• Title/Summary/Keyword: Quantile estimation

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Optimal Design of Accelerated Degradation Tests under the Constraint of Total Experimental Cost in the Case that the Degradation Characteristic Follows a Wiener Process (열화가 Wiener process를 따르는 경우의 비용을 고려한 가속열화시험 계획)

  • Lim, Heon-Sang
    • Journal of Korean Society for Quality Management
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    • v.40 no.2
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    • pp.117-125
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    • 2012
  • For the highly reliable products, an accelerated degradation test (ADT) is a useful tool which has been employed in industry to obtain reliability-related information within an affordable amount of time and cost. In an ADT, as all other reliability tests, it is important to carefully design the ADT beforehand to obtain estimates of the quantities of interest as precisely as possible. In this paper, optimal ADTs are developed assuming that the constant-stress loading method is employed and the degradation characteristic follows a Wiener process. Under the constraint that the total cost does not exceed a pre-specified budget, the stress levels, the number of test units allocated to each stress level and the number of measurement (termination time) are determined such that the asymptotic variance of the maximum likelihood estimator of the q-th quantile of the lifetime distribution at the use condition is minimized.

Rainfall Quantile Estimation based on Scaling Invariance Property (강우자료의 지속기간별 스케일링 성질을 이용한 확률강우량 산정)

  • Jung, Young-Hun;Kim, Soo-Young;Kim, Tae-Soon;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1538-1542
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    • 2007
  • 확률강우량은 일반적으로 년최대 강우량자료를 바탕으로 빈도해석을 실시하여 산정하며, 국내에서는 주로 매시각별로 관측된 자료를 이용하여 지속기간 1시간에서 24시간 사이에 대하여 산정하고 있다. 그러나 도달시간이 매우 단시간인 도시 유역의 확률강우량 산정을 위해서는 지속기간 15분 혹은 지속기간 30분과 같은 짧은 지속기간에 대한 확률강우량의 추정이 필요하며, 이와는 반대로 지속기간 24시간 이상의 장기간에 대한 확률강우량의 추정이 필요한 경우도 있다. 본 연구에서는 이와 같이 관측되지 않은 지속기간에 대한 확률강 우량을 산정하기 위한 방법으로써 강우자료의 지속기간별로 일정한 스케일이 유지된다는 스케일링 성질(Scaling Invariance Property)을 적용하여 확률강우량을 산정하였다. 이를 위해 대상지역의 지속기간별 년최대 강우량자료를 구축한 뒤 L-모멘트법으로 산정된 매개변수와 스케일링 성질을 이용하여 확률강우량을 산정한 후 이를 기존의 빈도해석 결과에 의한 확률강우량과 비교하여 적용성을 판단하였다.

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Optimal Design of Accelerated Degradation Tests with Two Stress Variables in the Case that the Degradation Characteristic Follows Weibull Distribution (열화특성치가 와이블분포를 따르는 경우 두 가지 스트레스 변수를 고려한 가속열화시험의 최적 설계)

  • Lim, Heonsang;Kim, Yong Soo
    • Journal of Applied Reliability
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    • v.13 no.2
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    • pp.87-98
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    • 2013
  • Accelerated degradation tests (ADTs) measuring failure-related degradation characteristic at the accelerated condition are widely used to assess the reliability of highly reliable products. Often, however, little degradation could be observed even in single-stress ADTs due to the high reliability of test unit, and as a result poor estimate of the reliability may be obtained. ADTs with multiple stress variables can be employed to overcome such difficulties. In this paper, optimal ADT plans with two stress variables are developed assuming that the degradation characteristic follows Weibull distribution by determining the stress levels, the proportion of test units allocated to each stress level such that the asymptotic variance of the maximum likelihood estimator of the q-th quantile of the lifetime distribution at the use condition is minimized.

