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2º Simpósio Internacional 2º Simpósio Internacional
17 a 19 de novembro de 2009de Confiabilidade e Gestão de S O i l
de Confiabilidade e Gestão de S O i l
09 11 d b09 11 d b dd 20102010
Segurança OperacionalSegurança Operacional09 a 11 de novembro 09 a 11 de novembro de de 20102010
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Jaures Cardoso Jr.
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Sinópse
O cenário operativo de uma frota de aeronaves comerciais demanda o transporte de passageiros de forma segura,rápida, confortável e econômica. Para tanto, as companhias aéreas estabelecem índices de qualidadesespecíficos visando à garantia continuada da satisfação do cliente, bem como, a otimização dos temposoperacionais da frota e o cumprimento de cláusulas contratuais.
Um desses índices, exigido e controlado pelas companhias aéreas, é a Despachabilidade (Schedule Reliability –g p p p ( ySR), importante indicador da qualidade operacional de uma frota de aeronaves comerciais, que traduz ocumprimento do horário do voo identificado no bilhete.
Com o objetivo de responder às drásticas e rápidas mudanças na demanda e expectativas do clientecomprometido em atender às exigências do ambiente de atuação, a utilização dos modelos matemáticos emcomprometido em atender às exigências do ambiente de atuação, a utilização dos modelos matemáticos emsituações complexas e de alta integração tem sido cada vez mais empregada para auxiliar o processo de tomadade decisão em diversas áreas de trabalho, tais como ensino, pesquisa, logística, produção, desenvolvimento,manutenção e outras.
O presente trabalho aborda esse cenário operativo através um modelamento estatístico que consiste naaplicação dos Diagramas de Blocos de Confiabilidade, na fase de desenvolvimento da aeronave, para adeterminação analítica da Disponibilidade Pontual visando caracterizar a Despachabilidade da frota deaeronaves. Além disso, identifica as variáveis relacionadas ao processo, envolvendo tanto o fabricante como ooperador, bem como, o grau de dependência e possíveis otimizações, visando assegurar o atendimento àsp , , g p p ç , gmetas estabelecidas.
Os resultados obtidos com a aplicação desse modelo matemático foram significativos em termos dacaracterização da Disponibilidade Pontual como estimativa da Despachabilidade da frota e também naaplicação da experiência adquirida neste estudo em novos projetos de desenvolvimento de produtos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
aplicação da experiência adquirida neste estudo em novos projetos de desenvolvimento de produtosaeronáuticos
3
Objetivo
C t i á i ti d f t d li d Caracterizar o cenário operativo de uma frota de aeronaves, aplicando
a Confiabilidade no ciclo de vida da aeronave – do projeto à operação
– na determinação analítica da Despachabilidade através de um
modelamento estatísticomodelamento estatístico.
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
4
Agenda
Considerações IniciaisConsiderações IniciaisCenário operativo de uma frota de aeronaves comerciaisDefinições BásicasReliability Block Diagram – RBD Atividades de Confiabilidade no ciclo de vida de aeronaveAtividades de Confiabilidade no ciclo de vida de aeronave
Plano de TrabalhoFerramenta de AnáliseCaracterização da Despachabilidade Processo do Modelamento
DesenvolvimentoDesenvolvimentoDespachabilidade x Disponibilidade Modelo de 1 vooModelo de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “n” voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para n voos consecutivosValidação do modelamento usando um sistema-piloto (hidráulico)Resultados
C l ã C id õ Fi i
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Conclusão e Considerações Finais5
Cenário Operativo
Tempística das decolagens e pousos – aviação comercial
Início Fim doHorário do VôoHorário do
Horário de Decolagem
Gate GateInício
DecolagemFim doPouso
do Vôo (bilhete)Horário do
Voo (bilhete)
gconsiderando o Atraso Tolerado
Atraso ToleradoTATTaxi TaxiVoo
5 580 30 15
Tempos Operacionais (valores médios):
tempo disponível para preparação
para o próximo vôo45
tempo disponível para preparação para o
próximo voo
Tempos Operacionais (valores médios):Taxi .......... 5 minutos Voo .......... 80 minutos TAT (turn around time) ..... 30 minutosAtraso Tolerado .............. 15 minutos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Total ...... 135 minutos = 2h:15’ = 2,25 horas6
Definições Básicas
CONFIABILIDADE (reliability) é a capacidade de um sistema / item desempenhar uma dada função sem falha, sob condições específicas e durante um período de tempo especificadocondições específicas e durante um período de tempo especificado.
MANTENABILIDADE (maintenability) é a capacidade de um sistema / item ser mantido ou recolocado em condições de executar suas funções requeridas sob condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos.
