>Magister Scientiae - MSc / This study sought to identify and fit the appropriate extreme value distribution to flood data, using the method of maximum likelihood. To examine the uncertainty of the estimated parameters and evaluate the goodness of fit of the model identified. The study revealed that the three parameter Weibull and the generalised extreme value (GEV) distributions fit the data very well. Standard errors for the estimated parameters were calculated from the empirical information matrix. An upper limit to the flood levels followed from the fitted distribution.

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<p>In this thesis, inferential methods for one-shot device testing data from accelerated life-test are developed. Due to constraints on time and budget, accelerated life-tests are commonly used to induce more failures within a reasonable amount of test-time for obtaining more lifetime information that will be especially useful in reliability analysis. One-shot devices, which can be used only once as they get destroyed immediately after testing, yield observations only on their condition and not on their real lifetimes. So, only binary response data are observed from an one-shot device testing experiment. Since no failure times of units are observed, we use the EM algorithm for determining the maximum likelihood estimates of the model parameters. Also, inference for the reliability at a mission time and the mean lifetime at normal operating conditions are also developed.</p> <p>The thesis proceeds as follows. Chapter 2 considers the exponential distribution with single-stress relationship and develops inferential methods for the model parameters, the reliability and the mean lifetime. The results obtained by the EM algorithm are compared with those obtained from the Bayesian approach. A one-shot device testing data is analyzed by the proposed method and presented as an illustrative example. Next, in Chapter 3, the exponential distribution with multiple-stress relationship is considered and corresponding inferential results are developed. Jackknife technique is described for the bias reduction in the developed estimates. Interval estimation for the reliability and the mean lifetime are also discussed based on observed information matrix, jackknife technique, parametric bootstrap method, and transformation technique. Again, we present an example to illustrate all the inferential methods developed in this chapter. Chapter 4 considers the point and interval estimation for the one-shot device testing data under the Weibull distribution with multiple-stress relationship and illustrates the application of the proposed methods in a study involving the development of tumors in mice with respect to risk factors such as sex, strain of offspring, and dose effects of benzidine dihydrochloride. A Monte Carlo simulation study is also carried out to evaluate the performance of the EM estimates for different levels of reliability and different sample sizes. Chapter 5 describes a general algorithm for the determination of the optimal design of an accelerated life-test plan for one-shot device testing experiment. It is based on the asymptotic variance of the estimated reliability at a specific mission time. A numerical example is presented to illustrate the application of the algorithm. Finally, Chapter 6 presents some concluding remarks and some additional research problems that would be of interest for further study.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

Reliability analysis plays an important role in keeping manufacturers in a competitive position. It can be applied in many areas such as warranty predictions, maintenance scheduling, spare parts provisioning, and risk assessment. This dissertation focuses on statistical modeling and predictions based on lifetime data, degradation data, and recurrent event data. The datasets used in this dissertation come from the field, and have complicated structures. The dissertation consists of three main chapters, in addition to Chapter 1 which is the introduction chapter, and Chapter 5 which is the general conclusion chapter. Chapter 2 consists of the traditional time-to-failure data analysis. We propose a statistical method to address the failure data from an appliance used at home with the consideration of retirement times and delayed reporting time. We also develop a prediction method based on the proposed model. Using the information of retirement-time distribution and delayed reporting time, the predictions are more accurate and useful in the decision making. In Chapter 3, we introduce a nonlinear mixed-effects general path model to incorporate dynamic covariates into degradation data analysis. Dynamic covariates include time-varying environmental variables and usage condition. The shapes of the effect functions of covariates may be constrained to be, for example, monotonically increasing (i.e., higher temperature is likely to cause more damage). Incorporating dynamic covariates with shape restrictions is challenging. A modified alternative algorithm and the corresponding prediction method are proposed. In Chapter 4, we introduce a multi-level trend-renewal process (MTRP) model to describe component-level events in multi-level repairable systems. In particular, we consider two-level repairable systems in which events can occur at the subsystem level, or the component (within the subsystem) level. The main goal is to develop a method for estimation of model parameters and a procedure for prediction of the future replacement events at component level with the consideration of the effects from the subsystem replacement events. To explain unit-to-unit variability, time-dependent covariates as well as random effects are introduced into the heterogeneous MTRP model (HMTRP). A Metropolis-within-Gibbs algorithm is used to estimate the unknown parameters in the HMTRP model. The proposed method is illustrated by a simulated dataset. / Ph. D.

