Optimal T2 control chart with a double sampling scheme - an alternative to the MEWMA chart

peer reviewedRecent studies have shown that the double sampling (DS) scheme yields rapid detection of out of control situations, but the economic consequences of applying the proposed method are not discussed in the literature yet. In this paper, the economic statistical design of the DS T2 control chart is designed to address this issue. In this regard, upon the Lorenzen and Vance (1986)’s economic model, the problem is formulized and then the cost function is minimized using the genetic algorithm search method to obtain the optimal design parameters. Besides, we assumed that the length of the time that process remains in control is exponentially distributed. Through an illustrative example we show that by applying the proposed method relatively large benefits can be achieved in a comparison with the classical T2 and the statistical DS T2 charts. Furthermore the performance of the ESD DS T2 charts is compared to the MEWMA and other variable ratio sampling (VRS) T2 control charts in the literature

Design of side-sensitive double sampling control schemes for monitoring the location parameter

Double sampling procedure is adapted from a statistical branch called acceptance sampling. The first Shewhart-type double sampling monitoring scheme was introduced in the statistical process monitoring (SPM) field in 1974. The double sampling monitoring scheme has been proven to effectively decrease the sampling effort and, at the same time, to decrease the time to detect potential out-of-control situations when monitoring the location, variability, joint location and variability using univariate or multivariate techniques. Consequently, an overview is conducted to give a full account of all 76 publications on double sampling monitoring schemes that exist in the SPM literature. Moreover, in the review conducted here, these are categorized and summarized so that any research gaps in the SPM literature can easily be identified. Next, based on the knowledge gained from the literature review about the existing designs for monitoring the process mean, a new type of double sampling design is proposed. The new charting region design lead to a class of a control charts called a side-sensitive double sampling (SSDS) monitoring schemes. In this study, the SSDS scheme is implemented to monitor the process mean when the underlying process parameters are known as well as when they are unknown. A variety of run-length properties (i.e., the 5th, 25th, 50th, 75th, 95th percentiles, the average run-length (), standard deviation of the run-length (), the average sample size () and the average extra quadratic loss () metrics) are used to design and implement the new SSDS scheme. Comparisons with other established monitoring schemes (when parameters are known and unknown) indicate that the proposed SSDS scheme has a better overall performance. Illustrative examples are also given to facilitate the real-life implementation of the proposed SSDS schemes. Finally, a list of possible future research ideas is given with hope that this will stimulate more future research on simple as well as complex double sampling schemes (especially using the newly proposed SSDS design) for monitoring a variety of quality characteristics in the future.StatisticsM. Sc. (Statistics

A study of new and advanced control charts for two categories of time related processes

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Manutenção baseada no estado de condição. Uma abordagem utilizando cartas de controlo modificadas

