Tema 1. Muestreo Aleatorio

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  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    Estadística GeneralIntroducción a la Estadística

    Concepto de Estadística.Es la ciencia encargadadel desarrollo técnico

    HENRYVILLARROEL

    de organizar, analizar einterpretar lainformación generadasa partir de los datosrecolectados

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    Estadística GeneralIntroducción a la EstadísticaClasificación de la Estadística.Estadística Descriptiva. Se

    refiere a la recolección,resentación descri ción

    HE !" #I$$%!!&E$

    an'lisis e interpretación deuna colección de datos.Esencialmente consiste enresumir los datos a travésde uno o dos m'selementos de información(medidas descriptivas)

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    Estadística GeneralIntroducción a la Estadística HE !" #I$$%!!&E$Variable Cuantitativa

    (Numérica)Variable Cualitativa

    (No numérica )

    Continua Discreta Ordinal Nominal

    Puede tomarcualquier valoren un intervalo

    dado. (Procesos demedición)

    Toma sólo ciertosvalores.

    (procesos decontar)

    Ingreso, talla,

    peso, volumen degas producido,etc.

    Nº de trabajadorespor oficina,

    nº de alumnospor curso etc.

    Tienen un ordenpredeterminado:

    No tienen un ordenpredeterminado:

    -Nivel de Educación-Estrato socioeconómico-Categoría de ocupación.

    Sexo,ocupación,

    Condición deempleo (nombrado

    o contratado)

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    Estadística GeneralEstadística Descriptivaedia ( edia aritmética)

    Es el cociente entre la suma de todos los datos - el n5mero de ellos - denotamatem'ticamente6

    1 n

    HE !" #I$$%!!&E$

    edianaEs el valor ue separa por la mitad, las o*servaciones ordenadas de menor a ma-or detal forma ue el 789 son menores ue la mediana - el otro 789 son ma-ores. Si elnumero de datos es impar la mediana ser' el valor central - si es par tomaremos comomediana la media aritmética de los dos valores centrales

    1i

    in ==

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    Estadística GeneralEstadística Descriptivaoda

    Es el valor de la varia*le ue m's se repite, es decir, a uella cu-a frecuencia a*soluta esma-or. o tiene por ue ser 5nica

    HE !" #I$$%!!&E$

    edidas de dispersión

    $as medidas de dispersión cuantifican la separación, la dispersión, la varia*ilidad de losvalores de la distri*ución con respecto al valor central. Entre las medidas de dispersióntenemos6$a varianza$a desviación est'ndar

    Coeficiente de variación.

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    Estadística GeneralEstadística Descriptiva$a #arianza uestralEs el promedio del cuadrado de las distancias entre cada o*servación - la media

    aritmética del con2unto de las o*servaciones

    HE !" #I$$%!!&E$

    2

    2 1( )

    1

    n

    ii

    X

    X X

    nσ =

    −=

    −∑

    $a Desviación Standard uestralSe define como la raíz cuadrada positiva de la varianza

    2

    1

    ( )

    1

    n

    ii

    X

    X X

    n

    σ =−

    =−

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    Estadística GeneralEstadística DescriptivaCoeficiente de variación

    Se define como el cociente entre la desviación est'ndar - el valor a*soluto de la mediaaritmética

    HE !" #I$$%!!&E$

    El C# representa el numero de veces ue la desviación est'ndar contiene la media

    aritmética - por lo tanto cuanto ma-or es C# ma-or es la desviación - menor larepresentatividad de la media

    X CV X σ =

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    Estadística GeneralEstadística DescriptivaPROBLEMA TIPO.El gerente de mantenimiento de Otinsa, esta preparando un mantenimiento mayor (Overhaul) de las bombas centrifugas delsistema de enfriamiento de la planta de fraccionamiento de GLP. Para esta propósito utiliza los tiempos obtenidos de las 20reparaciones similares realizadas en la planta y los registros se muestran en la tabla I. El gerente de mantenimiento desearealizar un informe que responda las siguientes interrogantes:

    • Realizar la tabla de datos agrupado y graficar la tendencia

    • ¿Cuál será el tiempo promedio para reparar las bombas centrifugas ?

    HE !" #I$$%!!&E$

    • ¿ Cual es el tiempo aproximado en horas que existe entre cada reparación mayor?

