Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-16T13:58:48Z No. of bitstreams: 1 STEFANI SILVA PIRES - DISSERTAÇÃO PGCC 2010..pdf: 819684 bytes, checksum: 625f468cb174d699bf5b98131d1adf61 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 STEFANI SILVA PIRES - DISSERTAÇÃO PGCC 2010..pdf: 819684 bytes, checksum: 625f468cb174d699bf5b98131d1adf61 (MD5) Previous issue date: 2010-08-19 / Este trabalho apresenta uma técnica de análise de causa-raiz para sistemas elétricos de potência. A análise de causa-raiz é uma forma de auxiliar o operador na compreensão da ocorrênciadefalha,interpretandoasocorrênciascomefeito"cascata"entreoselementosda rede. A técnica proposta utiliza o raciocínio baseado em regras, onde regras parametrizadas constroem um modelo de propagação com os diagnósticos de uma ocorrência de falha. A técnica permite apontar o elemento causador da ocorrência, e detalhar a sua propagação para os demais elementos em um modelo de causa-efeito. A utilização de regras parametrizadas traz grandes vantagens ao processo, permitindo que a técnica seja adaptável a alterações na topologia do sistema, e contribuindo para sua escalabilidade. Um estudo de caso foi elaborado para sua avaliação, no contexto da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF), onde foi desenvolvido um protótipo que implementa a técnica, e levantados um conjunto de regras parametrizadas e um conjunto de cenários de falha utilizando uma ferramenta de simulação de um ambiente real, o Simulop. Utilizamos também na avaliação, um conjunto de regressões, que são dados históricos armazenados pela CHESF. As regressões foramimportantesnaprimeirafasededefiniçãodatécnica,masapresentamproblemascomo afaltadedados,ecomportamentosinesperadosdosistema,ondeamargemdeacertodatécnica foi de 74%. Para o conjunto de cenários levantados com oSimulop, a técnica proposta conseguiu realizar com sucesso o processo de análise de causa-raiz, identificando a causaraiz da ocorrência em 100% dos cenários de falha, e detalhando sua propagação para todos os outros elementos da rede envolvidos em 89% dos cenários, onde a margem de erro é composta de cenários cuja propagação foi identificada apenas parcialmente, devido à falta de regras que contemplassem os cenários. Dessa forma, a técnica proposta se mostrou uma abordagem viável para a análise de causa-raiz em sistemas elétricos. A margem de acerto reduzida nas regressões, indica que, para ser aplicada em um ambiente operacional real, faz-se necessária a elaboração de um conjunto de regras mais abrangente e que possa contornar esses problemas. / This paper presents a root cause analysis technique for electric power systems. The root cause analysis is a way to assist the operator in understanding the occurrence of failure, interpreting the events cascade occurrences. The proposed technique uses a rule based reasoning, where parameterized rules construct a propagation model with diagnosis of an occurrence of failure. The technique allows to point out the element that causes the occurrence, and detailing its propagation to other elements in a cause and effect model. The use of parameterized rules brings major benefits to the process, allowing the technique to be adaptable to changes in system topology, and contributing to its scalability A case study was prepared for evaluation in the context of the Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF). We developed a prototype that implements the technique, and raised a set of parameterized rules and a set of failure scenarios using a tool to simulate a real environment, the Simulop. We also used in the evaluation process, a set of regressions, which are historical data stored by CHESF. The regressions were important in the first phase of the technique, but they have problems such as lack of data, and unexpected behavior of the system, where the accuracy of the technique was 74%. For the set of scenarios created with Simulop, the proposed technique has achieved success in the root cause analysis process, identifying the root cause of the occurrence in 100% of failure scenarios, and detailing their propagation to all other equipments involved in 89% of scenarios, where the margin of error is composed of scenarios whose propagation has been identified only in part due to the lack of rules that contemplate these scenarios. Thus, the proposed technique proved to be a viable approach to root cause analysis in electrical systems. The reduced margin of success in the regressions , indicates that, to be applied to an operational environment, it is necessary to elaborate a comprehensive set of rules that can deal these problems.