Suite à un stage avec la compagnie Hatch, nous possédons des jeux de données composés de séries chronologiques de vitesses de vent mesurées à divers sites dans le monde, sur plusieurs années. Les ingénieurs éoliens de la compagnie Hatch utilisent ces jeux de données conjointement aux banques de données d’Environnement Canada pour évaluer le potentiel éolien afin de savoir s’il vaut la peine d’installer des éoliennes à ces endroits. Depuis quelques années, des compagnies offrent des simulations méso-échelle de vitesses de vent, basées sur divers indices environnementaux de l’endroit à évaluer. Les ingénieurs éoliens veulent savoir s’il vaut la peine de payer pour ces données simulées, donc si celles-ci peuvent être utiles lors de l’estimation de la production d’énergie éolienne et si elles pourraient être utilisées lors de la prévision de la vitesse du vent long terme. De plus, comme l’on possède des données mesurées de vitesses de vent, l’on en profitera pour tester à partir de diverses méthodes statistiques différentes étapes de l’estimation de la production d’énergie. L’on verra les méthodes d’extrapolation de la vitesse du vent à la hauteur d’une turbine éolienne et l’on évaluera ces méthodes à l’aide de l’erreur quadratique moyenne. Aussi, on étudiera la modélisation de la vitesse du vent par la distributionWeibull et la variation de la distribution de la vitesse dans le temps. Finalement, l’on verra à partir de la validation croisée et du bootstrap si l’utilisation de données méso-échelle est préférable à celle de données des stations de référence, en plus de tester un modèle où les deux types de données sont utilisées pour prédire la vitesse du vent. Nous testerons la méthodologie globale présentement utilisée par les ingénieurs éoliens pour l’estimation de la production d’énergie d’un point de vue statistique, puis tenterons de proposer des changements à cette méthodologie, qui pourraient améliorer l’estimation de la production d’énergie annuelle. / Following an internship with the company Hatch, we have access to datasets that are composed of wind speed time series measured at different sites accross the world and over several years. The wind speed engineers from Hatch are using these datasets jointly with Environment Canada databases in order to ascertain the wind energy potential of these sites and to know whether it is worth installing wind turbines there. For a few years, some companies are also offering mesoscale simulations of wind speed based on different environmental characteristics from the site we want to evaluate. We would like to know if it is worth paying for those mesoscale datasets and if they can be used to provide better estimations of the wind energy potential. Among other things, these data could be used to provide a better estimation of the long term mean wind speed. Since we already possess measured datasets, we will also use them to test, with statistical methods, the methodology currently used and the different steps leading to an estimation of the wind energy production. First of all, we will see what are the different methods that could be used to extrapolate wind speed to a wind turbine’s height and we will evaluate those methods with the mean squared extrapolation error. Also, we will study wind distribution modelling by the Weibull distribution and consider its variability over time. Finally, cross-validation and block bootstrap will be used to see whether we should use mesoscale data instead of wind data from Environment Canada or whether it would even be beneficial to use both kind of data to predict wind speed. In summary, the whole methodology used by wind speed engineers to estimate the energy production will be tested from a statistical point of view and we will attempt to propose changes in this methodology that could improve the estimation of the wind speed annual energy production.

Os dados de sobrevivência possuem peculiaridades que necessitam de uma atenção especial no momento em que se deseja realizar uma análise nos mesmos. Em tais dados é comum a presença de censuras e sua variável resposta é definida como o tempo de vida até a ocorrência de um evento de interesse. Existem distribuições que acolhem dados de sobrevivência, como as distribuições exponencial, Weibull, gama, gama generalizada, entre outras, assim como seus respectivos modelos de regressão adaptados para esse tipo de estudo. Os modelos de regressão exponencial e Weibull são os mais citados na literatura por terem fácil aplicação e se modelarem bem aos dados. O modelo de regressão gama generalizado geralmente se adapta melhor aos dados por ter três parâmetros, assim como o modelo de regressão log-logístico, que é visto como uma alternativa à distribuição Weibull e é muito utilizado por ter formas explícitas para a sua função de sobrevivência e de falha. No entanto, esses modelos ainda possuem restrições e, por conta disso, novas famílias de modelos de regressão estão sendo desenvolvidas na literatura, assim como a família de distribuições odd log-logística generalizada, que pretende oferecer melhores ajustes pois aparenta ter capacidade de modelar diferentes tipos de dados. O objetivo dessa dissertação foi aplicar técnicas de análise de sobrevivência na modelagem dos tempos de vida de Micrurus corallinus, ajustando os modelos já presentes na literatura e o modelo proposto odd log-logística generalizada Weibull (OLLG-W). Conclui-se que o modelo de regressão que se mostrou adequado aos dados foi o log-logístico e o modelo de regressão OLLG-W não apresentou nenhuma vantagem em relação aos que já são frequentes na literatura. / Survival data hold special attention-needed peculiarities the moment you intend to realize an analysis on. These data own censorships and their variable responses are defined as lifetime to interest- event occurrence. There are distributions that harbor these data, such as exponential distribution, Weibull, gamma, generalized gamma, among others, just as their respective event-adapted regression models. Exponential regression and Weibull models are the most literature