    •¿ Cual es la mediana de los tiempos de las tareas de mantenimiento?

    Numero de

    reparación

    Tiempo (en

    Horas)

    Numero de

    reparación

    Tiempo (en

    Horas)

    Numero de

    reparación

    Tiempo (en

    Horas)

    Numero de

    reparación

    Tiempo (en

    Horas)

    1 11 6 12 11 9 16 11.5

    2 6.5 7 13 12 12 17 13

    3 12 8 6 13 12 18 7

    4 14 9 6.5 14 12 19 10

    5 8.5 10 11.5 15 12 20 9.5

    Tabla I

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    Estadística GeneralEstadística Descriptiva

    max min 14 6 8 Rango X X horas= − = − =1 3.33 1 3.33 20 5.33 5 intK Logn Log ervalos= + = + = ≅

    Números de intervalos:

    HE !" #I$$%!!&E$

    Realizar la tabla de datos agrupado y graficar la tendencia

    Intervalos de Clase (horas) Frecuenciade Clase

    FrecuenciaRelativa

    (%)

    Frecuenciaacumulada

    Frecuencia Acumulada (%)

    6.0 - 7.6 4 0.20 4 0.207.7 - 9.3 2 0.10 6 0.309.4 - 11.0 3 0.15 9 0.45

    11.1 - 12.7 8 0.40 17 0.85

    12.8 - 14.4 3 0.15 20 1.00

    Tamaño de los Intervalos :

    /a*la de Datos %grupados

    81.6

    5 R

    I horasK

    = = =

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    Estadística GeneralEstadística Descriptiva HE !" #I$$%!!&E$Histograma de Mantenimiento Mayor de la Torre

    Desbutanizadora

    810

    s e

    4

    23 3

    0

    2

    4

    6

    8

    6.0 - 7.6 7.7 - 9.3 9.4 - 11.0 11.1 - 12.7 12.8 - 14.4

    Intervalos de Clase (Horas)

    F r e c u e n c i a

    d e C

    l a

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    Estadística GeneralEstadística Descriptiva HE !" #I$$%!!&E$¿Cuál será el tiempo promedio para reparar las bombas centrifugas ?

    20

    1

    110.45i

    i

    Media X X horasn =

    = = =∑

    ¿ u ser e t empo aprox ma o en oras que ex ste entre ca a reparac n mayor

    2horas20

    2 2

    1 1

    ( ) ( )

    1 20 1

    n

    i ii i

    X

    X X X X

    nσ = =

    − −

    = =− −

    ∑ ∑ 20 2 2 2 21

    ( ) (11 10.45) (6.5 10.45) ...... (9.5 10.45) 112.358ii

    X X =

    − = − + − + + − =∑

    112.3582.431

    20 1 X horasσ = =

    Desviación Estándar:

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    Mediana

    6.0, 6.5, 6.5, 7.0, 8.5, 9, 9.5, 10, 11, 11.5 , 11.5 , 12, 12, 12, 12, 12, 12, 13, 13, 14

    Estadística GeneralEstadística Descriptiva HE !" #I$$%!!&E$¿Cuál es la mediana de los tiempos de las tareas de mantenimiento?

    Como n=20 registros es par, la mediana es la media aritmética de los términos centrales

    11.5 11.511.5

    2mediana

    += = horas

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $inealEs una técnica estadística depronostico ue se utilizapara desarrollar unaecuación matem'tica uemuestra como se relacionan

    HENRYVILLARROEL

    dos varia*lesEl an'lisis de regresión linealinclu-e una varia*leindependiente - una varia*ledependiente para las cualesla relación entre varia*les sepuede apro3imar a una línearecta

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    y a bx y

    x

    = +=

    =

    Variabledependiente

    HENRYVILLARROEL

    ab

    =

    =

    independiente

    Pendiente de la recta

    Intercepción con el eje y

    Este método ajusta una línea a las observaciones de manera que miniminice la suma de lasdistancias al cuadrado con respecto a la media:

    ( )( )

    ( )( )

