JP6282753B2 - 推定値算出装置、推定値算出方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、船舶の馬力又は燃料消費量を推定する技術に関する。

特許文献１には、馬力、速力、プロペラ回転数、及び燃料消費量等の船舶の基本特性を基礎として、船舶の実海域船舶性能を評価することが記載されている。

特開２００９−２８６２３０号公報

しかし、船舶には、当該船舶の馬力を逐次計測して計測値のデータを出力する軸馬力計、或いは当該船舶の燃料消費量を逐次計測して計測値のデータを出力する流量計が搭載されていないことがある。また、船舶にこれらの計器が搭載されている場合でも、当該計器の故障等の不具合を原因として、計測値のデータが出力されない場合がある。船舶の馬力或いは燃料消費量を特定できないと、当該船舶の性能解析等に支障を来たす原因となる。
そこで、本発明は、船舶の馬力又は燃料消費量を間接的に推定するための技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するパラメータ取得手段と、前記船舶の馬力又は燃料消費量と、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータを記憶する記憶手段と、前記パラメータ取得手段により取得された前記２種類以上のパラメータと、前記データとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出する推定手段とを備える推定値算出装置を提供する。

本発明の推定値算出装置において、前記船舶の馬力又は燃料消費量と、前記パラメータ取得手段により取得された前記パラメータとの関係を多変量解析して、前記データを作成する解析手段を備えてもよい。

本発明の推定値算出装置において、前記船舶の馬力又は燃料消費量の計測値を取得する計測値取得手段と、前記馬力又は燃料消費量の計測値と前記推定値とを比較して、前記船舶又は前記船舶が備える計器の異常の有無を検知する検知手段とを備えてもよい。

本発明の推定値算出装置において、前記船舶の馬力又は燃料消費量の計測値を取得する計測値取得手段を備え、前記推定手段は、前記パラメータと、前記船舶の馬力、及び燃料消費量の一方の計測値とに基づいて、前記馬力、及び前記燃料消費量の他方の推定値を算出してもよい。

本発明の推定値算出装置において、前記推定手段は、前記船舶の動力を発生させる原動機の回転数、前記船舶の速度、前記原動機が有する内燃機関に給気する過給機の回転数、前記内燃機関への燃料供給量を制御するコントロールラックの変位、前記原動機によって回転させられるプロペラのスリップ、前記船舶の風圧抵抗、及び前記過給機から前記内燃機関に送り込まれる加圧気体の掃気圧力のうちの２つ以上を前記２種類以上のパラメータとして、前記推定値を算出してもよい。

本発明の推定値算出装置において、前記パラメータ取得手段は、前記船舶の位置における気象海象の状態を示す気象海象データを取得し、前記推定手段は、前記気象海象データを更に用いて、前記推定値を算出してもよい。

また、本発明は、船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップとを備える推定値算出方法を提供する。

また、本発明は、コンピュータに、船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップとを実行させるためのプログラムを提供する。

また、本発明は、コンピュータに、船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップとを実行させるためのプログラムを持続的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、船舶の馬力又は燃料消費量を間接的に推定するための技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の模式図。 同実施形態に係る原動機の構成を示す図。 同実施形態に係るコンピュータ装置の構成を示すブロック図。 同実施形態に係るテーブルＴ１の構成例を示す図。 同実施形態に係るテーブルＴ２の構成例を示す図。 同実施形態に係るコンピュータ装置がステップＳ２で取得する計測値を示すグラフ。 同実施形態に係るコンピュータ装置がステップＳ２で取得する計測値を示すグラフ。 同実施形態に係るコンピュータ装置が行う回帰式作成処理を示すフローチャート。 同実施形態に係るコンピュータ装置が行う推定値算出処理を示すフローチャート。 同推定値算出処理で求められた船舶の馬力、及び燃料消費量の推定値を示すグラフ。 同実施形態に係る船舶の馬力の計測値と推定値を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明で参照する各図において、各部材、各領域等を認識可能な大きさとするために、実際とは縮尺を異ならせている場合がある。
図１は、本発明の一実施形態に係る船舶の模式図である。
船舶１は、例えばコンテナ船で、船舶１の本体である船体１００と、原動機２００と、燃料タンク３００と、燃料供給経路４００と、コンピュータ装置５００と、推進装置６００と、計器群７００とを備える。
原動機２００は、燃料タンク３００に貯留された燃料を動力源として、船舶１の動力を発生させる。燃料タンク３００は、液体の燃料（例えば重油）を貯留する。燃料供給経路４００は、燃料タンク３００から原動機２００に至る燃料供給経路である。燃料供給経路４００には、流量計４１０が設けられている。流量計４１０は、燃料供給経路４００を流れる燃料の流量を逐次計測し、計測値のデータを、コンピュータ装置５００へ出力する。

