數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在船舶備件管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

王智泉

[摘 ?要]數(shù)據(jù)挖掘是指通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行特定分析，揭示數(shù)據(jù)內(nèi)部蘊藏的聯(lián)系和規(guī)律，以供后續(xù)應(yīng)用。隨著海洋運輸業(yè)的發(fā)展，運輸船舶的電子系統(tǒng)種類越來越多，其中很多電子設(shè)備是保障海上安全的必要設(shè)備。同時，船舶運行的海洋環(huán)境異常復(fù)雜，船舶電子設(shè)備常年受到海風(fēng)海浪清濁，會出現(xiàn)設(shè)備電路損害等情況，如何能夠在船舶航行中預(yù)測并發(fā)現(xiàn)攜帶的備件損耗是保障船舶航行安全的必要條件。

[關(guān)鍵詞]船舶;數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);備件管理;應(yīng)用分析

中圖分類號：U692-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0027-01

在船舶的實際航海過程中，為了確保船舶的安全航行，在出航之前都會根據(jù)航行的實際需求配備一定數(shù)量的機械備件，以防止在航行過程中出現(xiàn)相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障而導(dǎo)致船舶無法正常航行，然而如何確定應(yīng)該攜帶多少備件是合理的攜帶，卻是在實際備件準(zhǔn)備過程中最困難掌握的。為了改善與提升船舶備件的庫存管理，在能夠保障船舶能夠安全航行備件損耗替換應(yīng)用需求的同時，盡可能的減少航行過程中備件的攜帶這一目的，因此，在備件管理系統(tǒng)當(dāng)中，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從而達(dá)到以最少的備件攜帶滿足船舶航行的需求。

一、船舶備件管理系統(tǒng)功能

船舶備件管理系統(tǒng)主要目的是根據(jù)船舶執(zhí)行任務(wù)的航行周期條件及船舶歷史航行備件數(shù)據(jù)來估算所需要攜帶的備件種類及數(shù)量，并且使其在確保安全的前提下備件量最少。整個船舶備件管理系統(tǒng)按功能劃分為以下幾個模塊：1）船舶備件總功能管理模塊船舶攜帶的備件按功能進(jìn)行歸類，并分配不同的責(zé)任主體人。2）備件庫存數(shù)據(jù)庫在船舶航行中，對重要的設(shè)備或關(guān)鍵零部件需要進(jìn)行備件以在損壞失靈時進(jìn)行替換，備件管理數(shù)據(jù)庫對此進(jìn)行管理。3）設(shè)備損耗數(shù)據(jù)管理對船舶在航行過程中的備件損耗及零部件損耗進(jìn)行記錄并按照發(fā)生時間保存。4）備件決策管理模塊通過數(shù)據(jù)挖掘處理，對船舶任務(wù)目標(biāo)中所需要攜帶的備件及零部件進(jìn)行部署。此外，整個船舶備件管理系統(tǒng)還包括用戶權(quán)限管理﹑備件服務(wù)商管理等輔助模塊。

二、備件管理系統(tǒng)決策模型設(shè)計

（一）決策模型設(shè)計

在基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)實現(xiàn)時，所有的系統(tǒng)功能實現(xiàn)都是為了最終的船舶航行備件的最優(yōu)化庫存管理服務(wù)的，所以在系統(tǒng)實現(xiàn)時一定要對船舶備件與決策的詳細(xì)思想進(jìn)行合理的設(shè)計，才能夠確保最終實現(xiàn)的最優(yōu)化決策能夠符合實際應(yīng)用需求。在實際應(yīng)用設(shè)計時，系統(tǒng)應(yīng)該首先錄入在各種不同的復(fù)雜環(huán)境下的船舶航行備件損耗情況，然后才能夠根據(jù)這些歷史數(shù)據(jù)結(jié)合當(dāng)前的實際情況，系統(tǒng)經(jīng)過自動化分析最終摒棄人為主觀因素的影響，只考慮歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境的類似分析，形成最客觀的分析數(shù)據(jù)結(jié)果，為船舶的安全航行提供最有力的保障。

