大數(shù)據(jù)在船舶行業(yè)的實(shí)踐

吳振華 上海船舶研究設(shè)計(jì)院

前言

現(xiàn)代船舶行業(yè)是一個全球性、規(guī)模龐大的傳統(tǒng)行業(yè)，與船型設(shè)計(jì)、海事運(yùn)輸、船舶制造等行業(yè)均具有緊密的聯(lián)系。但是由于以往管理模式限制，現(xiàn)代船舶行業(yè)在與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合方面相對滯后，制約了航運(yùn)大數(shù)據(jù)在造船業(yè)、航運(yùn)業(yè)的價(jià)值體現(xiàn)。基于此，對大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶行業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

一、大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)（mega data）主要指無法利用常規(guī)軟件工具，在一定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行管理、捕捉、處理的數(shù)據(jù)集合，其是具有地價(jià)值密度、真實(shí)性、大量、高速、多樣特征的信息資產(chǎn)。現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于用戶行為分析、預(yù)測分析、部分高級數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。

二、大數(shù)據(jù)在船舶行業(yè)的實(shí)踐可行性

以往現(xiàn)代船舶行業(yè)航運(yùn)數(shù)據(jù)大多通過人工統(tǒng)計(jì)抄表、定時(shí)報(bào)送等方式獲取。而在現(xiàn)代船舶行業(yè)設(shè)備智能化水平不斷提升的背景下，衛(wèi)星定位技術(shù)、通信技術(shù)不斷成熟，現(xiàn)代船舶航運(yùn)、船岸信息一體化已成為現(xiàn)實(shí)。而通過數(shù)據(jù)岸端有線傳輸、移動存儲介質(zhì)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)低成本、大量數(shù)據(jù)傳輸，為大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶行業(yè)應(yīng)用提供充足數(shù)據(jù)源。

三、大數(shù)據(jù)在船舶行業(yè)的實(shí)踐內(nèi)容

1、儲存修正船舶數(shù)據(jù)

船舶數(shù)據(jù)儲存、修正是大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶行業(yè)實(shí)踐應(yīng)用的基本內(nèi)容。一方面，在現(xiàn)代船舶行業(yè)不斷發(fā)展背景下，船舶數(shù)量不斷攀升，航道運(yùn)行環(huán)境也日趨復(fù)雜，這些對船舶數(shù)據(jù)儲存、調(diào)度管理提出了巨大挑戰(zhàn)。而借助大數(shù)據(jù)技術(shù)在船舶行業(yè)中的應(yīng)用，便可以直接捕獲全球船舶自動識別系統(tǒng)原有數(shù)據(jù)，將船舶信息儲存在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)整合、分類管理。通過對相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析，可以全方位了解相關(guān)航道內(nèi)船舶動態(tài)數(shù)據(jù)，為高效船舶調(diào)度工作的開展提供幫助。

另一方面，由于海上風(fēng)浪狀態(tài)不穩(wěn)定性，再加上現(xiàn)代船舶行業(yè)各種設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)不完整、甚至失真風(fēng)險(xiǎn)。而通過大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代船舶行業(yè)的應(yīng)用，可以通過對船舶監(jiān)測數(shù)據(jù)特性分析，了解數(shù)據(jù)量級、數(shù)據(jù)變化趨勢，查找出失真數(shù)據(jù)，對船舶監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。同時(shí)根據(jù)其他相關(guān)信號量數(shù)值，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，判定船舶監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)性，尋找失真數(shù)據(jù)并進(jìn)行修正。如利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以根據(jù)船舶運(yùn)動，判定浪高監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)性。在發(fā)現(xiàn)不真實(shí)浪高監(jiān)測數(shù)據(jù)后，可以在對失真數(shù)據(jù)進(jìn)行修補(bǔ)的基礎(chǔ)上，對后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行再次驗(yàn)證。通過多次數(shù)據(jù)迭代分析，逐步逼近正確數(shù)據(jù)。而在正確數(shù)據(jù)獲得之后，可以幫助船舶定位工作人員、船舶運(yùn)行蹤跡預(yù)測工作人員實(shí)現(xiàn)了解海上環(huán)境，提升船舶導(dǎo)航定位工作、預(yù)測工作準(zhǔn)確性。

此外，通過對數(shù)據(jù)庫內(nèi)長時(shí)間監(jiān)測的海況環(huán)境信息進(jìn)行挖掘分析，可以全面了解風(fēng)速、水流、浪潮、水深、水溫變化趨勢，為船型開發(fā)設(shè)計(jì)優(yōu)化、航線優(yōu)化、海事管理法律完善、航速優(yōu)化提供充足支持。