DISPONIBILIDADE (availability) é a capacidade de um sistema / item estar em condições de executar uma certa função, durante um período de tempo especificado, levando-se em conta os aspectos combinados de sua confiabilidade e mantenabilidade.
MTBUR (mean time between unscheduled removals) é a figura de desempenho operacional de um item, calculada pela razão do total de horas voadas pelo item acumuladas em um dado período pelo número de remoções não
MTBF (mean time between failures) é a figura de desempenho operacional de um item, caracterizada pela média dos tempos entre falhas do item. (itens reparáveis)
DESPACHABILIDADE (SR - schedule reliability) é a figura de desempenho operacional de uma aeronave dada pela porcentagem de voos programados (SF) sem a ocorrência de interrupções operacionais.
pela razão do total de horas voadas pelo item, acumuladas em um dado período, pelo número de remoções não programadas do item que ocorreram durante o mesmo período.
Interrupções operacionais: - atraso superior a 15 minutos- retorno da pista- retorno de voo
voo para alternativa
100(%)SF
onsInterruptiSFSR −=
SF ( h d l d fli ht) d li t d
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
- voo para alternativa- cancelamento
SF (scheduled flight) ... voo programado e listadona tabela de horários departida. 7
Reliability Block Diagram
O RBD – Reliability Block Diagram – é uma ferramenta gráfico-analítica para determinação da probabilidade de sucesso de um sistema, a partir da contribuição dos elementos (blocos de confiabilidade) que compõem esse sistema.
O resultado é uma estimativa. A comparação está sendo feita com valores pontuais.
O RBD do sistema em estudo depende da arquitetura de implementação dos blocos, bem como, das confiabilidades individuais dos elementos e do tempo de operação dos componentes.das confiabilidades individuais dos elementos e do tempo de operação dos componentes.
A B
C1 2RSISTEMA 1-2 = ?
D
E
G
F
= RA.RB // RC // [RD.(RE // RF).RG]
sendo RE // RF = 1 - (1-RE)(1-RF)
Rsistema1-2 = (A e B) ou C ou [D e (E ou F) e G]
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
F ... sendo RE // RF = 1 - (1-RE)(1-RF)
8
Atividades de Confiabilidade no ciclo de vida de aeronave
DadosReliabilityPrediction RBD......... Reliability Block Diagram
SR S h d l R li bilit
Dados deCampo
de Falha / Suspensos
DistribuiçõesEstatísticas
(Supplier) Modificaçõesde Arquiteturade Sistemas
Estimativa SRConsiderando
Confiabilidade +
SR .......... Schedule ReliabilityMMEL .... Master Minimum Equiment List
RBD 1(Preliminar)
Dados de DataBase de Confiabilidade
Ensaios
Confiabilidade
Estimativa SRRBD 2
Confiabilidade +Mantenabilidade
(Pré-Certificação)
Σ SRR(t)
A(t) = f (R(t) + M(T) ) SR
Acelerados(HALT,QALT,..) λ, MTBF, MTBUR
CláusulasContratuais
Burn-inEnduranceFadigaQualificação
Valores λ, MTBFmais realísticos
via FMEAs
MMEL LogísticaOperacional(Dados de Campo)M(T)
o
Treinam Mecânicos
Aprovisiona/ Peças
MEL
Avião SpareMantenabilidade
Acessibilidade
Mantenabilidade
(dados prelliminares)Detectabilidade
cert
ifica
ção
Taxa Utilização FH/day)
Legislação/SindicatoSazonalidade
Inspecionabilidade
Reparabilidade
DISPONIBILIDADE PONTUAL A(t) depende daCONFIABILIDADE e MANTENABILIDADE A(t) = f ( R(t) + M(T) )
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Linha do TempoFase Ante-Projeto Fase de Desenvolvimento Fase Operacional
9
Reliability Block Diagram
1. Determinação do RBD Preliminar:- Definição dos tempos operacionais do avião (solo e voo)- Diagrama de Blocos Funcionais de cada sistema- Dados de Confiabilidade dos componentes
GateFim doPouso
Horário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o Atraso Tolerado
Atraso ToleradoTATTaxi TaxiVôo
5 580 30 15
GateFim doPouso
Horário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o Atraso Tolerado
Horário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o Atraso Tolerado
Atraso ToleradoTATTaxi TaxiVôo
5 580 30 15
(λ, MTBF, distribuições estatísticas, etc.)- Identificação dos componentes que afetam
a Despachabilidade (SR) de cada sistema- Construção do RBD preliminar de cada sistema
Consolidar todos os RBDs preliminares de sistema- Consolidar todos os RBDs preliminares de sistema(RBD preliminar do avião - RBD 1)
- Análise e Ações para eventuais discrepâncias
2. Determinação do RBD Pré-Certificação:- Atualizações das arquiteturas dos sistemas
