Diagrama de Blocos de Confiabilidade

Sobre diagramas de blocos de confiabilidade

Um diagrama de blocos de confiabilidade (RBD) mostra a lógica de sucesso de um sistema: cada componente é um bloco em um caminho de um nó de entrada para um nó de saída, e o sistema funciona enquanto houver um caminho ininterrupto de blocos funcionais conectando os dois. Componentes em série precisam todos funcionar; componentes em paralelo proporcionam redundância (qualquer um é suficiente); um grupo k-de-n funciona quando pelo menos k dos seus n membros estão funcionando. É a ferramenta padrão de engenharia RAMS (confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade, segurança), definida pela IEC 61078:2016 e pelo MIL-HDBK-338B.

O diferencial do Schematex é que o motor computa a resposta, não apenas a figura: a partir das confiabilidades por bloco, ele reduz a estrutura à confiabilidade do sistema (∏ para série, 1−∏(1−Rᵢ) para paralelo, enumeração exata para k-de-n), deriva a importância de confiabilidade de Birnbaum de cada bloco (qual move mais a agulha) e sinaliza os pontos únicos de falha — blocos cuja falha sozinha falha o sistema — em vermelho. Essa é a mesma postura que o faulttree adota em relação aos conjuntos de corte e o pert em relação ao escalonamento. O RBD é o dual no espaço de sucesso da árvore de falhas no espaço de falhas.

1. Seu primeiro diagrama

Todo documento começa com a palavra-chave rbd (alias reliability), um título opcional, depois grupos de lógica de sucesso aninhados ao redor de folhas block:

rbd "Two redundant pumps"
  parallel {
    block A "Pump A" R=0.9
    block B "Pump B" R=0.9
  }

O motor desenha as duas bombas em trilhos paralelos entre um nó divisor e um nó juntor, computa a confiabilidade do sistema 1 − (1−0.9)(1−0.9) = 0.99 e a imprime como título. Uma lista de blocos de nível superior sem grupo externo é tratada como uma cadeia em série.

2. Blocos

Um block é um componente em um caminho de sucesso:

block ID "Label" R=0.99

• ID — um identificador curto (exibido quando não há rótulo).
• "Label" — um nome de exibição opcional (aspas CJK aceitas).
• A confiabilidade é fornecida como R=0.99 (confiabilidade/disponibilidade), p=0.01 (probabilidade de falha, → R = 1−p) ou uma porcentagem R=99%. Um bloco sem confiabilidade deixa a figura do sistema simbólica (n/a).

3. Grupos de lógica de sucesso

Os grupos se aninham livremente, permitindo modelar cadeias redundantes, bancos de votação e pares em standby:

series {
  block CTRL "Controller" R=0.995
  parallel {
    series { block P1 "Path 1 sensor" R=0.97
             block A1 "Path 1 actuator" R=0.98 }
    series { block P2 "Path 2 sensor" R=0.97
             block A2 "Path 2 actuator" R=0.98 }
  }
}

4. Confiabilidade computada, importância e SPOF

Após a interpretação, o motor computa:

• Confiabilidade do sistema — a figura principal, por redução recursiva série/paralelo/k-de-n.
• Importância de Birnbaum Iᴮ(i) = R_sys(Rᵢ=1) − R_sys(Rᵢ=0) para cada bloco; o bloco de maior importância (o alvo de melhoria) é destacado.
• Importância de criticidade I_C(i) = Iᴮ(i)·(1−Rᵢ)/(1−R_sys) — a probabilidade de que o bloco i esteja falhado e seja crítico, dado que o sistema está falhado.
• Pontos únicos de falha — qualquer bloco onde R_sys(Rᵢ=0) = 0 (sua falha sozinha falha o sistema) é desenhado com borda vermelha. Um bloco não redundante em série é sempre um SPOF.

5. Confiabilidade dependente do tempo — R(t)

Um R= estático é o ponto de entrada; na prática, a confiabilidade é uma função do tempo de missão. Defina uma mission: <t> e forneça aos blocos uma distribuição de falha em vez de uma constante — o motor avalia R(t) e o consolida exatamente como antes. Use unidades de tempo consistentes entre mission e as taxas.

rbd "Pump station — 1-year mission"
  mission: 8760            # horas
  parallel {
    block A "Pump A" mtbf=10000
    block B "Pump B" weibull=1.5,12000
  }

O título se torna R(t=8760) = …. Um bloco com distribuição mas sem mission: emite um aviso e volta ao seu R= constante (se houver).

6. Validação

O parser reporta avisos não fatais em vez de falhar:

• um threshold kofn k/n com k > n é limitado a n (e k < 1 a 1);
• uma confiabilidade fora de 0..1 é limitada;
• um id de bloco duplicado é sinalizado.

7. Temas

theme: default usa a paleta compartilhada de risco-confiabilidade (blocos neutros, numerais de confiabilidade em azul, bordas de ponto único de falha em vermelho). theme: monochrome renderiza uma versão em preto e branco para impressão (SPOF por peso de borda); theme: dark é a variante dark do Catppuccin.