    2

    1

    2

    1

    0

    0

    n

    i ii

    n

    i ii

    y a bxa

    y a bxb

    =

    =

    ∂ = − + = ∂

    ∂ = − + =

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    20/70

    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    1 1 12

    2

    n n n

    i i i ii i i

    n n

    i i

    n x y x yb

    n x x

    = = =

    −=

    ∑ ∑ ∑∑ ∑

    HENRYVILLARROEL

    1 1i i= =

    2

    1 1 1 12

    2

    1 1

    n n n n

    i i i i ii i i i

    n n

    i ii i

    x y x y xa

    n x x

    = = = =

    = =

    =

    ∑ ∑ ∑ ∑

    ∑ ∑

    (Pendiente de la recta de aproximación)

    (Intercepción de la recta de aproximación con el eje y)

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    Coeficiente de Correlación (r)Es la medida ue e3presa la situaciónrelativa de un numero de sucesosrespecto a dos varia*les (dependiente e

    HENRYVILLARROEL

    .

    r;8 (valores cercanos)< no e3iste relaciónde asociación entre las dos varia*lesr ;=> (valores cercanos)< la relación deasociación de las varia*les es decrecienter ; > (valores cercanos)< la relación deasociación de las varia*les de creciente

    1 1 1

    2 2

    2 2

    1 1 1 1

    n n n

    i i i ii i i

    n n n n

    i i i i

    i i i i

    n x y x yr

    n x x n y y

    = = =

    = = = =

    =

    − −

    ∑ ∑ ∑

    ∑ ∑ ∑ ∑

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    23/70

    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    B7

    8

    7Estacion de Flujo T !"#

    HENRYVILLARROEL

    8

    7>8

    >7

    A8

    A7

    B8

    8 > A B 7 F

    F a

    l l a s

    $ r e s e n

    t a d

    a s

    %oras Trabajadas

    #alor real

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $inealy= numero de fallas presentadas , Variable dependientex= numero de horas trabajadas en las tareas de mantenimientopreventivo, variable independiente

    Ecuación de Pronostico : y a bx= +

    HENRYVILLARROEL

    1 1 12

    2

    1 1

    n n n

    i i i ii i i

    n n

    i ii i

    n x y x yb

    n x x

    = = =

    = =

    −=

    ∑ ∑ ∑∑ ∑

    2

    1 1 1 12

    2

    1 1

    n n n n

    i i i i ii i i i

    n n

    i ii i

    y x y xa

    n x x

    = = = =

    = =

    −=

    ∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑

    4

    1

    1

    4

    536

    20

    i ii

    n

    i

    i

    n

    x y

    x

    =

    =

    =

    =

    =

    42

    1

    4

    1

    2

    1

    120

    81

    2509

    ii

    ii

    n

    ii

    x

    y

    y

    =

    =

    =

    =

    =

    =

    ∑∑

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    Sustituyendo los valores, se obtienen las constantes de laecuación de pronostico

    ( )( ) ( )( )2

    4 536 20 816.55b

    −= =

    ( )( ) ( )( )( )( ) ( )2

    120 81 536 2012.5

    4 120 20a

    −= = −

    HENRYVILLARROEL

    1 1 1

    2 2

    2 2

    1 1 1 1

    n n n

    i i i ii i i

    n n n n

    i i i i

    i i i i

    n x y x yr

    n x x n y y

    = = =

    = = = =

    =

    − −

    ∑ ∑ ∑

    ∑ ∑ ∑ ∑

    12.5 6.55 y x= − +

    ( )( ) ( )( )

    ( )( ) ( ) ( )( ) ( )2 24 536 20 81

    0.994 120 20 4 2509 81

    r −

    = = − −

    Ecuación de Pronostico :

    (Relación Lineal Positiva)

    Coeficiente de correlación (r) :

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    12.5 6.55 y x= − +Ecuación de Pronostico :

    ¿Cuál será el numero de fallas que se presentaran si las tareas de mantenimiento preventivo alcanzanlas 20 horas?

    HENRYVILLARROEL

    =

    12.5 6.55(20)

    118.5 119

    y

    y

    = − +

    = ≅ Fallasaproximadas

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    27/70

    ES/%D:S/IC% GE E!%$!egresión $ineal

    B7

    8

    7 Estacion de Flujo T !"#

    HENRYVILLARROEL

    8

    7

    >8

    >7

    A8

    A7

    B8

    8 > A B 7 F

    F a

    l l a s

    $ r e s e n

    t a

    d a s

    %oras Trabajadas

    valor realvalor pronosticado$ineal (valor pronosticado)

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    LINEALIZAR LA ECUACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL

    ( ) β α / )( t et R −=

    β =− t

    ( ) b

    Lnt Lnt n

    t R Ln Ln Lnt

    t R Ln Ln Lnt n

    i

    ii

    =−

    =∑∑

    ∑ ∑ ∑22.

