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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44000
Tipo: Dissertação
Título: Desenvolvimento de metodologias estatísticas para modelagem da degradação da performance de sistemas reparáveis.
Título(s) alternativo(s): Development of statistical methodologies for modeling performance degradation in repairable systems.
Autor(es): Santos, George Anderson Alves dos
Primeiro Orientador: Silva, Paulo Henrique Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Paulo Henrique Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee2: Droguett, Enrique Andres López
metadata.dc.contributor.referee3: Tomazella, Vera Lúcia Damasceno
Resumo: A confiabilidade e a manutenção tornaram-se cruciais em sistemas industriais, levando ao de senvolvimento de teorias e metodologias associadas. Em um mercado globalizado e altamente competitivo, produzir produtos com alta confiabilidade é essencial para maximizar lucros e atender à demanda dos consumidores. A análise de confiabilidade tradicional, que frequen temente se baseia em dados de falhas para selecionar modelos de tempo de vida, enfrenta desafios com produtos modernos. Os recentes avanços em técnicas de monitoramento e a crescente confiabilidade dos sistemas deslocaram o foco para a modelagem de degradação, que pode fornecer informações valiosas mesmo na ausência de falhas. A análise de confiabilidade baseada em degradação postula que o monitoramento de características de qualidade ao longo do tempo pode revelar informações importantes sobre a condição do equipamento. Vários processos estocásticos, como o Processo Gama e o Processo de Wiener, têm sido utilizados para modelar essa deterioração. Embora esses modelos tenham sido generalizados para incorporar covariáveis, efeitos aleatórios e impactos de manutenção, e estudos recentes investiguem dife rentes esquemas de observação, persiste uma lacuna na aplicação de modelos que considerem efeitos de manutenção variáveis a problemas de prognóstico com dados reais. Este trabalho, portanto, propõe uma expansão do modelo de degradação baseado no Processo de Wiener com manutenção imperfeita do tipo Redução Aritmética da Degradação com memória um (ARD1). A principal contribuição é a generalização do modelo para incorporar efeitos de manutenção que variam no tempo, permitindo uma representação mais realista de sistemas que envelhecem. Ametodologia completa para a inferência estatística foi desenvolvida, incluindo a derivação dos estimadores de máxima verossimilhança (MLE), a prova de suas propriedades de viés e a construção formal dos intervalos de confiança. Adicionalmente, foi derivada a distribuição do tempo de vida útil remanescente (RUL), demonstrando que esta segue uma distribuição Gaussiana Inversa. A robustez dos estimadores foi validada por meio de um extensivo estudo de simulação, que confirmou suas boas propriedades assintóticas. Por fim, a metodologia foi aplicada a um estudo de caso com dados de um filtro de mangas industrial. O modelo ajustado demonstrou boa aderência e foi utilizado como uma ferramenta de prognóstico para estimar a curva de confiabilidade e o RUL do equipamento, fornecendo uma base quantitativa para o planejamento da manutenção. Este trabalho, portanto, conecta a teoria de inferência estatística com a aplicação prática de prognóstico, oferecendo uma metodologia validada para a análise de sistemas reparáveis.
Abstract: Reliability and maintenance have become crucial in industrial systems, leading to the develop ment of associated theories and methodologies. In a globalized and highly competitive market, producing highly reliable products is essential to maximize profits and meet consumer demand. Traditional reliability analysis, which often relies on failure data to select lifetime models, faces challenges with modern products. Recent advances in monitoring techniques and the increasing reliability of systems have shifted the focus to degradation modeling, which can provide valuable information even in the absence of failures. Degradation-based reliability analysis posits that monitoring quality characteristics over time can reveal important informa tion about equipment condition. Various stochastic processes, such as the Gamma Process and the Wiener Process, have been used to model this deterioration. Although these models have been generalized to incorporate covariates, random effects, and maintenance impacts, and recent studies investigate different observation schemes, a gap remains in applying models that consider varying maintenance effects to prognostics problems with real-world data. This dissertation, therefore, proposes an extension of the degradation model based on the Wiener Process with imperfect maintenance of the Arithmetic Reduction of Degradation with memory one (ARD1) type. The main contribution is the generalization of the model to incorporate time-varying maintenance effects, allowing for a more realistic representation of aging systems. A complete methodology for statistical inference was developed, including the derivation of Maximum Likelihood Estimators (MLE), the proof of their bias properties, and the formal construction of confidence intervals. Additionally, the distribution of the Remaining Useful Life (RUL) was derived, demonstrating that it follows an Inverse Gaussian distribution. The robustness of the estimators was validated through an extensive simulation study, which confirmed their good asymptotic properties. Finally, the methodology was applied to a case study with data from an industrial bag filter. The fitted model showed good adherence and was used as a prognostic tool to estimate the equipment’s reliability curve and RUL, providing a quantitative basis for maintenance planning. This work, therefore, connects statistical inference theory with the practical application of prognostics, offering a validated methodology for the analysis of repairable systems.
Palavras-chave: Modelagem de degradação
Processo de Wiener
Manutenção imperfeita
Estimação por máxima verossimilhança
Vida útil remanescente
Análise de confiabilidade
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Matemática
metadata.dc.publisher.program: Pós-Graduação em Matemática (PGMAT) 
Citação: SANTOS, George Anderson Alves dos. Desenvolvimento de metodologias estatísticas para modelagem da degradação da performance de sistemas reparáveis. 2025. 132 f. Dissertação (Mestrado em Matemática) - Instituto de Matemática e Estatística - IME, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44000
Data do documento: 28-Ago-2025
Aparece nas coleções:Dissertação (PGMAT)

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