Unter Verwendung des Programms RStudio wird in der Hausarbeit eine statistische Analyse des Datensatzes "Space Shuttle O-ring Failures" durchgeführt.
Der Datensatz stammt von dem NASA-Space-Shuttle-Programm und behandelt O-Ring-Ausfälle, die zu dem bisher schwersten Unglück in der US-Rumfahrtgeschichte führten. Die NASA-Shuttle-Orbiter-Mission STS-51-L startete am 28. Januar 1986, und schon nach 73 Sekunden Flugzeit explodierte die Trägerrakete und tötete alle sieben Besatzungsmitglieder. Die Raumfahrzeuge zerbrachen über dem Atlantischen Ozean, vor der Küste von Cape Canaveral, Florida. Zur Explosion kam es, da ein O-Ring in seinem rechten festen Raketenverstärker (SRB) im Liftoff versagt hatte. Das nicht robuste Design des O-Ring verursachte einen Bruch in der SRB-Verbindung, die es versiegelte, so dass unter Druck gesetztes Gas von dem Raketenmotor nach außen gelang und auf die benachbarten SRB auftraf. Dies führte zu der Trennung der mechanischen Verfestigung und dem strukturellen Ausfall des externen Tanks. Aerodynamische Kräfte zerbrachen den Orbiter.
Innerhalb der Arbeit wird eine statistische Datenanalyse durchgeführt und verschiedene grafische Auswertungen erstellt. Es sollen Zusammenhänge zwischen den Einflussfaktoren und dem Fehlerauftreten des Unglücks identifiziert werden. Hierzu werden Hypothesen als mögliche Kausalketten erstellt um denkbare Zusammenhänge zu analysieren. Der Leser bekommt einen Einblick in die Datenanalyse mit dem Programm RStudio und erhält einen Überblick über die Methoden: Regressionsanalyse, Korrelationsanalyse, Logistische Regression, Multiple Regression, Explorative Analyse, sowie Methoden zur Inferenzstatistik.
Inhaltsverzeichnis
1 EINFÜHRUNG IN DEN DATENSATZ
1.1 BESCHREIBUNG DES DATENSATZES
1.2 VARIABLENDESKRIPTION
2 DEDUKTIVE ANALYSE
2.1 FORMULIERUNG DER FORSCHUNGSFRAGE UND HYPOTHESENDEFINITION
2.2 DESKRIPTIVE STATISTIKEN
2.3 DIAGRAMME UND EFFEKTE
2.4 SIGNIFIKANZTEST
3 EXPLORATIVE ANALYSE
3.1 INTERAKTIONEN IM MATRIXPLOT
3.2 ZEITLICHE DARSTELLUNGEN
3.3 KARTE DES EREIGNISS
4 DISKUSSION
4.1 ZENTRALE ERGEBNISSE
4.2 INTERPRETATION
4.3 GRENZEN DER ANALYSE
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, eine statistische Untersuchung des „Space Shuttle O-ring Failures“-Datensatzes durchzuführen, um die ursächlichen Zusammenhänge zwischen den Umgebungsparametern beim Start und dem Auftreten von Defekten an den O-Ringen zu identifizieren.
- Deskriptive und explorative statistische Analyse des NASA-Datensatzes.
- Formulierung und statistische Überprüfung von Hypothesen zu Temperatur- und Druckeinflüssen.
- Anwendung linearer und logistischer Regressionsmodelle in R.
- Visualisierung von Datenzusammenhängen durch Boxplots, Scatterplots und Matrixplots.
- Signifikanzprüfung der identifizierten Einflussfaktoren mittels p-Werten.