    ))(

    1.)

    )(1

    (..

    β

    α

    α β β Ln Lnt t R

    Ln Ln ..)(

    1 −=

    a xb y += . β

    α −

    = a Ln

    = β

    α

    a

    e

    Aplicando Regresión Lineal a laecuación

    ( ) a

    Lnt Lnt n

    Lnt t R

    Ln Ln Lnt t R

    Ln Ln Lnt

    Lni

    ii

    =−

    =−∑ ∑

    ∑ ∑ ∑∑22

    2

    .

    .)(

    1(.

    )(

    1(.

    . α β

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    Confiabilidad. ConceptoEs la ciencia que se encarga de la

    predicción, estimación u optimización de

    HENRYVILLARROEL

    CONFIABILIDADTEMA No.3

    supervivencias de los componentes osistemas (Elsayed, 1996)

    Probabilidad de que unequipo, maquinaria o sistema realicen

    sus funciones satisfactoriamente bajocondiciones especificas dentro de ciertoperiodo de tiempo, medido por MTBF”.(Mackenna, 1997)

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    30/70

    HENRYVILLARROEL

    CONFIABILIDADTEMA No.3

    ConfiabilidadTiempo promedio entre

    fallas (MTBF)

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    31/70

    PROBABILIDAD:

    • ES UNA MEDIDA DE LA POSIBILIDAD DE OCURRENCIA DE UN EVENTO

    CONCEPTOS BASICOSCONCEPTOS BASICOS

    PROBABILIDAD

    • LA FRECUENCIA ES UN INDICADOR DE PROBABILIDAD:

    SI EL EVENTO “A” ES MUY FRECUENTE => PROBABILIDAD DE “A” (P(A)) ES ALTA

    SI EL EVENTO “A” ES POCO FRECUENTE=> PROBABILIDAD DE “A” (P(A)) ES BAJA

    DEFINICION “FRECUENTISTA” DE LA PROBABILIDAD

    P(A)=No DE VECES QUE SE PRESENTA EL EVENTO “A”

    No DE VECES QUE SE REALIZA EL EXPERIMENTO ALEATORIO

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    32/70

    % /E I IE /& +!&0%0I$IS/IC&DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

    Estudio delMantenimiento

    TribologiaVibraciones

    END

    En base a la condicióndel equipo

    Estadistica IEstadistica IIOpt. del Mtto

    En base a laEstadistica y la confiabilidad

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    DISTRIBUCION NORMAL

    DISTRIBUCIONES PROBABILISTICAS PARAMETRICASDISTRIBUCIONES PROBABILISTICAS PARAMETRICAS

    % /E I IE /& +!&0%0I$IS/IC&DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

    VARIABLES ALEATORIASVARIABLES ALEATORIASDISCRETASDISCRETAS

    VARIABLES ALEATORIASVARIABLES ALEATORIASCONTINUASCONTINUAS

    DISTRIBUCION EXPONENCIAL

    DISTRIBUCION DE WEIBULL

    DISTRIBUCION BINOMIAL

    DISTRIBUCION HIPERGONOMETRICA

    DISTRIBUCION DE POISSON

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    $O&'(CION1 ID%DES DE I /E!ES

    )*E+TR(

    % /E I IE /& +!&0%0I$IS/IC&DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

    +E 1EJ% +%!/E !E+!ESE /%/I#% DE $% +&0$%CI&

    D(T( DE CONFI(&I'ID(D

    % %$ISIS ES/%DIS/IC& DE C& KI%0$ID%D

    INFOR)(CION

    %CE!C% DE $% +&0$%CI&

    %CCI&

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    35/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Es la distri*ución ueme2or modela la tasa defalla constante o vida

    e n c

    i a r e

    l a t i v a

    ( % )

    uc?os componentes

    electrónicos tales comocircuitos, transistores

    muestran uncomportamiento de fallae3ponencial

    F r e c

    Intervalos de Clase(tiempo)