推進装置６００は、原動機２００が発生させた動力を用いて、船舶１の推進力を発生させる。具体的には、推進装置６００は、推進軸（プロペラ軸）６１０と、推進軸６１０に接続されたプロペラ６２０と、回転計６３０とを備える。一般の船舶には、軸馬力計が搭載されていない場合もしばしばある。図１及び後で説明する図３では、船舶１に軸馬力計６４０が搭載されている場合と、搭載されていない場合とのどちらの場合もありうるという意味で、軸馬力計６４０を破線で図示している。
推進装置６００において、原動機２００が発生させた動力により推進軸６１０が回転することで、船尾側に設けられたプロペラ６２０が回転する。回転計６３０は、推進軸６１０上に設けられ、原動機２００の回転数として推進軸６１０の回転数（以下「軸回転数」という。）を逐次計測し、計測値のデータをコンピュータ装置５００へ出力する。軸馬力計６４０は、推進軸６１０上に設けられ、軸回転数、プロペラ６２０に供給される馬力（軸馬力）、及びトルクを逐次計測し、計測値のデータをコンピュータ装置５００へ出力する。

コンピュータ装置５００は、船員が活動するための居住区５０１に配置されたコンピュータ装置である。コンピュータ装置５００は、回転計６３０、軸馬力計６４０、及び船速計７１０、更には原動機２００、及び燃料供給経路４００内に設けられた各種の計器からデータを集約する、データロガーとして機能する。

計器群７００は、船舶１に備えられた様々な計器を含み、船速計７１０と、風向風速計７２０とを備える。船速計７１０は、船舶１の船速を逐次計測する。船速計７１０は、例えば、対水船速を計測する対水船速計、及び対地船速を計測する対水船速計を含む。以下の説明で「船速」とは、対水船速のことをいう。対水船速計は、例えば音響式船速計であるが、その方式は音響式に限られない。対地船速計は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムを利用して対地船速を計測するが、その方式は衛星測位システムを利用する方式に限られない。風向風速計７２０は、船舶１の位置の気象及び海象（以下「気象海象」という。）の状態の一例である、風向及び風速（相対風速）を逐次計測する。計器群７００は、これ以外にも、気温、湿度、気圧、雨量、潮速、潮高、波高、波周期等の、船舶１の地点の気象海象の状態を計測する各計器、及び船舶１の船体運動を計測する計器等を備える。

図２は、原動機２００の構成を示す図である。図２の破線矢印は、気体の流れを意味する。図２に示すように、原動機２００は、内燃機関２１０と、過給機（ターボチャージャともいう。）２２０と、空気冷却機２２１と、掃気マニホールド２２２と、排気マニホールド２２３と、燃料噴射ポンプ２３０とを備える。
燃料噴射ポンプ２３０は、内燃機関２１０の燃焼室２１３への燃料の供給を制御するコントロールラック２３１と、コントロールラック２３１の基準位置からの変位を計測するラック位置センサ２５０とを備える。燃料噴射ポンプ２３０は、図示せぬ電子ガバナによるコントロールラック２３１の位置制御に従った燃料供給量で、内燃機関２１０の噴射ノズル２１４へ燃料を供給する。ラック位置センサ２５０は、コントロールラック２３１の変位を逐次計測し、その計測値のデータをコンピュータ装置５００へ出力する。

内燃機関２１０は、例えばディーゼル機関であり、シリンダ２１１と、ピストン２１２と、燃焼室２１３と、噴射ノズル２１４とを備える。図２には、シリンダ２１１が１つだけ示されているが、複数備えられてもよい。シリンダ２１１には、燃料噴射ポンプ２３０から供給された燃料を燃焼室２１３内に噴射する噴射ノズル２１４が設けられている。シリンダ２１１は、過給機２２０から供給される加圧気体を図示せぬ掃気ポートを介して吸気し、燃焼室２１３において、噴射ノズル２１４から噴射された燃料との混合気を生成し、当該混合気を燃焼させる。シリンダ２１１の内部には、円柱状のピストン２１２が設けられている。燃焼室２１３で混合気が燃焼すると、熱エネルギーが運動エネルギーに変換されて、ピストン２１２が、シリンダ２１１の内側を軸方向に沿って往復移動する。ピストン２１２は、シリンダ２１１内で図示せぬクランク軸と連結される。図１で説明した推進軸６１０は、このクランク軸と直接的又は間接的に連結されることにより回転させられる。

