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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

BEM-VINDO

06.08.2014

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Aplicação da Metodologia de Análise de Risco em Estruturas

7º Simpósio de Segurança de Voo

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 272 de 843 - - - -

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

Desenvolver técnicas para o cálculo de probabilidades de assuntos estruturais no contexto do processo de Monitoramento da Segurança do Produto Embraer.

OBJETIVO

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 273 de 843 - - - -

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Classificação dos Assuntos Estruturais

Exemplo Fictício

Conclusões e Perspectivas

Segurança de Voo

Metodologia de Análise de Risco

Assuntos Estruturais

Introdução ao Monitoramento

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

TIPO 1 – Taxa de Falha Variante e não Passível de Cálculo

TIPO 2 – Taxa de Falha Variante e Passível de Cálculo

TIPO 3 - Taxa de Falha Constante

SUMÁRIO

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INTRODUÇÃOAOMONITORAMENTO

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Introdução ao Monitoramento

SISTEMA DA AVIAÇÃO

SISTEMA

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Introdução ao Monitoramento

TEORIA DE JAMES REASON

Cada elo do sistema da aviação corresponde a umdisco e estes possuem furos.

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- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 277 de 843 - - - -

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Introdução ao Monitoramento

TEORIA DE JAMES REASON

O Monitoramento da Segurança do Produto visaidentificar, discutir e priorizar possíveis furos.

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- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 278 de 843 - - - -

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

Risco é uma situação indesejável, com possibilidade de ocorrência, e conseqüências negativas ao projeto.

SEVERIDADESEVERIDADE

• Indica a gravidade do dano.

CENCENÁÁRIORIO

• É a seqüência de eventos que descrevem situações indesejáveis.

PROBABILIDADEPROBABILIDADE

• Indica a chance de ocorrência.

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

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Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

SEVERIDADESEVERIDADE• No Safety Effect

• Sem impacto na segurança.

• Minor• Margem de segurança: redução leve.• Tripulação: modificações de rotina.• Sem efeito físico ou feridos.

• Major• Margem de segurança: redução

significativa.• Tripulação: redução das habilidades.• Efeito físico / ferimentos.

• Hazardous• Margem de segurança: grande redução.• Tripulação: pode não contornar

situação.• Ferimento / morte pequena parcela.

• Catastrophic• Possível perda da aeronave, com

múltiplas fatalidades.

• Baseada nos relatórios de Safety Assessment.– RBAC 25.1309.

• Avaliada qualitativamente.

• Complementadas por simulações, análises de engenharia ou ensaios.

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 280 de 843 - - - -

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

PROBABILIDADE/FHPROBABILIDADE/FH• Frequent_____________________1 a 10-3

• Ocorre repetitivamente em muitas aeronaves.

• Probable___________________10-3 a 10-5

• Pode ocorrer uma ou mais vezes durante a vida operacional de cada aeronave da frota.

• Remote____________________10-5 a 10-7

• Improvável que ocorra em cada aeronave, mas pode ocorrer diversas vezes na vida operacional da frota.

• Extremely Remote___________10-7 a 10-9

• Não esperado que ocorra em cada avião, mas pode ocorrer poucas vezes durante a vida operacional da frota.

• Extremely Improbable_____Abaixo de 10-9

• Não esperado que ocorra.

Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

• Taxa de ocorrência por hora de voo.

• Ou em análises mais detalhadas, como Weibull e simulações de Monte Carlo.

• Ou qualitativamente.

FH

n=λ

Probabilidade - Weibull

β=3,3856

Horas de Voo

Probabilidade de Falha (%

)

10 10000100 1000

0,5

1

5

10

50

90

100

0,1

LC@90% Bilateral

1ª Análise 03/11Weibull-2PMLE SRM MED FMF=11/S=385

Dados de FalhaSuspensõesLinha MedianaLC-II SuperiorLC-II Inferior

η=1162,1318

λ

FH

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 281 de 843 - - - -

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Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

ss ppx

SEVERIDADESEVERIDADE• No Safety Effect______________ (0)

• Minor _______________________ (1)

• Major________________________(2)

• Hazardous___________________ (3)