D d d M t bilid d (t d i ã t )- Dados de Mantenabilidade (tempos de reparo, acesso, inspeção, etc.)- Expurgo de itens da MMEL (master minimum equipment list)- Expurgo das falhas latentes dos componentes (ref. FMEA)- MTBUR previsto e remoções não atreladas ao MTBUR- Construção do RBD pré-certificação do avião (RBD 2)
A B
C
D
E
G
1 2
A B
C
D
E
G
A B
C
D
E
G
11 22
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
- Construção do RBD pré-certificação do avião (RBD 2)- Cálculo da Despachabilidade (SR) do Avião - Análise e Ações para eventuais discrepâncias
FFF
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Plano de Trabalho
Ferramentas de AnáliseConstrução dos RBDs Análise dos dados baseado na distribuição de WeibullEstatística Aplicada: Estimadores e Simulação Monte CarloEstatística Aplicada: Estimadores e Simulação Monte Carlo
Caracterização da DespachabilidadeC t i ã d á i tiCaracterização do cenário operativo Definição da melhor métrica de confiabilidade para esse cenário operativo Validação dessa métrica utilizando recursos das ferramentas da ReliaSoft
Processo do ModelamentoCaracterização do SR utilizando a figura de Confiabilidade “Disponibilidade Pontual”Modelo de 1 vooModelo de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “n” voos consecutivos Validação do modelamento SR usando o sistema-piloto hidráulico Análise dos resultadosConclusões e Considerações Finais
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
11
Desenvolvimento
Caracterização do SR utilizando a figura de Confiabilidade “Disponibilidade Pontual”
Gate GateInício
DecolagemFim doPouso
Horário do Voo
(bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o Atraso Tolerado(bilhete) Atraso Tolerado
Atraso ToleradoTATTaxi TaxiVoo
Despachabilidade x Disponibilidadetempo disponível para
preparação para o próximo voo
R(t)
λt
M(Tav)M(Tav)=1-e−µTav
1 1
Probabilidade de Falha [ 1-R(t) ]
p p próximo voo
CONFIABILIDADE
MANTENABILIDADE
R(t)=e−λtA(t)
tempo
tProbabilidade de Não Falha
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
DISPONIBILIDADE PONTUAL A(t) depende da CONFIABILIDADE e MANTENABILIDADE A(t) = f (R(t) + M(T))12
Modelo de 1 Voo
GateGate
InícioDecolagem
Fim doPouso
Horário do Voo
(bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso tolerado
atraso toleradoTATTaxi TaxiVoo TATTaxi Taxi
tempo disponível para preparação para o
Voo
preparação para o próximo voo
Tempos Operacionais:
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voos consecutivos
Taxi ......... 5 minutos Voo .......... 80 minutos TAT (turn around time) ..... 30 minutosAtraso tolerado .............. 15 minutos
Total 135 minutos = 2h:15’ = 2 25 horas
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Validação do Modelamento Resultados
Total ...... 135 minutos = 2h:15’ = 2,25 horas
13
Modelo de 2 Voos Consecutivos
1º Caso: Sem a ocorrência de falha durante o voo
Horário
Horário de Decolagem
considerando
Gate Gate
Horário do Voo (bilhete)
Início da Decolagem
Fim do Pouso
considerando o atraso tolerado Gate
TATatraso
tolerado
Voo Voo
... Ponto de Decisão
SR S h d l R li bilit
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voos consecutivosNÃO AFETA O SR !
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
SR .... Schedule Reliability(Despachabilidade)
Simulação de Monte Carlo para n voos consecutivosValidação do Modelamento Resultados
14
Modelo de 2 Voos Consecutivos
2º Caso: A falha ocorre em voo e, após o pouso, a intervenção demanutenção ocorre em tempo inferior ao TAT (Turn Around Time)manutenção ocorre em tempo inferior ao TAT (Turn Around Time)
falhafalha reparada
Gate GateInício da
DecolagemFim doPouso
Horário de Decolagem
considerando o atraso tolerado Gate
falha
Horário do Voo (bilhete)
TATatraso
tolerado
Voo Voo
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosNÃO AFETA O SR !
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
... Ponto de DecisãoModelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voos consecutivosValidação do Modelamento Resultados 15
Modelo de 2 Voos Consecutivos
3º Caso: A falha ocorre em voo e, após o pouso, a intervenção demanutenção ocorre em tempo superior ao TAT, porém, não excedendo o “atraso tolerado” de 15 minutos
falhafalha reparada
Gate GateInício da
DecolagemFim doPouso Gate
falhaHorário do Voo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso tolerado
TATAtraso
Tolerado
Voo Voo
... Ponto de Decisão
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosNÃO AFETA O SR !
