Statistical Approaches to Optimize the System to Reduce Sediment Accumulation in Ballast Tanks

Abstract

Deneysel çalışmalar mühendislik alanında sistem ve yapıların tasarımı, optimizasyonu, tasarımın iyileştirilmesi faaliyetlerinin vazgeçilmez ögelerindendir. Ancak özellikle birden çok faktörün performans ölçümleri üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi amacıyla yapılan deneysel çalışmalarda elde edilen bulguların işaret ettiği sonuçlar, istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde yorumlanamayabilir. Buna ek olarak, kaynakların (zaman, iş gücü ve maddi kaynaklar vb.) kısıtlı oluşu ise deneysel çalışmaların en önemli sınırlılıkları arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, gemilerin balast tanklarında sediman birikimini azaltmak için geliştirilen pnömatik sistemin çalışma koşullarını belirleyen üç temel faktör ele alınmış ve bu faktörlerin sedimanın azaltılmasına etkisi istatistiksel açıdan irdelenmiştir. Çalışma kapsamında uygulanan klasik istatistiksel yaklaşımlarla, deneysel veriler istenilen düzeyde anlamlı bir şekilde yorumlanamamıştır. Bu nedenle deney setinden elde edilen veri kümesindeki ilişkileri istatistiksel bir model üzerinden yorumlamak yerine doğrudan veri üzerinden değişkenler arasındaki ilişkinin ortaya çıkarılması değerlendirilmiştir. Bunun için her ne kadar veri kümesindeki veri sayısı sınırlı olsa da Yapay Sinir Ağları (YSA) yaklaşımı uygulanmıştır. YSA girdi setinde veri sayısı bu yaklaşımın doğruluk ölçüsü (accuracy) üzerinde büyük bir öneme sahiptir. Söz konusu deneysel çalışmada veri setinin sonsuz sayıya çıkarılması teorik olarak mümkün olsa da kaynak kısıtları nedeniyle bunun gerçekleştirilmesi uygulanabilir değildir. Bu nedenle YSA modeli oluşturulurken deneysel çalışmanın amacı dikkate alınmış ve farklı bir yaklaşım uygulanmıştır. Deney verisinin bir kısmı YSA modelinin eğitim aşamasında kullanılmış, YSA modelinin optimum bir çalışma koşulu önermesi sağlanmıştır. YSA eğitim aşamasına dahil edilmemiş olan deneysel sonuçlar ise model tarafından önerilen optimum çalışma koşulunun deneysel olarak karşılaştırılmasında kullanılmıştır. Söz konusu çalışmada YSA optimizasyon için bir araç olarak kullanılmış ve model tarafından önerilen optimum çalışma koşulu, tüm deney verileri arasında sediman birikimini azaltılması açısından en uygun sonucu vermiştir. Bu çalışmada, gemilerin balast tanklarında sediman birikimini azaltmak için geliştirilen sistemin işletme parametresinin optimizasyonu için yapılan deneysel çalışma sonuçlarının istatistiksel olarak yorumlanmasında yaşanan sorunlar ve YSA kullanılırken uygulanan yaklaşıma yer verilmiştir.