O envelhecimento de uma instalação industrial provoca o aumento do número de falhas. A probabilidade de falhar é um indicador do momento em que deve ser feita uma parada para manutenção. É desenvolvido um método estatístico, baseado na teoria não-markoviana, para a determinação da variação da probabilidade de falhar em função do tempo de operação, que resulta num sistema de equações diferenciais parciais de natureza hiperbólica. São apresentadas as soluções por passo-fracionário e Lax-Wendroff com termo fonte. Devido à natureza suave da solução, os dois métodos chegam ao mesmo resultado com erro menor que 10−3. No caso estudado, conclui-se que o colapso do sistema depende principalmente do estado inicial da cadeia de Markov, sendo que os demais estados apresentam pouca influência na probabilidade de falha geral do sistema. / During the useful life of an industrial plant, the failure occurrence follows an exponential distribution. However, the aging process in an industrial plant generates an increase of the failure number. The failure probability is a rating for the maintenance stopping process. In this paper, an statistical method for the assessment of the failure probability as a function of the operational time, based on the non-Markovian theory, is presented. Two maintenance conditions are addressed: In the first one, the old parts are utilized, after the repair this condition being called as good as old; in the second one the old parts are substituted by brand new ones this condition being called as good as new. A non-Markovian system with variable source term is modeled by using hyperbolic partial differential equations. The system of equations is solved using the Lax-Wendroff and fractional-step numerical schemes. The two methods achieve to approximately the same results, due to the smooth behavior of the solution. The main conclusion is that the system collapse depends essentially on the initial state of the Markov chain.

O envelhecimento de uma instalação industrial provoca o aumento do número de falhas. A probabilidade de falhar é um indicador do momento em que deve ser feita uma parada para manutenção. É desenvolvido um método estatístico, baseado na teoria não-markoviana, para a determinação da variação da probabilidade de falhar em função do tempo de operação, que resulta num sistema de equações diferenciais parciais de natureza hiperbólica. São apresentadas as soluções por passo-fracionário e Lax-Wendroff com termo fonte. Devido à natureza suave da solução, os dois métodos chegam ao mesmo resultado com erro menor que 10−3. No caso estudado, conclui-se que o colapso do sistema depende principalmente do estado inicial da cadeia de Markov, sendo que os demais estados apresentam pouca influência na probabilidade de falha geral do sistema. / During the useful life of an industrial plant, the failure occurrence follows an exponential distribution. However, the aging process in an industrial plant generates an increase of the failure number. The failure probability is a rating for the maintenance stopping process. In this paper, an statistical method for the assessment of the failure probability as a function of the operational time, based on the non-Markovian theory, is presented. Two maintenance conditions are addressed: In the first one, the old parts are utilized, after the repair this condition being called as good as old; in the second one the old parts are substituted by brand new ones this condition being called as good as new. A non-Markovian system with variable source term is modeled by using hyperbolic partial differential equations. The system of equations is solved using the Lax-Wendroff and fractional-step numerical schemes. The two methods achieve to approximately the same results, due to the smooth behavior of the solution. The main conclusion is that the system collapse depends essentially on the initial state of the Markov chain.