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia IndustrialNa Marinha, como na indústria, a manutenção condicionada é hoje em dia, a política de manutenção tendencialmente mais usada. Vários fatores contribuem para esse efeito, nomeadamente a necessidade imperiosa de evitar gastar recursos inutilmente, aplicando-os apenas e quando a manutenção é necessária para garantir as altas taxas de disponibilidade e segurança exigidas. Trata-se, pois, de uma forma de manutenção baseada essencialmente, em informação e, mais especificamente, no conhecimento preciso do estado dos equipamentos em cada instante. Isto significa a recolha contínua de dados acerca dos equipamentos e o seu tratamento em tempo real (online) por técnicas estatísticas adequadas aos processos de decisão nesta área. Só o atual estado de desenvolvimento tecnológico permite concretizar essas políticas com sucesso, o que explica que, sendo conhecidas há décadas, só agora se assista ao seu uso generalizado. Especificamente, a monitorização online, em detrimento da offline, pode contribuir significativamente para uma melhoria do conhecimento do estado ou condição dos equipamentos e contribuir para a definição do timing correto das intervenções de acordo com os fatores externos associados e exigidos pelos gestores de projeto das organizações. São assim minimizadas as intervenções associadas a falsos alarmes ou determinadas por planos desfasados da realidade. Podem, também, ser evitadas eventuais avarias catastróficas que conduzam a uma perda total do equipamento. A tese fundamental deste trabalho é a de que as Cartas de Controlo usadas para Controlo Estatístico de Processos (SPC) mas aplicadas agora a dados de funcionamento de equipamentos, podem ser um instrumento fundamental no diagnóstico e predição de avarias mecânicas num contexto de manutenção condicionada. Nesta investigação não só foi desenvolvida uma metodologia que incluiu a adaptação e desenvolvimento de algumas cartas de controlo neste domínio, como a respetiva validação experimental usando principalmente – mas não só – dados de vibração de equipamentos mecânicos recolhidos em condições experimentais (eletrobomba montada numa oficina da Escola Naval) como dados observacionais reais recolhidos de máquinas propulsoras Navais (turbinas a gás e motores diesel). Pretendeu-se criar um modelo que admita adaptações de acordo com as exigências de normativos em vigor, as definições do fabricante e os requisitos do utilizador, podendo assim haver ajustamento nas regras que impõem uma intervenção. Neste sentido, para amostras grandes, consideram-se duas fases na aplicação das cartas de controlo. Na primeira fase é testada a independência e normalidade das variáveis. Caso a independência, eventualmente, não se verifique, os dados podem ser modelados usando um modelo da família ARIMA (p, d, q), sendo calculados os resíduos do modelo ajustado, definindo assim os parâmetros de funcionamento dos equipamentos. Na segunda fase, calculam-se os erros de previsão do modelo ajustado de forma a permitir a monitorização online através de cartas especiais modificadas univariadas, e cartas tradicionais e especiais multivariadas. Para amostras pequenas - caso dos equipamentos propulsores - aplicam-se as cartas de controlo Short Run com uma só fase e em que a monitorização é efetuada a partir da quarta observação. O estudo experimental evidenciou resultados encorajadores - nomeadamente aplicabilidade, flexibilidade e adaptabilidade - que levam a admitir que a aplicação futura da metodologia proposta pode contribuir para uma manutenção mais eficaz e eficiente

Políticas de amostragem em controlo estatístico da qualidade

A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor in Information Management, specialization in Statistics and EconometricsNesta Dissertação apresentam-se e estudam-se, de uma forma crítica, dois novos métodos de amostragem adaptativa e uma nova medida de desempenho de métodos de amostragem, no contexto do controlo estatístico da qualidade. Considerando como base uma carta de controlo para a média do tipo Shewhart, estudamos as suas propriedades estatísticas e realizamos estudos comparativos, em termos do seu desempenho estatístico, com alguns dos métodos mais referenciados na literatura.Inicialmente, desenvolvemos um novo método adaptativo de amostragem no qual os intervalos entre amostras são obtidos com base na função densidade da distribuição de Laplace reduzida. Este método revela-se, particularmente, eficiente na deteção de moderadas e grandes alterações da média, pouco sensível à limitação do menor intervalo de amostragem e robusto face a diferentes situações consideradas para a não normalidade da característica da qualidade. Em determinadas situações, este método é sempre mais eficiente do que o método com intervalos de amostragem adaptativos,dimensões amostrais fixas e coeficientes dos limites de controlo fixos. Tendo como base o método de amostragem definido no ponto anterior e um método no qual os intervalos de amostragem são definidos antes do início do controlo do processo com base na taxa cumulativa de risco do sistema, apresentamos um novo método de amostragem que combina o método de intervalos predefinidos com o método de intervalos adaptativos. Neste método, os instantes de amostragem são definidos pela média ponderada dos instantes dos dois métodos, atribuindo-se maior peso ao método adaptativo para alterações moderadas (onde o método predefinido é menos eficaz) e maior peso ao método predefinido nos restantes casos (onde o método adaptativo é menos eficaz). Desta forma, os instantes de amostragem, inicialmente calendarizados de acordo com as expectativas de ocorrência de uma alteração tomando como base a distribuição do tempo de vida do sistema, são adaptados em função do valor da estatística amostral calculada no instante anterior. Este método é sempre mais eficiente do que o método periódico clássico, o que não acontece com nenhum outro esquema adaptativo, e do que o método de amostragem VSI para alguns pares de amostragem, posicionando-se como uma forte alternativa aos procedimentos de amostragem encontrados na literatura. Por fim, apresentamos uma nova medida de desempenho de métodos de amostragem. Considerando que dois métodos em comparação têm o mesmo tempo médio de mau funcionamento, o desempenho dos métodos é comparado através do número médio de amostras recolhidas sob controlo. Tendo em conta o tempo de vida do sistema, com diferentes taxas de risco, esta medida mostra-se robusta e permite, num contexto económico, um melhor controlo de custos por unidade de tempo