que o processo mental seja divergente, analítico e construtivista em vez de convergente e memorizador, desenvolvendo no aluno a “experiência própria, o saber fazer, o saber porquê e a habilidade”. Conseguirá tais desideratos, fomentando a geração da resposta, a aprendizagem com o processo de estudo, o trabalho em equipa, favorecendo a iniciativa e a liderança.

Além disso, para a compreensão dos conteúdos versados, é ainda desejável que em conformidade com o ensino, sejam alternados os períodos de exposição, de resolução ilustrativa de problemas, de exercícios de aplicação e de simulações em computador com os períodos de trabalho próprio dos alunos que decorrerão sem contacto directo com o docente.

A metodologia de avaliação contínua a adoptar, deverá incluir a realização de dois trabalhos, um individual e outro de grupo (preferencialmente de três elementos), complementado com a realização ao longo do semestre de um teste de frequência (NT) com peso 0,4.

Quanto à avaliação de conhecimentos por exame final, incluirá para além do exame escrito (NE), também com peso 0,4, os dois trabalhos, individual e o de grupo, ambos de realização obrigatória ou seja, pedagogicamente fundamentais.

O trabalho individual (NI) com peso 0,3, será de cariz mais teórico e similar a um artigo típico, de natureza transversal a dois ou três temas do programa, embora sem trabalho empírico mas, fundamentalmente, com recurso à revisão da literatura em especial de artigos disponíveis na web of science e conclusivo face às várias opiniões e conclusões que sobre a temática forem coligidos. As citações e referências utilizadas, apresentação com resumo, palavras-chave, revisão da literatura deverão constituir-se como uma abordagem aos artigos correntes de maneira a que num futuro trabalho de dissertação da Tese, o aluno possa, eventualmente, aproveitar a experiência e/ou possível desenvolvimento para esse trabalho final de curso, caso a escolha da temática seja no domínio destas matérias.

Quanto ao trabalho de grupo (NG), também de peso 0,3, ele deve ser de cariz fundamentalmente empírico, e assentar sobre alguma organização empresarial, passível de ser analisada, destacando-se os eventos no domínio da matéria do programa da UC, que a empresa ou serviço evidencie, incluindo-se, se for caso disso, propostas de melhoria ao estado e práticas existentes.

Em qualquer dos casos nem o trabalho individual nem o trabalho de grupo podem ser considerados elegíveis para a nota final sem que a sua classificação seja igual ou superior a 10 valores (escala 0 a 20 valores), ou seja, com uma quota-parte mínima, no total da nota, de 3 valores por cada um dos trabalhos.

Avaliação contínua: NF = 0,4 x NT + 0,3 x NI + 0,3 NG

Avaliação por exame: NF = 0,3 x NI + 0,3 x NG + 0,4 NE