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AULA Nº 1 CONFIABILIDADE Introdução e Conceitos de Probabilidade “Confiabilidade é a probabilidade de um dispositivo desempenhar seu propósito adequadamente durante o tempo desejado, sob as condições operativas encontradas” DEFINIÇÃO Probabilidade Desempenho adequado Temp oCondições de operação Nesta definição existem 4 conceitos importantes: Em nossa sociedade moderna, os engenheiros são responsáveis pelo planejamento, projeto e construção de produtos que vão de simples aparelhos a sistemas extremamente complexos. A falha destes, pode causar efeitos que vão da inconveniência e irritação a impactos bastante severos para a sociedade e meio ambiente. Portanto, é fundamental saber o quão confiável e seguro são os produtos que utilizamos. INTRODUÇÃO Na avaliação da confiabilidade são obtidos diversos índices de confiabilidade. A definição de um nível adequado de confiabilidade é uma tarefa difícil, pois depende do sistema e das consequências associadas aos diversos modos de falha. Em muitos casos não é importante definir um nível absoluto de confiabilidade, e sim, o quanto a confiabilidade de um sistema é melhorada por dólar investido. INTRODUÇÃO Em qual situação é mais seguro se encontrar ? INTRODUÇÃO Custo incremental da Confiabilidade CUSTO INCREMENTAL Custo do investimento C on fia bi lid ad e 1,0 ΔC ΔR ΔC ΔR ΔC ΔR Confiabilidade C us to Custo do investimento Custo da interrupção Custo do ciclo de vida CUSTO DO CICLO DE VIDA Custo incremental da Confiabilidade Regra Nº 1 – Eventos Independentes •Dois eventos são independentes se a ocorrência de um não afeta a probabilidade de ocorrência do outro. LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 2 – Eventos mutuamente exclusivos •Dois eventos são mutuamente exclusivos ou disjuntos se eles não podem ocorrer no mesmo instante. Regra Nº 3 – Eventos complementares • Quando um deles ocorrer o outro não pode ocorrer. Um evento é o complemento do outro e, portanto, a soma dos dois é igual a unidade. LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 4 – Eventos condicionais • Eventos condicionais são aqueles eventos que ocorrem condicionados à ocorrência de outro evento ou eventos. Regra Nº 5 – Simultaneidade de Eventos Matematicamente isto é conhecido como a Interseção de dois eventos, expresso como (A ∩ B), (A e B) ou (A x B). a) Eventos independentes Se dois eventos são independentes, por definição a probabilidade da ocorrência de um deles não afeta a probabilidade de ocorrência do outro. P(A | B) = P(A) e P(B | A) = P(B) P(A ∩ B) = P(A) x P(B) b) Eventos dependentes P(A ∩ B) = P(A | B) x P(B) = P(B | A) x P(A) LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 6 – Ocorrência de pelo menos um de dois Eventos • Matematicamente isto é conhecido como a União de dois eventos, expresso como (A ∪ B), (A ou B) ou (A+B). LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 6 – Ocorrência de pelo menos um de dois Eventos - União A B S P(A ∪ B) = P(A) + P(B) a) Eventos independentes e mutuamente exclusivos LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 6 – Ocorrência de pelo menos um de dois Eventos - União b) Eventos independentes e não mutuamente exclusivos A B S P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(A ∩ B) = P(A) + P(B) – P(A) x P(B) LEIS DAS PROBABILIDADES c) Eventos dependentes e não mutuamente exclusivos Neste caso temos a forma geral: P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(A ∩ B) P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(A | B) x P (B) P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(B | A) x P (A) A B S Regra Nº 6 – Ocorrência de pelo menos um de dois Eventos - União LEIS DAS PROBABILIDADES Considere a probabilidade de se retirar uma carta vermelha num baralho, ou uma carta com figura, ou ambas. Cartas no baralho = 52 Cartas vermelhas (A) = 26 => P(A) = 26/52 Cartas com figuras (B) = 12 => P(B) = 12/52 Eventos dependentes e não mutuamente exclusivos, logo: P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(A | B) x P(B) P(A / B) = 6/12 (probabilidade de ser uma carta vermelha dado que a carta é uma figura) P(A ∪ B) = 26/52 + 12/52 – (6/12 x 12/52) = 8/13 ou P(A ∪ B) = P(A) + P(B) – P(B | A) x P(A) P(B / A) = 6/26 (probabilidade de ser uma figura dado que é uma carta vermelha) P(A ∪ B) = 26/52 + 12/52 – (6/26 x 26/52) = 8/13 LEIS DAS PROBABILIDADES • A ocorrência de um evento pode estar condicionada à ocorrência de um número i de eventos Bi que são mutuamente exclusivos. P(A ∩ B1) = P(A | B1) x P(B1) P(A ∩ B2) = P(A | B2) x P(B2) ... Σ P(A ∩ Bi) = P(A)= Σ P(A | Bi) x P(Bi) LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 7 – Aplicação da Probabilidade condicionada P(A) = Σ P(A ∩ Bi), como os eventos são dependentes: P(A) = Σ P(A | Bi) x P(Bi) A B1 SB2 B3 B4 B6 Bi B5 que é a equação para cálculo das probabilidades condicionadas. LEIS DAS PROBABILIDADES Regra Nº 7 – Aplicação da Probabilidade condicionada Teorema de Bayes: LEIS DAS PROBABILIDADES O mercado de um certo equipamento é dividido entre dois fabricantes F1 e F2, que possuem 70% e 30%, respectivamente. O padrão mínimo de qualidade (pqm) é alcançado por 90% dos equipamentos F1 e 80% de F2. i. Para cada 100 equipamentos comprados no mercado quantos terão o pqm? ii. Se o equipamento possui o pqm qual a probabilidade dele ser fabricado por F2? Aplicação do Teorema de Bayes: B1= equipamento fabricado por F1 B2= equipamento fabricado por F2 i. P(A) = Σ P(A | Bi) x P(Bi) = P(A | B1) x P(B1) + P(A | B2) x P(B2) = 0,9 x 0,7 + 0,8 x 0,3 = 0,87 De cada 100 equipamentos comprados, em média, 87 terão o pqm. P(B1) = 0,7 P(B2) = 0,3 P(A | B1) = 0,9 P(A | B2) = 0,8 ii. P(B2 | A) = P(A | B2) x P(B2) / P(A) = 0,8 x 0,3/0,87 = 0,276 P(B1 | A) = 1 – P(B2 | A) = 1 – 0,276 = 0,724 A = o equipamento possui o pqm Aplicação do Teorema de Bayes: DEFINIÇÃO A teoria das probabilidades, embora necessária, não é suficiente para predizer a confiabilidade de um sistema. Também é necessário um completo entendimento do sistema, da forma como é operado, como falha e do ambiente ao qual está sujeito. “Confiabilidade é a probabilidade de um dispositivo desempenhar seu propósito adequadamente durante o tempo desejado, sob as condições operativas encontradas”.