Decision-making in product quality based on failure knowledge

Decision-making in product quality is an indispensable stage in product development, in order to reduce product development risk. Based on the identification of the deficiencies of quality function deployment (QFD) and failure modes and effects analysis (FMEA), a novel decision-making method is presented that draws upon a knowledge network of failure scenarios. An ontological expression of failure scenarios is presented together with a framework of failure knowledge network (FKN). According to the roles of quality characteristics (QCs) in failure processing, QCs are set into three categories namely perceptible QCs, restrictive QCs, and controllable QCs, which present the monitor targets, control targets and improvement targets respectively for quality management. A mathematical model and algorithms based on the analytic network process (ANP) is introduced for calculating the priority of QCs with respect to different development scenarios. A case study is provided according to the proposed decision-making procedure based on FKN. This methodology is applied in the propeller design process to solve the problem of prioritising QCs. This paper provides a practical approach for decision-making in product quality. Copyright © 2011 Inderscience Enterprises Ltd.

Failure mechanism of the all-polyethylene glenoid implant

Fixation failure of glenoid components is the main cause of unsuccessful total shoulder arthroplasties. The characteristics of these failures are still not well understood, hence, attempts at improving the implant fixation are somewhat blind and the failure rate remains high. This lack of understanding is largely due to the fundamental problem that direct observations of failure are impossible as the fixation is inherently embedded within the bone. Twenty custom made implants, reflecting various common fixation designs, and a specimen set-up was prepared to enable direct observation of failure when the specimens were exposed to cyclic superior loads during laboratory experiments. Finite element analyses of the laboratory tests were also carried out to explain the observed failure scenarios. All implants, irrespective of the particular fixation design, failed at the implant-cement interface and failure initiated at the inferior part of the component fixation. Finite element analyses indicated that this failure scenario was caused by a weak and brittle implant-cement interface and tensile stresses in the inferior region possibly worsened by a stress raiser effect at the inferior rim. The results of this study indicate that glenoid failure can be delayed or prevented by improving the implant/cement interface strength. Also any design features that reduce the geometrical stress raiser and the inferior tensile stresses in general should delay implant loosening.

Risk-based decision making method for maintenance policy selection of thermal power plant equipment

This study presents a decision-making method for maintenance policy selection of power plants equipment. The method is based on risk analysis concepts. The method first step consists in identifying critical equipment both for power plant operational performance and availability based on risk concepts. The second step involves the proposal of a potential maintenance policy that could be applied to critical equipment in order to increase its availability. The costs associated with each potential maintenance policy must be estimated, including the maintenance costs and the cost of failure that measures the critical equipment failure consequences for the power plant operation. Once the failure probabilities and the costs of failures are estimated, a decision-making procedure is applied to select the best maintenance policy. The decision criterion is to minimize the equipment cost of failure, considering the costs and likelihood of occurrence of failure scenarios. The method is applied to the analysis of a lubrication oil system used in gas turbines journal bearings. The turbine has more than 150 MW nominal output, installed in an open cycle thermoelectric power plant. A design modification with the installation of a redundant oil pump is proposed for lubricating oil system availability improvement. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sobrevivência das redes de transporte da nova geração

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Optimization of p-cycle protection schemes in optical networks