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
TAT ... Turn Around Time Simulação de Monte Carlo para “ n” voos consecutivosValidação do ModelamentoResultados 16
Modelo de 2 Voos Consecutivos
4º Caso: A falha ocorre em voo e, após o pouso, a intervenção demanutenção ocorre em tempo superior ao TAT e excedendo o “atraso tolerado” de 15 minutos
falha
falha reparada
falha Horário de Decolagem
considerando o atraso toleradoGate Gate
Horário do Voo (bilhete)
Início daDecolagem
Fim doPouso Gate
TATAtraso
Tolerado Próximo voo com atrasosuperior a 15 min!
Vôo Vôo
superior a 15 min!
AFETA O SR !... Ponto de Decisão
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voos consecutivos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
TAT ... Turn Around TimeSimulação de Monte Carlo para n voos consecutivosValidação do Modelamento Resultados
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Modelo de 2 Voos Consecutivos
R e s u m o
1º CasoVoo Voo NÃO AFETA O SR !TAT
2º Caso NÃO AFETA O SR !2 CasoVoo Voo NÃO AFETA O SR !TAT
3º CasoVoo Voo NÃO AFETA O SR !TAT
4º CasoVoo Voo AFETA O SR !TAT
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Modelo para “n” Voos Consecutivos
df dfMetodologia para obtenção das métricas de Confiabilidade de uma arquitetura de sistema através do processo direto de LDA (Life Data Analysis):
pdf pdf
Exponencial (λ)Normal
(μ, σ)
Processo de determinação da função de probabilidade
1. Obtenção dos Dados de Vida do item (TAF/TAR);
t tTAF TAR
da função de probabilidadeacumulada2. Determinação da distribuição (pdf) aderente aos
dados;
3. Determinação da função de probabilidade acumulada(cdf); cdf
R(t) F(t)1
cdf
M(T)
1
4. Determinação das métricas de Confiabilidade( λ, MTBF, R(t), F(t), etc.)
t
R(t) ( )
Confiabilidade / Probabilidade Falha
t
M(T)
Mantenabilidade
TAF ... tempo até falha
TAR ... tempo até reparo
Probabilidade Falha
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
ç pValidação do Modelamento Resultados
19
Modelo para “n” Voos Consecutivos
Metodologia para obtenção da Disponibilidade de it t d i t l t é d CONFIABILIDADE MANTENABILIDADEuma arquitetura de sistema complexa através do
processo de RDB com Simulação de Monte Carlo: pdf pdf
Exponencial (λ) Normal(μ, σ)
MANTENABILIDADE
DISPONIBILIDADE PONTUAL A(t) depende da:
CONFIABILIDADE e MANTENABILIDADE
t t
(μ, σ)
Processo de determinação d t t é d
1. Geração de um conjunto números aleatórios, uniformemente distribuídos entre 0 e 1;
2. Determinação da função inversa da ProbabilidadeAcumulada;
3. Alimentação da função inversa da Probabilidade dos tempos através dafunção inversa de
probabilidadeacumulada
ç çcom esse conjunto de números aleatórios paradeterminação dos tempos (TAF e TAR) para cadasimulação:
cdfcdf
4. Determinação da Disponibilidade Pontual A(t)para todas as simulações através dos TAR
M(T)
1cd
TAF t
R(t) F(t)1
Gerador NúmerosAleatórios
pa a todas as s u ações at a és doscontadores de TAF, TAR e A(t)
n ... número de simulaçõesn A(t)1 12 13 0... ...
TAR tTAF t
TAF1, TAF2, TAF3, ... TAFn TAR1, TAR2, TAR3, ... TARn
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 voo
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
n 1Σ“1"/n
Modelamento de 2 voos consecutivosSimulação de Monte Carlo para “ n” voosValidação do Modelamento Resultados
20
Validação do modelamento SR
SSistema - Piloto (sistema hidráulico)
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivosSimulação Monte Carlo para “ n” voosValidação do Modelamento Resultados
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
21
Validação do modelamento SR
Diagrama de Fases (sistema hidráulico)
ManutençãoRBDdespachabilidade
falhafalha reparada
falhafalha reparada
Fase Operacional Fase ManutençãoDados de Manutençãoobtidos em “campo”
Gate GateInício da
DecolagemFim doPouso
TATAtraso
Tolerado
Vôo Vôo
Gate
falhaHorário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso toleradoGate Gate
Início daDecolagem
Fim doPouso
TATAtraso
Tolerado
Vôo Vôo
Gate
falhaHorário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso tolerado
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
22
Validação do modelamento SR
RBD do sistema hidráulico
FILTERMANIFOLD
SYSTEM12 A
RESERVOIRSYS1
VALVE,BYPASS
FILTER,CASEDRAIN
1
HEATEXCHANGER
ACMOTORPUMP
S1
ENGINEDRIVENPUMP
S1
QUICKDISC.EDP,CASE
QUICKDISC.EDP,
SUCTION
QUICKDISC.EDP,
PRESSURE1
VALVE,CHECKHEAT 1
VALVE,CHECKCASEDRAIN
1
VALVE,CHECKTHRUST
1
QUICKDISC.