INTRODUÇÃO: Apesar do índice de sucesso da cirurgia da ligadura ou cauterização da artéria esfenopalatina, para o tratamento da epistaxe severa, ser maior que 95%, a falha pode variar de 2% a 10%. Algumas variações anatômicas na parede lateral do nariz são relatadas, sendo referentes à localização do forame esfenopalatino (FEP), à presença de um forame acessório, à ramificação das artérias e à dimensão e morfologia do FEP. A variação anatômica dessa região assim como a escassez de estudos endoscópicos mostrando pontos de reparo para o encontro da artéria esfenopalatina e seus ramos podem justificar a falha cirúrgica em alguns casos, assim como a dificuldade técnica encontrada por alguns autores. OBJETIVO: Descrever a anatomia da região do FEP na parede lateral do nariz e as possíveis variações anatômicas, durante a dissecção endoscópica em cadáveres, e observar as possíveis diferenças entre os achados anatômicos, o gênero (masculino/feminino) e o grupo étnico/racial, assim como a simetria entre as fossas nasais. CASUÍSTICA E MÉTODOS: Estudo anatômico prospectivo realizado de setembro de 2006 a janeiro de 2007. A região do FEP de 61 cadáveres frescos (122 fossas nasais) foi cuidadosamente dissecada, sob visibilização endoscópica. Prevaleceram os cadáveres do sexo masculino (75%) e grupo étnico/racial pardo, seguidos de negros e brancos. Foram observados a presença da crista etmoidal da lâmina perpendicular do osso palatino, a localização dos forames esfenopalatino e acessório, o número de ramos arteriais emergentes pelos forames e a distância dos mesmos à espinha nasal anterior. Os dados foram analisados em relação ao gênero, grupo étnico/racial e simetria entre as fossas nasais do mesmo cadáver. Foi, ainda, avaliada a predição da presença do forame acessório em relação ao número de ramos arteriais emergentes através do FEP, à localização do FEP e à distância do FEP à espinha nasal anterior. RESULTADOS: A crista etmoidal esteve presente em 100% dos cadáveres, sendo anterior ao mesmo em 98,4% das vezes. A localização mais freqüente do FEP foi a região de transição do meato médio e meato superior (86,9%). A distância média do FEP e do forame acessório à espinha nasal anterior foi respectivamente de 66mm e 67mm, com desvio padrão de 5,3 e 4,7mm. O forame acessório esteve presente em 9,83% dos casos. Um único tronco arterial emergia através do FEP em 67,2% das vezes e em 100% dos forames acessórios. A análise da prevalência das variáveis estudadas em relação ao gênero e grupo étnico/racial não mostrou diferenças estatisticamente significantes (p<0,05). A análise da simetria mostrou concordância boa a excelente em relação à localização do FEP (índice Kappa 0,71/ p<0,001); concordância pobre em relação ao número de ramos arteriais emergentes através do FEP (índice Kappa 0,22/p=0,03) e ausência de concordância estatisticamente significante em relação à presença de forame acessório (p=0,53). Nenhuma das variáveis de interesse apresentou associação estatisticamente significante (p>0,05) que permita predizer a presença do forame acessório. CONCLUSÕES: Existem variações anatômicas na parede lateral do nariz que devem ser levadas em consideração para o sucesso do tratamento cirúrgico endoscópico da epistaxe severa. / INTRODUCTION: Even though the success rate of sphenopalatine ligation is greater than 95%, some authors have reported some difficulties in isolating those arteries during endoscopic surgical procedure. The failure rate of the sphenopalatine artery ligation or cauterization may vary from 2% to 10%. Some anatomical variations on the nose lateral wall are reported, with reference to the sphenopalatine foramen (SPF) location, the presence of an accessory foramen, arteries ramification and SPF dimension and morphology. Anatomical variation of the region, as well as scarcity of endoscopic studies showing landmarks to find the sphenopalatine artery and its branches may justify surgical failure. OBJECTIVE: The purpose of this study was to describe the anatomy of SPF region and possible anatomical variations, during the endoscopic cadaver dissection and to observe the symmetry between nasal sides and the relationship to gender and racial group. CASUISTICS AND METHODS: It is a prospective anatomical study developed from September, 2006 to January, 2007. The SPF of 61 fresh cadavers (122 nasal fossae) was carefully endoscopic dissected. Male (75%) and mixed race cadavers prevailed. Presence of ethmoidal crest, location of sphenopalatine and accessory foramens, number of arterial branches emerging through foramens and distances from the foramens to anterior nasal spine were observed. Data were analyzed in relation to gender, racial group and symmetry of the same cadaver. Prediction of the presence of accessory foramen was evaluated in relation to number of arterial branches emerging through SPF, SPF location and distance from the SPF to the anterior nasal spine. RESULTS: Ethmoidal crest was present in 100% of cadavers, being anterior to the SPF in 98.4% of times. The most frequent SPF location was the transition region of middle and superior meatus (86.9%). Mean distance from SPF and accessory foramen to anterior nasal spine was 6.6cm and 6.7cm, respectively. Accessory foramen was present in 9.83% of cases. A single arterial stem emerged through the SPF in 67.2% of times, and 100% through accessory foramens. The prevalence analyses showed no differences statistically significant (p>0,05) between gender and racial group. The symmetry analyses showed a strong conformity (Kappa index 0,71/p<0,01) between nasal fossae in relation to the SPF location; and a poor conformity (Kappa index 0,22/p=0,03) in relation to the number of arterial branches emerging through the SPF. There was no statistically significant conformity between nasal fossae and the presence of accessory foramen (p = 0,53). None of the variables of interest presents any statistically significant (p>0,05) association with the presence of the accessory foramen. CONCLUSIONS: Anatomical variations in the lateral nose wall exist, and should be taken into account, for a well-succeeded endoscopic surgical treatment of severe epistaxis.

