Apostila Engenharia de confiabilidade Conceito Confiabilidade II

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Confiabilidade
“PALESTRANTES”
Bruno Mello
Jefferson Mendes
Rafael Pereira
Conceitos de Confiabilidade
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Sumário
Conceitos introdutórios
Modelo de sistema 
Impedimentos à confiabilidade
Realização de sistemas confiáveis
Conclusões
Conceitos de Confiabilidade
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NENHUM SISTEMA É 100% CORRETO:
erros na especificação, desenho e realização
“time-to-market” cada vez mais importante
imprevisibilidades internas e externas ao sistema
sistemas são fatores de concorrência
falhas nos sistemas podem parar o negócio 
 (na aviação podem resultar em perda de vidas humanas !)
Conceitos de Confiabilidade
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O que é importante nos sistemas:
o reconhecimento de que podem falhar
a compreensão das causas de falha
diminuição do impacto de falhas (interno e externo)
a comprovação do seu bom funcionamento
Abordagem sistemática destes problemas é urgente
Necessidade de acordo na terminologia a utilizar
Base comum para estudo e discussão 
Conceitos de Confiabilidade
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Conceitos introdutórios 
Confiabilidade é a qualidade do sistema que nos permite confiar, justificadamente, no serviço oferecido. Definida como a probabilidade do software operar sem ocorrência de falhas durante um período especificado de tempo em um determinado ambiente. 
Confiabilidade é um conceito global, que se decompõe em vários vetores quantificáveis:
fiabilidade (reliability)
disponibilidade (availability)
reparabilidade (maintainability)
segurança contra acidentes (safety)
segurança contra acesso não autorizado (security)
Conceitos de Confiabilidade
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Conceitos introdutórios 
fiabilidade (reliability):
medida do tempo de funcionamento de um sistema até falhar, ou da probabilidade de não falhar durante o tempo de missão (ex.: MTTF, 10-5 falhas/hora, 99.9%)
disponibilidade (availability):
medida do tempo (ou %) em que o sistema está operacional (ex.: MTTF/(MTTF+MTTR) X 100, 5000h/ano)
reparabilidade (maintainability):
medida do tempo de reposição em serviço do sistema (ex.: MTTR)
Conceitos de Confiabilidade
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Conceitos introdutórios 
segurança contra acidentes durante funcionamento (safety): 
medida da fiabilidade do sistema relativa a faltas que ocasionem efeitos catastróficos
segurança contra acesso não autorizado (security):
idem, relativo a faltas contra integridade, confidencialidade e autenticidade
Conceitos de Confiabilidade
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Modelo de sistema
Cada sistema:
obedece a uma especificação
oferece serviços ao exterior
possui um estado interno de execução
pode ser composto por subsistemas internos
pode utilizar os serviços de sistemas externos
Conceitos de Confiabilidade
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Modelo de sistema
Conceitos de Confiabilidade
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Impedimentos à confiabilidade
São tudo aquilo que queríamos que não existisse
Os obstáculos são vários:
faltas: são a raiz do mau funcionamento do sistema
podem ser vistas quanto à:
natureza: acidentais / intencionais
origem: fenomenais / no sistema / na criação (ex.: desenho)
persistência: permanentes / temporárias / intermitentes
exemplo:
circuito que se queimou por sobreaquecimento
Erro de projeto
Erro operacional
Conceitos de Confiabilidade
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Impedimentos à confiabilidade
erros: são estados inconsistentes em que o sistema foi colocado em resultado de faltas
exemplo: 
escrita de ‘1’ seguida de leitura de ‘0’
pode resultar em falha
falhas: são manifestações para o exterior de erros internos no sistema (desvios do especificado). Podem ser vistas quanto a:
domínio: valor / temporal
percepção: consistente / inconsistente
consequência: benigna / catastrófica
Conceitos de Confiabilidade
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Impedimentos à confiabilidade
falhas (cont.):
exemplo: 
entrega de resultado indevido
representa uma falta se não for reconhecida como falha
Modelo de “cascata” de impedimentos:
Conceitos de Confiabilidade
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Impedimentos à confiabilidade
Exemplo de falha no componente “A” causando uma falta no componente “B”:
“A” falha na leitura da temperatura do forno sobreaquecido, e retorna um valor muito baixo (“A” pode ser sensor avariado)
“B” lê a temperatura (a falta), verifica que está dentro dos limites (o erro), e não faz nada
“B” falhou porque não tomou as acções devidas para baixar a temperatura (falha catastrófica !)
entretanto o forno rebenta !