PRESSURE1
QUICKDISC.
RETURN1
QUICKDISC.FILL 1
QUICKDISC.TRAS,SUPPY
QUICKDISC.TRAS
RETURN1
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
1
BALLATTENUATOR
EDPSUC 1
BALLATTENUATOR
ACMP1
ACMOTORPUMP
S2
ENGINEDRIVENPUMP
S2
FILTERMANIFOLDSYSTEM
12 B
QUICKDISC.
RETURN2
QUICKDISC.
PRESSURE2
RESERVOIRSYS2
FILTER,CASEDRAIN
2
VALVE,CHECKCASEDRAIN
2
VALVE,BYPASS
S2
HEATEXCHANGER
S2
VALVE,CHECKHEAT 2
VALVE,CHECKCASEDRAIN
3
VALVE,CHECKTHRUST
2
QUICKDISC.FILL 2
QUICKDISC.EDP,
PRESSURE2
Start
RESERVOIRSYS3
BALLATTENUATOR
ACMP2
BALLATTENUATOR
EDPSUC 2
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
2
SWITCH,PRESSURE
PTU
QUICKDISC.TRAS
RETURN2
QUICKDISC.EDP
SUCTION
QUICKDISC.TRAS,SUPPLY
QUICKDISC.EDPCASE
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
LINESSYS 2
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
LINESSYS 1
BALLATTENUATOR
ACMP3A
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
3
QUICKDISC.FILL 3
QUICKDISC.
RETURN3
QUICKDISC.
PRESSURE3
VALVE,CHECKRETURN
FILTER,CASEDRAIN
3
FILTERMANIFOLD
SYSTEM3
ACMOTORPUMP3A S3
Start
SHOCKMOUTACMP
SHOCKMOUTACMP
SHOCKMOUT
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
No(3) 3de 4
SHOCKMOUTACMP3A-2
ACMP3A-1
SHOCKMOUTACMP3A-3
No(2) 3de 4
2B-1
SHOCKMOUTACMP2B-2
SHOCKMOUTACMP2B-3
No (1)3 de 4
SHOCKMOUTACMP1B-2
ACMP1B-1
SHOCKMOUTACMP1B-3
LINESSYS 3
BlocoDummy
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
SHOCKMOUTACMP3A-4
SHOCKMOUTACMP2B-4
SHOCKMOUTACMP1B-4
DummyEnd End 23
Validação do modelamento SR
Propriedades do Bloco “Engine Driven Pump S1”(sistema hidráulico)
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
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Validação do modelamento SR
Propriedades da Fase Operacional( á )(sistema hidráulico)
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
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Validação do modelamento SR
Propriedades da Fase Manutenção(sistema hidráulico)
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
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Validação do modelamento SR
Simulação Monte Carlo(sistema hidráulico)
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Resultados da Simulação Monte Carlo
System OverviewGeneral
Mean Availability (All Events): 0.7777S d D i i (M A il bili ) 0 0037A
Sistema Hidráulico
Std Deviation (Mean Availability): 0.0037Mean Availability (w/o PM & Inspection): 0.9996
Point Availability (All Events) at 2.25: 0.9989Reliability at 2.25: 1
Expected Number of Failures: 0Std Deviation (Number of Failures): 0
A (t=2.25h)
Disponibilidade Pontual @ 2.25h = 0.9989
falhafalha reparada
falhafalha reparada
( )MTTFF: 32460.6384
System Uptime/DowntimeUptime: 1.7498
CM Downtime: 0.0008Inspection Downtime: 0
PM Downtime: 0 4994
11 Indisponibilidades em10000 simulações
Gate GateInício da
DecolagemFim doPouso
TATAtraso
Tolerado
Vôo Vôo
Gate
falhaHorário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso toleradoGate Gate
Início daDecolagem
Fim doPouso
TATAtraso
Tolerado
Vôo Vôo
Gate
falhaHorário do Vôo (bilhete)
Horário de Decolagem
considerando o atraso tolerado
PM Downtime: 0.4994Total Downtime: 0.5002
System Downing EventsNumber of Failures: 0
Number of CMs: 0.0011Number of Inspections: 0
9989 disponibilidades em10000 simulações
DISPONIBILIDADE PONTUAL A(t) depende da:
CONFIABILIDADE e MANTENABILIDADE
Number of PMs: 0.9989Total Events: 1
Processo do Modelamento:Caracterização da DespachabilidadeModelamento de 1 vooModelamento de 2 voos consecutivos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Modelamento de 2 voos consecutivosSimulação Monte Carlo para “ n” voosValidação do Modelamento Resultados 28
Conclusão e Considerações Finais
O Modelamento de SR (Schedule Reliability Despachabilidade) feito para o SistemaO Modelamento de SR (Schedule Reliability - Despachabilidade) feito para o Sistema Hidráulico como estudo-piloto, usando ferramentas de RBD com Fases de Voo caracterizou bem a Despachabilidade dentro do cenário operativo de uma frota de aeronaves comerciais;