A confiabilidade de um sistema de componentes depende da confiabilidade de cada componente. Assim, a estimação da função de confiabilidade de cada componente do sistema é de interesse. No entanto, esta não é uma tarefa fácil, pois quando o sistema falha, o tempo de falha de um dado componente pode não ser observado, isto é, um problema de dados censurados. Neste trabalho, propomos modelos Bayesianos paramétricos para estimação das funções de confiabilidade de componentes e sistemas em quatro diferentes cenários. Inicialmente, um modelo Weibull é proposto para estimar a distribuição do tempo de vida de um componente de interesse envolvido em sistemas coerentes não reparáveis, quando estão disponíveis o tempo de falha do sistema e o estado do componente no momento da falha do sistema. Não é imposta a suposição de que os tempos de vida dos componentes sejam identicamente distribuídos, mas a suposição de independência entre os tempos até a falha dos componentes é necessária, conforme teorema anunciado e devidamente demonstrado. Em situações com causa de falha mascarada, os estados dos componentes no momento da falha do sistema não são observados e, neste cenário, um modelo Weibull com variáveis latentes no processo de estimação é proposto. Os dois modelos anteriormente descritos propõem estimar marginalmente as funções de confiabilidade dos componentes quando não são disponíveis ou necessárias as informações dos demais componentes e, por consequência, a suposição de independência entre os tempos de vida dos componentes é necessária. Com o intuito de não impor esta suposição, o modelo Weibull multivariado de Hougaard é proposto para a estimação das funções de confiabilidade de componentes envolvidos em sistemas coerentes não reparáveis. Por fim, um modelo Weibull para a estimação da função de confiabilidade de componentes de um sistema em série reparável com causa de falha mascarada é proposto. Para cada cenário considerado, diferentes estudos de simulação são realizados para avaliar os modelos propostos, sempre comparando com a melhor solução encontrada na literatura até então, em que, em geral, os modelos propostos apresentam melhores resultados. Com o intuito de demonstrar a aplicabilidade dos modelos, análises de dados são realizadas com problemas reais não só da área de confiabilidade, mas também da área social. / The reliability of a system of components depends on reliability of each component. Thus, the initial statistical work should be the estimation of the reliability of each component of the system. This is not an easy task because when the system fails, the failure time of a given component can be not observed, that is, a problem of censored data. We propose parametric Bayesian models for reliability functions estimation of systems and components involved in four scenarios. First, a Weibull model is proposed to estimate component failure time distribution from non-repairable coherent systems when there are available the system failure time and the component status at the system failure moment. Furthermore, identically distributed failure times are not a required restriction. An important result is proved: without the assumption that components\' lifetimes are mutually independent, a given set of sub-reliability functions does not identify the corresponding marginal reliability function. In masked cause of failure situations, it is not possible to identify the statuses of the components at the moment of system failure and, in this second scenario, we propose a Bayesian Weibull model by means of latent variables in the estimation process. The two models described above propose to estimate marginally the reliability functions of the components when the information of the other components is not available or necessary and, consequently, the assumption of independence among the components\' failure times is necessary. In order to not impose this assumption, the Hougaard multivariate Weibull model is proposed for the estimation of the components\' reliability functions involved in non-repairable coherent systems. Finally, a Weibull model for the estimation of the reliability functions of components of a repairable series system with masked cause of failure is proposed. For each scenario, different simulation studies are carried out to evaluate the proposed models, always comparing then with the best solution found in the literature until then. In general, the proposed models present better results. In order to demonstrate the applicability of the models, data analysis are performed with real problems not only from the reliability area, but also from social area.