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    36/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Modelo matemático

    t t f e λ λ −=)( u e n c

    i a r e

    l a t i v a

    ( % )

    t t R e

    −=)(

    λ λ

    λ λ =−

    −==

    t

    t

    t R

    t f t h

    ee

    )(

    )()(

    ∫ ∫∞ ∞

    =−==0 0

    1)(

    λ λ λ dt t dt t R MTBF e

    F

    r e

    Intervalos de Clase(tiempo)

    T a s a

    d e

    F a l l a

    ( % )

    Intervalos de Clase

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    37/70

    Modelo matemático

    t t R e λ −=)(

    t )

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    λ == MTBF t

    368.01

    1

    )( =−=

    = eet R λ λ

    haciendo

    C o n

    f i a

    b i l i d a d R

    Intervalos de tiempo

    0.368

    MTBF

    2

    2 1

    λ σ =

    DIS/!I01CI& ES DE !&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    38/70

    Procedimiento para la predicción del MTBF y tasa de falla en ladistribución exponencial:Agrupar los datos y graficar f(t) vs. TiempoOrdenar la información de los tiempos de operación en ordenascendente (de menor a mayor)

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Calcular la probabilidad de falla estadística por:

    i= numero de orden de observaciónN=numero total de observacionesCalcular la probabilidad de supervivencia R(t)=1-F(t)Construir la recta de confiabilidad versus tiempos de operaciónDeterminar el MTBF con R(t)=37% aprox en la grafica

    1)(

    +=

    N i

    t F 4.0

    3.0)(

    +

    −=

    N i

    t F 50≥ N 20≤ N 5020 ≤≤ N

    N i

    t F =)(

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    39/70

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    40/70

    EJEMPLO DE DISTRIBUCION EXPONENCIALEn la tabla siguiente se muestran las horas de operación antes de fallar de unmontacargas de la empresa Otinsa. Se desea determinar el MTBF

    %oras antes de fallar Causa de la falla

    DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDADUNIDAD IIIDISTRIBUCION EXPONENCIAL

    >> cauc?o> Car*uraciónA Sistema ?idr'ulico>7 Sistema de elevación

    7 Sistema de direcciónSistema de dirección

    A Cauc?oF Sistema ?idr'ulico

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    41/70

    EJEMPLO DE APLICACIÓN DISTRIBUCION EXPONENCIAL (Cont.)

    2min = X

    49max = X

    47249minmax =−=−= X X Rango

    1 3.33 8. 4.00K = + = 1275.114

    47≅== I

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Intervalos (?oras) Kr f (t) o. Deso*revivientes ? (t)

    A = > 8.78 8.78

    >7 = AF A 8.A7 8.78

    A = 8 > 8.>A7 A 8.78

    > = 7B > 8.>A7 > >.88

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    42/70

    Grafica de f(t) montacargas

    Grafica de h(t) del Montacargas

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    0.5

    0.25

    0.125 0.125

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    .

    O2 - 14 15 - 27 28 - 40 41 - 53

    Intervalos de Clase

    F r e c u e n c

    i a r e

    l a t i v a

    ( % )

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    2.0 - 14.0 15.0 - 27.0 28.0 - 40.0

    Intervalos de Clase

    T a s a

    d e

    f a l l a ( % )

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    43/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Ordinal Tiempo F,t- R,t- R,t- .

    1. Ordenar en forma ascendente

    2. Calculo de

    3. Calculo de R(t)=1-F(t)4.0

    3.0)(+

    −= N it F

    / " 0102## 013/45 3/145" 6 01"0"# 015355 53155

    # 5 01#"/7 014524 45124

    7 // 017707 016634 66134

    6 /6 016636 017706 77106

    4 /3 014526 01#"/6 #"1/6

    5 "2 015354 01"0"7 "01"7

    2 73 013/44 0102#7 21#7

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    44/70

    MTBF=18 horas

    DIS/!I01CI& ES DE !&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    45/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    Ordinal (i) Tiempo (horas)Tiempo (horas) R(t) Ln Ln R(t) R(t)

    METODO ANALITICO

    1.- Ordenar en forma ascendente y Ln R(t)

    . -- ..

