Vocero | Transcripción |
| Fred | Hola y gracias por invitarme a presentarme en Discovery Summit Americas 2020. Mi nombre es Fred Girshick y voy a hablar sobre la investigación de lubricantes utilizando la regresión no lineal JMP. |
| Entonces, en mi agenda, haré algunas presentaciones sobre mí y mi campo técnico, un poco sobre los antecedentes de la investigación de lubricantes, |
| los tipos de preguntas que queremos responder usando herramientas estadísticas, dar algunos ejemplos de modelos no lineales, mostrar cómo hago un análisis no lineal y luego hablar sobre las conclusiones y los planes para el futuro. |
| Presentaciones, ese es el edificio donde trabajo. |
| Entonces, quién soy yo |
| Si alguno de ustedes gritó 24601, obtendrá crédito adicional en el examen final. Mi nombre es Fred Girshick. Soy investigador de una empresa de productos químicos especializados, puede ver nuestro logotipo en la parte superior derecha. |
| Somos un fabricante de aditivos químicos para lubricantes y combustibles. Tenemos un grupo de estadísticas globales. |
| para obtener ayuda con situaciones más complicadas, pero alentamos a los investigadores a que hagan su propio análisis estadístico o se acerquen a los datos, comprendan mejor las suposiciones y las fuentes de error. |
| Mi experiencia es con varias formas de aceites de motor para motores alternativos de combustión interna |
| automóvil de pasajeros, camiones de carretera, equipo de construcción fuera de carretera, ferrocarril, aviación, motores estacionarios. Y mi especialidad durante los últimos 19 años son los motores grandes y grande es un término relativo. Entonces, más adelante, les mostraré a qué me refiero cuando digo un motor grande. |
| Yo era un usuario anterior de SAS. Actualmente soy usuario de JMP. No me considero un usuario sofisticado. |
| Yo podría ser intermedio. Tiendo a hacer el mismo tipo de análisis una y otra vez porque generalmente hago las mismas preguntas una y otra vez, todavía estoy aprendiendo. Me gustaría expandirme y volverme más sofisticado. |
| Soy mejor en Microsoft Excel que en JMP, así que uso Excel para preparar el conjunto de datos para importar a JMP, y muy a menudo exporto los resultados a Excel, solo porque soy más experto en las herramientas gráficas y luego exporto a PowerPoint para la presentación del cliente o a Word para |
| ....para un informe técnico. |
| No voy a hacer una demostración de acción en vivo en tiempo real para ingresar a JMP y revisarlo. Así que solo tengo capturas de pantalla y estaré señalando que ahora haría esto ahora, haría aquello. |
| motores, transmisiones, engranajes, bombas, motores. Los lubricantes pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. |
| Me concentro en los aceites de motor líquidos. |
| detergente, dispersante y antioxidante, etc. |
| Ahora bien, dentro de cada uno de esos tipos de aditivos hay muchas opciones químicas diferentes, por lo que el detergente no es una cosa, es una familia de cosas. Y, por supuesto, no todos los aceites de motor contienen todos los tipos de aditivos. Solo usas lo necesario |
| para la eficiencia. |
| La charla de hoy se va a centrar en los lubricantes líquidos, aceites de motor, para motores alternativos de combustión interna (RICE). Eso es lo que generalmente hay en tu auto. |
| detergente, dispersante, antioxidante, antidesgaste, modificador de fricción. Un ejemplo de cada uno. Así que el detergente podría ser sulfonato de calcio. |
| anhídrido poliisobutilensuccínico poliamina (PIBSA/PAM). |
| El antioxidante es... podría ser un fenol impedido. El antidesgaste podría ser una molécula complicada de dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP). |
| Y modificador de fricción, algo así como dioleato de glicerol. Notarás que todos estos tienen una parte más polar de la molécula y una parte menos polar de la molécula. |
| En términos generales, la parte polar es la que le da su función y la parte no polar es la que la hace soluble en el aceite de petróleo. |
| Y ahora les diré a qué me refiero con motores grandes. Aquí tienes un ejemplo de uno de nuestros laboratorios |
| Motores tan grandes. En primer lugar, lo que no es un gran motor. Así que esto es un coche. Es el auto de mi esposa. Tiene un motor razonablemente potente de 200 caballos de fuerza. |
| Eso no es un motor grande. ¿Qué pasa con los camiones que van por la carretera, ya sabes, generando energía, tirando de carga? No, son unos 500 caballos de fuerza. Eso no es un motor grande. Mis ejemplos de motor grande es un motor de locomotora de ferrocarril. |