過給機２２０は、ブロア２２０１とタービン２２０２とを備え、ブロア２２０１とタービン２２０２とは回転軸２２０３を介して連結される。過給機２２０は、燃焼室２１３に加圧気体を供給するとともに、燃焼室２１３からの排気ガスにより駆動される。ＴＣ回転数センサ２４０は、例えば回転軸２２０３上に設けられ、過給機２２０（回転軸２２０３）の回転数（以下「ＴＣ回転数」という。）を逐次計測して、計測値のデータをコンピュータ装置５００へ出力する。

空気冷却機２２１は、過給機２２０のブロア２２０１により加圧されて温度上昇した空気を、冷却媒体により冷却する。掃気マニホールド２２２は、冷却された加圧気体を一時的に貯留した後、掃気ポートを介して燃焼室２１３に加圧気体を送り込む。排気マニホールド２２３は、燃焼室２１３での燃焼によって生成された排気ガスを一時的に貯留した後、過給機２２０のタービン２２０２に供給する。
掃気圧力センサ２６０は、例えば掃気マニホールド２２２と内燃機関２１０とを接続する導通管内に配置され、過給機２２０から内燃機関２１０に送り込まれる加圧気体の掃気圧力を逐次計測して、計測値のデータをコンピュータ装置５００へ出力する。

なお、図１，２で説明した回転計６３０、軸馬力計６４０、流量計４１０、船速計７１０、ラック位置センサ２５０、ＴＣ回転数センサ２４０、及び掃気圧力センサ２６０の各計器は、計測値のデータを、計測日時を特定可能な形式で、コンピュータ装置５００へ出力する。これらの各計器は、本実施形態では、計測値を逐次出力（例えばリアルタイムで出力）する。ただし、これらの計器には、所定の期間の計測により得た計測値を蓄積しておき、所定のタイミングにまとめてコンピュータ装置５００へ出力する計器が含まれていてもよい。

図３は、コンピュータ装置５００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、コンピュータ装置５００は、ハードウェア構成として、制御部５１０と、記憶部５２０と、表示部５３０と、通信部５４０と、操作部５５０と、インタフェース５６０とを備える。
制御部５１０は、演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有するプロセッサである。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶部５２０に記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、コンピュータ装置５００の各部を制御する。記憶部５２０は、例えばハードディスク装置で、コンピュータ装置５００を動作させるためのプログラム、及びテーブルＴ１，Ｔ２を記憶する。

図４に示すように、テーブルＴ１は、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、スリップ、風圧抵抗、及び掃気圧力の時系列データを、計測日時と対応づけて格納するテーブルである。本実施形態では、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、及び掃気圧力は、前述した計器によって直接的に計測される計測値であり、スリップ、及び風圧抵抗は、当該計器よって間接的に計測される計測値である。スリップは、プロペラ６２０の回転状態を示すスリップ率で、船舶１の理想的な船速に対する船速計７１０により計測された船速の割合を、百分率［％］で表した値である。船舶１の理想的な船速は、プロペラ６２０スリップをゼロとした場合の船速で、推進軸６１０の軸回転数から算出される。風圧抵抗は、船舶１が受ける風圧抵抗（単位は［ｋｇ／ｍ³］）で、例えば、−１＊（空気密度）＊（船舶１の正面投影面積）＊（風圧抵抗係数）＊（相対風速）＾２／２の演算式の演算を行うことにより算出される。相対風速は、風向風速計７２０の計測値が用いられる。図５に示すように、テーブルＴ２は、船舶１の馬力、及び燃料消費量の時系列データを、計測日時と対応づけて格納するテーブルである。本実施形態では、馬力は、軸馬力計６４０によって計測されたトルクから間接的に計測される計測値である。ただし、馬力の時系列データは、船舶１に軸馬力計６４０が搭載されている場合にのみ、テーブルＴ１に記録される。燃料消費量は、流量計４１０によって直接的に計測される計測値である。制御部５１０は、流量計４１０により計測された燃料の流量に基づいて、燃料供給経路４００を流れる燃料の単位時間当たりの流量を計算する。本実施形態では、この流量を、船舶１の燃料消費量とする。