    2 55 0.7977 --0.22600.2260

    3 77 0.6786 --0.38770.3877

    4 1111 0.5596 --0.58050.5805

    5 1515 0.4405 --0.81980.8198

    6 1919 0.3215 --1.13471.13477 2828 0.2024 --1.59751.5975

    8 4949 0.0834 --2.48412.4841

    2. Aplicar la regresión lineal para el calculo del MTBF

    DIS/!I01CI& ES DE !&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    46/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EL+& E CI%$

    METODO ANALITICO

    Resumen Estadístico de la regresiónlineal8=n

    1368

    =∑=

    it

    Sustituyendo:

    ( ) ( ) 052061.0

    1363970.8

    )3172.7).(136()7105.210).(8(2

    −=−

    −−−=− λ

    ( ) ( )22.)(ln.)(ln..

    ∑∑ −−

    =−

    ii

    i

    t t n

    t Rt t Rt ni

    λ ∑=

    −=8

    1

    3172.7)(i

    it LnR

    39708

    1

    2 =∑ it

    7105.210)(.8

    1

    −=∑ t LnRt i20.19

    1 ==λ

    MTBF horas

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    47/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

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    48/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    Es la distri*ución de vidamas ampliamente utilizadaen los an'lisis para descri*irla tasa de falla de los

    , .

    atem'ticamente se define6( ) β α

    β

    α α β / .

    1

    )( t et t f −−

    =

    1

    )( −

    = β β α

    β t t h( ) β α / )( t et R −=

    h(t)

    β=Pendiente o parámetro de forma

    α = Parámetro de escala (edad característica de falla)

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    49/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    Características6MN> tasa de falla decreciente( ortalidad infantil) ;

    (vida 5til)M O > tasa de falla creciente(desgaste)

    )

    1

    1(. β α +Γ =

    MTBF

    )1

    1( β

    +Γ = Función Gamma

    Casos particulares:

    1=

    β α =

    TBF 5.0= β .2=TBF

    +Γ −

    +Γ =

    β β α σ

    11

    21. 222

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    50/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    β α / t −

    METODO GRAFICO PARA DETERMINAR LA DISTRIBUCION DE WEIBULL

    1= β

    =t

    3678.01)( =−== et R α

    6322.0)(1)( ==−== α α t Rt F

    Haciendo:

    Intervalos de tiempo

    0.6322

    F(t)PAPEL WEIBULL

    =t

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    51/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    METODO ANALITICO PARA DETERMINAR LA DISTRIBUCION DE WEIBULL

    ( ) β α / )( t et R −=

    β =− t ( )

    b Lnt Lnt n

    t R Ln Ln Lnt

    t R Ln Ln Lnt n

    i

    ii

    =−

    =∑ ∑ ∑

    22.

    ))(

    1.)

    )(1

    (..

    β

    α

    α β β Ln Lnt t R

    Ln Ln ..)(

    1 −=

    a xb y += . β

    α −

    = a Ln

    = β α

    a

    e

    Aplicando Regresión Lineal a laecuación

    ( )a

    Lnt Lnt n

    Lnt t R

    Ln Ln Lnt t R

    Ln Ln Lnt

    Lni

    ii

    =−

    =−∑ ∑

    ∑ ∑ ∑∑22

    2

    .

    .)(

    1(.

    )(

    1(.

    . α β

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

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    52/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    +rocedimiento para la predicción edad característica de falla - modo defalla en la distri*ución ei*ull6 %grupar los datos - graficar f(t) vs. /iempo&rdenar la información de los tiempos de operación en ordenascendente (de menor a ma-or)Calcular la pro*a*ilidad de falla estadística por6

    i ; numero de orden de o*servación;numero total de o*servaciones

    Construir la recta de confia*ilidad versus tiempos de operaciónDeterminar la edad característica defalla( ) conK(t); B.AA9 apro3.en la grafica del papel ei*ullDeterminar

    1)(

    +=

    N i

    t F 4.03.0

    )(+

    −=

    N i

    t F 50≥ N 20≤ N 5020 ≤≤ N N i

    t F =)(

    α

    β

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

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    53/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LA DISTRIBUCION DE WEIBULL

    El gerente de mantenimiento de una planta eléctrica desea conocer el modo de falla y laedad característica de falla de un motor diesel. Para este propósito disponen de los tiemposde operación en horas del equipo hasta fallar: 6,16,23,163,282,215,2,46,503,92,12,46,20