• Catastrophic__________________(4)

PROBABILIDADEPROBABILIDADE• Frequent_____________________(5)

• Probable_____________________(4)

• Remote______________________(3)

• Extremely Remote______________(2)

• Extremely Improbable___________(1)

x

= RIRI- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 282 de 843 - - - -

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+ Nível de Controle

Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

ss ppx

SEVERIDADESEVERIDADE• No Safety Effect______________ (0)

• Minor _______________________ (1)

• Major________________________(2)

• Hazardous___________________ (3)

• Catastrophic__________________(4)

PROBABILIDADEPROBABILIDADE• Frequent_____________________(5)

• Probable_____________________(4)

• Remote______________________(3)

• Extremely Remote______________(2)

• Extremely Improbable___________(1)

xReflete a incerteza em relação

a premissas adotadas e ao conhecimento e controle da

referida tecnologia.

= RIRIEsta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCOÍn

dic

e

Pode afetar a Segurança

Não afeta a Segurança

Ação imediata parareduzir o risco

Ação para reduziro risco

Revisar o sistema –Melhorar a confiabilidade

Monitorar

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Esta metodologia associa cada assunto a um índice de risco, que indica a

prioridade relacionada.

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

RI ? = 14 13 12 11 10 9 8

DEFINE ACTION12

hours2

days3

days1

month2

months3

months6

months

ACTION AVAILABILITY

24hours

4days

1week

2months

3months

6months

18months

TIME FOR ACTION ACCOMPLISHMENT

Nextflight

50FH

100FH

A* 5A* C 2C*

IMMEDIATE RISK REDUCTION

RISK REDUCTION SYSTEM REVIEW

Note: “…acceptable risk levels should be regarded as upper limits, to be allowed only when reducing the risk further would result in undue burden. The goal of risk analysis is not to find the most lenient program possible within acceptable risk levels”. (FAA AC 39-8)

RI ? = 14 13 12 11 10 9 8

DEFINE ACTION12

hours2

days3

days1

month2

months3

months6

months

ACTION AVAILABILITY

24hours

4days

1week

2months

3months

6months

18months

TIME FOR ACTION ACCOMPLISHMENT

Nextflight

50FH

100FH

A* 5A* C 2C*

IMMEDIATE RISK REDUCTION

RISK REDUCTION SYSTEM REVIEW

Note: “…acceptable risk levels should be regarded as upper limits, to be allowed only when reducing the risk further would result in undue burden. The goal of risk analysis is not to find the most lenient program possible within acceptable risk levels”. (FAA AC 39-8)

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Introdução ao Monitoramento

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCO

• Utiliza os fundamentos do SafetyAssessment como referência, podendo ser estendido para funções não cobertas por este requisito.

• Nem sempre estabelecer uma relação de causa-efeito e avaliar um nível de probabilidade é uma tarefa trivial.

+ Nível de Controle = RIRIss ppx

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ASSUNTOS ESTRUTURAIS

Introdução ao Monitoramento

TIPO 1 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e Não

Passível de Cálculo

TIPO 2 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e

Passível de Cálculo

TIPO 3 – Taxa de Falha Constante com

o Tempo

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CLASSIFICAÇÃODOS ASSUNTOSESTRUTURAIS

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Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 1 - VARIANTE COM OTEMPO E NÃO PASSÍVEL DE CÁLCULO

• Oriundo de projetos deficientes, tal como:− Proteção contra corrosão inadequada;− Escolha equivocada do material de uma bucha;− Torque mal-especificado.

• Modos de falha progressivos e condicionados a condições ambientais, vibração, etc.

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Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 1 - VARIANTE COM OTEMPO E NÃO PASSÍVEL DE CÁLCULO

• Propagação da falha não é determinista.

• Nível de probabilidade é definido por julgamento de engenharia.

− Características da condição reportada;

− Tempo de latência da falha; e

− Resultados de ensaios.

• Prioridade do assunto toma um foco maior do que o necessário.

• Metodologia para o cálculo de probabilidades sob estudo.

