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Emerging financial and environmental challenges associated with conventional power sources have increased global interest in consuming unpolluted, renewable energy sources for irrigation sector. Solar energy may be an attractive choice in this regard due to its strong influence on crop water use and related energy requirement. However, a comprehensive approach for a reliable and economically viable photovoltaic (PV) system design to produce energy from solar source is required to accurately explore its potential. This thesis describes the development and application of a reliability assessment model, identifies a suitable solar irrigation management scheme, and provides guidelines for evaluating economic viability of a solar-powered center pivot irrigation system. The reliability model, written in MATLAB, was developed based on the loss of power supply probability (LPSP) technique in which various sub-models for estimating energy production, energy requirement and energy storage were combined. The model was validated with actual data acquired from the study site located at Outlook, Saskatchewan, Canada and an excellent agreement was found. For example, normalized root mean square error (NRMSE) for the battery current was found to be 0.027. Irrigation management strategies (irrigation depth, frequency and timing) were investigated by comparing the PV system sizing requirement for a conventional (25-35 mm per application) and for a frequent light irrigation management strategy (5-8 mm per application). The results suggest that the PV sizing can be reduced significantly by adopting frequent light irrigations which utilize the power as it is produced during daylight hours, rather than relying on stored energy. The potential of a solar-powered center pivot irrigation system was revealed for three different crops (canola, soybean and table potato) at the site by conducting a detailed economic analysis for the designed PV system. High value crops with moderate water requirements such as table potatoes appeared to be the most feasible choice for the study site. However, the potential may greatly vary for different crops in altered locations due to management, agronomic, climate, social, and economic variations. It can be concluded that a holistic approach described here can be used as a tool for designing an appropriate PV powered center pivot irrigation system under variable operating and meteorological conditions. Furthermore, its potential can be accurately explored by conducting a detailed economic analysis for a given location, considering different available crop choices.

<p style="text-align: justify;">U okviru disertacije je na osnovu teorijske i&nbsp;empirijske analize i kori&scaron;ćenjem podataka iz<br />eksploatacije, formiran model pouzdanosti&nbsp;koji će doprineti povećanju pouzdanosti i<br />sigurnosti funkcionisanja dizel motora u&nbsp;procesu eksploatacije.</p> / <p>Within this dissertation, on the basis of&nbsp;theoretical and empirical analysis and usage of<br />exploitation data, a reliability model was formed&nbsp;that will contribute to reliability increase and&nbsp;safety of diesel engine operation in the&nbsp;exploitation process.</p>

Nesta tese, apresenta-se um modelo de confiabilidade estatística para aplicação em dados de vida de um produto, buscando classificar três modos de falhas distintos associados à ocorrência de falhas prematuras, aleatórias e por desgaste. A ocorrência dos três modos de falhas segue os princípios de aplicação dos modelos teóricos por riscos concorrentes e seccionais. O modelo proposto utiliza duas distribuições de Weibull, com dois e três parâmetros, e uma distribuição exponencial. A distribuição de Weibull com dois parâmetros tem por objetivo representar os modos de falhas prematuras: a distribuição de Weibull com três parâmetros busca capturar os modos de falhas por desgaste; a distribuição exponencial mede a ocorrência de falhas aleatórias decorrentes de uso operacional de um produto. Considera-se que falhas prematuras e por desgaste ocorram seqüencialmente, enquanto falhas aleatórias ocorram de forma concorrente às falhas prematuras e por desgaste tão logo o produto seja colocado em operação. Para dimensionar o número de ocorrências vinculadas aos três modos de falhas são utilizados dados coletados durante o período de garantia e pós-garantia. Os dados de garantia são registros históricos do produtor e os dados da pós-garantia referem-se a informações obtidas de especialistas, já que dados após a garantia apresentam elevado nível de censura. Equações de confiabilidade e estimadores de máxima verossimilhança são apresentados para definir o perfil e os parâmetros do modelo proposto. Um estudo de caso com dados coletados de um equipamento elétrico-eletrônico subsidia a aplicação do modelo enquanto que um teste estatístico de ajuste de dados é utilizado para validar o referido modelo. / This thesis presents a reliability model for product life data presenting three different failure modes, associated with early, random and wear-out failures. The model is based on theoretical concepts related to competing risk and sectional models. The proposed model is structured based on two Weibull distributions, with two and three parameters, and one exponential distribution. The Weibull distribution with two parameters is aimed at modeling early failure modes; the Weibull distribution with three parameters models wear-out failure modes; the exponential distribution models random failures due to operational use. It is considered that early and wearout failures take place one after the other while random failures occur at the same time as early and wear-out failures as soon as the product starts operating. To measure each period related to the three failure modes, data from warranty and post-warranty periods are used. Warranty data are historical records; post-warranty data are gathered from experts, and are aimed at decreasing the degree of censoring in the data. Once the model is defined, reliability figures and maximum likelihood estimators are derived. Real data obtained from warranty claims on electricelectronic equipments are used to illustrate the developments proposed and a goodness-of-fit test is used to validate the performance of this model.