    Intervalos declase (?oras) Krecuencia declaseA P >8A

    >8B P A8B >A8B P B8B A

    B8 P 8 88 P 78 > 0

    123456789

    10

    2 - 102 103 - 203 204 - 304 305 - 405 405 - 505

    F r e c u e n c i a

    d e

    C l a s e

    Intervalos de Clase (horas)

    Histograma de Frecuencia Motor Diesel

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    54/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    4.03.0

    )( +−

    = N i

    t F

    RESOLUCION UTILIZANDO EL METODO GRAFICO

    &rdinal /iempo K(t) K(t) 9 > " 8.87AB 61"#A 4 8.>A /"143B /" 8.A8>7 "01/6

    /4 8.AF > "514/7 "0 8.B78F #6105

    "# 8. A7 7"167F 74 8.788 60100

    74 8.7F 651743" 8. A 4713"

    >8 /4# 8.FAB 5"1#3>> "/6 8.F 7 53126>A "2" 8. FB> 251#/>B 60# 8. F 37152

    Graficar la recta de confiabilidad F(t) vs. Tiempo en papel Weibull

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    55/70

    62.22 %

    α = 85 horas

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

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    56/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    RESOLUCION UTILIZANDO EL METODO ANALITICO

    &rdinal /iempo K(t) !(t) $n t $n($n(>Q!(t))) > A 8.87AB 8. FF 8. B =A. A 8A 8.>A 8. FB> >.F > =>. FA

    B >A 8.A8>7 8.F 7 A. =>. >7> 8.AF > 8.FA 7 A.FFA =>.>A F

    7 A8 8.B78F 8. B A. 7 =8. BAB 8. A7 8.7F B.>B7 =8.7 8

    F 8.788 8.788 B. A =8.B 78.7F 8. A7 B. A =8.>7

    A 8. A 8.B78 .7A> 8.8>8 > B 8.FAB 8.AF > 7.8 B 8.A7AB

    >> A>7 8.F 7 8.A8>7 7.BF8 8. F>A>A A A 8. FB> 8.>A 7. > 8.FA

    >B 78B 8. F 8.87AA .AA8 >.8 AF

    Aplicando regresión lineal

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    57/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    ( ) b Lnt Lnt n t R Ln Ln Lnt

    t R

    Ln Ln Lnt n

    i

    ii

    =−

    = ∑∑∑ ∑ ∑

    22.

    )

    )(

    1.)

    )(

    1(..

    β

    Resumen Estadístico

    371.4813

    1

    =∑=i

    i Lnt

    113693.0

    )371.48()3718.211).(13(

    )9184.6)(371.48()9607.3).(13(2

    =−

    −−−= β

    13=n

    .)(1

    −= =i t R

    nn

    371859.21113

    1

    2 =∑=i

    Lnt

    9607397.3))(

    1(.

    13

    1

    −=

    = t R Ln Ln Lnt

    ii

    493.4693.0114.3 =

    −=α Ln

    43.89493.4 == eα Sustituyendo en la ecuaciones de la regresiónlineal

    114.3)371.48()3718.211).(13(

    )371.48).(9607.3()9184.6).(3718.211(. 2 −=−

    −−−=− α β Ln

    horas

    ( )a

    Lnt Lnt n

    Lnt t R Ln Ln Lnt t R Ln Ln Lnt Ln

    i

    ii

    =−

    =−∑ ∑

    ∑ ∑ ∑∑22

    2

    .

    .)(

    1(.)(

    1(.

    . α β

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    58/70

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D1 ID%D IIIDIS/!I01CI& EI01$$

    Comparación deresultados

    Método Grafico Método Analítico

    85

    6.0=

    =

    α β

    6.0

    85)(

    =

    t

    t R e

    89

    693.0

    =

    =

    α

    β

    693.0

    89)(

    =

    t

    t R e

    Mortalidad Infantil Mortalidad Infantil

    horas horas

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    59/70

    1nidad IIIDIS/!I01CI& &! %$

    En mantenimientoesta distri*ucióndescri*e el periodo

    e uipos/am*ién puede serutilizada para

    modelar los tiemposde reparación de lose uipos

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    60/70

    1nidad IIIDIS/!I01CI& &! %$

    $a tasa de fallaaumenta aumentasostenidamente por uelos elemento del e uiposu ren un proceso edeterioro físicoSe define como unavaria*le aleatoriacontinua 3 ue esnormalmente distri*uidacon media -varianza

    2

    1

    .2

    1)( =

    −−

    σ

    µ

    π σ

    xt

    et f

    ∫∞

    −=0

    )(1)( dt t f t R xTBF =

    x2σ

    )(.

