การขนส่งทางเรือมีความสำคัญต่อระบบเศรษฐกิจและการพัฒนาโลจิสติกส์ของประเทศไทย โดยเอื้อสำหรับการขนส่งสินค้าจำนวนมากระยะทางไกล ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าการขนส่งทางถนน ซึ่งบริเวณแม่น้ำเจ้าพระยาและแม่น้ำป่าสัก ถือเป็นเส้นทางหลักในการลำเลียงทั้งคนและสินค้า ซึ่งจากรายงานของกรมเจ้าท่า ปี พ.ศ. 2565 ระบุว่าพื้นที่แม่น้ำเจ้าพระยาและแม่น้ำป่าสัก มีปริมาณการขนส่งสินค้าทางน้ำรวมกว่า 38.994 ล้านตัน โดยใช้เรือขนส่งรวมทั้งสิ้น 36,600 เที่ยวลำ
อย่างไรก็ดี ปัจจุบันการขนส่งทางลำน้ำ โดยเฉพาะการขนส่งสินค้าเทกอง ได้มีต้นทุนโลจิสติกส์ที่สูงขึ้น โดยเฉพาะต้นทุนจากการขนส่งและการขนถ่ายสินค้าจากเกาะสีชัง จังหวัดชลบุรี ไปยังอำเภอนครหลวง จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ซึ่งเป็นจุดยุทธศาสตร์ในการกระจายสินค้าจากชายฝั่งทะเลเข้าสู่พื้นที่เศรษฐกิจภาคกลางของประเทศ และเป็นเส้นทางที่ใช้ขนส่งสินค้าผ่านแม่น้ำเจ้าพระยาและแม่น้ำป่าสักมากที่สุด
ด้วยต้นทุนที่สูงขึ้นมาจากปัจจัยต่าง ๆ ที่ใช้ในกระบวนการลำเลียงสินค้าเทกอง ที่เริ่มจากการนำเข้าสินค้าทางเรือทะเลที่มีขนาดการบรรทุกระหว่าง 40,000–80,000 ตัน โดยจอดเทียบทุ่นกลางทะเลที่เกาะสีชัง จากนั้นทำการขนถ่ายสินค้าลงเรือบาร์จ (Barge) ขนาด 1,000–3,500 ตัน โดยใช้เครนลอยน้ำ (Floating crane) แล้วจึงลากจูงเรือบาร์จเข้าสู่แม่น้ำเจ้าพระยาและแม่น้ำป่าสักด้วยเรือลากจูง (Tugboat) เพื่อนำสินค้าไปยังท่าเรือหรือคลังสินค้าในพื้นที่อำเภอนครหลวง จังหวัดพระนครศรีอยุธยา หรือจุดหมายอื่น ๆ ที่กำหนด กระบวนการนี้จะมีการประสานงานกับภาคพื้นดินเพื่อให้รถบรรทุกเข้ารับช่วงการขนถ่ายสินค้าได้อย่างต่อเนื่อง
แม้ว่าระบบนี้จะมีจุดแข็งในด้านต้นทุนและความเหมาะสมกับสินค้าเทกอง แต่ในทางปฏิบัติกลับประสบกับปัญหาหลายประการ เช่น ความหลากหลายของเรือลากจูงที่ผู้ประกอบการดัดแปลงเครื่องยนต์และใบพัดแตกต่างกัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพการลำเลียงของแต่ละลำไม่เท่ากัน ขาดข้อมูลเชิงปฏิบัติจริงด้านอัตราการใช้พลังงานและสมรรถนะของเรือแต่ละลำ ทำให้ไม่สามารถประเมินต้นทุนเชื้อเพลิงหรือปรับปรุงการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งการจัดตารางการลำเลียงเรือยังคงอาศัยการคำนวณด้วยมือไม่มีระบบซอฟต์แวร์สำหรับการวางแผนล่วงหน้าหลายช่วงเวลา และยังไม่มีระบบฐานข้อมูลขนาดใหญ่หรือการติดตามข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่สามารถสนับสนุนการตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ได้อย่างทันเหตุการณ์
จากข้อจำกัดเหล่านี้ ผู้ประกอบการจึงมีความต้องการเร่งด่วนในการพัฒนาระบบโลจิสติกส์การลำเลียงสินค้าเทกองในลำน้ำให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในเส้นทางที่เชื่อมต่อระหว่างท่าเรือทะเลที่เกาะสีชังกับพื้นที่ภาคกลางของประเทศ ทั้งในกรณีการนำเข้าและส่งออกสินค้า
คณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยขอนแก่น นำโดย ศ.ดร. กาญจนา เศรษฐนันท์ จึงร่วมมือภาคเอกชน พัฒนา “โครงการยกระดับระบบโลจิสติกส์การขนส่งสินค้าเทกองของเรือลากจูงในลำน้ำเจ้าพระยาและป่าสักโดยใช้ระบบสารสนเทศและดิจิทัลแพลตฟอร์ม” ขึ้น โดยได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจากหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม(อว.) โดยมีระยะเวลาโครงการ 1 ปี (16 กย.67-16 กย.68)