Ultimamente as empresas têm buscado entender e aprimorar a confiabilidade de seus produtos para atender a crescente exigência dos clientes quanto à qualidade. Desta forma, as empresas também visam aumentar seus lucros, reduzir gastos com garantia e transmitir uma boa imagem de sua marca. Como contribuição a este tema, a presente dissertação apresenta um estudo de confiabilidade de um produto, baseado em recursos de baixo custo disponíveis nas empresas, os quais consistem os dados de garantia e a análise qualitativa dos especialistas. O objetivo do estudo representa desenvolver um método para modelar a vida útil de sistemas e componentes, e apresentar esta através da aplicação em um estudo de caso de certo equipamento agrícola. Para fundamentar a elaboração do método, o trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre confiabilidade e análise qualitativa. O estudo explora o comportamento dos dados de garantia da empresa, a metodologia Delphi para obtenção da opinião dos especialistas, e a multiplicação de duas funções Weibull para consolidação dos resultados. Como principais resultados são apresentados: a curva de confiabilidade do sistema; o comportamento de falha dos componentes; e avaliação sobre o funcionamento do método. / Lately, companies have been urged to understand and improve their product reliability in order to meet the increasing costumer demand for quality. In doing so, the companies also aims at increasing its profits, reducing warranty claims’, and transmitting a good image of its brand. As a contribution to this subject, this dissertation presents a product reliability study based on low cost resources available in the companies, such as warranty data and experts’ qualitative analysis. The aim of this study is to develop a method to model the life cycle of systems and components, and demonstrate this method through a case study of agricultural equipment. This study presents a bibliographical review on reliability and qualitative analysis as well as other relevant subjects to support the method development. The study explores the company warranty data behavior, the Delphi methodology to obtain the experts’ opinions, and the multiplication of two Weibull distributions for the outcome consolidation. The main results presented are: the system reliability curve; the components failure analysis; and a method evaluation.

Ultimamente as empresas têm buscado entender e aprimorar a confiabilidade de seus produtos para atender a crescente exigência dos clientes quanto à qualidade. Desta forma, as empresas também visam aumentar seus lucros, reduzir gastos com garantia e transmitir uma boa imagem de sua marca. Como contribuição a este tema, a presente dissertação apresenta um estudo de confiabilidade de um produto, baseado em recursos de baixo custo disponíveis nas empresas, os quais consistem os dados de garantia e a análise qualitativa dos especialistas. O objetivo do estudo representa desenvolver um método para modelar a vida útil de sistemas e componentes, e apresentar esta através da aplicação em um estudo de caso de certo equipamento agrícola. Para fundamentar a elaboração do método, o trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre confiabilidade e análise qualitativa. O estudo explora o comportamento dos dados de garantia da empresa, a metodologia Delphi para obtenção da opinião dos especialistas, e a multiplicação de duas funções Weibull para consolidação dos resultados. Como principais resultados são apresentados: a curva de confiabilidade do sistema; o comportamento de falha dos componentes; e avaliação sobre o funcionamento do método. / Lately, companies have been urged to understand and improve their product reliability in order to meet the increasing costumer demand for quality. In doing so, the companies also aims at increasing its profits, reducing warranty claims’, and transmitting a good image of its brand. As a contribution to this subject, this dissertation presents a product reliability study based on low cost resources available in the companies, such as warranty data and experts’ qualitative analysis. The aim of this study is to develop a method to model the life cycle of systems and components, and demonstrate this method through a case study of agricultural equipment. This study presents a bibliographical review on reliability and qualitative analysis as well as other relevant subjects to support the method development. The study explores the company warranty data behavior, the Delphi methodology to obtain the experts’ opinions, and the multiplication of two Weibull distributions for the outcome consolidation. The main results presented are: the system reliability curve; the components failure analysis; and a method evaluation.