    )(

    )(

    )()(

    t R

    Z

    t R

    t f t h

    σ φ

    ==

    DIS/!I01CI& ES DE +!&0%0I$ID%D

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    61/70

    1nidad IIIDIS/!I01CI& &! %$

    Distri*ucion normalest'ndarDado ue - determinancom letamente la

    σ x

    distri*uciónnormal, entonces en ladistri*ución normal e3istenfamilias de distri*ucionesnormales, una de mas cualesla mas importante es ladistri*ución normalest'ndar( , )$a distri*ución normal sepuede estandarizar con6

    0= x 1=σ

    −=

    σ

    µ xt Z

    =2

    2

    .2.

    1)1,0,(

    z

    t f eπ σ

    dt

    z

    zF e z

    = ∫∞−

    22

    .2.

    1)(

    π σ

    )(1)( zF z R −=

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    62/70

    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

    Casos mas comunes de uso para el calculo de la probabilidad en la distribución normal

    HENRYVILLARROEL

    Caso No.1 Caso No.2

    Caso No.3

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

    63/70

    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

    Es una distri*ución depro*a*ilidad continuade ma-or utilizaciónde*ido a ue la ma-oría

    HE !" #I$$%!!&E$

    aleatorios siguen estecomportamiento$a curva ue representala distri*ución depro*a*ilidad normal sedescri*e generalmentecomo en forma de unacampana

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

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    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

    Se define como unavaria*le aleatoriacontinua 3 ue es

    HE !" #I$$%!!&E$

    norma men edistri*uida conmedia - varianza

    221

    .2

    1)( =

    −−σ µ

    π σ

    xt

    et f

    x 2σ

    HE !"

    1

    1 ni

    i

    X X n =

    = ∑

    2

    1

    ( )

    1

    n

    ii

    X

    X X

    nσ =

    =−

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    EJEMPLO DE APLICACIÓNLa división de mercadeo de gas Otinsa desea realizar un estudio de probabilidad de laventa de gas propano en el mercado internacional el próximo mes. Para este propósitoposee los registros de venta de gas propano en MMPCM de los últimos 50 meses talcomo se muestra en la tabla I. La gerencia de mercadeo desea determinar las siguientes

    HE !" #I$$%!!&E$

    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

    a)¿Cuál será la probabilidad de vender propano el próximo mes entre 52 y 72 MMPCM?b)¿Cuál será la probabilidad de vender mas 80 MMPCM de gas propano el próximo mes?

    Tabla 17> F> F7 F 7 7A > F

    77 B FA B8 B 7 B BFF8 BF F> B 7F B FA

    BB 7 F B F 78 7 B

    F7 B 7> F7 7 7B 7 A

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    Ejemplo de aplicación (Continuación)

    HE !" #I$$%!!&E$

    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

    Intervalos deClase ( +C)

    Krecuenciade clase

    Krecuencia!elativa

    Krecuencia!elativa

    acumuladaB8 = 8 7 8.>8 8.>8

    1 3.33K Logn= +

    > P 7> 8.> 8.A

    7A P A 8.> 8.

    B = FB >F 8.B 8.F

    F = F 8.> 8. A

    7 = 7 B 8.8 8.

    = >8 > 8.8A >.88

    . .

    max min97 30 67

    679.57 10

    7

    og

    R X X R

    R I

    K

    = = ≅

    = −= − =

    = = = ≅

    ES/%D:S/IC% GE E!%$

  • 8/17/2019 Tema 1. Muestreo Aleatorio

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    Ejemplo de aplicación (Continuación)

    HE !" #I$$%!!&E$

    ES/%D:S/IC% GE E!%$Distri*ución ormal

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    HE !" #I$$%!!&E$

    HE !"

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    HE !" #I$$%!!&E$

    HE !"