La survie des réseaux est un domaine d'étude technique très intéressant ainsi qu'une préoccupation critique dans la conception des réseaux. Compte tenu du fait que de plus en plus de données sont transportées à travers des réseaux de communication, une simple panne peut interrompre des millions d'utilisateurs et engendrer des millions de dollars de pertes de revenu. Les techniques de protection des réseaux consistent à fournir une capacité supplémentaire dans un réseau et à réacheminer les flux automatiquement autour de la panne en utilisant cette disponibilité de capacité. Cette thèse porte sur la conception de réseaux optiques intégrant des techniques de survie qui utilisent des schémas de protection basés sur les p-cycles. Plus précisément, les p-cycles de protection par chemin sont exploités dans le contexte de pannes sur les liens. Notre étude se concentre sur la mise en place de structures de protection par p-cycles, et ce, en supposant que les chemins d'opération pour l'ensemble des requêtes sont définis a priori. La majorité des travaux existants utilisent des heuristiques ou des méthodes de résolution ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. L'objectif de cette thèse est double. D'une part, nous proposons des modèles et des méthodes de résolution capables d'aborder des problèmes de plus grande taille que ceux déjà présentés dans la littérature. D'autre part, grâce aux nouveaux algorithmes, nous sommes en mesure de produire des solutions optimales ou quasi-optimales. Pour ce faire, nous nous appuyons sur la technique de génération de colonnes, celle-ci étant adéquate pour résoudre des problèmes de programmation linéaire de grande taille. Dans ce projet, la génération de colonnes est utilisée comme une façon intelligente d'énumérer implicitement des cycles prometteurs. Nous proposons d'abord des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire ainsi qu'un premier algorithme de génération de colonnes pour la conception de réseaux protegées par des p-cycles de la protection par chemin. L'algorithme obtient de meilleures solutions, dans un temps raisonnable, que celles obtenues par les méthodes existantes. Par la suite, une formulation plus compacte est proposée pour le problème auxiliaire. De plus, nous présentons une nouvelle méthode de décomposition hiérarchique qui apporte une grande amélioration de l'efficacité globale de l'algorithme. En ce qui concerne les solutions en nombres entiers, nous proposons deux méthodes heurisiques qui arrivent à trouver des bonnes solutions. Nous nous attardons aussi à une comparaison systématique entre les p-cycles et les schémas classiques de protection partagée. Nous effectuons donc une comparaison précise en utilisant des formulations unifiées et basées sur la génération de colonnes pour obtenir des résultats de bonne qualité. Par la suite, nous évaluons empiriquement les versions orientée et non-orientée des p-cycles pour la protection par lien ainsi que pour la protection par chemin, dans des scénarios de trafic asymétrique. Nous montrons quel est le coût de protection additionnel engendré lorsque des systèmes bidirectionnels sont employés dans de tels scénarios. Finalement, nous étudions une formulation de génération de colonnes pour la conception de réseaux avec des p-cycles en présence d'exigences de disponibilité et nous obtenons des premières bornes inférieures pour ce problème.

Handling single node failures using agents in computer clusters

The work reported in this paper is motivated towards handling single node failures for parallel summation algorithms in computer clusters. An agent based approach is proposed in which a task to be executed is decomposed to sub-tasks and mapped onto agents that traverse computing nodes. The agents intercommunicate across computing nodes to share information during the event of a predicted node failure. Two single node failure scenarios are considered. The Message Passing Interface is employed for implementing the proposed approach. Quantitative results obtained from experiments reveal that the agent based approach can handle failures more efficiently than traditional failure handling approaches.

Hierarchical Forest Management Planning: A Bilevel Wood Supply Modelling Approach

Le processus de planification forestière hiérarchique présentement en place sur les terres publiques risque d’échouer à deux niveaux. Au niveau supérieur, le processus en place ne fournit pas une preuve suffisante de la durabilité du niveau de récolte actuel. À un niveau inférieur, le processus en place n’appuie pas la réalisation du plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière, contraignant parfois inutilement la planification à court terme de la récolte. Ces échecs sont attribuables à certaines hypothèses implicites au modèle d’optimisation de la possibilité forestière, ce qui pourrait expliquer pourquoi ce problème n’est pas bien documenté dans la littérature. Nous utilisons la théorie de l’agence pour modéliser le processus de planification forestière hiérarchique sur les terres publiques. Nous développons un cadre de simulation itératif en deux étapes pour estimer l’effet à long terme de l’interaction entre l’État et le consommateur de fibre, nous permettant ainsi d’établir certaines conditions pouvant mener à des ruptures de stock. Nous proposons ensuite une formulation améliorée du modèle d’optimisation de la possibilité forestière. La formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière (c.-à-d., maximisation du rendement soutenu en fibre) ne considère pas que le consommateur de fibre industriel souhaite maximiser son profit, mais suppose plutôt la consommation totale de l’offre de fibre à chaque période, peu importe le potentiel de création de valeur de celle-ci. Nous étendons la formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière afin de permettre l’anticipation du comportement du consommateur de fibre, augmentant ainsi la probabilité que l’offre de fibre soit entièrement consommée, rétablissant ainsi la validité de l’hypothèse de consommation totale de l’offre de fibre implicite au modèle d’optimisation. Nous modélisons la relation principal-agent entre le gouvernement et l’industrie à l’aide d’une formulation biniveau du modèle optimisation, où le niveau supérieur représente le processus de détermination de la possibilité forestière (responsabilité du gouvernement), et le niveau inférieur représente le processus de consommation de la fibre (responsabilité de l’industrie). Nous montrons que la formulation biniveau peux atténuer le risque de ruptures de stock, améliorant ainsi la crédibilité du processus de planification forestière hiérarchique. Ensemble, le modèle biniveau d’optimisation de la possibilité forestière et la méthodologie que nous avons développée pour résoudre celui-ci à l’optimalité, représentent une alternative aux méthodes actuellement utilisées. Notre modèle biniveau et le cadre de simulation itérative représentent un pas vers l’avant en matière de technologie de planification forestière axée sur la création de valeur. L’intégration explicite d’objectifs et de contraintes industrielles au processus de planification forestière, dès la détermination de la possibilité forestière, devrait favoriser une collaboration accrue entre les instances gouvernementales et industrielles, permettant ainsi d’exploiter le plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière.

