Análise de dados de degradação para amostras sob diferentes condições de uso: Um estudo em rodas de trens: um estudo de caso em rodas de trens ferroviários
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Enrico Antonio Colosimo
Fabio Nogueira Demarqui
Fabio Nogueira Demarqui
Resumo
Modelos para análise de degradação são aplicados em sistemas com alta confiabilidade, nos quais a ocorrência de falhas deve ser totalmente evitada, ou que a proporção de censuras é alta, mesmo sob testes de vida acelerados. Esta característica compromete a qualidade dos resultados obtidos através dos métodos de análise de confiabilidade tradicionais. Nos sistemas com tais características, a informação acerca da confiabilidade é obtida e monitorada através das chamadas medidas de desempenho, que são diretamente relacionadas com o modo de falha do sistema. Neste trabalho é apresentado um estudo de caso do desgaste de rodas de trens ferroviários, que é relacionado ao modo de falha do descarrilamento dos mesmos. Para estimar a função de confiabilidade, os métodos aproximado e numérico, descritos em Meeker and Escobar (1998), foram aplicados à base de dados em estudo, que possui unidades amostrais sob diferentes condições de operação. Numa primeira etapa, o método aproximado foi utilizado como ferramenta para análise dos dados, com consequente formalização do modelo não-linear de efeitos mistos com efeitos aleatórios normalmente distribuídos. Em seguida, os parâmetros deste modelo foram estimados a partir do método numérico, utilizando-se o ferramental proposto por Pinheiro and Bates (2000), cujos resultados foram base para a determinação da função de confiabilidade das rodas e de algumas quantidades de interesse, em função da condição operacional das mesmas
Abstract
Traditionally, reliability assessment of devices has been based on life tests (LT) or accelerated life tests (ALT). However these approaches are not practical for high reliable devices which are not likely to fail in experiments of reasonable length. For those devices, LT or ALT will end up with a high censoring rate compromising the traditional estimation methods. An alternative approach is to monitor the devices for a period of time and assess their reliability from the changes in performance (degradation) observed during the experiment. In this article we present a model to evaluate the problem of train wheels degradation, which is related to failure modes of train derailments. We first identify the most significant working conditions affecting the wheels wear by using a nonlinear mixed effects model (NLME) where the log-rate of wear is a linear function of some working conditions such as side, truck and axle position. Next, we estimate the failure time distribution by working condition analytically. Point and interval estimates of reliability figures by working condition are also obtained. We compare the results of the analysis via NLME to the ones obtained by an approximate degradation analysis
Assunto
Engenharia de produção
Palavras-chave
Desgaste de rodas de trem, Modelos de efeitos mistos, Análise de degradação, Confiabilidade