表示部５３０は、例えば液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。通信部５４０は、例えば、ネットワークと通信するための通信回路及びアンテナを備え、陸上に設置されたコンピュータ装置と当該ネットワーク経由で通信する。操作部５５０は、例えばキーボード及びマウスを備え、操作者（ここでは船員）が行った操作を受け付ける。インタフェース５６０は、船舶１に搭載された各計器からデータの入力を受け付ける。

コンピュータ装置５００は、船舶１の馬力又は燃料消費量の推定値を算出する推定値算出装置として機能する。この推定値の算出に関する機能として、制御部５１０は、パラメータ取得手段５１１と、計測値取得手段５１２と、解析手段５１３と、推定手段５１４と、処理手段５１５とに相当する機能を実現する。
パラメータ取得手段５１１は、船舶１の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを取得する手段である。本実施形態の具体的なパラメータとして、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力の計測値がある。パラメータ取得手段５１１は、取得したパラメータをテーブルＴ１に記録し、また、テーブルＴ１に記録されたパラメータを取得する。

計測値取得手段５１２は、インタフェース５６０を介して、船舶１の馬力又は燃料消費量を計測した計測値を取得する手段である。計測値取得手段５１２は、取得した計測値をテーブルＴ２に記録し、また、テーブルＴ２に記録された計測値を取得する。

解析手段５１３は、船舶１の馬力又は燃料消費量と、パラメータ取得手段５１１により取得されたパラメータとの関係を表すデータを作成する手段である。解析手段５１３は、本実施形態では、多変量解析の一例である回帰分析を行って、船舶１の馬力又は燃料消費量と、パラメータ取得手段５１１により取得されたパラメータとの関係を表す回帰式を作成する。解析手段５１３により作成されたデータは、記憶部５２０に記憶される。

推定手段５１４は、パラメータ取得手段５１１により取得されたパラメータと、解析手段５１３により作成されて記憶部５２０に記憶されたデータとに基づいて、船舶１の馬力又は燃料消費量の推定値を算出する手段である。推定手段５１４は、本実施形態では、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力のうちの２つ以上のパラメータに基づいて、推定値を算出する。

処理手段５１５は、推定手段５１４により算出された船舶１の馬力、又は燃料消費量の推定値に基づいて、所定の処理を行う手段である。処理手段５１５の機能の一つとして、検知手段５１５１がある。検知手段５１５１は、船舶１の馬力又は燃料消費量の計測値と推定値とを比較して、船舶１又は船舶１に備えられた計器の異常の有無を検知する。

図６Ａは、軸回転数、船速、及びＴＣ回転数の時系列データを示すグラフで、図６Ｂは、ラック変位、スリップ量、及び風圧抵抗の時系列データを示すグラフである。図６Ａ，６Ｂの各グラフの横軸は時間を表す。図６Ａ，６Ｂの各グラフは、同一の期間（ここでは２週間程度）の計測値の時系列データが示されている。図６Ａのグラフにおいて、軸回転数及びＴＣ回転数の単位は、［ｒｐｍ］（１分間あたりの回転数）である。船速の単位は、［ｋｎｏｔ］（ノット）である。

図６Ａに示す軸回転数、船速、ＴＣ回転数、及び図６Ｂに示すラック変位は、計測値が増減するタイミングが概ね一致し、且つその変化量の大小に関連があることが分かる。例えば、船舶１において軸回転数或いは船速を増加させるためには、燃料消費量が増加する。また、船舶１の軸回転数を増加させると船舶１の馬力は大きくなり、馬力が大きくなると船速が増加する。また、ＴＣ回転数が増加すると、内燃機関２１０への給気量が増加し、内燃機関２１０における燃料消費量も増加する。コントロールラック２３１のラック変位により定まる燃料供給量が増加すると、内燃機関２１０における燃料消費量が増大する。このように船舶１において、燃料消費量が増加する運転が行われるときは、船舶１の馬力が大きくなることがある。
また、プロペラ６２０のスリップが大きいほど、或いは船舶１の風圧抵抗が大きいほど、船舶１を目標の船速とするためには、燃料消費量を大きくし、船舶１の馬力を大きくする必要がある。