RI

Ação imediata parareduzir o risco

Ação para reduziro risco

Revisar o sistema –Melhorar a confiabilidade

Monitorar

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

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Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 1 - VARIANTE COM OTEMPO E NÃO PASSÍVEL DE CÁLCULO

• Aeronave: Vickers Vanguard.

• Fatalidades: 63.

• Descrição: Falha estrutural da caverna de pressão traseira a 16.400 pés, resultando na separação do estabilizador horizontal.

• Fatores Contribuintes: Corrosão na parte inferior da caverna de pressão traseira.

Out/1971 British European Airways Voo 706

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Classificação dos Assuntos Estruturais

• Trincas em serviço é uma realidade.

• Dentre os fatores que causam falhas por fadiga em componentes aeronáuticos, cita-se:

− Análise deficiente, tais como a não-identificação de regiões candidatas a falhas.

− Vida inadequada, devido a, por exemplo, um espectro de tensões não representativo ou ressonâncias localizadas.

− Danos inseridos no processo de montagem.

− Danos em serviço e ambientais.

• O cálculo de probabilidades é viável dado:− Tamanho crítico da trinca;

− Taxa de propagação.

TIPO 2 - VARIANTE COM OTEMPO E PASSÍVEL DE CÁLCULO

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

• Levantar dados sobre os eventos de trincas que ocorreram em serviço.

− Horas de voo da aeronave;

− Local e tamanho da trinca.

• Estimar o momento em que estas trincas atingiriam o comprimento crítico.

• Utilizar ferramentas de engenharia de confiabilidade para determinar a taxa de falhas por horas de voo.

Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 2 - VARIANTE COM OTEMPO E PASSÍVEL DE CÁLCULO

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

Reliasoft Weibull++

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 293 de 843 - - - -

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Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

RI

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Classificação dos Assuntos Estruturais

• Distribuição estatística de Weibull:− Maior capacidade de se adequar a uma grande variedade

de dados e características de vida;

− Melhor empregada em análises de engenharia para pequenas amostras.

TIPO 2 - VARIANTE COM OTEMPO E PASSÍVEL DE CÁLCULO

Esta informação é propriedade da Embraer e não pode ser usada ou reproduzida sem autorização por escrito.

1

)(

−⋅=

β

η

γ

η

βλ

tt

Taxa de Falha

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Classificação dos Assuntos Estruturais

• Aeronave: Boeing 737-200.

• Fatalidades: 1 dentre 95.

• Descrição: Descompressão explosiva decorrente da separação de uma parte da fuselagem devido à fadiga.

• Fatores Contribuintes: Revestimentos colados a frio eram de difícil fabricação e presos com três fileiras de rebites.

Abr/1988 Aloha Airlines Voo 243

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TIPO 2 - VARIANTE COM OTEMPO E PASSÍVEL DE CÁLCULO

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Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 3 – CONSTANTE COM O TEMPO

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Falha Latente

• Desvio de projeto ou qualidade.− Ausência de furos dreno;

− Instalações incompletas ou incorretas;

− Componentes fragilizados, etc.

FalhaAtivateFalhaLatenp λλ ⋅=

Falha Ativa

• Cuja ocorrência induz a falha latente.− Fan Blade Out do motor;

− Impacto de raio ou de pássaro;

− Acionamento de um sistema de emergência, etc.

- - - - Anais do 7º Simpósio de Segurança de Voo (SSV 2014) - Direitos Reservados - Página 296 de 843 - - - -

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Classificação dos Assuntos Estruturais

TIPO 3 – CONSTANTE COM O TEMPO

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Set/1959 Braniff Airways Voo 542

Mar/1960 Northwest Airlines Voo 710

• Aeronave: Lockheed L-188A Electra.

• Fatalidades: 34 & 63.

• Descrição: Falha estrutural da asa resultante das vibrações geradas por um dos modos de operação do motor que não foram amortecidas pela sua estrutura de fixação.

• Fatores Contribuintes: Perda de rigidez da estrutura de fixação do motor decorrente de pelo menos um pouso duro associado a turbulência de céu claro.

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EXEMPLOFICTÍCIO

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DESCRIÇÃO

Exemplo Fictício

• Trincas vêm sendo encontradas numa estrutura primária de uma aeronave da aviação comercial.