recurrent, in view of their easy application and appropriate data modeling. The generalized gamma regression model usually is a better fit to the data, due to its three-parameter comprise, just as the log-logistic regression model, which is seen as an alternative to Weibull distribution and is heavily utilized for it\'s explicit shapes to survivability and fail functions. Nonetheless, these models still retain restrictions and, on account of that, new regression model families are being developed, as in the log logistic generalized distribution family, which intends to offer better settings due to its different real data modeling ability. The purpose of this dissertation was to apply survival analysis techniques in Micrurus corallinus lifetime modeling, adjusting already existing models and the proposed Weibull generalized odd log logistic model (OLLG-W). We came to the conclusion that the adequate regression model to Micrurus corallinus data was the log-logistic model. The OLLG-W model didn\'t offer any benefits when compared to literature-recurrent ones.

In this work, we study the so-called combined models, generalized linear mixed models with extension to allow for overdispersion, in the context of genetics and breeding. Such flexible models accommodates cluster-induced correlation and overdispersion through two separate sets of random effects and contain as special cases the generalized linear mixed models (GLMM) on the one hand, and commonly known overdispersion models on the other. We use such models while obtaining heritability coefficients for non-Gaussian characters. Heritability is one of the many important concepts that are often quantified upon fitting a model to hierarchical data. It is often of importance in plant and animal breeding. Knowledge of this attribute is useful to quantify the magnitude of improvement in the population. For data where linear models can be used, this attribute is conveniently defined as a ratio of variance components. Matters are less simple for non-Gaussian outcomes. The focus is on time-to-event and count traits, where the Weibull-Gamma-Normal and Poisson-Gamma-Normal models are used. The resulting expressions are sufficiently simple and appealing, in particular in special cases, to be of practical value. The proposed methodologies are illustrated using data from animal and plant breeding. Furthermore, attention is given to the occurrence of negative estimates of variance components in the Poisson-Gamma-Normal model. The occurrence of negative variance components in linear mixed models (LMM) has received a certain amount of attention in the literature whereas almost no work has been done for GLMM. This phenomenon can be confusing at first sight because, by definition, variances themselves are non-negative quantities. However, this is a well understood phenomenon in the context of linear mixed modeling, where one will have to make a choice between a hierarchical and a marginal view. The variance components of the combined model for count outcomes are studied theoretically and the plant breeding study used as illustration underscores that this phenomenon can be common in applied research. We also call attention to the performance of different estimation methods, because not all available methods are capable of extending the parameter space of the variance components. Then, when there is a need for inference on such components and they are expected to be negative, the accuracy of the method is not the only characteristic to be considered. / Neste trabalho foram estudados os chamados modelos combinados, modelos lineares generalizados mistos com extensão para acomodar superdispersão, no contexto de genética e melhoramento. Esses modelos flexíveis acomodam correlação induzida por agrupamento e superdispersão por meio de dois conjuntos separados de efeitos aleatórios e contem como casos especiais os modelos lineares generalizados mistos (MLGM) e os modelos de superdispersão comumente conhecidos. Tais modelos são usados na obtenção do coeficiente de herdabilidade para caracteres não Gaussianos. Herdabilidade é um dos vários importantes conceitos que são frequentemente quantificados com o ajuste de um modelo a dados hierárquicos. Ela é usualmente importante no melhoramento vegetal e animal. Conhecer esse atributo é útil para quantificar a magnitude do ganho na população. Para dados em que modelos lineares podem ser usados, esse atributo é convenientemente definido como uma razão de componentes de variância. Os problemas são menos simples para respostas não Gaussianas. O foco aqui é em características do tipo tempo-até-evento e contagem, em que os modelosWeibull-Gama-Normal e Poisson-Gama-Normal são usados. As expressões resultantes são suficientemente simples e atrativas, em particular nos casos especiais, pelo valor prático. As metodologias propostas são ilustradas usando dados de melhoramento animal e vegetal. Além disso, a atenção é voltada à ocorrência de estimativas negativas de componentes de variância no modelo Poisson-Gama- Normal. A ocorrência de componentes de variância negativos em modelos lineares mistos (MLM) tem recebido certa atenção na literatura enquanto quase nenhum trabalho tem sido feito para MLGM. Esse fenômeno pode ser confuso a princípio porque, por definição, variâncias são quantidades não-negativas. Entretanto, este é um fenômeno bem compreendido no contexto de modelagem linear mista, em que a escolha deverá ser feita entre uma interpretação hierárquica ou marginal. Os componentes de variância do modelo combinado para respostas de contagem são estudados teoricamente e o estudo de melhoramento vegetal usado como ilustração confirma que esse fenômeno pode ser comum em pesquisas aplicadas. A atenção também é voltada ao desempenho de diferentes métodos de estimação, porque nem todos aqueles disponíveis são capazes de estender o espaço paramétrico dos componentes de variância. Então, quando há a necessidade de inferência de tais componentes e é esperado que eles sejam negativos, a acurácia do método de estimação não é a única característica a ser considerada.