2、分析船舶航速影響因素

大數(shù)據(jù)特別是現(xiàn)代船舶行業(yè)航運(yùn)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以有效分析波浪、污底等因素對船舶航速、功率的影響。

一方面，在獲得高精度的波浪中船舶能耗數(shù)據(jù)后，可以將其用于預(yù)測不同船型在氣象影響下的能耗，為船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)驗(yàn)證提供支持。同時(shí)結(jié)合長時(shí)間波浪中船舶能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果，可以將營運(yùn)中船舶遭受不同等級波浪數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，明確波浪對船舶航速、能耗等的影響，為船舶航速控制方案制定提供依據(jù)。

另一方面，在船舶運(yùn)營過程中，船舶污底難以避免。特別是船舶水下船體、螺旋槳葉表面形成的污底，會引起船舶運(yùn)行阻力、油耗增加。在以往實(shí)踐過程中，污底的測量與評估難度較大。而通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以較為準(zhǔn)確地分析船舶污底情況，并考慮船舶營運(yùn)時(shí)間、航線間關(guān)系，結(jié)合塢修時(shí)清污成本的監(jiān)測估算，計(jì)算出成本最低的塢修清污時(shí)間點(diǎn)，減小船舶能效管理、成本管理難度。

在分析波浪、污底等因素對船舶航速、功率的影響的基礎(chǔ)上，可以依托數(shù)字化技術(shù)，搭建數(shù)字化船舶大數(shù)據(jù)管理平臺。在數(shù)字化船舶大數(shù)據(jù)管理平臺中，可以自動記錄船舶運(yùn)行中信息，保證船員操作程序無誤。同時(shí)通過船舶運(yùn)營公司、管理公司間數(shù)據(jù)共享，并對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，可以了解海員表現(xiàn)記錄、培訓(xùn)完成情況、演練完成情況與船舶運(yùn)營及管理安全性的影響。全面把控船舶運(yùn)營及管理過程中船員事故趨勢、機(jī)械故障趨勢，為現(xiàn)代船舶行業(yè)“零停航”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3、評價(jià)船舶設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

借鑒國外船舶技術(shù)研究協(xié)會關(guān)于船舶“大數(shù)據(jù)路標(biāo)”研究成果，可以通過長時(shí)間不間斷地對船舶主要設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行評測，進(jìn)行船舶主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判定。在了解船舶主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)之后，可以結(jié)合船舶主要設(shè)備運(yùn)行特性，進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)警，為船舶主要設(shè)備日常維護(hù)工作及時(shí)開展提供幫助，降低船舶主要設(shè)備維護(hù)管理成本并提高設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。同時(shí)針對船舶營運(yùn)過程中產(chǎn)生的大量航速數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)，可以通過大數(shù)據(jù)清洗，分類提取與交船試航測試相關(guān)的數(shù)據(jù)。在相關(guān)數(shù)據(jù)獲得之后，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析，對數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失數(shù)據(jù)推算，對失真數(shù)據(jù)進(jìn)行再次校正。隨后可以利用實(shí)船測試分析、轉(zhuǎn)換運(yùn)算手段，對營運(yùn)中船舶航速、功率進(jìn)行分析換算，獲得相應(yīng)的船舶能效營運(yùn)指數(shù)，為航運(yùn)能效管理及未來海事核查、監(jiān)測提供充足數(shù)據(jù)支持。

在船舶附體節(jié)能裝置廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證附體節(jié)能裝置應(yīng)用后船舶運(yùn)行狀態(tài)非常重要。但是，由于現(xiàn)行交船試航方式主要借助船模試驗(yàn)方式，無法有效驗(yàn)證實(shí)船節(jié)能效果。而通過船舶營運(yùn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可以獲得船舶附體節(jié)能裝置應(yīng)用過程中航速、功率等數(shù)據(jù)間影響關(guān)系。結(jié)合大數(shù)據(jù)修正處理，可以避免水深、吃水、波浪、水流等因素對船舶附體節(jié)能裝置運(yùn)行效果評價(jià)影響。

四、總結(jié)

綜上所述，大數(shù)據(jù)作為一種在現(xiàn)代船舶行業(yè)具有十分重要的作用，通過對現(xiàn)代船舶行業(yè)營運(yùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、匯總、儲存、挖掘，可以獲得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、船舶功率及航速、風(fēng)浪與船舶航速間關(guān)系、節(jié)能措施應(yīng)用效果等高價(jià)值信息。因此，相關(guān)人員應(yīng)立足船舶行業(yè)，不間斷對船舶設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評估，了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及污底、風(fēng)速等對船舶功率的影響，為現(xiàn)代船舶行業(yè)營運(yùn)管理能效提升提供充足支持。