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As taxas de falha são uma consideração importante na engenharia. Eles são usados para determinar a confiabilidade de um sistema ou componente em um sistema. Para calcular uma taxa de falhas, é necessário observar o sistema ou o componente e registrar o tempo que leva para quebrar. Como em qualquer estatística, quanto mais dados você tiver, mais preciso será o cálculo da taxa de falhas. Por exemplo, se você estivesse calculando a taxa de falhas de um tipo específico de cabo USB, seu cálculo seria mais preciso se você testasse 1.000 cabos ao longo de um ano em vez de um cabo em alguns dias.
Cálculo de taxas de falha constante
Para medir as taxas de falha, você precisa de uma amostra de componentes ou sistemas idênticos que podem ser observados ao longo do tempo. Por exemplo, suponha que você tivesse cinco lâmpadas conectadas a um circuito automático que pudesse ligar e desligar uma vez por hora durante 1.000 horas, fornecendo os seguintes dados:
Isso fornece quatro falhas em um total de 3.647 horas.
Para calcular a taxa de falhas, divida o número de falhas pelo número total de horas, como 4 / 3.647 = 0,0011 falhas por hora.
Neste exemplo, a taxa de falhas por hora é tão pequena que é quase insignificante. Multiplicar o número por 1.000 tornaria mais significativo para alguém que pensa em comprar uma lâmpada, o que representaria 1,1 falhas por 1.000 horas. Como existem 8.760 horas em um ano, é possível dividir 3.647 por 8.760 para obter 0,41 falhas por ano ou cerca de 2 falhas a cada cinco anos.
Calculando MTBF
Outra maneira de expressar as taxas de falha é usar o tempo médio entre falhas. O MTBF é geralmente usado em sistemas de alta qualidade, onde as falhas devem ser raras e precisam ser minimizadas, como o sistema de orientação em uma aeronave comercial ou os airbags de um carro de passeio. O conhecimento do MTBF permite que os fabricantes recomendem com que frequência os componentes devem ser inspecionados, mantidos e substituídos.
Para calcular o MTBF, você divide o número de horas pelo número de falhas. No caso das cinco lâmpadas testadas, com uma taxa de falha de 4 por 3.647, você determina o MTF como 3.647 / 4 = 909. O MTBF é, portanto, 909 horas.
Sistemas de degradação ao longo do tempo
Na maioria dos cenários do mundo real, a probabilidade de falha aumenta com o tempo, à medida que os componentes quebram e as peças se desgastam. Um sistema de freio de carros, por exemplo, tem menos probabilidade de falhar no primeiro ano de propriedade do que após cinco anos sem manutenção. Como resultado, geralmente é necessário que os engenheiros testem os componentes por períodos mais longos e calculem as taxas de falha para diferentes intervalos.