Nesta tese, apresenta-se um modelo de confiabilidade estatística para aplicação em dados de vida de um produto, buscando classificar três modos de falhas distintos associados à ocorrência de falhas prematuras, aleatórias e por desgaste. A ocorrência dos três modos de falhas segue os princípios de aplicação dos modelos teóricos por riscos concorrentes e seccionais. O modelo proposto utiliza duas distribuições de Weibull, com dois e três parâmetros, e uma distribuição exponencial. A distribuição de Weibull com dois parâmetros tem por objetivo representar os modos de falhas prematuras: a distribuição de Weibull com três parâmetros busca capturar os modos de falhas por desgaste; a distribuição exponencial mede a ocorrência de falhas aleatórias decorrentes de uso operacional de um produto. Considera-se que falhas prematuras e por desgaste ocorram seqüencialmente, enquanto falhas aleatórias ocorram de forma concorrente às falhas prematuras e por desgaste tão logo o produto seja colocado em operação. Para dimensionar o número de ocorrências vinculadas aos três modos de falhas são utilizados dados coletados durante o período de garantia e pós-garantia. Os dados de garantia são registros históricos do produtor e os dados da pós-garantia referem-se a informações obtidas de especialistas, já que dados após a garantia apresentam elevado nível de censura. Equações de confiabilidade e estimadores de máxima verossimilhança são apresentados para definir o perfil e os parâmetros do modelo proposto. Um estudo de caso com dados coletados de um equipamento elétrico-eletrônico subsidia a aplicação do modelo enquanto que um teste estatístico de ajuste de dados é utilizado para validar o referido modelo. / This thesis presents a reliability model for product life data presenting three different failure modes, associated with early, random and wear-out failures. The model is based on theoretical concepts related to competing risk and sectional models. The proposed model is structured based on two Weibull distributions, with two and three parameters, and one exponential distribution. The Weibull distribution with two parameters is aimed at modeling early failure modes; the Weibull distribution with three parameters models wear-out failure modes; the exponential distribution models random failures due to operational use. It is considered that early and wearout failures take place one after the other while random failures occur at the same time as early and wear-out failures as soon as the product starts operating. To measure each period related to the three failure modes, data from warranty and post-warranty periods are used. Warranty data are historical records; post-warranty data are gathered from experts, and are aimed at decreasing the degree of censoring in the data. Once the model is defined, reliability figures and maximum likelihood estimators are derived. Real data obtained from warranty claims on electricelectronic equipments are used to illustrate the developments proposed and a goodness-of-fit test is used to validate the performance of this model.

Nesta tese, apresenta-se um modelo de confiabilidade estatística para aplicação em dados de vida de um produto, buscando classificar três modos de falhas distintos associados à ocorrência de falhas prematuras, aleatórias e por desgaste. A ocorrência dos três modos de falhas segue os princípios de aplicação dos modelos teóricos por riscos concorrentes e seccionais. O modelo proposto utiliza duas distribuições de Weibull, com dois e três parâmetros, e uma distribuição exponencial. A distribuição de Weibull com dois parâmetros tem por objetivo representar os modos de falhas prematuras: a distribuição de Weibull com três parâmetros busca capturar os modos de falhas por desgaste; a distribuição exponencial mede a ocorrência de falhas aleatórias decorrentes de uso operacional de um produto. Considera-se que falhas prematuras e por desgaste ocorram seqüencialmente, enquanto falhas aleatórias ocorram de forma concorrente às falhas prematuras e por desgaste tão logo o produto seja colocado em operação. Para dimensionar o número de ocorrências vinculadas aos três modos de falhas são utilizados dados coletados durante o período de garantia e pós-garantia. Os dados de garantia são registros históricos do produtor e os dados da pós-garantia referem-se a informações obtidas de especialistas, já que dados após a garantia apresentam elevado nível de censura. Equações de confiabilidade e estimadores de máxima verossimilhança são apresentados para definir o perfil e os parâmetros do modelo proposto. Um estudo de caso com dados coletados de um equipamento elétrico-eletrônico subsidia a aplicação do modelo enquanto que um teste estatístico de ajuste de dados é utilizado para validar o referido modelo. / This thesis presents a reliability model for product life data presenting three different failure modes, associated with early, random and wear-out failures. The model is based on theoretical concepts related to competing risk and sectional models. The proposed model is structured based on two Weibull distributions, with two and three parameters, and one exponential distribution. The Weibull distribution with two parameters is aimed at modeling early failure modes; the Weibull distribution with three parameters models wear-out failure modes; the exponential distribution models random failures due to operational use. It is considered that early and wearout failures take place one after the other while random failures occur at the same time as early and wear-out failures as soon as the product starts operating. To measure each period related to the three failure modes, data from warranty and post-warranty periods are used. Warranty data are historical records; post-warranty data are gathered from experts, and are aimed at decreasing the degree of censoring in the data. Once the model is defined, reliability figures and maximum likelihood estimators are derived. Real data obtained from warranty claims on electricelectronic equipments are used to illustrate the developments proposed and a goodness-of-fit test is used to validate the performance of this model.