Auszug aus dem Buch
1.1 Beschreibung des Datensatzes
Der Datensatz stammt von dem NASA-Space-Shuttle-Programm und behandelt O-Ring-Ausfälle die zu diesem Zeitpunkt zum schwersten Unglück in der US-Rumfahrtgeschichte führten. Die NASA-Shuttle-Orbiter-Mission STS-51-L startete am 28. Januar 1986 und schon nach 73 Sekunden Flugzeit explodierte die Trägerrakete und tötete alle sieben Besatzungsmitglieder. Die Raumfahrzeuge zerbrach über dem Atlantischen Ozean, vor der Küste von Cape Canaveral, Florida. Die Explosion begann, nachdem ein O-Ring in seinem rechten festen Raketenverstärker (SRB) im Liftoff versagt hatte. Das nicht robuste Design des O-Ring verursachte einen Bruch in der SRB-Verbindung, die es versiegelte, so dass unter Druck gesetztes Gas von dem Raketenmotor nach außen gelang und auf die benachbarten SRB auftraf. Dies führte zu der Trennung der mechanischen Verfestigung und dem strukturellen Ausfall des externen Tanks. Aerodynamische Kräfte zerbrachen den Orbiter.
Der Datensatz wurde im Jahre 1989 erstellt und besteht aus sieben Spalten und 25 Zeilen, die als csv-Datei eingelesen wird, wobei nicht alle der sieben Variablen näher analysiert werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINFÜHRUNG IN DEN DATENSATZ: Dieses Kapitel gibt eine Einleitung in den untersuchten Datensatz zum Space-Shuttle-Unglück und erläutert die Variablen sowie die Datenstruktur für die statistische Auswertung in R.
2 DEDUKTIVE ANALYSE: Hier werden deduktive statistische Methoden angewendet, um durch Hypothesentests Zusammenhänge zwischen Temperatur, Druck und Fehlerintensität anhand von Regressionsmodellen zu prüfen.
3 EXPLORATIVE ANALYSE: In diesem Kapitel werden explorative Ansätze verfolgt, um mittels Interaktionsanalysen und zeitlicher Darstellungen verborgene Strukturen im Datensatz sichtbar zu machen.
4 DISKUSSION: Das abschließende Kapitel fasst die zentralen Ergebnisse zusammen, interpretiert die statistische Signifikanz der untersuchten Einflussfaktoren und diskutiert die Grenzen der durchgeführten Analyse.
Schlüsselwörter
Space Shuttle, O-Ring, NASA, Statistik, R-Programmierung, Regression, Fehleranalyse, Temperatur, Druck, Signifikanztest, Explorative Datenanalyse, Hypothesentest, Schadensindex, Datenmodellierung, Luftfahrt
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert statistisch den NASA-Datensatz „Space Shuttle O-ring Failures“, um die Ursachen für das Versagen der Dichtungsringe zu untersuchen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Felder sind die deskriptive Statistik, die deduktive Hypothesenprüfung sowie explorative Analysemethoden unter Verwendung der Software R.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, zu ermitteln, ob Variablen wie die Außentemperatur beim Start oder der interne Druck signifikante Auswirkungen auf das Schadensausmaß der O-Ringe hatten.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden klassische statistische Testverfahren, lineare Regressionen für kontinuierliche Schadensdaten und logistische Regressionen für binäre Ausfalldaten genutzt.
Welche Inhalte werden im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil erfolgen die deskriptive Datenaufbereitung, die Aufstellung von Hypothesen zu Kausalketten sowie deren Überprüfung mittels Regressionsmodellen und Signifikanztests.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Die Analyse ist durch Begriffe wie Space Shuttle, Temperaturabhängigkeit, Regressionsanalyse, statistische Signifikanz und Fehlerintensität geprägt.
Welches Hauptergebnis liefert die Regressionsanalyse bezüglich der Temperatur?
Die Analyse zeigt einen signifikanten negativen Zusammenhang, was bedeutet, dass bei niedrigeren Temperaturen die Wahrscheinlichkeit für Fehler an den O-Ringen statistisch messbar ansteigt.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor zum Einfluss des Drucks?
Im Gegensatz zur Temperatur konnte in den durchgeführten Analysen kein signifikanter Einfluss des Drucks auf die Fehlerintensität der O-Ringe nachgewiesen werden.
- Arbeit zitieren
- Stephan Röß (Autor:in), 2017, Analyse des Datensatzes "Space Shuttle O-Ring Failures" mit RStudio, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/373665