Este trabalho permitiu uma boa Visibilidade e Conceituação das atividades de Confiabilidade e Mantenabilidade no ciclo de vida da aeronave;
O processo de Simulação de Monte Carlo, presente no software aplicativo, permitiu caracterizar a Disponibilidade Pontual como métrica de Confiabilidade representando a Despachabilidade de uma frota de aeronaves comerciais;representando a Despachabilidade de uma frota de aeronaves comerciais;
Conscientização da importância dos Dados de Vida dos componentes e equipamentos na fase inicial de projeto (predição procedência ensaiosequipamentos na fase inicial de projeto (predição, procedência, ensaios acelerados, etc.);
Elaboração de um conjunto de recomendações para a fase de desenvolvimento de
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
ç j ç pum projeto aeronáutico para a construção do RBD e determinação do SR.
29
Jaures Cardoso Jr., engSystems Reliability & Safety EngineerSystems Engineering, Defense Market
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
y g g, f kEmbraer Ext 4537
93
30
System #1 System #2 System #3System #1 System #2 System #3
ENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
ENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
MM ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
PMP05V-34
ACMOTORPUMP
M MENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
ENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
MM ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
PMP05V-34
ACMOTORPUMP
M MENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
ENGINEDRIVENPUMP
ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
MMMM ACMOTORPUMP
BOOTSTRAPRESERVOIR
PMP05V-34
ACMOTORPUMP
MM MM
L H R H G S #1
R.H. ThrustReverser
2B
SystemACCUMULATOR
AP6VSC-124 PMP05V-34
L H +R H G S #2
PVL.H. ThrustReverser
AP6VSC-124 PMP05V-34
FILTER MANIFOLD
PV
System
2A1A 1B
PMP05V-343A 3B
FILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLD
2B
PUVPumpUnloaderValve
FLV Flow Limiter Valve
L H R H G S #1
R.H. ThrustReverser
2B
SystemACCUMULATOR
AP6VSC-124 PMP05V-34
L H +R H G S #2
PVL.H. ThrustReverser
AP6VSC-124 PMP05V-34
FILTER MANIFOLD
PV
System
2A1A 1B
PMP05V-343A 3B
FILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLD
2B
PUVPumpUnloaderValve
FLV Flow Limiter Valve
L H R H G S #1
R.H. ThrustReverser
2B
SystemACCUMULATOR
AP6VSC-124 PMP05V-34
L H +R H G S #2
PVL.H. ThrustReverser
AP6VSC-124 PMP05V-34
FILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLD
PV
System
2A1A 1B1B
PMP05V-343A3A 3B3B
FILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLDFILTER MANIFOLD
2B
PUVPumpUnloaderValve
FLV Flow Limiter Valve
L.H.+R.H. G.S. #1(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #3(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #5(OUTBOARD)
ACCUMULATOR
L.H.+R.H. M.F.S. #4(CENTER)
L.H.+R.H. G.S. #2(OUTBOARD)
L.H. InboardAILERON
R.H. Inboard AILERON
ACCUMULATOR
PriorityValve
R.H. Outboard AILERON
L.H. OutboardAILERON
PV
SystemACCUMULATOR
L.H.+R.H. G.S. #1(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #3(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #5(OUTBOARD)
ACCUMULATOR
L.H.+R.H. M.F.S. #4(CENTER)
L.H.+R.H. G.S. #2(OUTBOARD)
L.H. InboardAILERON
R.H. Inboard AILERON
ACCUMULATOR
PriorityValve
R.H. Outboard AILERON
L.H. OutboardAILERON
PV
SystemACCUMULATOR
L.H.+R.H. G.S. #1(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #3(INBOARD)
L.H.+R.H. M.F.S. #5(OUTBOARD)
ACCUMULATOR
L.H.+R.H. M.F.S. #4(CENTER)
L.H.+R.H. G.S. #2(OUTBOARD)
L.H. InboardAILERON
R.H. Inboard AILERON
ACCUMULATOR
PriorityValve
R.H. Outboard AILERON
L.H. OutboardAILERON
PV
SystemACCUMULATOR
Outboard BRAKESystem
L.H. Outboard ELEVATOR (A/S)
L.H. InboardELEVATOR (A/S)
Upper RUDDER (A/S)
R.H. InboardELEVATOR (A/S)
Inboard BRAKESystem
PV
PTU Selector Brake ACCUMULATORBrake ACCUMULATOR
R.H. OutboardELEVATOR (A/S)
Lower RUDDER (A/S)
Emergency/ParkBRAKE
Emergency/ParkBRAKE
Outboard BRAKESystem
L.H. Outboard ELEVATOR (A/S)