このように軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、及び風圧抵抗の各パラメータは、船舶１の馬力或いは燃料消費量と相関する。よって、船舶１の馬力又は燃料消費量と、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、及び船舶１の風圧抵抗の各パラメータとの相関に基づいて、船舶１の馬力或いは燃料消費量を推定するための回帰式を得ることができる。

なお、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、スリップ、又は風圧抵抗の変化に伴って、船舶１の馬力、又は燃料消費量が変化する場合、これらの変化が同時に現れるとは限らず、或る程度の時間差が生じることもありうる。ただし、本実施形態では説明を簡単にするために、この時間差がないものとみなし、同一の時点の計測値同士が対応付けられるものとする。

コンピュータ装置５００の制御部５１０は、船舶１の馬力又は燃料消費量の推定値を算出するための回帰式を作成する回帰式作成処理と、この回帰式を用いて馬力又は燃料消費量の推定値を算出する推定値算出処理とを行う。以下に、コンピュータ装置５００が行う処理を具体的に説明する。

＜Ａ：回帰式作成処理＞
図７は、コンピュータ装置５００が行う回帰式作成処理を示すフローチャートである。回帰式作成処理は、船舶１の顧客への引き渡し後に行われてもよいし、引き渡し前のスピードトライアルの際等に行われてもよい。
まず、コンピュータ装置５００の制御部５１０は、船舶１の馬力、及び燃料消費量を計測した計測値を取得する（ステップＳ１）。制御部５１０は、ここでは、軸馬力計６４０から馬力の計測値の時系列データを、流量計４１０から燃料消費量の計測値の時系列データを取得する。計測値の時系列データは、複数の時点の各時点で計測された計測データを、計測日時の順番で並べたデータである。

次に、制御部５１０は、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力のうちの１つ以上を計測した計測値を取得する（ステップＳ２）。本実施形態では、制御部５１０は、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力の計７つ（計７種類）について、計測値の時系列データを取得する。
なお、ステップＳ１及びステップＳ２では、同じ期間の計測値を含む時系列データが取得される。

次に、制御部５１０は、ステップＳ１で取得した計測値、及びステップＳ２で取得した計測値（ここでは、掃気圧力の計測値を除く６つの計測値である。）に基づいて、下記式（１）に示す回帰式を作成する（ステップＳ３）。制御部５１０は、船舶１の馬力の推定用の回帰式と、燃料消費量の推定用の回帰式とを作成する。
Ｙ＝Ａ＊Ｘ１＋Ｂ＊Ｘ２＋Ｃ＊Ｘ３＋Ｄ＊Ｘ４＋Ｅ＊Ｘ５＋Ｆ＊Ｘ６＋Ｚ ・・・（１）

式（１）において、Ｙは目的変数である。目的変数は、本実施形態では、船舶１の馬力、又は燃料消費量の値を表す。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６は、説明変数である。本実施形態のＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６は、順に、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗の値を表す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、それぞれＸ１〜Ｘ６の説明変数に乗じられる係数である。Ｚは定数項である。
回帰式を作成する際には、制御部５１０は、複数の時点の各時点に関し、互いに対応付けられた同一の時点の計測値を、目的変数、又は説明変数にそれぞれ代入する。制御部５１０は、Ｙに、ステップＳ１で取得した馬力又は燃料消費量の計測値を、Ｘ１〜Ｘ６の各々に、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、及び船舶１の風圧抵抗の計測値を代入する。そして、制御部５１０は、多変量解析としての重回帰分析を行うことにより、Ａ〜Ｆの各係数、及びＺの定数項の値を算出する。
なお、船舶１が、軸馬力計６４０が常時搭載された船舶でない場合でも、回帰式作成処理が行われる機会（例えば、顧客への引き渡し前のスピードトライアルの実施時）に一時的に軸馬力計６４０が装着されることにより、制御部５１０は船舶１の馬力の計測値を得ることが可能である。

制御部５１０は、ステップＳ３で回帰式を作成すると、これを記憶部５２０に記憶させる（ステップＳ４）。制御部５１０は、この記憶した回帰式を用いて、以下で説明する推定値算出処理を行う。