ศ.ดร.กาญจนา เศรษฐนันท์ อาจารย์ประจำคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น หัวหน้าคณะทีมวิจัย กล่าวถึงโครงการนี้ว่า เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดิจิทัลเพื่อพัฒนาระบบลำเลียงสินค้าเทกองทางน้ำอย่างเป็นระบบและทันสมัย ครอบคลุมการพัฒนาระบบตรวจวัดอัตราการใช้พลังงานของเรือลากจูงแบบเรียลไทม์ การพัฒนาแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) เพื่อกำหนดเงื่อนไขการเดินเรือที่เหมาะสม และใช้ข้อมูลเพื่อปรับปรุงระบบ Hardware ของเรือลากจูงให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น การพัฒนาซอฟต์แวร์วางแผนการลำเลียงแบบหลายคาบเวลา เพื่อสนับสนุนการลำเลียงสินค้าเทกองที่ทำให้ต้นทุนการลำเลียงสินค้ามีค่าลดลงอย่างน้อย 5% ตลอดจนการจัดทำฐานข้อมูลขนาดใหญ่ (Big Data) และระบบติดตามผลผ่าน Dashboard บน Mobile Platform เพื่อช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถวางแผนและปรับกลยุทธ์ได้อย่างทันท่วงทีและมีประสิทธิภาพสูงสุด
ปัจจุบันโครงการอยู่ระหว่างการดำเนินการโดยเบื้องต้นได้ดำเนินงานวิจัยเพื่อพัฒนาและติดตั้งระบบบริหารจัดการพลังงานของเรือลากจูงสำหรับการลำเลียงสินค้าเทกองทางลำน้ำคืบหน้าไปแล้วกว่า 60 % ของแผนงานทั้งหมด ครอบคลุมทั้งด้านการเก็บข้อมูลภาคสนาม การพัฒนาระบบฐานข้อมูล การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเทคโนโลยี Machine Learning ตลอดจนการออกแบบระบบบริหารจัดการเรือลากจูงอย่างมีประสิทธิภาพ
และที่ผ่านมาได้มีการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลการขนส่งสินค้าในเส้นทางหลักทั้งทางทะเลและทางแม่น้ำ รวมระยะทางกว่า 20,000 กิโลเมตร มีปริมาณการขนส่งรวม 4.4 ล้านตัน โดยเส้นทางทะเลมีสัดส่วนการขนส่งมากที่สุด ( 59.04 %) ขณะที่แม่น้ำเจ้าพระยา แม่น้ำป่าสัก และแม่น้ำท่าจีน มีการขนส่งอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะแม่น้ำท่าจีนที่พบว่ามีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูงที่สุดเมื่อเทียบต่อหน่วยการขนส่ง (0.000976 ลิตร/ตัน-กิโลเมตร)
ทั้งนี้คณะวิจัยได้ลงพื้นที่สำรวจลักษณะทางกายภาพของเรือลากจูงเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้แก่ Flowmeter สำหรับวัดปริมาณน้ำมัน อุปกรณ์วัดค่าพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์ เช่น RPM อุณหภูมิ ความดันน้ำมัน และระบบ GPS เพื่อระบุตำแหน่งและติดตามเรือแบบเรียลไทม์ โดยอุปกรณ์ต่าง ๆ ถูกติดตั้งในห้องเครื่องและห้องควบคุมของเรือ เพื่อให้สามารถเก็บข้อมูลได้อย่างถูกต้องและต่อเนื่อง
อย่างไรก็ตาม พบปัญหาในการใช้งาน Flowmeter ในช่วงโหลดสูง ทำให้คณะวิจัยพัฒนาทางเลือกใหม่โดยนำเทคโนโลยี OCR (Optical Character Recognition) ซึ่งใช้ Machine Learning และ AI ในการเรียนรู้และพัฒนาความแม่นยำร่วมกับกล้อง VDO มาใช้ในการอ่านค่ามิเตอร์แบบอนาล็อกแทน ซึ่งสามารถถ่ายภาพและแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัลได้โดยอัตโนมัติ
