Statistical inferences under step stress partially accelerated life testing based on multiple censoring approaches using simulated and real-life engineering data
Creators
- 1. Aligarh Muslim University
- 2. Saudi Electronic University
- 3. Bahrain Polytechnic
- 4. University of Tabuk
- 5. Helwan University
- 6. National University of Sciences, Technologies, Engineering and Mathematics
- 7. Princess Nourah bint Abdulrahman University
Description
Evaluating the lifespan distribution of highly reliable commodities under regular use is exceedingly difficult, time consuming, and extremely expensive. As a result of its ability to provide more failure data faster and at a lower experimental cost, accelerated life testing has become increasingly important in life testing studies. In this article, we concentrate on parametric inference for step stress partially life testing utilizing multiple censored data based on the Tampered Random Variable model. Under normal stress circumstances, the lifespan of the experimental units is assumed to follow the Nadarajah-Haghighi distribution, with and being the shape and scale parameters, respectively. Maximum likelihood estimates for model parameters and acceleration factor are developed using multiple censored data. We build asymptotic confidence intervals for the unknown parameters using the observed Fisher information matrix. To demonstrate the applicability of the different methodologies, an actual data set based on the timings of subsequent failures of consecutive air conditioning system failures for each member of a Boeing 720 jet aircraft fleet is investigated. Finally, thorough simulation studies utilizing various censoring strategies are performed to evaluate the estimate procedure performance. Several sample sizes were studied in order to investigate the finite sample features of the considered estimators. According to our numerical findings, the values of mean squared errors and average asymptotic confidence intervals lengths drop as sample size increases. Furthermore, when the censoring level is reduced, the considered estimates of the parameters approach their genuine values.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
إن تقييم توزيع العمر الافتراضي للسلع عالية الموثوقية في ظل الاستخدام المنتظم أمر صعب للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا للغاية. نتيجة لقدرتها على توفير المزيد من بيانات الفشل بشكل أسرع وبتكلفة تجريبية أقل، أصبح اختبار الحياة المتسارع ذا أهمية متزايدة في دراسات اختبار الحياة. في هذه المقالة، نركز على الاستدلال البارامتري لاختبار الإجهاد التدريجي جزئيًا باستخدام بيانات متعددة خاضعة للرقابة بناءً على نموذج المتغير العشوائي المعبث به. في ظل ظروف الإجهاد العادية، من المفترض أن يتبع عمر الوحدات التجريبية توزيع Nadarajah - Haghighi، مع كونها معلمات الشكل والمقياس، على التوالي. يتم تطوير تقديرات الاحتمال الأقصى لمعلمات النموذج وعامل التسارع باستخدام بيانات متعددة خاضعة للرقابة. نبني فترات ثقة مقاربة للمعلمات غير المعروفة باستخدام مصفوفة معلومات فيشر المرصودة. لإثبات قابلية تطبيق المنهجيات المختلفة، يتم التحقيق في مجموعة بيانات فعلية بناءً على توقيت الأعطال اللاحقة لأعطال نظام تكييف الهواء المتتالية لكل عضو في أسطول طائرات بوينج 720 النفاثة. أخيرًا، يتم إجراء دراسات محاكاة شاملة باستخدام استراتيجيات رقابة مختلفة لتقييم أداء الإجراء التقديري. تمت دراسة العديد من أحجام العينات من أجل التحقيق في سمات العينة المحدودة للمقدرين المدروسين. وفقًا لنتائجنا العددية، تنخفض قيم متوسط الأخطاء التربيعية ومتوسط أطوال فترات الثقة المتقاربة مع زيادة حجم العينة. علاوة على ذلك، عندما يتم تخفيض مستوى الرقابة، تقترب التقديرات المدروسة للمعايير من قيمها الحقيقية.Translated Description (French)
Évaluer la durée de vie de la distribution de produits de base hautement fiables dans le cadre d'une utilisation régulière est extrêmement difficile, long et extrêmement coûteux. En raison de sa capacité à fournir plus de données sur les défaillances plus rapidement et à moindre coût expérimental, les tests de durée de vie accélérés sont devenus de plus en plus importants dans les études de tests de durée de vie. Dans cet article, nous nous concentrons sur l'inférence paramétrique pour les tests de vie partielle de stress par étapes en utilisant plusieurs données censurées basées sur le modèle de variable aléatoire altérée. Dans des circonstances de stress normales, la durée de vie des unités expérimentales est supposée suivre la distribution Nadarajah-Haghighi, avec et étant les paramètres de forme et d'échelle, respectivement. Les estimations de probabilité maximale pour les paramètres du modèle et le facteur d'accélération sont développées à l'aide de multiples données censurées. Nous construisons des intervalles de confiance asymptotiques pour les paramètres