Assumir suposições especiais sobre a função de risco tem sido a estratégia adotada por vários autores, com intuito de garantir modelos gerais e abrangentes, tanto para a análise de dados de sobrevivência quanto de conDabilidade. Neste estudo, modelos aplicados a dados da área de sobrevivência e conDabilidade são considerados. A Dnalidade deste estudo é propor modelos mais Pexíveis e/ou mais abrangentes de forma a generalizar modelos já existentes, bem como estudar suas propriedades e propor possíveis comparações entre os modelos via testes de hipóteses. Considera-se nesta tese, três classes de modelos baseados na função de risco (modelos de risco). A primeira classe apresenta-se como um caso particular do modelo de risco estendido (Louzada-Neto, 1999), formada por modelos que relacionam o parâmetro de escala a covariáveis, sendo que esse relacionamento pode ser considerado log-linear ou log-nãolinear. Considera-se um modelo particular onde a dependência do parâmetro de escala se dá de forma log-não-linear. Na segunda classe considera-se modelos que estão vinculados a dados de riscos competitivos, quando se tem ou não informação sobre qual tipo de risco foi responsável pela falha de um equipamento ou pelo óbito de um paciente. A terceira classe de modelos foi proposta, nesta tese, relacionando o contexto de modelos de longa duração. / Assuming special suppositions for the hazard function have been the strategy used for many authors in order to guarantee general and Pexible models for survival and reliability data. The present thesis considers two classes of hazard models, with the basic objective of proposing more Pexible models, studying their properties and proposing possible comparisons via hypothesis tests. We consider, three families of models where the struture was based in hazard function. The Drst class is a special case of the extented hazard model (Louzada, 1999). This class of models is composed by models with relationship between the scale parameter and the covariates could be log-linear or log-non-linear, we consider the log-non-linear. The second class is into the context of competing risk, where we do not known what kind of risk is responsable for the fail.or death. The third class, proposed in this work refers to a context of long term survivals. All the procedures were ilustrated in real datasets

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eliana Cruz Yoshida.pdf: 832230 bytes, checksum: 2a96519ccc0f980ce7dead070bae704a (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / This study analyzes the demography of the multiple banks in Brazil by utilizing longitudinal data which expands between periods of 1988 until 2009. The purpose of this research is analyzes the evolution of multiple banks, on these aspects: organizational diversity, age and mortality. Mainly, a multiple bank s origin can be: a) bank sector when the multiple bank originates from a development bank, a commercial bank or an investment bank; b) none-bank sector when the multiple bank birth from another kind of financial company, except banks. At first, through a perspective of the Ecology Organizational Theory, this research analyzes the organizational form of these banks that was in activity, and through an application of clusters analysis showing this population s feature and its organizational diversity. Then second, by utilizing the Weibull model, it is generated a life data analysis to identify, among others results, positive age dependence in mortality (cancelation) rates for these Brazilian multiple banks, describing a liability of obsolescence or senescence. At last, by using two statistical techniques (test chi-square and Weibull model), it was possible to gather evidence that a relationship exist between source and cancelation rates, because multiple banks that began its activity in none-bank sector have been canceled faster than those that began in bank sector; moreover, cancelation rates for this population varies depending on the bank s origin. The main value of this research is the fact that it is a population demography study in retrospect to life and death of multiple banks, an issue that has not been explored at national academic literature in depth. / Este estudo realiza uma análise demográfica da população dos bancos múltiplos no Brasil, por meio de um estudo longitudinal, que abrange o período de 1988 a 2009. O objetivo geral desta pesquisa é analisar a evolução da população de bancos múltiplos no Brasil a partir da diversidade organizacional, idade e mortalidade dessas instituições