Quantifying the Resilience of an Urban Traffic-Electric Power Coupled System

Transportation system resilience has been the subject of several recent studies. To assess the resilience of a transportation network, however, it is essential to model its interactions with and reliance on other lifelines. In this work, a bi-level, mixed-integer, stochastic program is presented for quantifying the resilience of a coupled traffic-power network under a host of potential natural or anthropogenic hazard-impact scenarios. A two-layer network representation is employed that includes details of both systems. Interdependencies between the urban traffic and electric power distribution systems are captured through linking variables and logical constraints. The modeling approach was applied on a case study developed on a portion of the signalized traffic-power distribution system in southern Minneapolis. The results of the case study show the importance of explicitly considering interdependencies between critical infrastructures in transportation resilience estimation. The results also provide insights on lifeline performance from an alternative power perspective.

The impact of staff empowerment and communication style on customer evaluations: The special case of service failure

Empowering front-line staff to deal with service failures has been proposed as a method of recovering from service breakdown and ensuring greater customer satisfaction. However, no empirical study has investigated consumer responses to empowerment strategies. This research investigates the effect on customer satisfaction and service quality of two employee characteristics: the degree to which the employee is empowered (full, limited, and none), and the employee's communication style (accommodative - informal and personal, and underaccommodative-formal and impersonal). These employee characteristics are studied within the context of service failures. Subjects were shown videotaped service scenarios, and asked to complete satisfaction and service quality ratings. Results revealed that the fully empowered employee produced more customer satisfaction than the other conditions, but only when the service provider used an accommodating style of communication. Fully empowered and nonempowered employees were not judged differently when an underaccommodating style of communication was adopted. (C) 1997 John Wiley & Sons, Inc.

Dynamic power- and failure-aware cloud resources allocation for Sets of independent tasks

Cloud computing is increasingly being adopted in different scenarios, like social networking, business applications, scientific experiments, etc. Relying in virtualization technology, the construction of these computing environments targets improvements in the infrastructure, such as power-efficiency and fulfillment of users’ SLA specifications. The methodology usually applied is packing all the virtual machines on the proper physical servers. However, failure occurrences in these networked computing systems can induce substantial negative impact on system performance, deviating the system from ours initial objectives. In this work, we propose adapted algorithms to dynamically map virtual machines to physical hosts, in order to improve cloud infrastructure power-efficiency, with low impact on users’ required performance. Our decision making algorithms leverage proactive fault-tolerance techniques to deal with systems failures, allied with virtual machine technology to share nodes resources in an accurately and controlled manner. The results indicate that our algorithms perform better targeting power-efficiency and SLA fulfillment, in face of cloud infrastructure failures.

