As taxas de falha são uma consideração importante na engenharia. Eles são usados para determinar a confiabilidade de um sistema ou componente de um sistema. Para calcular uma taxa de falha, você precisa observar o sistema ou o componente e registrar o tempo que leva para quebrar. Como acontece com qualquer estatística, quanto mais dados você tiver, mais preciso será o cálculo da taxa de falha. Por exemplo, se você estava calculando a taxa de falha 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 ao longo de um poucos dias.
Calculando taxas de falhas constantes
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 tenha cinco lâmpadas conectadas a um circuito automático que você possa ligar e desligar uma vez por hora durante 1.000 horas, fornecendo os seguintes dados:
- A lâmpada 1 queimou após 422 horas.
- Lâmpada 2 queimou após 744 horas
- Lâmpada 3 queimou após 803 horas
- Lâmpada 4 queimou após 678 horas
- Bulbo 5 permaneceu aceso por 1000 horas
Isso resulta em 4 falhas em um total de 3.647 horas.
Para calcular a taxa de falha, divida o número de falhas pelo número total de horas, como 4 / 3.647 = 0,0011 falhas por hora.
Neste exemplo, a taxa de falha por hora é tão pequena que é quase insignificante. Multiplicar o número por 1.000 o tornaria mais significativo para quem está pensando em comprar uma lâmpada, o que resultaria em 1,1 falha por 1.000 horas. Como há 8.760 horas em um ano, você pode 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 forma de expressar as taxas de falha é usando o tempo médio entre falhas. O MTBF é geralmente usado em sistemas de alta qualidade onde as falhas são raras e precisam ser minimizadas, como o sistema de orientação em uma aeronave comercial ou os airbags em um carro de passageiros. Conhecer o MTBF permite que os fabricantes recomendem a frequência com que 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, que tiveram 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 degradados ao longo do tempo
Na maioria dos cenários do mundo real, a probabilidade de falha aumenta com o tempo, conforme os componentes quebram e as peças se desgastam. O sistema de freios de um carro, por exemplo, tem menos probabilidade de falhar no primeiro ano de propriedade do que depois de 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 intervalos diferentes.