| Así que aquí hay una imagen de un motor de locomotora instalado en una locomotora. El contorno rojo es el motor y ahí está la persona que lo está instalando, te da una idea del tamaño. |
| Motores estacionarios de gas natural, de los que va a tratar la charla de hoy. |
| Solo toma mi puntero láser. |
| Así que aquí hay un ejemplo de uno de esos 5900 caballos de fuerza. La cosa verde. Y luego, al final, está la persona que trabaja en ello. |
| Y otro ejemplo de un motor grande es un motor marino, barcos en el mar. Y aquí hay un motor marino. Este en particular genera 98.000 caballos de fuerza y ahí está la persona trabajando en él. Así que esto es lo que quiero decir cuando digo motores grandes. Realmente son grandes. |
| Los tipos de preguntas que queremos responder en la investigación de lubricantes, cosas como qué tan bien esta prueba de banco predice el rendimiento real en el mundo real, ya sabes, si estoy haciendo pruebas de selección, pruebas de plataforma. |
| ¿Cómo depende el rendimiento de la concentración de un aditivo? ¿Cuánto necesito poner? ¿Cómo afecta la estructura del rendimiento del efecto aditivo? ¿Si hago esa cadena hidrocarbonada más larga o más ramificada? ¿Si cambio la relación de la parte polar a la parte no polar? |
| ¿Puedo predecir el rendimiento a partir de la composición, solo mirando la molécula puedo predecir lo que hará? |
| ¿Cuánto durará el producto antes de que sea necesario cambiarlo? Entonces, en su automóvil, le dicen que cambie el aceite cada 3000 millas, 5000, 7500 o 10,000, según a quién le pregunte. |
| ¿Cuánto mejor es mi producto premium que mi producto de línea principal? ¿Hay alguna diferenciación entre ellos? ¿Existe una propuesta de valor? ¿Cómo se compara mi producto con el producto de mi competencia? Entonces, este es el tipo de cosas que hacemos. |
| Ahora, déjame hablar de no lineal. ¿Qué quiero decir con no lineal. Entonces, en el mundo de las ecuaciones, en el mundo de las estadísticas, no lineal significa no lineal en los parámetros, no en las variables. |
| Bien, juguemos un juego muy rápido de lineal o no lineal... |
| no lineal Entonces y es igual a mx más b. Esta es la clásica ecuación lineal. |
| Si no haces nada más, lo sabes. |
| Bueno, ¿qué tal una cuadrática? Ahora tengo x al cuadrado. Y eso no es lineal. Eso es cuadrático, pero a, b y c son los parámetros. son lineales Esa también es una ecuación lineal. |
| ¿Y el cúbico? La misma cosa. Cualquier polinomio va a ser lineal en los parámetros. Así que es una regresión lineal. |
| a por e a la bx. Así que tengo un preexponente... exponencial a, y tengo b en el exponente, pero esta ecuación se puede reescribir fácilmente como logaritmo y ahora es una ecuación lineal nuevamente. Así que simplemente haría una regresión del logaritmo de y contra x. |
| Y es igual a A más B x a la C. Así que esto no es e a la x. Es x al algo. Y esto es no lineal. Así que este es un ejemplo de una ecuación no lineal. |
| Y es igual a A sobre x más b. |
| Bueno. A y B están en lugares diferentes. Hay una suma, pero nuevamente puedo reescribir esto, si tomo recíprocos. Entonces haría una regresión de 1 sobre y contra x y luego esto se convierte en una situación lineal. |
| Y es igual a A por x sobre b más x. |
| Esto es no lineal. Esto es Michaelis-Menten muy clásico, algo que tiene que ver con la biología y |
| la cinética de enzimas. |
| Y luego aquí hay una especie de ecuación complicada. Esta es la ecuación que vamos a utilizar hoy. Y esto es claramente no lineal. |
| Entonces, el ejemplo que he elegido para hoy es un motor de gas natural. |
| oxidación, por lo que en servicio, el aceite se oxida. Esta es una foto de uno de los motores. |
| en el que hicimos la prueba. Esta es una estación compresora. Así que el contorno azul es el motor. El contorno rojo es el compresor que está impulsando, la bomba, y esa estructura bastante grande resaltada en verde en la parte posterior, ese es el radiador. |
| Entonces, en general, la oxidación para nuestros propósitos, la oxidación es la degradación causada por la reacción con el oxígeno. |
| Ahora, estrictamente hablando en la clase de química aprendes que la oxidación puede ocurrir sin oxígeno. Tiene que ver con la pérdida de electrones, pero eso no es lo que está pasando aquí. Los ejemplos comunes son cuando las rebanadas de manzana se vuelven marrones o la leche vieja se agria. |
| Como dijimos antes, los aceites de motor son en su mayoría moléculas de hidrocarburo. Están expuestos a altas temperaturas durante el funcionamiento del motor. |
| La combustión del combustible genera radicales libres que ingresan al aceite y promueven la oxidación. Los radicales libres son fragmentos moleculares con electrones desapareados. |