Analysis of past and future dam formation and failure in the Santa Cruz River (San Juan province, Argentina)

Around 11.5 * 106 m3 of rock detached from the eastern slope of the Santa Cruz valley (San Juan province, Argentina) in the first fortnight of January 2005. The rockslide?debris avalanche blocked the course, resulting in the development of a lake with maximum length of around 3.5 km. The increase in the inflow rate from 47,000?74,000 m3/d between April and October to 304,000 m3/d between late October and the first fortnight of November, accelerated the growing rate of the lake. On 12 November 2005 the dam failed, releasing 24.6 * 106 m3 of water. The resulting outburst flood caused damages mainly on infrastructure, and affected the facilities of a hydropower dam which was under construction 250 km downstream from the source area. In this work we describe causes and consequences of the natural dam formation and failure, and we dynamically model the 2005 rockslide?debris avalanche with DAN3D. Additionally, as a volume ~ 24 * 106 m3of rocks still remain unstable in the slope, we use the results of the back analysis to forecast the formation of a future natural dam. We analyzed two potential scenarios: a partial slope failure of 6.5 * 106 m3 and a worst case where all the unstable volume remaining in the slope fails. The spreading of those potential events shows that a new blockage of the Santa Cruz River is likely to occur. According to their modeled morphometry and the contributing watershed upstream the blockage area, as the one of 2005, the dams would also be unstable. This study shows the importance of back and forward analysis that can be carried out to obtain critical information for land use planning, hazards mitigation, and emergency management.

Maize leaf development under climate change scenarios

The objective of this work was to simulate maize leaf development in climate change scenarios at Santa Maria, RS, Brazil, considering symmetric and asymmetric increases in air temperature. The model of Wang & Engel for leaf appearance rate (LAR), with genotype-specific coefficients for the maize variety BRS Missões, was used to simulate tip and expanded leaf accumulated number from emergence to flag leaf appearance and expansion, for nine emergence dates from August 15 to April 15. LAR model was run for each emergence date in 100-year climate scenarios: current climate, and +1, +2, +3, +4 and +5°C increase in mean air temperature, with symmetric and asymmetric increase in daily minimum and maximum air temperature. Maize crop failure due to frost decreased in elevated temperature scenarios, in the very early and very late emergence dates, indicating a lengthening in the maize growing season in warmer climates. The leaf development period in maize was shorter in elevated temperature scenarios, with greater shortening in asymmetric temperature increases, indicating that warmer nights accelerate vegetative development in maize.

Deregulation of Railroads and Future Development Scenarios in Europe - Literature Analysis of Privatization Process Taken Place in US, UK and Sweden

