Applications of machine learning and data mining in damage provision and maintenance of operation for Greek railway rolling stock
Authors: Καλαθάς Ηλίας 
Published: December 2022

Τα τελευταία χρόνια, σημαντικές εξελίξεις στο παγκόσμιο οικονομικό γίγνεσθαι και στην εμφάνιση νέων τεχνολογιών στον τομέα των επιχειρήσεων, έχουν εγείρει νέες προκλήσεις για τη διαχείριση δεδομένων και πληροφορίας έχοντας ως μέσο την πληροφορική, αφού έχουν συσσωρεύσει τεράστιο πλήθος πολυειδών δεδομένων. Είναι έτσι, κοινώς αποδεκτό, πως κάθε μορφής οργανισμός ή σύγχρονη επιχείρηση σήμερα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνολογία. Η χρήση των νέων τεχνολογιών δίνει σε όλες τις επιχειρήσεις σημαντικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα, ενώ αντίθετα η έλλειψη των νέων τεχνολογιών μπορεί να αποβεί μοιραία για μια επιχείρηση και να αποφέρει ακόμα και την λήξη της. Κάθε επιχείρηση αξιοποιώντας προηγμένες τεχνολογίες, συλλογές αποθηκευμένων και επεξεργασμένων δεδομένων και αναλυτικά στοιχεία, είναι σε θέση να προβλέψει δυσλειτουργίες και να αποτρέψει αστοχίες του εξοπλισμού που χρησιμοποιεί. Η χρήση δεδομένων από την παραγωγή και τον εξοπλισμό των επιχειρήσεων μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής και τον προγραμματισμό της συντήρησης. Η υιοθέτηση αναλυτικών δεδομένων και ψηφιακών τεχνολογιών στη συντήρηση και τη λειτουργία του εξοπλισμού μπορεί να αυξήσει την παραγωγή και να μειώσει το κόστος συντήρησης του. Το μέλλον και η επιτυχία κάθε επιχείρησης καθορίζονται από την ικανότητα της, να αξιολογεί και να αξιοποιεί τον πλέον πολύτιμο πόρο της, που είναι η επιχειρηματική γνώση. Σε κάθε επιχείρηση η παραγωγή γνώσης από την επεξεργασία αποδοτικών πληροφοριών αναγνωρίζεται ως στρατηγικό προσόν και πηγή ανταγωνιστικού πλεονεκτήματος. Στο σημερινό συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον οι επιχειρήσεις πρέπει να βελτιώνονται και να καινοτομούν με ταχύτατους ρυθμούς σε όλο το φάσμα των δραστηριοτήτων τους. Από τις σημαντικότερες ευθύνες των διοικητικών στελεχών μιας επιχείρησης είναι η ορθή λήψη αποφάσεων. Για την γρήγορη λήψη έγκυρών και με ακρίβεια αποφάσεων είναι πολύ σημαντική η δημιουργία των πληροφοριών που θα επεξεργαστεί η διοίκηση από επιλεγμένα δεδομένα με τη χρήση των κατάλληλων εργαλείων. Οι Εταιρείες συγκοινωνιακού έργου είναι πολύ σημαντικές για την οικονομία και την πρόοδο κάθε χώρας αφού συμβάλουν σημαντικά σε όλες τις παρεχόμενες υπηρεσίες που απορρέουν από το κράτος. Οι παρεχόμενες υπηρεσίες προς τον πολίτη πρέπει συνεχώς να βελτιώνονται και να αναβαθμίζονται με πρωταρχικό στόχο την ασφαλή μεταφορά επιβατών και εμπορευμάτων. Στον τομέα των σιδηροδρόμων παράγεται τεράστιος όγκος δεδομένων, ο οποίος είναι ανάγκη να αξιολογηθεί, να αξιοποιηθεί με το βέλτιστο τρόπο και να χρησιμοποιηθεί ως μηχανισμός, ο οποίος θα οδηγήσει στη λήψη ορθότερων αποφάσεων, στοχεύοντας στην εξοικονόμηση πόρων και διατηρώντας την θεμελιώδη αρχή του σιδηρόδρομου που είναι η ασφάλεια των επιβατών και εμπορευμάτων. Η ασφάλεια είναι το συγκριτικό πλεονέκτημα του σιδηρόδρομου που πρέπει η διοίκηση κάθε επιχείρησης να ενισχύει, λαμβάνοντας τις βέλτιστες αποφάσεις. Εταιρείες συγκοινωνιακού έργου βασίζονται όλο και περισσότερο στην αποτελεσματική εκμετάλλευση των πληροφοριών καθώς και στα συστήματα που την