L.H. InboardELEVATOR (A/S)
Upper RUDDER (A/S)
R.H. InboardELEVATOR (A/S)
Inboard BRAKESystem
PV
PTU Selector Brake ACCUMULATORBrake ACCUMULATOR
R.H. OutboardELEVATOR (A/S)
Lower RUDDER (A/S)
Emergency/ParkBRAKE
Emergency/ParkBRAKE
Outboard BRAKESystem
L.H. Outboard ELEVATOR (A/S)
L.H. InboardELEVATOR (A/S)
Upper RUDDER (A/S)
R.H. InboardELEVATOR (A/S)
Inboard BRAKESystem
PV
PTU Selector Brake ACCUMULATORBrake ACCUMULATOR
R.H. OutboardELEVATOR (A/S)
Lower RUDDER (A/S)
Emergency/ParkBRAKE
Emergency/ParkBRAKE
Nose WheelSteeringLANDING GEAR
Nose Main
ExtensionRetraction
Power Transfer UnitMPP1C-12
Valve
PV
Nose WheelSteeringLANDING GEAR
Nose Main
ExtensionRetraction
Power Transfer UnitMPP1C-12
Valve
PV
Nose WheelSteeringLANDING GEAR
Nose Main
ExtensionRetraction
Power Transfer UnitMPP1C-12
Valve
PV
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
LandingGear
LandingGear
Emergency UplockRelease (Mechanical)
Emergency UplockRelease (Mechanical)
LandingGear
LandingGear
Emergency UplockRelease (Mechanical)
Emergency UplockRelease (Mechanical)
LandingGear
LandingGear
Emergency UplockRelease (Mechanical)
Emergency UplockRelease (Mechanical)
NOME: Jaures Cardoso Júnior
CARGO: Responsável Tecnológico de Engenharia nas áreas de
EMPRESA: Embraer S.A.
g gConfiabilidade, Integração e Segurança de SistemasAeronáuticos Embarcados
GRADUAÇÃO: Engenheiro Eletrônico pela Escola de Engenharia MauáGRADUAÇÃO: Engenheiro Eletrônico pela Escola de Engenharia Mauá
ESPECIALIZAÇÕES: CRP ReliaSoft, 2008Confiabilidade de Sistemas – ITA, 2007,Mecatrônica – ITA, 2001Reliability & 1309 Design Analysis for Aircraft Systems – EUA, 2000Safety Assessmente of Aircraft Systems - England, 2000Flight Intrumentation SFIM - France, 1980 g ,
PRINCIPAIS ATIVIDADES: Consultoria em Confiabilidade e Safety AssessmentInstrutor e Mentor para o Programa de Especialização Embraer
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
Instrutor e Mentor para o Programa de Especialização Embraer Representante Credenciado de Engenharia pela ANAC
Validação do modelamento SR
Sistema-piloto ATA 29( i t hid á li )
PREMISSAS:
1. Antes de cada voo, supõe-se que tanto o avião como seus componentes estão em estado novo.
(sistema hidráulico)
2. O Diagrama de Fases contém 2 fases: a) Operacional com duração de 1,5 horas (90 min)b) Manutenção com duração de 30 min + 15 min atraso tolerado + eventual tempo de reparo adicional
3. A fase operacional contém um bloco “dummy” que não falha para garantir a continuidade do voo de 90 min,independente da falha de componentesp p
4. A fase de manutenção contém um bloco “dummy” com manutenção preventiva de 30 min para garantirque o avião permaneça em solo por no mínimo 30 minutos
5. Todas as falhas que ocorrerem durante o voo serão consertadas em solo
6. Se todos os reparos forem completados nesse período de 30 minutos, o avião estará pronto e entrará numa6 Se todos os epa os o e co p etados esse pe odo de 30 utos, o a ão esta á p o to e e t a á u anova fase operacional
7. Se os reparos levarem mais do que 30 min, a fase de manutenção durará até que todos os reparos sejamcompletados
8. A duração da simulação é de 135 min (90 + 30 + 15) para obter a disponibilidade pontual no fim deste período
9. Este cenário é repetido por 10000 simulações
10. Os tempos de reparo dos componentes têm um Distribuição Normal, com média refletindo a prática em campoe coeficiente de variação (desvio padrão / média) de 10%. Exceto para os itens de MMEL, com coeficiente devariação de 70% para representar o cenário em que 25% dos reparos durarão mais do que os 45 minutos
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
permitidos em solo
Validação do modelamento SR
Considerações sobre a utilização
FILTERMANIFOLD
SYSTEM12 A
RESERVOIRSYS1
VALVE,BYPASS
FILTER,CASEDRAIN
1
HEATEXCHANGER
ACMOTORPUMP
S1
ENGINEDRIVENPUMP
S1
QUICKDISC.EDP,CASE
QUICKDISC.EDP,
SUCTION
QUICKDISC.EDP,
PRESSURE1
VALVE,CHECKHEAT 1
VALVE,CHECKCASEDRAIN
1
VALVE,CHECKTHRUST
1
QUICKDISC.
