O procedimento de controle on-line de processos por atributos, proposto por Taguchi et al. (1989), consiste em amostrar um item a cada m produzidos e decidir, a cada inspeção, se houve ou não aumento na fração de itens não-conformes produzidos. Caso o item inspecionado seja não-conforme, pára-se o processo para ajuste supondo-se que tenha ocorrido uma mudança para a condição fora de controle. Como i) o sistema de inspeção pode estar sujeito a erros de classificação e o item inspecionado ser submetido à classificações repetidas; ii) a fração de itens não-conformes no estado fora de controle pode variar em função do número de itens produzidos (x) segundo uma função y (x); iii) e a decisão de parar o processo pode ser tomada com base no resultado das últimas h inspeções, desenvolve-se um modelo que engloba estes pontos. Utilizando-se as propriedades de uma cadeia de Markov ergódica, obtém-se a expressão do custo médio do sistema de controle, que é minimizada por parâmetros que vão além do intervalo de inspeção m: o número de classificações repetidas r; o número mínimo de classificações conformes para declarar um item como conforme s, o comprimento do histórico de inspeções considerado h e o critério de parada para ajuste u. Os resultados obtidos mostram que: o uso de classificações repetidas pode ser uma alternativa econômica quando apenas um item é considerado na decisão sobre o ajuste do processo; uma cadeia da Markov finita pode ser utilizada para representar o sistema de controle na presença de uma função y (x) não-constante; tomar a decisão de ajuste com base na observação de uma seqüência de itens inspecionados é a alternativa de maior impacto sobre o custo de controle do processo. / The quality control procedure for attributes, proposed by Taguchi et al. (1989), consists in inspecting a single item at every m produced items and, based on the result of each inspection, deciding weather the non-conforming fraction has increased or not. If an inspected item is declared non-conforming, the process is stopped and adjusted, assuming that it has changed to out-of-control condition. Once: i) the inspection system is subject to misclassification and it is possible to carry out repetitive classifications in the inspected item; ii) the non-conforming fraction, when the process is out-of-control, can be described by y(x); iii) the decision about stopping the process can be based on last h inspections, a model which considers those points is developed. Using properties of ergodic Markov chains, the average cost expression is calculated and can be minimized by parameters beyond m: number of repetitive classifications (r); minimum number of classifications as conforming to declare an item as conforming (s); number of inspections taken into account (h) and stopping criteria (u). The results obtained show that: repetitive classifications of the inspected item can be a viable option if only one item is used to decide about the process condition; a finite Markov chain can be used to represent the control procedure in presence of a function y(x); deciding about the process condition based on last h inspections has a significant impact on the average cost.

abstract: The deterioration of drinking-water quality within distribution systems is a serious cause for concern. Extensive water-quality deterioration often results in violations against regulatory standards and has been linked to water-borne disease outbreaks. The causes for the deterioration of drinking water quality inside distribution systems are not yet fully understood. Mathematical models are often used to analyze how different biological, chemical, and physical phenomena interact and cause water quality deterioration inside distribution systems. In this dissertation research I developed a mathematical model, the Expanded Comprehensive Disinfection and Water Quality (CDWQ-E) model, to track water quality changes in chloraminated water. I then applied CDWQ-E to forecast water quality deterioration trends and the ability of Naegleria fowleri (N.fowleri), a protozoan pathogen, to thrive within drinking-water distribution systems. When used to assess the efficacy of substrate limitation versus disinfection in controlling bacterial growth, CDWQ-E demonstrated that bacterial growth is more effectively controlled by lowering substrate loading into distribution systems than by adding residual disinfectants. High substrate concentrations supported extensive bacterial growth even in the presence of high levels of chloramine. Model results also showed that chloramine decay and oxidation of organic matter increase the pool of available ammonia, and thus have potential to advance nitrification within distribution systems. Without exception, trends predicted by CDWQ-E matched trends observed from experimental studies. When CDWQ-E was used to evaluate the ability N. fowleri to survive in finished drinking water, the model predicted that N. fowleri can survive for extended periods of time in distribution systems. Model results also showed that N. fowleri growth depends on the availability of high bacterial densities in the 105 CFU/mL range. Since HPC levels this high are rarely reported in bulk water, it is clear that in distribution systems biofilms are the prime reservoirs N. fowleri because of their high bacterial densities. Controlled laboratory experiments also showed that drinking water can be a source of N. fowleri, and the main reservoir appeared to be biofilms dominated by bacteria. When introduced to pipe-loops N. fowleri successfully attached to biofilms and survived for 5 months. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Civil and Environmental Engineering 2010

O procedimento de controle on-line de processos por atributos, proposto por Taguchi et al. (1989), consiste em amostrar um item a cada m produzidos e decidir, a cada inspeção, se houve ou não aumento na fração de itens não-conformes produzidos. Caso o item inspecionado seja não-conforme, pára-se o processo para ajuste supondo-se que tenha ocorrido uma mudança para a condição fora de controle. Como i) o sistema de inspeção pode estar sujeito a erros de classificação e o item inspecionado ser submetido à classificações repetidas; ii) a fração de itens não-conformes no estado fora de controle pode variar em função do número de itens produzidos (x) segundo uma função y (x); iii) e a decisão de parar o processo pode ser tomada com base no resultado das últimas h inspeções, desenvolve-se um modelo que engloba estes pontos. Utilizando-se as propriedades de uma cadeia de Markov ergódica, obtém-se a expressão do custo médio do sistema de controle, que é minimizada por parâmetros que vão além do intervalo de inspeção m: o número de classificações repetidas r; o número mínimo de classificações conformes para declarar um item como conforme s, o comprimento do histórico de inspeções considerado h e o critério de parada para ajuste u. Os resultados obtidos mostram que: o uso de classificações repetidas pode ser uma alternativa econômica quando apenas um item é considerado na decisão sobre o ajuste do processo; uma cadeia da Markov finita pode ser utilizada para representar o sistema de controle na presença de uma função y (x) não-constante; tomar a decisão de ajuste com base na observação de uma seqüência de itens inspecionados é a alternativa de maior impacto sobre o custo de controle do processo. / The quality control procedure for attributes, proposed by Taguchi et al. (1989), consists in inspecting a single item at every m produced items and, based on the result of each inspection, deciding weather the non-conforming fraction has increased or not. If an inspected item is declared non-conforming, the process is stopped and adjusted, assuming that it has changed to out-of-control condition. Once: i) the inspection system is subject to misclassification and it is possible to carry out repetitive classifications in the inspected item; ii) the non-conforming fraction, when the process is out-of-control, can be described by y(x); iii) the decision about stopping the process can be based on last h inspections, a model which considers those points is developed. Using properties of ergodic Markov chains, the average cost expression is calculated and can be minimized by parameters beyond m: number of repetitive classifications (r); minimum number of classifications as conforming to declare an item as conforming (s); number of inspections taken into account (h) and stopping criteria (u). The results obtained show that: repetitive classifications of the inspected item can be a viable option if only one item is used to decide about the process condition; a finite Markov chain can be used to represent the control procedure in presence of a function y(x); deciding about the process condition based on last h inspections has a significant impact on the average cost.