A confiabilidade de um sistema de componentes depende da confiabilidade de cada componente. Assim, a estimação da função de confiabilidade de cada componente do sistema é de interesse. No entanto, esta não é uma tarefa fácil, pois quando o sistema falha, o tempo de falha de um dado componente pode não ser observado, isto é, um problema de dados censurados. Neste trabalho, propomos modelos Bayesianos paramétricos para estimação das funções de confiabilidade de componentes e sistemas em quatro diferentes cenários. Inicialmente, um modelo Weibull é proposto para estimar a distribuição do tempo de vida de um componente de interesse envolvido em sistemas coerentes não reparáveis, quando estão disponíveis o tempo de falha do sistema e o estado do componente no momento da falha do sistema. Não é imposta a suposição de que os tempos de vida dos componentes sejam identicamente distribuídos, mas a suposição de independência entre os tempos até a falha dos componentes é necessária, conforme teorema anunciado e devidamente demonstrado. Em situações com causa de falha mascarada, os estados dos componentes no momento da falha do sistema não são observados e, neste cenário, um modelo Weibull com variáveis latentes no processo de estimação é proposto. Os dois modelos anteriormente descritos propõem estimar marginalmente as funções de confiabilidade dos componentes quando não são disponíveis ou necessárias as informações dos demais componentes e, por consequência, a suposição de independência entre os tempos de vida dos componentes é necessária. Com o intuito de não impor esta suposição, o modelo Weibull multivariado de Hougaard é proposto para a estimação das funções de confiabilidade de componentes envolvidos em sistemas coerentes não reparáveis. Por fim, um modelo Weibull para a estimação da função de confiabilidade de componentes de um sistema em série reparável com causa de falha mascarada é proposto. Para cada cenário considerado, diferentes estudos de simulação são realizados para avaliar os modelos propostos, sempre comparando com a melhor solução encontrada na literatura até então, em que, em geral, os modelos propostos apresentam melhores resultados. Com o intuito de demonstrar a aplicabilidade dos modelos, análises de dados são realizadas com problemas reais não só da área de confiabilidade, mas também da área social. / The reliability of a system of components depends on reliability of each component. Thus, the initial statistical work should be the estimation of the reliability of each component of the system. This is not an easy task because when the system fails, the failure time of a given component can be not observed, that is, a problem of censored data. We propose parametric Bayesian models for reliability functions estimation of systems and components involved in four scenarios. First, a Weibull model is proposed to estimate component failure time distribution from non-repairable coherent systems when there are available the system failure time and the component status at the system failure moment. Furthermore, identically distributed failure times are not a required restriction. An important result is proved: without the assumption that components\' lifetimes are mutually independent, a given set of sub-reliability functions does not identify the corresponding marginal reliability function. In masked cause of failure situations, it is not possible to identify the statuses of the components at the moment of system failure and, in this second scenario, we propose a Bayesian Weibull model by means of latent variables in the estimation process. The two models described above propose to estimate marginally the reliability functions of the components when the information of the other components is not available or necessary and, consequently, the assumption of independence among the components\' failure times is necessary. In order to not impose this assumption, the Hougaard multivariate Weibull model is proposed for the estimation of the components\' reliability functions involved in non-repairable coherent systems. Finally, a Weibull model for the estimation of the reliability functions of components of a repairable series system with masked cause of failure is proposed. For each scenario, different simulation studies are carried out to evaluate the proposed models, always comparing then with the best solution found in the literature until then. In general, the proposed models present better results. In order to demonstrate the applicability of the models, data analysis are performed with real problems not only from the reliability area, but also from social area.