PRESSURE1
QUICKDISC.
RETURN1
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
1
BALLATTENUATOR
EDPSUC 1
BALLATTENUATOR
ACMP1
ACMOTORPUMP
S2
ENGINEDRIVENPUMP
S2
FILTERMANIFOLD
SYSTEM12 B
QUICKDISC.
RETURN2
QUICKDISC.
PRESSURE2
RESERVOIRSYS2
FILTER,CASEDRAIN
2
VALVE,CHECKCASEDRAIN
2
VALVE,BYPASS
S2
HEATEXCHANGER
S2
VALVE,CHECKHEAT 2
VALVE,CHECKCASEDRAIN
3
VALVE,CHECKTHRUST
2
QUICKDISC.FILL 1
QUICKDISC.FILL 2
QUICKDISC.TRAS,SUPPY
QUICKDISC.TRAS
RETURN1
QUICKDISC.EDP,
PRESSURE2Inícioç ç
do bloco “dummy” no RBD
Bloco “dummy” na fase de voo:
Start
RESERVOIRSYS3
BALLATTENUATOR
ACMP2
BALLATTENUATOR
EDPSUC 2
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
2
SWITCH,PRESSURE
PTU
QUICKDISC.TRAS
RETURN2
QUICKDISC.EDP
SUCTION
QUICKDISC.TRAS,SUPPLY
QUICKDISC.EDPCASE
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
LINESSYS 2
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
LINESSYS 1
BALLATTENUATOR
ACMP3A
VALVE,DUMP/
THERMALRELIEF
3
QUICKDISC.FILL 3
QUICKDISC.
RETURN3
QUICKDISC.
PRESSURE3
VALVE,CHECKRETURN
FILTER,CASEDRAIN
3
FILTERMANIFOLDSYSTEM
3
ACMOTORPUMP3A S3
No(3) 3de 4
SHOCKMOUTACMP3A-2
SHOCKMOUTACMP3A-1
SHOCKMOUTACMP3A-3
SHOCKMOUTACMP
No(2) 3de 4
SHOCKMOUTACMP2B-1
SHOCKMOUTACMP2B-2
SHOCKMOUTACMP2B-3
SHOCKMOUTACMP
No (1)3 de 4
SHOCKMOUTACMP1B 4
SHOCKMOUTACMP1B-2
SHOCKMOUTACMP1B-1
SHOCKMOUTACMP1B-3
SYSTEM/AIRCRAFTHYDRAULIC
LINESSYS 3
FimBloco
Dummy
• Bloco não falha não sofre reparo• Objetivo é focar na confiabilidade (despachabilidade) e não no safety: o bloco “dummy”
evita ter-se que considerar situações de falhas críticas na fase de voo que impediria o“safe flight and landing” do requisito aeronáutico FAR Part 25.1309.
3A-42B-41B-4
DummyEnd
g g• Está em paralelo com todos os outros blocos -> avião sempre completará o voo• Criado para modelar o fato de que, independentemente da falha de qualquer
componente, o avião continua a operar até o final do vôo de 90 min • Os componentes que falharem só serão reparados em solo, na fase de manutenção
Bloco “dummy” na fase de manutenção:• Garantir que o avião permaneça em solo no mínimo de 30 min (TAT)
A i d d d t ã RBD d bl “d ” i l t fi• As propriedades de manutenção no RBD do bloco “dummy” incluem um tempo fixode manutenção preventiva de 30 min, que ocorrerá independentemente dehaver reparo ou não em outros componentes
• Após esse tempo fixo de 30 min, se todos os componentes que falharam tiveremsido reparados o avião está pronto para novo voo caso contrário a manutenção
“Modelamento da Despachabilidade de uma Frota de Aeronaves Comerciais”II Simpósio de Confiabilidade e Gestão da Segurança Operacional
sido reparados, o avião está pronto para novo voo, caso contrário, a manutençãocontinua até que todos os componentes sejam reparados