financeiras. Um banco múltiplo, geralmente, nasce a partir de outra instituição financeira que já atuava no Sistema Financeiro Nacional e que se transforma nesse tipo de banco. Portanto, a origem dos bancos múltiplos pode ocorrer dentro de dois grupos: a) do setor bancário - quando o banco múltiplo nasce da transformação de um banco comercial, banco de investimento ou banco de desenvolvimento; b) do setor não bancário quando o banco múltiplo nasce da transformação de uma sociedade corretora de títulos e valores mobiliários, sociedade distribuidora de títulos e valores mobiliários, sociedade de crédito, financiamento e investimento, sociedade de arrendamento mercantil, sociedade de crédito imobiliário ou caixa econômica. Sob a perspectiva da Teoria Ecológica das Organizações, em um primeiro momento, este trabalho analisa a forma organizacional dos bancos múltiplos em atividade, por meio de uma análise de agrupamentos, identificando o perfil dessa população e a sua diversidade organizacional. Em um segundo momento, com o emprego do modelo baseado na distribuição Weibull, é realizado uma análise de dados de vida da população estudada, identificando, entre outros resultados, a dependência positiva da idade nas taxas de cancelamento, descrevendo uma suscetibilidade da obsolescência ou da senescência. Por fim, com a aplicação de duas ferramentas estatísticas, o teste qui-quadrado e a distribuição Weibull, evidencia-se que existe relação entre a origem e a idade de cancelamento desses bancos, tendo em vista que os bancos múltiplos provenientes do setor não bancário têm sua autorização para funcionamento cancelada mais rapidamente do que os provenientes do setor bancário; além disso, as taxas de cancelamento para a população variam, dependendo da origem desses bancos. A principal contribuição desta pesquisa é justamente o fato de ser um estudo de demografia populacional, assunto pouco explorado na literatura acadêmica nacional.

No presente trabalho, e proposto um modelo de regressão utilizando a distribuição gama generalizada exponenciada (GGE) para dados censurados, esta nova distribuição e uma extensão da distribuição gama generalizada. A distribuição GGE (CORDEIRO et al., 2009) que tem quatro parâmetros pode modelar dados de sobrevivência quando a função de risco tem forma crescente, decrescente, forma de U e unimodal. Neste trabalho apresenta-se uma expansão natural da distribuição GGE para dados censurados, esta distribuição desperta o interesse pelo fato de representar uma família paramétrica que possui como casos particulares outras distribuições amplamente utilizadas na analise de dados de tempo de vida, como as distribuições gama generalizada (STACY, 1962), Weibull, Weibull exponenciada (MUDHOLKAR et al., 1995, 1996), exponencial exponenciada (GUPTA; KUNDU, 1999, 2001), Rayleigh generalizada (KUNDU; RAKAB, 2005), dentre outras, e mostra-se útil na discriminação entre alguns modelos probabilísticos alternativos. Considerando dados censurados, e abordado o método de máxima verossimilhança para estimar os parâmetros do modelo proposto. Outra proposta deste trabalho e introduzir um modelo de regressão log-gama generalizado exponenciado com efeito aleatório. Por fim, são apresentadas três aplicações para ilustrar a distribuição proposta. / In the present study, we propose a regression model using the exponentiated generalized gama (EGG) distribution for censored data, this new distribution is an extension of the generalized gama distribution. The EGG distribution (CORDEIRO et al., 2009) that has four parameters it can model survival data when the risk function is increasing, decreasing, form of U and unimodal-shaped. In this work comes to a natural expansion of the EGG distribution for censored data, is awake distribution the interest for the fact of representing a parametric family that has, as particular cases, other distributions which are broadly used in lifetime data analysis, as the generalized gama (STACY, 1962), Weibull, exponentiated Weibull (MUDHOLKAR et al., 1995, 1996), exponentiated exponential (GUPTA; KUNDU, 1999, 2001), generalized Rayleigh (KUNDU; RAKAB, 2005), among others, and it is shown useful in the discrimination among some models alternative probabilistics. Considering censored data, the maximum likelihood estimator is considered for the proposed model parameters. Another proposal of this work was to introduce a log-exponentiated generalized gamma regression model with random eect. Finally, three applications were presented to illustrate the proposed distribution.