1備件損耗因素分析

在船舶航行過程中備件合理化攜帶的決策研究時，為了更精確的研究最佳的備份庫存管理，就需要對備件的損耗因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，進(jìn)而才可以根據(jù)具體的備件損耗條件下，可能存在不同量的備件損耗，進(jìn)而為更好的備件庫存決策提供更有力的支持。在船舶實際的航行過程中，最影響船舶備件損耗的主要還是復(fù)雜的海航路線對船舶備件的損耗的差異，所以研究備件損耗決策就需要對海航的外部影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，分析可能影響船舶備件損耗使用的海事條件。影響船舶備件損耗的因素可以概括為以下幾個方面：海域：不同的海域，存在不同的航行條件，比如水流、海深等。水質(zhì)：海水的堿性會對船體的個別設(shè)備直到腐燭的作用，因此海域的水質(zhì)狀況也是備件損耗的考慮范圍。水溫：船舶航海在海面上，相對比較潮濕，如果再加上足夠的溫度容易導(dǎo)致相關(guān)備件生繡，進(jìn)而影響備件的正常壽命。天氣：如果船舶在航行過程中遇到大風(fēng)、海陳等惡劣的天氣，則需要船體在更高負(fù)荷下才能夠應(yīng)對這一復(fù)雜的航行條件，因此也就使得高負(fù)荷下的船體備件更容易損壞。時間：在不同的歷史時期，即使在同一天，早上和中午的不同，也會影響船舶的航行條件，進(jìn)而影響船舶備件的使用。人員：人員的專業(yè)水平對維護(hù)設(shè)備產(chǎn)生的影響。設(shè)備狀態(tài)：設(shè)備狀態(tài)的不同導(dǎo)致備件的消耗不同。運轉(zhuǎn)時間：運轉(zhuǎn)時間越長，設(shè)備備件消耗越多。在船舶實際的航行過程中，在不同的復(fù)雜航行海事條件事會出現(xiàn)不同的備件損耗，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：1）因果關(guān)聯(lián)。船舶備件的損耗有時是有一定的因果必然聯(lián)系，比如如果船舶在大風(fēng)、海喊等復(fù)雜的海事航行條件下，就肯定需要船舶航行在更高的負(fù)荷條件以應(yīng)對復(fù)雜的航行條件，此時備件就會因為過度的使用而減少使用壽命。2）共同作用關(guān)系。船舶在實際的航行過程中，不可能只是面臨一種航行條件的影響，最實際的情況就是在多個不同的復(fù)雜環(huán)境下共同作用的結(jié)果，所以在實際的備件損耗條件評估時，就一定要考慮多個復(fù)雜條件的共同作用影響。3）動態(tài)主次條件影響。船舶在不同的海域及外在的復(fù)雜條件影晌下，其主要影響因素問題在不斷的變化的，在某一時刻可能天氣是主導(dǎo)因素，而某一時刻又可能因為海域的不同對備件的損耗造成明顯的不同，所以在實際考慮時要注意航行條件的復(fù)雜變化。

2備件損耗評估算法

在基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)的開發(fā)研究時，為了更好的協(xié)助船舶航行備件的最優(yōu)化庫存管理攜帶，就需要根據(jù)備件損耗的外在因素進(jìn)行相應(yīng)的算法分析設(shè)計，進(jìn)而才可以根據(jù)相關(guān)不同的外在航行條件下的不同備件損耗因素分析出在當(dāng)前的航行條件下最優(yōu)化的備件庫存。在船舶航行庫存?zhèn)浼淖顑?yōu)化評估時，往往都是根據(jù)歷史的航行數(shù)據(jù)并結(jié)合當(dāng)前的航行條件，然后才能夠進(jìn)行比對分析，最終決策出最優(yōu)化的備件庫存，同時，在傳統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)挖掘分析時，大多挖掘算法都需要先驗的知識支持，而由于船舶備件損耗條件的不確定性，所以也不能夠提供有效的先驗知識支持，所以通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析算法理論很難達(dá)到實際的備件損耗評估分析的應(yīng)用需求。粗糖集理論在處理不精確、不完整以及不一致數(shù)據(jù)方面擁有獨特的優(yōu)勢，所以其逐漸演化成分析解決不完整數(shù)據(jù)的最有效的工具之一，因此在基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)研究時也采用了粗糖集理論作為備件決策的評估算法理念。

（二）數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1數(shù)據(jù)表設(shè)計

為了滿足基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用需求，在系統(tǒng)實現(xiàn)時也需要根據(jù)需求提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表，專門用于相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲管理，進(jìn)而滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的動態(tài)更新操作的需求，在系統(tǒng)實現(xiàn)時，主要設(shè)計了用戶信息表、備件主體信息存儲表、備件庫存信息表、用戶權(quán)限信息表、備件損耗存儲信息表以及備件服務(wù)廠商信息表等。

2數(shù)據(jù)庫的配置

在基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)實現(xiàn)時，數(shù)據(jù)庫主要是用來存儲船舶備件庫存及備件損耗相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，因此，為了能夠更好的使用數(shù)據(jù)庫，就需要我們先安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)并進(jìn)行相應(yīng)的配置才能夠滿足我們實際應(yīng)用的需求。在數(shù)據(jù)庫配置時，考慮到所有的數(shù)據(jù)操作都是需要和數(shù)據(jù)庫打交道，并且在數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時每次都要進(jìn)行連接的創(chuàng)建，而創(chuàng)建鏈接是非常耗時的，所以為了優(yōu)化數(shù)據(jù)的操作響應(yīng)效率，就需要在數(shù)據(jù)庫配置時提供鏈接池，當(dāng)需要連接數(shù)據(jù)庫時只需要到連接池中取連接即可，而不需要重新創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)連接，因而減少了系統(tǒng)資源開銷，提升數(shù)據(jù)庫的存取效率。

總之，本文基于數(shù)據(jù)挖掘的船舶備件與決策系統(tǒng)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)，然后對船舶備件決策算法進(jìn)行了設(shè)計，最后從數(shù)據(jù)表設(shè)計、數(shù)據(jù)庫配置以及數(shù)據(jù)庫的連接設(shè)計等幾個數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面分析了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)計，為更好的系統(tǒng)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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