Comparison between theoretical and statistical models for the estimation of fuel oil consumption using data

Ζερβός, Ζαχαρίας; Zervos, Zacharias

dc.contributor.author	Ζερβός, Ζαχαρίας	el
dc.contributor.author	Zervos, Zacharias	en
dc.date.accessioned	2022-06-06T11:06:34Z
dc.date.available	2022-06-06T11:06:34Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55239
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22937
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Performance assessment	en
dc.subject	Data analysis	en
dc.subject	Statistical model	en
dc.subject	Added wave resistance	en
dc.subject	Marine engineering	en
dc.subject	Fuel consumption	en
dc.subject	Κατανάλωση καυσίμου	el
dc.subject	Ανάλυση δεδομένων	el
dc.subject	Στατιστικά μοντέλα	el
dc.subject	Προστιθέμενη αντίσταση κυματισμού	el
dc.subject	Ναυπηγοί μηχανολόγοι	el
dc.subject	Αξιολόγηση απόδοσης	el
dc.title	Comparison between theoretical and statistical models for the estimation of fuel oil consumption using data	en
dc.title	Σύγκριση μεταξύ θεωρητικών και στατιστικών μοντέλων για την εκτίμηση της κατανάλωσης καυσίμου χρησιμοποιώντας δεδομένα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Naval engineering	en
heal.classification	Data science	en
heal.classification	Performance engineering	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-04
heal.abstract	Η εκτίμηση της κατανάλωσης καυσίμου της κύριας μηχανής (FOC) ενός πλοίου σε τυχαίες συνθήκες λειτουργίας, όπως εκφράζεται από την κατάσταση φόρτωσης, την ταχύτητα και τις καιρικές συνθήκες είναι ένα ζήτημα που απασχολεί μόνο τον τρόπο λειτουργίας του πλοίου, ενώ θα μπορούσε να είναι ουσιαστικό στοιχείο για την απόδοση του πλοίου. Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιούνται θεωρητικά / ημι-εμπειρικά μοντέλα για την εκτίμηση της κατανάλωσης καυσίμου με σκοπό την εξέταση των δυνατοτήτων πρόβλεψής των μεθόδων, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα ενός πραγματικού πλοίου. Το πρώτο μοντέλο που χρησιμοποιείται είναι η τροποποιημένη μέθοδος του Kwon (Kwon, 2008), η οποία είναι μια προσεγγιστική μέθοδος που προβλέπει την απώλεια ταχύτητας λόγω της προστιθέμενης αντίστασης σε τυχαίους κυματισμούς και τυχαίο άνεμο. Το δεύτερο θεωρητικό μοντέλο είναι η διαδικασία διόρθωσης ισχύος που προτείνεται από την ITTC (2017), η οποία χρησιμοποιεί την διόρθωση ισχύος για να εκφράσει την πρόσθετη αντίσταση λόγω κυματισμού και ανέμου. Επιπλέον, μια στατιστική προσέγγιση εφαρμόζεται σε ένα σύνολο δεδομένων, μετά την εφαρμογή φιλτραρίσματος, με σκοπό την αντιμετώπιση των ανεπιθύμητων δεδομένων. Το στατιστικό μοντέλο είναι ένα μοντέλο πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης που περιλαμβάνει μεταβλητές, όπως η ταχύτητα και η κατεύθυνση του ανέμου, ταχύτητα του πλοίου, το βύθισμα και η διαγωγή, προκειμένου να υπολογιστεί η κατανάλωση καυσίμου για διαφορετικές συνθήκες φόρτωσης και καιρού. Η ανάλυσή αφορά τη λειτουργία ενός εμπορευματοκιβωτίου για 18 μήνες. Η μελέτη επικεντρώνεται στην εκτίμηση της κατανάλωση καυσίμου εντός ενός τυπικού εύρους ταχύτητας καθώς και με την χρήση δεικτών απόδοσης (KPI). Συνοψίζοντας, τα δύο θεωρητικά μοντέλα εκτιμούν την κατανάλωση καυσίμου με απόκλιση 10% από την πραγματική κατανάλωση, ενώ οι αντίστοιχες αποκλίσεις του στατιστικού μοντέλου είναι πολύ χαμηλότερες.	el
heal.abstract	The estimation of the main’s engine fuel oil consumption (FOC) of a ship in random operational conditions as expressed by her loading condition, speed and weather conditions is an issue that constantly concerns ship’s operations while it could be an essential element of a framework for the monitoring of ship performance. In this thesis, theoretical/semi empirical and data driven models are employed for the estimation of FOC aiming at the examination of their prediction capabilities utilising operational data of a specific ship. The first model used is the modified Kwon method (Kwon, 2008) which is an approximate method that predicts the speed loss due to the added resistance in irregular waves and wind. The second theoretical model is the power correction procedure provided by the ITTC (2017), which uses a power correction formula to express the added resistance due to waves and wind. Moreover, a statistical approach is implemented based on an integrated dataset and after applying extended pre-processing analysis. The statistical model is a multiple linear regression model entailing operational variables, such as wind velocity and direction, speed through water, draft and trim, in order to calculate the fuel oil consumption for different loading and weather conditions. Our analysis concerns the operation of a containership for 18 months. The comparison study focuses on the direct examination of the FOC within a typical range of ship speeds as well as through selected key performance indicators. To sum up, the two theoretical models estimate the FOC with an average margin of 10% from the actual FOC, while the respective deviations of the statistical model are much lower.	en
heal.advisorName	Θεμελής, Νικόλαος	el
heal.advisorName	Themelis, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μελέτης Πλοίου και Θαλάσσιων Μεταφορών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	112 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false