Glossário: Análise da árvore de falhas

A análise da árvore de falhas é conhecida pelo termo em inglês, “fault tree analysis” e comumente designada por sua sigla FTA.

“A análise da árvore de falhas (FTA) é um método dedutivo de cima para baixo (top down) que visa analisar os efeitos do início de falhas e eventos em um sistema complexo. Após mais de 40 anos de desenvolvimento, o FTA tem sido amplamente utilizado para projetos de confiabilidade. O primeiro e mais importante passo para construir a árvore de falha é deixar clara a definição do evento de falha básico” (Yu et al., 2011)

“A análise da árvore de falhas (FTA) é um método dedutivo, ou seja, um estado geral do sistema é postulado e decomposto em cadeias de eventos mais básicos (falhas) de componentes. A inter-relação lógica de como tais eventos básicos dependem e afetam uns aos outros, e assim causam a ocorrência de algum estado do sistema, é frequentemente descrita analiticamente em uma estrutura de confiabilidade que pode ser visualizada como uma árvore. A estrutura de confiabilidade é composta por eventos interligados por portas que permitem a derivação de expressões matemáticas analíticas para avaliar a confiabilidade do sistema. Uma suposição básica no FTA é que as falhas dos componentes ocorrem independentemente umas das outras” (Pavasson & Karlberg, 2011).

“O FTA é uma forma sistemática muito poderosa, amplamente utilizada para estimar a qualidade do processo. Partindo do evento principal, o método da árvore de falhas utiliza uma álgebra booleana e uma modelagem lógica dedutiva para fazer uma representação gráfica das relações entre vários eventos de falha em diferentes níveis do processo. Ele permite que as causas raízes dos eventos de falha de um processo sejam encontradas. Este tipo de lógica ajuda a estabelecer um esquema detalhado de relações entre os eventos do processo que podem afetar sua qualidade” (Cristea & Constantinescu, 2017).

“A FTA consiste na construção de um diagrama lógico (árvore de falhas -FT), através de um processo dedutivo que, a partir de um evento indesejado pré-definido, busca as possíveis causas de tal evento. O processo segue investigando as sucessivas combinações de falhas dos componentes até atingir as chamadas falhas básicas (ou eventos básicos de FT), que constituem o limite de resolução da análise. O evento indesejado é comumente chamado de “evento superior” da árvore. O conceito fundamental da FTA consiste na tradução de um sistema físico num diagrama lógico estruturado, no qual determinadas causas específicas conduzem a um evento de interesse superior” (Souza & Álvares, 2008).

 “A árvore de falhas (FT)é um diagrama lógico que representa as relações entre um evento (normalmente uma falha do sistema) e as causas do evento (normalmente falhas de componentes). Ela usa portas lógicas e eventos para modelar como os estados dos componentes se relacionam com o estado do sistema como um todo. As portas lógicas comumente usadas no FTA são: a (1) porta OR, (2) porta AND e (3) porta de inibição ou condicional. Os tipos de eventos comumente usados no FTA são (1) evento de topo ou intermediário, (2) evento básico, (3) diamante ou evento não desenvolvido e (4) evento condicional. Além disso, o FTA puramente qualitativo pode ser estendido para um FTA quantitativo, adicionando informações quantitativas de confiabilidade dos componentes (por exemplo, taxas de falhas). Tal FTA quantitativo pode ser usado para determinar a confiabilidade do sistema usando álgebra booleana” (Peeters et al., 2008).

“A análise de árvore de falhas (FTA) é um tipo de análise de falhas em que um estado indesejado de um sistema é examinado. Este método de análise é usado principalmente em engenharia de segurança e engenharia de confiabilidade para entender como os sistemas podem falhar, para identificar as melhores maneiras de reduzir o risco e para determinar (ou ter uma ideia) das taxas de eventos de um acidente de segurança ou de um nível específico do sistema (funcional). ) falha” (Wikipedia, 2023)

A figura abaixo ilustra um exemplo de uma árvore de falhas.

Figura 542: exemplo de uma árvore de análise de falhas (FT)
Fonte: NASA, Public domain, via Wikimedia Commons
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Example_of_High_Level_Fault_Tree.jpg 

Cristea, G., & Constantinescu, D. M. (2017). A comparative critical study between FMEA and FTA risk analysis methods. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 252(1).

Pavasson, J., & Karlberg, M. (2011). Variation Mode and Effect Analysis compared to FTA and FMEA in Product Development. Proceedings of the 19th AR2TS Advances in Risk and Reliability Technology Symposium, January, 252–260. 

Peeters, J. F. W., Basten, R. J. I., & Tinga, T. (2018). Improving failure analysis efficiency by combining FTA and FMEA in a recursive manner. Reliability Engineering and System Safety, 172(April 2017), 36–44.

Souza, R. D. Q., & Álvares, A. (2008). FMEA and FTA analysis for application of the reliability-centered maintenance methodology: case study on hydraulic turbines. ABCM Symposium Series in Mechatronics, 3, 803–812. 

Yu, S., Yang, Q., Liu, J., & Pan, M. (2011). A comparison of FMEA, AFMEA and FTA. ICRMS’2011 – Safety First, Reliability Primary: Proceedings of 2011 9th International Conference on Reliability, Maintainability and Safety, 954–960.