παρέχουν, δηλαδή τα πληροφοριακά συστήματα. Σιδηροδρομικές επιχειρήσεις χρησιμοποιούν εφαρμογές μηχανικής μάθησης και εξόρυξης δεδομένων για την βέλτιστη αξιοποίηση δεδομένων και εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων, ώστε η επιχείρηση να έχει στα χέρια της την καλύτερη πληροφορία για τον προγραμματισμό των στρατηγικών της κινήσεων και να επιτευχθεί ο μεγίστης σημασίας στόχος της ασφάλειας επιβατών και συρμών. Η συντήρηση τροχαίου υλικού αποτελεί ένα σημαντικό τμήμα των εταιρειών σιδηροδρομικού έργου που σκοπό έχει την επίτευξη ασφαλούς και αξιόπιστης λειτουργίας του σιδηροδρομικού συστήματος. Αποτελεί διεθνώς το πιο οικονομικά δαπανηρό, τμήμα της λειτουργίας των σιδηροδρόμων, παράλληλα όμως, είναι και το πιο ευάλωτο καθώς η μη επιμελής εκτέλεση της, έχει συνέπειες από την μείωση της αξιοπιστίας έως και την πρόκληση ολέθριων καταστροφών όπως μεγάλες υλικές ζημιές έως και, απώλειες ανθρώπινων ζωών. Στη παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η τεχνολογία της μηχανικής μάθησης και της εξόρυξης δεδομένων και η συμβολή τους στις μεταφορές. Αναφέρονται καινοτόμες εφαρμογές που χρησιμοποιούνται σε σιδηροδρομικά δίκτυα και ειδικά στις σιδηροδρομικές επιχειρήσεις. Στην εν λόγω διατριβή αναδεικνύονται τα προβλήματα του ελληνικού σιδηροδρόμου και πραγματοποιείται καταγραφή των σύγχρονων απαιτήσεων για την συντήρηση και την αποκατάσταση βλαβών του σιδηροδρομικού τροχαίου υλικού. Αναπτύσσεται καινοτόμος μέθοδος βελτιστοποίησης στη διαχείριση κυκλοφορίας των συρμών, από το ταχύτατα αναπτυσσόμενο πεδίο της μηχανικής μάθησης και της εξόρυξης δεδομένων με σκοπό την πρόβλεψη, διάγνωση και αντιμετώπιση των βλαβών που ακινητοποιούν ένα συρμό στην κύρια επιβατική τροχιά. Πραγματοποιείται ολιστική προσέγγιση και αξιοποίηση αποθηκευμένων – ανενεργών δεδομένων ελληνικής σιδηροδρομικής εταιρείας, για την δημιουργία στρατηγικής υποστήριξης αποφάσεων και κατάρτισης νέου σχεδίου συντήρησης των συρμών με στόχο την υλοποίηση της προβλεπτικής συντήρησης, ξεφεύγοντας από τα οριοθετημένα χιλιόμετρα της προληπτικής συντήρησης. Η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί ως καινοτόμος μηχανισμός για την παροχή εξειδικευμένων πληροφοριών, χωρίς την προσθήκη νέων συσκευών καταγραφής — παρακολούθησης στα τρένα. Παράλληλα προτείνεται η προσθήκη νέας εφαρμογής δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα επιχειρηματικής ευφυΐας σε υπάρχον πληροφοριακό σύστημα με αρθρωτή αρχιτεκτονική που αφορά τις διευθύνσεις Τροχαίου Υλικού, σε συνεργασία με τις διευθύνσεις Πληροφορικής στον Ελληνικό Σιδηρόδρομο και περιγράφονται όλες οι διαδικασίες που απαιτούνται για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση της. Ταυτόχρονα παρουσιάζονται τα οφέλη της επιχειρηματικής ευφυΐας με την συμμετοχή των τεχνικών της μηχανικής μάθησης και της εξόρυξης δεδομένων σε ελληνικές σιδηροδρομικές επιχειρήσεις που χρησιμοποιούν παρωχημένες διαδικασίες συντήρησης. Τέλος, παρατίθενται τα συμπεράσματα, τα κίνητρα και οι μελλοντικές προοπτικές που παρέχουν οι νέες τεχνολογίες για τη δημιουργία καινοτόμων εφαρμογών σε σιδηροδρομικές εταιρείες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών λήψης αποφάσεων από τις διοικήσεις ώστε να επιτευχθεί ο μεγίστης σημασίας στόχος των σιδηροδρόμων που είναι η ασφάλεια επιβατών και συρμών.