توسعه نمودار کنترل مبتنی بر حدود احتمال به کمک توابع کاپولا و مدل مخاطره متناسب کاکس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی صنایع، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی،تهران، ایران

10.48313/jqem.2026.598642.1615
چکیده
هدف: این پژوهش، با هدف ارائه یک چارچوب جدید برای طراحی نمودار کنترل مبتنی بر حدود احتمال به‌منظور پایش همزمان زمان بین رویدادها و شدت رویدادها با در نظر گرفتن وابستگی میان آن‌ها و اثر متغیرهای قابل مشاهده انجام شده است.

روش‌شناسی پژوهش: در این پژوهش، ابتدا وابستگی میان زمان بین رویداد و شدت رویداد با استفاده از توابع کاپولای ارشمیدسی کلایتون، فرانک و گامبل مدل‌سازی می‌شود. سپس، به‌منظور لحاظ‌کردن اثر متغیرهای قابل مشاهده بر زمان وقوع رویدادها، مدل رگرسیون مخاطرات متناسب کاکس به‌کار گرفته شده و بر اساس توزیع‌های حاشیه‌ای متغیرها و ساختار وابستگی تعیین‌شده توسط کاپولا، آماره نسبت تعریف و حدود کنترل بالا محاسبه می‌شود. در ادامه، عملکرد رویکردهای پایش پیشنهادی تحت سناریوهای مختلف شیفت در زمان بین رویداد، شدت رویداد و شیفت همزمان این دو متغیر، در سطوح مختلف وابستگی و برای مدل‌های مختلف کاپولا، بر مبنای معیار متوسط طول دنباله ارزیابی و با یکدیگر مقایسه می‌شود.

یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد که لحاظ‌کردن اثر متغیرهای قابل مشاهده از طریق مدل کاکس، به‌ویژه در سناریوهای شیفت همزمان، موجب افزایش حساسیت رویکرد پایش شده و کمترین مقادیر متوسط طول دنباله را ایجاد می‌کند. همچنین، مقایسه عملکرد توابع کاپولا نشان می‌دهد که انتخاب ساختار وابستگی مناسب نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد نمودار کنترل دارد؛ این اهمیت به‌ویژه در شرایطی که تغییرات همزمان در زمان بین رویداد و شدت رویداد رخ می‌دهد، برجسته‌تر است.

اصالت/ارزش‌افزوده علمی: نوآوری اصلی این پژوهش در ارائه یک چارچوب یکپارچه برای پایش داده‌های رویدادی است که وابستگی میان زمان بین رویداد و شدت رویداد و اثر متغیرهای قابل مشاهده را به‌صورت همزمان در ساختار نمودار کنترل لحاظ می‌کند. در این چارچوب، توابع کاپولا برای مدل‌سازی وابستگی و مدل مخاطرات متناسب کاکس برای لحاظ‌کردن اثر متغیرهای قابل مشاهده به‌کار گرفته می‌شوند. این یکپارچگی، چارچوبی انعطاف‌پذیرتر و واقع‌بینانه‌تر برای پایش فرایندهایی فراهم می‌کند که در آن‌ها زمان وقوع و شدت رویدادها به یکدیگر وابسته بوده و تحت تأثیر عوامل اثرگذار قابل مشاهده‌ قرار دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Development of Probability-Limits-Based Control Chart Using Copula Functions and Cox Proportional Hazards Model

نویسندگان English

Mohammad Fayazinezhad
Shervin Asadzadeh
Amir Najafi
Department of Industrial Engineering, NT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Objective: The aim of this study is to develop a novel framework for designing probability-limit-Based control chart to jointly monitor the time between events and event intensity while accounting for their dependence and the effects of observable covariates.

Research Methodology: In this study, First, the dependence between the time between events and event intensity is modeled using the Archimedean Clayton, Frank, and Gumbel copulas. Subsequently, the Cox proportional hazards model is employed to account for the effects of observable covariates on event occurrence times. Based on the marginal distributions of the variables and the dependence structure specified by the copula, a ratio-based monitoring statistic is defined and the corresponding upper control limit is determined. The performance of the proposed monitoring approaches is then evaluated and compared under various shift scenarios involving changes in the time between events, event intensity, and simultaneous shifts in both variables, across different levels of dependence and copula models, using the average run length (ARL) as the performance criterion.

Findings: The results show that incorporating the effects of observable covariates through the Cox proportional hazards model, particularly under simultaneous-shift scenarios, enhances the sensitivity of the proposed monitoring approach, resulting in lower ARL values. Furthermore, comparison of the copula functions demonstrates that the appropriate specification of the dependence structure plays a critical role in control chart performance, with its importance becoming particularly evident when simultaneous changes occur in the time between events and event intensity.

Originality/Research Value: The main novelty of this study lies in developing an integrated framework for monitoring event data that simultaneously accounts for the dependence between the time between events and event intensity and the effects of observable covariates within the control chart structure. In this framework, copula functions are employed to model the dependence structure, while the Cox proportional hazards model is used to incorporate the effects of observable covariates. This integration provides a more flexible and realistic framework for monitoring processes in which event timing and intensity are interdependent and influenced by observable factors.

کلیدواژه‌ها English

Probability-Limits-Based-Control Chart
Copula Functions
Correlated Data
Ratio Statistic

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 مهر 1405