− Tamanho crítico: 13mm.

710.58506/Jun/14

512.28310/Mai/14

412.25227/Abr/14

910.67315/Abr/14

812.36324/Mar/14

412.15223/Fev/14

210.84020/Fev/14

112.12610/Jan/14

49.36317/Nov/13

59.10005/Ago/13

410.44217/Ago/13

37.13414/Jun/13

Tamanho de Trinca (mm)

Horas de Voo

Data do Evento

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CLASSIFICAÇÃO

Exemplo Fictício

TIPO 1 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e Não

Passível de Cálculo

TIPO 2 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e

Passível de Cálculo

TIPO 3 – Taxa de Falha Constante com

o Tempo

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CENCENÁÁRIOSRIOS

• Condição reportada:• A presença da trinca em si

caracteriza uma redução das margens de segurança da aeronave.

• Condições que podem elevar a severidade:

• Ao atingir seu tamanho crítico, a trinca causará a falha da estrutura primária em questão.

CENÁRIOS & SEVERIDADE

Exemplo Fictício

SEVERIDADESEVERIDADE• No Safety Effect

• Sem impacto na segurança.

• Minor• Margem de segurança: redução leve.• Tripulação: modificações de rotina.• Sem efeito físico ou feridos.

• Major• Margem de segurança: redução

significativa.• Tripulação: redução das habilidades.• Efeito físico / ferimentos.

• Hazardous• Margem de segurança: grande redução.• Tripulação: pode não contornar

situação.• Ferimento / morte pequena parcela.

• Catastrophic• Possível perda da aeronave, com

múltiplas fatalidades.

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CALCULO DE PROBABILIDADES

Condição Reportada

• Trinca na estrutura primária.

Cenário

• Falha na estrutura primária.

Exemplo Fictício

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ÍNDICE DE RISCO & PRAZOS

Exemplo Fictício

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161286Pior Condição

161284RIRI

4321ppCenário

101086RIRI

5543ppCondição Reportada

DemaisDemais< 22.500< 22.500< 13.000< 13.000< 6.000< 6.000

Intervalo (FH)

RI ? = 14 13 12 11 10 9 8

DEFINE ACTION12

hours2

days3

days1

month2

months3

months6

months

ACTION AVAILABILITY

24hours

4days

1week

2months

3months

6months

18months

TIME FOR ACTION ACCOMPLISHMENT

Nextflight

50FH

100FH

A* 5A* C 2C*

IMMEDIATE RISK REDUCTION

RISK REDUCTION SYSTEM REVIEW

Note: “…acceptable risk levels should be regarded as upper limits, to be allowed only when reducing the risk further would result in undue burden. The goal of risk analysis is not to find the most lenient program possible within acceptable risk levels”. (FAA AC 39-8)

RI ? = 14 13 12 11 10 9 8

DEFINE ACTION12

hours2

days3

days1

month2

months3

months6

months

ACTION AVAILABILITY

24hours

4days

1week

2months

3months

6months

18months

TIME FOR ACTION ACCOMPLISHMENT

Nextflight

50FH

100FH

A* 5A* C 2C*

IMMEDIATE RISK REDUCTION

RISK REDUCTION SYSTEM REVIEW

Note: “…acceptable risk levels should be regarded as upper limits, to be allowed only when reducing the risk further would result in undue burden. The goal of risk analysis is not to find the most lenient program possible within acceptable risk levels”. (FAA AC 39-8)

• Frota possui 102 aeronaves, cujas FH variam entre 5.000 e 15.000.

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CONCLUSÕESE PERSPECTIVAS

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• Uma das dificuldades existentes na análise de risco para assuntos estruturais é o calculo das suas probabilidades de falha dada suas características de latência e dependência com o tempo.

CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS

Introdução ao Monitoramento

TIPO 1 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e Não Passível de Cálculo

TIPO 2 - Taxa de Falha Variante com o Tempo e Passível de Cálculo

TIPO 3 – Taxa de Falha Constante com o Tempo

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ChristianneChristianne ReiserReiserEmail: [email protected]

Telefone: 12 3927-7612

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