| Son inestables y reactivos y atacan a otras moléculas para emparejar sus electrones. Durante la combustión del combustible, las moléculas simplemente se separan para formar estos fragmentos. |
| La oxidación del aceite del motor tiene consecuencias indeseables como el espesamiento del aceite. Por lo tanto, mayor viscosidad que las necesidades de diseño del motor. |
| también reduce la economía de combustible, porque tiene que empujar un líquido más espeso. La oxidación forma ácidos y el ácido puede corroer las piezas metálicas. La oxidación provoca depósitos y los depósitos pueden bloquear los conductos de aceite y privar al motor de aceite lubricante o impedir que las piezas se muevan, simplemente pegando las cosas. |
| La oxidación en nuestro campo a menudo se mide por infrarrojos y las unidades son absorbancia por centímetro. Los fabricantes de motores publican límites en los que se debe cambiar el aceite. Entonces, cuando la oxidación llega a cierto punto, debe cambiar el aceite para mantener su garantía. |
| En el diseño de prueba del que hablaré hoy, había dos fabricantes de motores de gas natural diferentes, a los que acabo de llamar X e Y para no nombrar nombres y hacerlo genérico. |
| Había tres aceites, a los que he llamado azul, rojo y verde, oa, byc para este ejemplo. Y era un diseño 3x2, por lo que cada aceite estaba en cada diseño de motor. |
| El total... funcionó durante unos 14 meses, lo que equivale a 10.000 u 11.000 horas de funcionamiento. Eso es alrededor de 15 meses 14-15 meses de funcionamiento continuo a más del 95 % de la carga máxima. |
| Los motores solo se apagaban cuando era necesario hacer un cambio de aceite. |
| Ahora, si piensas en ese período de tiempo, |
| si usted, si condujo su automóvil cerca de su potencia máxima del motor, y digamos un promedio de 70 millas por hora, eso sería 700,000 millas de una prueba. |
| Ahora, para el ejemplo de hoy, solo voy a ver en detalle uno de los modelos de motor, el que he llamado x. |
| Se tomaron muestras de aceite cada semana a 10 días, por lo que hay un total de alrededor de 600 muestras. |
| Se mencionaron muchos parámetros sobre 20 propiedades del aceite. |
| También examinamos el motor, hicimos mediciones físicas de desgaste, mediciones físicas de depósitos. Solo voy a mirar la oxidación por ahora. |
| Así que aquí está, aquí está el conjunto de datos. Ha sido truncado. Lo he simplificado para mostrar solo lo que se necesitará para hoy. Entonces las variables de color |
| es la formulación de aceite, el azul, verde y rojo. El aceite es variable, esa es la edad del aceite en horas. Esas son las horas desde el último cambio de aceite, mientras que la prueba son las horas acumuladas, el total desde que comenzó la prueba, y Ox es la oxidación en estas unidades de absorbancia por centímetro. |
| Ahora notará las filas, he codificado por colores las filas según el color. Así que todo el aceite lo he llamado aceite azul, he coloreado los rotuladores de azul y rojo de rojo, etc. Y también le he asignado formas. Así que el fabricante x tiene un cuadrado y el fabricante y tiene un círculo. |
| Ahora, como digo, el conjunto completo de datos es mucho más extenso que esto. |
| Bien, entonces tomemos nuestro conjunto de datos. |
| trazar los datos. |
| Siempre es lo primero que haces. |
| Así que en JMP, |
| Entonces, lo que haré, nuevamente, no estoy haciendo una demostración de JMP en vivo. Así que mostraré la acción. |
| En las palabras de la mano izquierda y esa flecha significa que es una acción y luego habrá un círculo rojo que muestra dónde lo haces. Entonces use la plataforma de gráficos, aparece un cuadro, Graph Builder, |
| y eso lo lleva a este cuadro, Graph Builder. |
| Así que toma el aceite como la variable x. Así que simplemente haga clic en eso y arrástrelo hacia abajo aquí. |
| Y en ausencia de una Y, te muestra como un histograma. |
| Y luego buey es nuestra variable dependiente; ox, la variable y y obtienes esto |
| Ahora hay un valor atípico obvio. Incluso yo puedo decir eso. Nos desharemos de eso más tarde. |
| Así que se ve bastante desordenado. |
| Así que voy a separar los dos OEM diferentes, fabricante de equipo original. |
| Entonces, si tomo OEM y lo pongo en superposición, |
| ahora tengo azul y rojo, solo JMP elige los colores. Entonces resulta que el azul es la x y el rojo es la y. Y puede ver que los dos modelos de motor diferentes se comportan de manera muy diferente. |
| El azul obviamente tiene una vida útil más corta; El rojo tiene una vida útil más larga del aceite. Entonces, por hoy, solo vamos a ver un... |