Euroopan unionissa päätettiin jo yli vuosikymmen sitten, että rautatieliiketoiminta vapautetaan kilpailulle. Iso-Britanniasta olimäärä tulla esimerkkivaltio tämän prosessin käyttöönotossa. Pääideana oli säännöstelyn keventäminen, jolloin omistuspohja toimialalla laajenee ja rautateiden infrastruktuuri sekä toiminta parantuvat. Infrastruktuuri on määrä olla yhden organisaation hallinnassa ja raiteiden käyttöoikeus on kaikilla lupaehdot täyttävillä operaattoreilla, jotka kilpailevat keskenään matkustajista ja tavararahdeista. Kuitenkin Yhdysvalloissa ja eräissä Latinalaisen Amerikan maissa kilpailu on vapautettu siten, että rautatieyritys omistaa raideinfrastruktuurin, junat, tavarankuljetus- sekä matkustajavaunut. Iso-Britannian yksityistämistä pidettiin aluksi isonaepäonnistumisena: nopealla aikataululla sovellettiin jäykkiä transaktioperusteisia ulkoistamisstrategioita infrastruktuurin kunnossapitoon, jotka lopulta johtivat junien jatkuviin myöhästymisiin ja muutamaan tuhoisaan onnettomuuteen. Liiketoiminnallisessa mielessäkään ei oikein onnistuttu: infrastruktuurista vastaava yritys jouduttiin listaamaan pois Lontoon pörssistä, ja hallituksen oli pakko luoda tukipaketti pahasti velkaantuneen, vain marginaalisien investointien kohteena olleen yrityksen toimintaa varten (vaikka kapasiteettitarvetta oli markkinoilla). Myös rautatieoperaattorit olivat taloudellisessa ahdingossa ja vain määrätietoisten hallituksen laatimien pelastuspakettien avulla ala nousi syvimmästä kriisistään. Tästä huolimatta näiden negatiivisten sivuvaikutusten ohella koko ala pystyi kasvattamaan kysyntää, niin matkustaja- kuin rahtiliikenteenkin osalta. Vähenevän kysynnän trendi, joka alkoi 1970-luvulla, otti käännöksen parempaan. Toinen eurooppalaismaa, jolla on pitkät kokemukset yksityistämisestä, on Ruotsi. Tämä maatapaus on melko konservatiivinen verrattuna tilanteeseen edellisessä; vain rajattu määrä reittejä on avattu kilpailulle ja sopimukset tehdään kerralla pitkäksi aikaa eteenpäin. Ruotsin säännöstelyn purku osoittautui menestykseksi, koska tuottavuus onollut vakaassa kasvussa ja rautateiden markkinaosuus erityisesti matkustajapuolella on noussut merkittävästi, verrattuna muihin kuljetusmuotoihin. Kuitenkin kilpailua on käytännössä vähän tässä maassa ja parempiatuloksia on lupa odottaa, kun vain säännöstelyn purkaminen jatkuu. Viimeinen tutkimuksemme kohteena oleva maa on Yhdysvallat, joka alistutti rautatiet kilpailulle jo 1980-luvun alussa, käyttäen jo edellä mainittua vertikaalista integraatiota; tämä valinta on taas johtanut hyvin erilaisiin tuloksiin. Vaihtoehtoinen rakenteellinen uudistustapa on suosinut rahtivirtoja matkustajiin nähden, ja lopputuloksena tämä tapaus synnytti yrityksiä huolehtimaan toista näistä kahdesta pääasiakasryhmästä. Viimeaikaiset tulokset tästä yksityistämisprosessista ovat olleet hyviä: jäljellejääneiden yritysten voitot ovat kasvaneet, osinkoja ollaan kyetty jakamaan ja osakkeiden arvostus on noussut. Tässä tutkimusraportissa yritämme kolmen maatapauksen kautta esittää, miten yksityistämisprosessi tulee vaikuttamaan Euroopassa, kun kilpailu rautateillä vapautuu. Me käymmeläpi, mikä näistä kolmesta maaesimerkistä on kaikkein todennäköisin jaesitämme ehdotuksia siihen, miten valtiot voisivat välttää ei-haluttuja sivuvaikutuksia. Kolme maaesimerkkiä, ja lopuksi esitetty lyhyt tilastollinen analyysi osoittavat, että rautateillä on tulevaisuuden potentiaalia Euroopassa, ja kilpailun vapauttaminen on avain tämän potentiaalin realisointiin.

Quantification of the probability of containment failure caused by an in-vessel steam explosion for the Sizewell B PWR

AEA Technology has provided an assessment of the probability of α-mode containment failure for the Sizewell B PWR. After a preliminary review of the methodologies available it was decided to use the probabilistic approach described in the paper, based on an extension of the methodology developed by Theofanous et al. (Nucl. Sci. Eng. 97 (1987) 259–325). The input to the assessment is 12 probability distributions; the bases for the quantification of these distributions are discussed. The α-mode assessment performed for the Sizewell B PWR has demonstrated the practicality of the event-tree method with input data represented by probability distributions. The assessment itself has drawn attention to a number of topics, which may be plant and sequence dependent, and has indicated the importance of melt relocation scenarios. The α-mode failure probability following an accident that leads to core melt relocation to the lower head for the Sizewell B PWR has been assessed as a few parts in 10 000, on the basis of current information. This assessment has been the first to consider elevated pressures (6 MPa and 15 MPa) besides atmospheric pressure, but the results suggest only a modest sensitivity to system pressure.

Debulking surgery in the setting of very high-risk prostate cancer scenarios

What's known on the subject? and What does the study add? Nowadays radical prostatectomy (RP) is considered an effective treatment in high-risk prostate cancer (PCa) and the indications for a surgical approach are expanding, even in cases of very high PSA or node-positive disease. We explored the outcomes of debulking surgery in the setting of these very high-risk PCa patients, in order to assess its feasibility. This review confirms the important role achieved by surgery in the complex setting of patients with very high-risk PCA. Excellent survival rates have been reported, even when PSA exceeds 100 ng/mL. The completion of RP with lymphadenectomy might give a survival benefit in patients who were found intraoperatively to be node-positive. Furthermore, salvage RP confirmed to be the most effective treatment option after RT failure. On the contrary, up-to-date surgery of isolated nodal recurrences has shown only little benefit. Finally, there is no evidence supporting the efficacy of debulking surgery in metastatic or in hormone-refractory tumours. An accurate selection of the patient is essential.