นอกจากนี้ ยังได้มีการออกแบบและพัฒนาระบบฐานข้อมูลขนาดใหญ่ (Big Data) โดยใช้ MySQL ร่วมกับ React และ Flask เพื่อจัดเก็บข้อมูลจากอุปกรณ์ทั้งหมด ครอบคลุมข้อมูลการลากจูง พารามิเตอร์เครื่องยนต์ จุดจอด ท่าเรือ เส้นทางเดินเรือ ตลอดจนแผนการจัดสรรเรือและข้อมูลเชิงกฎหมาย ซึ่งสามารถนำไปวิเคราะห์และแสดงผลแบบเรียลไทม์ผ่านหน้าจอ dashboard หรือ mobile application เพื่อสนับสนุนการตัดสินใจของผู้ปฏิบัติงานและผู้บริหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ส่วนของการวิเคราะห์ข้อมูลและพยากรณ์พลังงาน คณะวิจัยได้พัฒนาโมเดล Machine Learning แบบ Regression เพื่อทำนายอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของเรือลากจูง วิเคราะห์ปัจจัยที่ส่งผลต่อการใช้พลังงาน โดยใช้ข้อมูลจากการเดินเรือจริงในช่วงเดือนตุลาคม 2567 ซึ่งช่วยให้สามารถวางแผนการเดินทางที่เหมาะสม เลือกความเร็วที่ประหยัดน้ำมัน และคัดเลือกเรือที่มีประสิทธิภาพสูงได้อย่างเป็นระบบ พร้อมกันนี้ได้ออกแบบระบบนำเข้า-ส่งออกข้อมูลวิเคราะห์เพื่อเชื่อมโยงกับฐานข้อมูลและระบบอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
ในด้านการบริหารจัดการเรือลากจูงโดยการพัฒนาซอฟแวร์การจัดตารางการเดินเรือลากจูงและการใช้บาร์จ (Tugboat-barge scheduling software) ได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (MILP) และอัลกอริทึม HT-AMIS ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างระบบทรานส์ฟอร์เมอร์และปัญญาประดิษฐ์หลายแหล่ง เพื่อจัดตารางเดินเรือ และจัดสรรเรืออย่างเหมาะสมในแต่ละช่วงเวลา โดยสามารถจำลองคำสั่งการเดินเรือหลายคำสั่งพร้อมกันแบบ multi-period scheduling ซึ่งช่วยลดระยะเวลารอคอย ลดต้นทุนพลังงาน และเพิ่มความสามารถในการให้บริการได้อย่างเป็นรูปธรรม
“ผลงานที่เกิดขึ้นจากการดำเนินโครงการ คาดว่าจะสามารถลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้ไม่น้อยกว่า 200,000 ลิตร/ปี หรือคิดเป็นต้นทุนที่ลดลงประมาณ 7 ล้านบาท/ปี และสามารถลดการปล่อย CO₂ ได้ถึง 500 ตันคาร์บอนไดออกไซต์เทียบเท่า /ปี อีกทั้งยังช่วยลดความแออัดบนถนนจากการเปลี่ยนรูปแบบขนส่ง และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบโลจิสติกส์ไทยผ่านการปรับปรุงข้อมูลตัวชี้วัดด้านการขนส่งให้ทันสมัยและสะท้อนสภาพความเป็นจริงในเชิงนโยบาย นำไปสู่การยกระดับความสามารถในการแข่งขันของประเทศในระยะยาว”
สำหรับการขยายผลโครงการในอนาคต หัวหน้าคณะวิจัย บอกว่า มีแผนขยายแนวทางการใช้ประโยชน์จากงานวิจัยนี้ไปยังกลุ่มเป้าหมายหลักที่อยู่ห่วงโซ่อุปทานเดียวกันได้แก่ ผู้ประกอบการใน “สมาคมผู้ประกอบการขนส่งสินค้าทางน้ำ” ซึ่งหากงานวิจัยแล้วเสร็จ จะมีการนำเสนอผลงานและเชิญชวนให้ผู้ประกอบการในสมาคมฯ ได้ใช้ประโยชน์ ซึ่งผู้ประกอบการ สามารถนำผลผลิตไปใช้พร้อมกันทุกระบบ หรือจะเลือกบางระบบที่สนใจไปใช้งานได้
นอกจากนี้ เพื่อขยายผลจากโครงการให้เกิดประโยชน์ในวงกว้าง ผู้ประกอบการสามารถยื่นขอรับการสนับสนุนงบประมาณจากหน่วยงานภาครัฐที่เกี่ยวข้องได้ โดยหน่วยงานภาครัฐสามารถใช้ข้อมูลและผลการดำเนินงานจากโครงการวิจัยนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการกำหนดแนวทางหรือมาตรการในการลดการใช้พลังงาน และลดต้นทุนการดำเนินงานให้กับผู้ประกอบการขนส่งทางลำน้ำได้อย่างเป็นรูปธรรมและชัดเจน