Quantile Estimation in Steady-State Simulation using Bonferroni and Bootstrap Methods (안정상태 시뮬레이션에서의 Bonferroni 동시 추정과 붓스트랩을 이용한 백분율 추정)

  • 김세영
    • Journal of the Korea Society for Simulation
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    • v.6 no.2
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    • pp.81-87
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    • 1997
  • 안정상태 시뮬레이션의 출력 분석에서 백분율의 추정은 시스템 설계와 성능분석에 매우 유용하다. 그러나 지금까지 지속적으로 발전된 대부분의 안정상태 시뮬레이션 연구는 그 대상이 주로 시스템의 평균값에 치중되어 왔다. 본 논문에서는 시뮬레이션 출력 과정의 안정상태 백분율에 대하여 Bonferroni 동시 신뢰구간 추정 방법과 붓스트랩을 이용하는 신 뢰구간 추정 방법을 제시한다. 이 방법들은 전통적인 방법보다 적은 수의 관찰 값을 가지고 상대적으로 좁은 신뢰구간을 얻으며, 시뮬레이션 출력 분석에 있어 널리 사용되는 배치 평 균 방법을 응용하므로 적용하기도 쉽다. 새로운 두 가지 추정 방법의 타당성을 검증하기 위 하여 이들을 전통적인 배치 백분율 방법과 서로 비교, 평가한다. 대기 행렬 모델(MIMI)과 시계열 모델(AR(1))에 적용한 결과, 새로운 방법들은 전통적인 방법에 비하여 상당히 적은 수의 관찰 값만으로 신뢰성 있는 추정치를 얻을 수 있었다.

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A comparative study in Bayesian semiparametric approach to small area estimation

  • Heo, Simyoung;Kim, Dal Ho
    • Journal of the Korean Data and Information Science Society
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    • v.27 no.5
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    • pp.1433-1441
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    • 2016
  • Small area model provides reliable and accurate estimations when the sample size is not sufficient. Our dataset has an inherent nonlinear pattern which signicantly affects our inference. In this case, we could consider semiparametric models such as truncated polynomial basis function and radial basis function. In this paper, we study four Bayesian semiparametric models for small areas to handle this point. Four small area models are based on two kinds of basis function and different knots positions. To evaluate the different estimates, four comparison measurements have been employed as criteria. In these comparison measurements, the truncated polynomial basis function with equal quantile knots has shown the best result. In Bayesian calculation, we use Gibbs sampler to solve the numerical problems.

Study of Rainfall Quantile Estimation using Cluster Analysis and Regional Frequency Analysis (군집분석과 지역빈도해석을 이용한 확률강우량 추정에 대한 연구)

  • Jung, Young-Hun;Jeong, Chang-Sam;Nam, Woo-Sung;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.288-291
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    • 2010
  • 본 연구에서는 한강유역 109개 지점의 강우관측소에서 관측된 지속기간별 연최대강우량을 산정하고 지역빈도해석을 적용하기 위하여 한강유역에 대하여 지역구분을 실시하였다. 지역구분은 군집분석 방법인 Ward 방법, 평균연결법, Fuzzy-c means 방법, Two-Step 방법을 적용하였으며 군집분석을 수행하기 위해서 한강유역의 지점별 기상학적 인자와 지형학적 인자를 이용하여 군집분석을 수행하였다. 그 중 Fuzzy-c means 방법을 이용한 지역구분이 적합한 것으로 나타났다. 또한 모든 지속기간에 대하여 적합성 척도를 산정한 결과 GLO 분포형이 적정분포형으로 나타났으며, 지역빈도해석 방법인 지수홍수법을 이용하여 산정한 확률강우량과 지점빈도해석으로 산정한 확률강우량과 비교하여 적용성을 판단하였다.

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Estimation of Rainfall Quantile of Typhoon Using Bivariate Frequency Analysis (이변량 빈도해석을 이용한 태풍의 확률강우량 산정)

  • Um, Myoung-Jin;Joo, Kyung-Won;Kim, Su-Young;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.375-375
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    • 2012
  • 우리나라는 연강우량의 여름철 집중현상이 뚜렷하며 많은 부분이 태풍에 기인한다. 기후변화로 인하여 최근 들어서 태풍이 수반하는 폭우나 국지성 호우로 인한 강우사상이 증가하고 있어 짧은 시간에 많은 강우량이 발생하여 단기강우의 강도가 증가하고 있다. 이로 인하여 단기간에 예측하기 힘든 큰 강우량이 발생하는 경우가 빈번하여 이와 같은 강우에 의한 홍수를 대비할 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 태풍으로 인한 강우에 대하여 빈도해석을 수행하여 태풍으로 인하여 발생하는 확률강우량을 산정하였다. 태풍은 여러 인자를 포함하고 있는데 강우(1시간, 24시간, 총합), 풍속(최대, 순간최대), 중심최저기압, 중심최대풍속 등이 그것들이며, 강우와 동시에 그 이외의 인자들을 고려하기 위하여 이변량 빈도해석 모형인 copula 모형을 이용하여 빈도해석을 수행하였다. 이와 같이 copula 모형이 구성되면, 조건부 copula의 개념을 이용하여 강우 이외의 인자가 주어졌을 경우의 확률강우량을 산정할 수 있다.