Ultimamente as empresas têm buscado entender e aprimorar a confiabilidade de seus produtos para atender a crescente exigência dos clientes quanto à qualidade. Desta forma, as empresas também visam aumentar seus lucros, reduzir gastos com garantia e transmitir uma boa imagem de sua marca. Como contribuição a este tema, a presente dissertação apresenta um estudo de confiabilidade de um produto, baseado em recursos de baixo custo disponíveis nas empresas, os quais consistem os dados de garantia e a análise qualitativa dos especialistas. O objetivo do estudo representa desenvolver um método para modelar a vida útil de sistemas e componentes, e apresentar esta através da aplicação em um estudo de caso de certo equipamento agrícola. Para fundamentar a elaboração do método, o trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre confiabilidade e análise qualitativa. O estudo explora o comportamento dos dados de garantia da empresa, a metodologia Delphi para obtenção da opinião dos especialistas, e a multiplicação de duas funções Weibull para consolidação dos resultados. Como principais resultados são apresentados: a curva de confiabilidade do sistema; o comportamento de falha dos componentes; e avaliação sobre o funcionamento do método. / Lately, companies have been urged to understand and improve their product reliability in order to meet the increasing costumer demand for quality. In doing so, the companies also aims at increasing its profits, reducing warranty claims’, and transmitting a good image of its brand. As a contribution to this subject, this dissertation presents a product reliability study based on low cost resources available in the companies, such as warranty data and experts’ qualitative analysis. The aim of this study is to develop a method to model the life cycle of systems and components, and demonstrate this method through a case study of agricultural equipment. This study presents a bibliographical review on reliability and qualitative analysis as well as other relevant subjects to support the method development. The study explores the company warranty data behavior, the Delphi methodology to obtain the experts’ opinions, and the multiplication of two Weibull distributions for the outcome consolidation. The main results presented are: the system reliability curve; the components failure analysis; and a method evaluation.

Majority of electricity networks have growing number of ageing elements. Critical network components, such as ageing underground cables, are very expensive to install and disruptive to replace. On the other hand, global climate changes have made connection of new low carbon technologies (LCT) into the grids increasingly necessary. These factors are contributing to the increasing complexity of the planning and management of power systems. Numerous techniques published on this subject tend to ignore the impact of LCT integration and the anchoring ꞌSmartꞌ solutions on ageing network assets, such as underground cables and transformers. This thesis presents the development procedures of an ageing underground cable reliability model (IEC-Arrhenius-Weibull model) and cable ranking models for replacement based on system wide effects and thermal loss-of-life metrics. In addition, a new concept of LCT integration and distribution network management was proposed using two optimization models. The first optimizes connection of new wind sources by minimizing the connection cost and the cost of cable thermal loss-of-lives in the planning period. In the second stage, the network is optimally reconfigured in such a way to minimize thermal-loss-of-life of ageing cable. Both optimization models are formulated as mixed integer non-linear programming (MINLP) problems applicable to radially operated medium voltage networks. To quantify the reliability benefits of the proposed approach, Sequential Monte Carlo Simulation (SMCS) procedure was formulated. Some of the main features of the SMCS procedure are the IEC-Arrhenius-Weibull model for ageing cable, optimal network reconfiguration, wind generation modelling using ARMA models and real time thermal ratings. The final outputs are reliability metrics, cable ranking lists for replacement, savings due to 'non-spend' cable thermal lives, etc. These studies have proven to be important in formulating an effective strategy for extending the lives of network cables, managing overall network reliability and planning cables replacement in power distribution networks.