Validation of a computational simulation model of the Finnish-Swedish winter navigation system
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-12-11
Department
Major/Subject
Marine Technology
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
46+15
Series
Abstract
Maritime transportation plays a vital role in the global economy, with the maritime sector representing 90% of all material trading worldwide. The Baltic Sea, a significant maritime hub, faces unique challenges due to its substantial traffic and ice coverage during winter months. To aid decision-making in this challenging environment, simulation tools are being developed, allowing efficient simulations to be performed under different conditions. In this thesis, the latest winter navigation simulation tool developed by Kulkarni et al. (2022) is validated using historical data in order to find out its accuracy and trustworthiness. Rather than validating it only for one winter, the model is now studied on trip-level using three different historical winters, being 2011, 2018, and 2020. These represent the three different winter types of mild, average, and severe, classified by the Finnish Ice Service. A major part of the study includes the processing and filtration of both traffic flow-data and ice conditions-data, used in the model as inputs. This ensures the validation results to be as truthful as possible and allows the model’s performance to be studied without worrying about the error possibly being caused by the input data. The validation results are presented using common statistical measures, including mean, standard deviation, relative standard deviation, and confidence interval. For the purpose of finding error trends, numerical and graphical figures are presented in relation to different parameters. Finally, the results are discussed from a naval architect’s point of view, in order to find system-level deficiencies and incorrect assumptions that might have impacted the validation results.Meriliikenteellä on keskeinen rooli maailmantaloudessa, koska se kattaa 90% kaikesta maailmanlaajuisesta materiaalikaupasta. Itämeri, joka on merkittävä merenkulun keskus, kohtaa erityisiä haasteita vilkkaan liikenteen ja jääpeitteen vuoksi talvikuukausina. Simulointityökaluja kehitetään päätöksenteon helpottamiseksi tällaisessa vaativassa ympäristössä, jotka mahdollistavat tehokkuussimulaatiot erilaisissa olosuhteissa. Tässä opinnäytetyössä Kulkarnin ym. (2022) uusinta talvimerenkulun simulointityökalua validoidaan historiatietojen avulla, tarkoituksena selvittää sen tarkkuutta ja luotettavuutta. Sen sijaan, että mallia validoitaisiin vain yhden talven perusteella, tutkitaan mallia nyt yksittäisen matkan tasolla käyttäen kolmea erilaista historiallista talvea, vuosilta 2011, 2018 ja 2020. Nämä kolme talvea edustavat Suomen jääpalvelun luokittelemia talvityyppejä, jotka ovat leuto, keskimääräinen ja ankara. Tutkimus keskittyy merkittäviltä osin liikenne- että jääolosuhdedatan prosessointiin, jotka toimivat simulaatiomallin syötteinä. Tämä varmistaa validointitulosten totuudenmukaisuuden ja mahdollistaa mallin suorituskyvyn tutkimisen ilman huolta potentiaalisista syötevirheistä. Validointitulokset esitetään yleisillä, tilastollisilla työkaluilla, kuten keskiarvolla, keskihajonnalla, suhteellisella keskihajonnalla ja luottamusväleillä. Virhetrendien löytämiseksi numerollisia ja graafisia kuvioita esitetään eri parametreihin liittyen. Lopuksi tuloksia arvioidaan laivanrakentajan näkökulmasta, jotta voidaan tunnistaa mahdollisia järjestelmätason puutteita ja virheellisiä oletuksia, jotka voivat vaikuttaa validointituloksiin.Description
Supervisor
Musharraf, MashruraThesis advisor
Kujala, PenttiKeywords
simulation, ice breaking, FSWNS, AnyLogic, model validation, Baltic Sea