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Estimation of Probability Rainfall Quantile using MLP Method of Copula Model (Copula 모형에서 MLP 방법을 이용한 확률강우량 산정)

  • Song, Hyun-keun;Joo, Kyungwon;Choi, soyung;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.183-183
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    • 2015
  • 수공구조물 설계 시 중요한 요소 중 하나인 확률강우량은 일반적으로 고정지속기간별 강우량에 대하여 일변량 빈도해석을 수행하고 가장 적절한 분포형을 선택하는 지점빈도해석의 과정을 거친다. 그러나 일변량 빈도해석을 수행하기 위해서는 지속시간을 고정하고 강우량의 변화로만 해석해야 단점이 있으며 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 다변량 확률모형인 copula 모형을 이용하여 이변량 빈도해석을 수행하였다. 확률변수로는 강우량과 지속기간(hr)을 사용하였고, 주변분포형으로 강수량 - Gumbel (GUM), generalized logistic (GLO) 분포형, 지속기간(hr) - generalized extreme value (GEV), GUM, GLO 분포형을 사용하였으며, copula 모형은 Gumbel-Hougaard 모형을 이용하였다. 주변분포형의 매개변수는 일반적으로 가장 많이 사용하는 확률가중모멘트법을 이용하여 추정하였으며, copula 모형의 매개변수는 maximum pseudolikelihood(MPL) 방법을 사용하였다. 이를 통해 얻어진 이변량 빈도해석의 확률강우량 결과와 기존 지점빈도해석의 결과를 비교하였다.

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Rainfall Quantile Estimation using Scaling IDF Curve and Frequency Analysis (스케일링 IDF곡선과 빈도해석을 이용한 확률강우량 추정)

  • Jung, Younghun;Kim, Sunghun;Kim, Hanbeen;Heo, Jun-Haeng
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.436-436
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    • 2017
  • IDF(intensity-duration-frequency) 곡선은 재현기간을 고려하여 수공구조물 설계에 필요한 설계강우량을 산정하는데 사용되고 있다. 국내의 경우 IDF 곡선은 지점빈도해석으로부터 지속기간별로 산정되고 있으며 지속기간별 분포형 선택과 같은 많은 가정으로 인해 불확실성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 이러한 극한 강우량의 스케일 특성을 통해 서로 다른 기간에 걸쳐 통계적으로 접근하고자 하였다. 이를 위해 지속기간 24시간의 강우자료로부터 연최대강우량을 추출하여 스케일 특성을 통해 지속기간 24시간 이하 또는 이상의 스케일링(scaling) IDF 곡선을 유도하였다. 본 연구를 위해 k-means 방법으로부터 지역을 구분하여 지역빈도해석을 실시하였고, 기상청 산하의 강우 지점을 미계측 지점으로 가정한 후 하향스케일링(down-scaling)과 상향스케일링(up-scaling)을 적용한 후 지속기간 24시간 이외의 확률강우량을 추정하였으며, 빈도해석 결과와의 비교를 통해 스케일링 IDF 곡선의 적용성을 판단하였다.

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Regional flood frequency analysis of extreme rainfall in Thailand, based on L-moments

  • Thanawan Prahadchai;Piyapatr Busababodhin;Jeong-Soo Park
    • Communications for Statistical Applications and Methods
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    • v.31 no.1
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    • pp.37-53
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    • 2024
  • In this study, flood records from 79 sites across Thailand were analyzed to estimate flood indices using the regional frequency analysis based on the L-moments method. Observation sites were grouped into homogeneous regions using k-means and Ward's clustering techniques. Among various distributions evaluated, the generalized extreme value distribution emerged as the most appropriate for certain regions. Regional growth curves were subsequently established for each delineated region. Furthermore, 20- and 100-year return values were derived to illustrate the recurrence intervals of maximum rainfall across Thailand. The predicted return values tend to increase at each site, which is associated with growth curves that could describe an increasing long-term predictive pattern. The findings of this study hold significant implications for water management strategies and the design of flood mitigation structures in the country.