FTA – Fault Tree Analysis ou AAF – Análise por Árvore de Falha é uma técnica bastante usada para identificar e avaliar falhas em sistemas complexos, em algumas áreas como: aeroespacial e aeronáutica, energia nuclear, sistema elétrico de potência, confiabilidade de produtos e sistemas de segurança, manutenção industrial e em outros campos onde a prevenção de falhas e a análise de risco são questões críticas.

Histórico

A FTA/AAF foi desenvolvida pelo engenheiro de confiabilidade na Bell Telephone Laboratories, W. A. Watson, no início da década de 60, resultado de uma pesquisa colaborativa com a força aérea dos Estados Unidos.

Essa metodologia foi posteriormente aperfeiçoada pela Boeing Corporation, que  em junho de 1965, junto com a Universidade de Washington organizaram um simpósio de análise de risco e de sistemas de segurança em Seattle, no qual um grande número de artigos foi apresentado sobre esse tema por funcionários da Boeing.

Posteriormente a NASA incorporou a aplicação dessa metodologia para avaliar a confiabilidade dos sistemas complexos usados nas missões Apollo e até hoje é muito utilizada na análise de risco e análise de falha pela indústria em geral.

Metodologia

Trata-se de uma representação gráfica das falhas de um sistema complexo em forma de uma árvore, onde a falha principal ou Evento Topo é a raiz da árvore e as causas potenciais dessa falha são os ramos.

Consiste no desenvolvimento de um processo lógico dedutivo que, a partir de um evento indesejado a ser analisado (falha, problema, etc.), que se chama Evento Topo, busca-se as possíveis causas deste evento.

Na elaboração da Árvore Falha verifica-se para cada causa identificada, outras causas em cascata de forma sucessiva até se chegar à causa mais elementar, básica ou causa raiz. É comum o evento topo e/ou uma causa intermediária está associada a mais de uma causa elementar. Além disso deve-se avaliar se estas causas têm relação de simultaneidade ou não.

Simbologia

Então, utiliza-se operadores lógicos para definir as relações entre as causas e a falha principal ou intermediárias. Os operadores lógicos mais comuns são:

• E (AND) – Representado por um ponto de junção na árvore, este operador indica que todas as condições associadas devem ser verdadeiras para que a falha principal ocorra;
• OU (OR) – Representado por um ponto de separação na árvore, este operador indica que qualquer uma das condições associadas pode causar a falha principal ou imediatamente superior.

Por exemplo, para que um determinado evento “A” ocorrer, a condição é que ocorram as causas “B” e “C”, então neste caso utiliza-se um operador lógico “E”.

A tabela a seguir, apresenta a simbologia básica para elaboração de uma árvore de falhas, podendo ser encontrada na literatura outras formas. Além dos operadores lógicos são usados outros elementos gráficos que têm funções bem definidas como mostra a tabela abaixo.

Processo

O processo de Análise por Árvore de Falha geralmente segue estas etapas:

• Identificação da Falha Principal – Comece identificando a falha principal que deseja analisar, ou seja, o Evento Topo;
• Definição de Limites – Defina os limites do seu sistema ou equipamento, ou seja, o escopo da análise, até onde de ser seguida;
• Formação do Time de Análise – Eleja um líder e reúna especialistas de forma a compor um grupo multidisciplinar. Sempre deve ter um coordenado da análise que será responsável pela condução dos trabalhos;
• Nivelamento de Informações – Colete o máximo de informações sobre o evento, sobre o sistema ou equipamento envolvido, e compartilhe com o time de análise;
• Identificação das Causas Potenciais – Liste todas as possíveis causas que podem levar à falha principal. Um Brainstorming é uma boa opção a ser aplicado nessa fase;
• Construção da Árvore de Falha – Desenhe a árvore de falha, colocando a falha principal na raiz e as causas potenciais nos ramos, usando operadores lógicos para definir as relações entre elas;
• Identificação Cortes Mínimos e Cálculo – Identifique os diversos ramos que levam ao Evento Topo;
• Desenvolvimento da Ações Mitigadoras – Elabore planos de ação para implantação de medidas corretivas e/ou mitigadoras para as causas potenciais.

Aplicação

Aplica-se tanto com foco na investigação das causas após a ocorrência de uma falha, principalmente na investigação de acidentes ou na manutenção industrial, na sua forma qualitativa. Mas também tem sua aplicação como uma poderosa técnica para análises preliminares, sendo bastante usada em análise de risco e de confiabilidade, inclusive de sistemas que ainda estão na fase de projeto.

A aplicação de  AAF/FTA de uma forma geral, como também na manutenção pode ser tanto Qualitativa quanto Quantitativa.

Qualitativa – pode ajudar a identificar as principais áreas de risco em um sistema ou equipamento, destacando as falhas críticas que precisam ser evitadas. Isso ajuda na alocação eficiente de recursos projetos de melhoria ou de manutenção e na priorização das atividades.

Na aplicação qualitativa, não são calculadas as probabilidades, mas se determinar os conjuntos mínimos de eventos que podem levar ao Evento Topo, que são os chamados cortes mínimos da árvore (minimal cut sets).

Quantitativa – também pode ser usada para calcular a probabilidade de falha de um sistema de um equipamento, levando em consideração a probabilidade de falha de cada componente e as relações lógicas entre eles. Isso ajuda a otimizar os intervalos de manutenção e os estoques de peças sobressalentes, como identifica os pontos críticos que merecem atenção e melhorias.

Para tanto se faz necessária a avaliação de probabilidades, estimando a probabilidade de ocorrência de cada causa potencial, sendo assim possível calcular a probabilidade global da falha principal ou Evento Topo ocorrer, com base em cada ramo da árvore e as relações entre as causas intermediárias.

O conceito de cortes mínimos tem importância tanto para análise qualitativa quanto para a quantitativa, pois, nesta última, é por meio dos cortes mínimos que se calcula a probabilidade da ocorrência do Evento Topo.

As linhas de corte ou cortes mínimos na AAF/FTA são usadas para definir critérios de aceitação ou rejeição do sistema. Por exemplo, se a probabilidade de falha calculada estiver acima de um limite pré-definido, medidas de mitigação ou ações corretivas podem ser necessárias.

Em resumo, a Análise por Árvore de Falha é uma ferramenta poderosa para analisar a confiabilidade e a prevenção de falhas em sistemas complexos, incluindo sua aplicação na manutenção, tanto qualitativa quanto quantitativamente, para garantir a operação segura e eficiente de sistemas críticos.