Conceitos de Confiabilidade
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Realização de sistemas confiáveis
Como desenvolver sistemas que funcionem como esperado ?
Métodos de desenvolvimento de sistemas confiáveis ou como obter confiança no funcionamento :
(falta : é a raiz do mau funcionamento do sistema.)
prevenção de faltas (prevention)
tolerância a faltas (tolerance)
supressão de faltas (avoidance)
previsão de faltas (forecasting)
Conceitos de Confiabilidade
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CURVA TÍPICA DE FALHAS
 A curva da taxa de falhas de grande número de componentes e sistemas é caracterizada por uma curva, designada por Curva em Banheira, na qual se distinguem 3 regiões: 
Conceitos de Confiabilidade
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Região J, designada como Período de Taxa de Falhas Inicial (ou período Juvenil). Corresponde ao período de partida do componente ou sistema e é caracterizado por uma taxa de falhas relativamente alta, a qual decresce com o tempo tendendo para um valor mais baixo e constante. Na população humana verifica-se uma curva deste tipo para a mortalidade dos indivíduos. A taxa de mortalidade é mais alta nos primeiros meses de vida (mortalidade infantil); essa taxa cai rapidamente e, por exemplo, é muito menor para crianças de 2 anos do que para recém-nascidos. O mesmo acontece com circuitos eletrônicos, rolamentos, lâmpadas elétricas, etc. 
Região A, designada como Período de Taxa de Falhas Constante (ou período adulto). Durante este período, que normalmente abrange a maior parte da vida útil do componente ou sistema, a taxa de falhas é, aproximadamente, constante. Corresponde à idade adulta nas populações humanas. Durante este período, a mortalidade, devida as causas aleatórias, verifica-se a uma taxa constante. 
Conceitos de Confiabilidade
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Pretende-se que os equipamentos de responsabilidade funcionem dentro deste período, após ultrapassado o período inicial de taxa alta. Com esta finalidade, exigem-se, em certos casos, tratamentos prévios designados por Envelhecimento, com a finalidade de estabilizar as características de equipamentos ou componentes e identificar falhas iniciais. Esta exigência é corrente em instrumentos, circuitos eletrônicos de comando, etc.
Região V, designada como Período de Falhas devidas à Deterioração (ou período Senil). É um período que se segue ao de taxa de falhas constante e durante o qual a taxa de falhas sobe rapidamente, devido a processos de deterioração (mecânica, elétrica, química, etc.). As avarias, se não forem tomadas precauções prévias (manutenção preventiva), acabam por se suceder catastróficamente em toda a população. 
Conceitos de Confiabilidade
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Conclusões
Nenhum sistema é 100% correto !
O impossível acontece mesmo [Murphy’s Law] !
Sistemas críticos devem ser tolerantes a faltas !
Confiabilidade deve ser pensada desde o início !
Credibilidade é importante …
Conceitos de Confiabilidade
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Conclusões
 A operação prolongada e eficaz dos sistemas produtivos de bens e serviços é uma exigência vital em muitos domínios. Nos serviços, como a Produção, Transporte e Distribuição de Energia, ou no serviço de transportes, as falhas súbitas causadas por fatores aleatórios devem ser entendidas e contrabalançadas se pretende evitar os danos não só econômicos mas especialmente sociais.
Estabelecer as leis estatísticas da ocorrência de falhas nos dispositivos e nos sistemas. 
Estabelecer os métodos que permitem melhorar os dispositivos e sistemas mediante a introdução de estratégias capazes da alteração de índices quantitativos e qualitativos relativos às falhas.Conceitos de Confiabilidade