inconnus en utilisant la matrice d'information de Fisher observée. Pour démontrer l'applicabilité des différentes méthodologies, un ensemble de données réel basé sur les horaires des défaillances ultérieures du système de climatisation consécutives pour chaque membre d'une flotte d'avions à réaction Boeing 720 est étudié. Enfin, des études de simulation approfondies utilisant diverses stratégies de censure sont effectuées pour évaluer la performance de la procédure d'estimation. Plusieurs tailles d'échantillons ont été étudiées afin d'étudier les caractéristiques d'échantillons finis des estimateurs considérés. Selon nos résultats numériques, les valeurs des erreurs quadratiques moyennes et des longueurs moyennes des intervalles de confiance asymptotiques diminuent à mesure que la taille de l'échantillon augmente. En outre, lorsque le niveau de censure est réduit, les estimations considérées des paramètres se rapprochent de leurs valeurs réelles.Translated Description (Spanish)
Evaluar la distribución de la vida útil de productos altamente confiables bajo uso regular es extremadamente difícil, consume mucho tiempo y es extremadamente costoso. Como resultado de su capacidad para proporcionar más datos de fallas más rápido y a un menor costo experimental, las pruebas de vida acelerada se han vuelto cada vez más importantes en los estudios de pruebas de vida. En este artículo, nos concentramos en la inferencia paramétrica para las pruebas de vida parcial de estrés escalonado utilizando múltiples datos censurados basados en el modelo de variables aleatorias manipuladas. En circunstancias normales de estrés, se supone que la vida útil de las unidades experimentales sigue la distribución de Nadarajah-Haghighi, con y siendo los parámetros de forma y escala, respectivamente. Las estimaciones de probabilidad máxima para los parámetros del modelo y el factor de aceleración se desarrollan utilizando múltiples datos censurados. Construimos intervalos de confianza asintóticos para los parámetros desconocidos utilizando la matriz de información de Fisher observada. Para demostrar la aplicabilidad de las diferentes metodologías, se investiga un conjunto de datos reales basados en los tiempos de fallas posteriores de fallas consecutivas del sistema de aire acondicionado para cada miembro de una flota de aviones Boeing 720. Finalmente, se realizan estudios de simulación exhaustivos que utilizan diversas estrategias de censura para evaluar el rendimiento del procedimiento de estimación. Se estudiaron varios tamaños de muestra para investigar las características de la muestra finita de los estimadores considerados. De acuerdo con nuestros hallazgos numéricos, los valores de los errores cuadráticos medios y las longitudes medias de los intervalos de confianza asintóticos disminuyen a medida que aumenta el tamaño de la muestra. Además, cuando se reduce el nivel de censura, las estimaciones consideradas de los parámetros se acercan a sus valores genuinos.Files
s41598-023-39170-x.pdf.pdf
Files
(10.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d0f7f16f7d65dec695924324daa97a1d
|
10.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاستدلالات الإحصائية تحت ضغط الخطوة تسارع جزئيا اختبار الحياة على أساس نهج رقابة متعددة باستخدام بيانات هندسية محاكاة وواقع الحياة
- Translated title (French)
- Les inférences statistiques sous stress STEP ont partiellement accéléré les tests de durée de vie basés sur de multiples approches de censure utilisant des données d'ingénierie simulées et réelles
- Translated title (Spanish)
- Las inferencias estadísticas bajo estrés escalonado aceleraron parcialmente las pruebas de vida basadas en múltiples enfoques de censura utilizando datos de ingeniería simulados y de la vida real
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385469828
- DOI
- 10.1038/s41598-023-39170-x
References
- https://openalex.org/W1971347606
- https://openalex.org/W1973435812
- https://openalex.org/W1982430542
- https://openalex.org/W1996283453
- https://openalex.org/W2063405801
- https://openalex.org/W2067280784
- https://openalex.org/W2138542818
- https://openalex.org/W2278421777
- https://openalex.org/W2329566683
- https://openalex.org/W2411262377
- https://openalex.org/W2592170759
- https://openalex.org/W2924603573
- https://openalex.org/W2948779525
- https://openalex.org/W2955592694
- https://openalex.org/W2995286532
- https://openalex.org/W3009614264
- https://openalex.org/W3029355570
- https://openalex.org/W3081804836
- https://openalex.org/W3200723648
- https://openalex.org/W4212767417
- https://openalex.org/W4233921518
- https://openalex.org/W4238284345
- https://openalex.org/W4312307711
- https://openalex.org/W901499899