＜Ｂ：推定値算出処理＞
図８は、コンピュータ装置５００が行う推定値算出処理を示すフローチャートである。推定値算出処理は、船舶１の顧客への引き渡し後、航行中等の期間において継続的に行われる。
制御部５１０は、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力のうちの１つ以上を計測した計測値を取得する（ステップＳ１１）。本実施形態では、制御部５１０は、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、プロペラ６２０のスリップ、船舶１の風圧抵抗、及び掃気圧力の計７つの計測値を取得する。ステップＳ１１で取得される計７つの計測値は、同一時点に計測された計測値であるものとする。制御部５１０は、取得した各計測値を、計測日時と対応付けてテーブルＴ１に記録する。

次に、制御部５１０は、ステップＳ１１で取得しテーブルＴ１に記録した計測値と、記憶部５２０に記憶された回帰式とに基づいて、船舶１の馬力、及び燃料消費量の推定値を算出する（ステップＳ１２）。制御部５１０は、ここでは、掃気圧力の計測値を除く６つの計測値を、式（１）の回帰式のＸ１〜Ｘ６の各々に代入して船舶１の馬力、又は燃料消費量の推定値を算出する。

制御部５１０は、複数の時点について、馬力、及び燃料消費量の推定値を算出することにより、図９のグラフで示されるような算出結果が得られる。図９の上段に示すグラフは、馬力の推定値の時系列データを示し、下段に示すグラフは、燃料消費量の推定値の時系列データを示す。これらのグラフにおいて、横軸は時間を表し、ここでは概ね２週間の計測値が示されている。また、これらのグラフにおいて、縦軸は、馬力（単位は［ｋｇｗ］）又は燃料消費量（単位は［ｌ／ｄａｙ］）（１日当たりの燃料消費量）を表す。図１０のグラフと、図６Ａ，６Ｂのグラフとを対比して分かるように、馬力、及び燃料消費量の推定値はいずれも、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位と、計測値が増減するタイミングが概ね一致し、また、その変化量（増減量）の大小にも関連がある。また、この推定値には、プロペラ６２０のスリップ、及び風圧抵抗も反映されている。

次に、制御部５１０は、船舶１の馬力、及び燃料消費量の推定値を求めた期間について、船舶１の馬力、及び燃料消費量の計測値の時系列データを取得する（ステップＳ１３）。制御部５１０は、取得した各計測値を、計測日時と対応付けてテーブルＴ２に記録する。そして、制御部５１０は、ステップＳ１２で算出した推定値の時系列データと、ステップＳ１３で取得しテーブルＴ２に記録した計測値の時系列データとを比較して、船舶１又は船舶１に備えられた計器の異常の有無を検知する（ステップＳ１４）。ここでは、制御部５１０は、同一の期間の推定値の時系列データと、計測値の時系列データとの類似度を計算し、類似度が閾値以上である場合には異常がなく、閾値未満である場合には異常があると判定する。類似度の計算のアルゴリズムとしては、Angular Metrics for Shape Similarity(AMSS)や、Dynamic Time Warping(DTW)等があるが、種々の類似度計算アルゴリズムを採用可能である。

次に、制御部５１０は、ステップＳ１４において、船舶１又は船舶１に備えられた計器の異常の発生を検知したかどうかを判定する（ステップＳ１５）。図１０の上段に示すグラフは、異常の発生が検知されない場合の船舶１の馬力の計測値、及び推定値の時系列データを示す。制御部５１０は、船舶１の馬力、及び燃料消費量の各々について計測値と推定値とを比較し、両方について、値の変化のタイミング、及び変化量が所定の類似範囲内で類似した場合、船舶１又は船舶１に備えられた計器に異常がないことを検知する。この場合、制御部５１０は、ステップＳ１５で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１７に進む。

図１０の下段に示すグラフは、異常の発生が検知される場合の船舶１の馬力の計測値、及び推定値の時系列データを示す。制御部５１０は、船舶１の馬力、及び燃料消費量の各々について計測値と推定値とを比較して、少なくとも一方について、値の変化のタイミング、又は変化量が所定の類似範囲内で類似しない場合には、船舶１又は船舶１に備えられた計器に何らかの異常があることを検知する。図１０の下段に示すグラフのような結果が得られた場合、「９月１３日」付近に船舶１において何らかの異常が発生したことが検知される。

制御部５１０は、ステップＳ１５で「ＹＥＳ」と判定した場合、異常の発生を報知する（ステップＳ１６）。この報知は、例えば「船舶内の計器に異常が発生している可能性があります。」というメッセージを表示部５３０の表示により船員に報知する処理であるが、通信部５４０を介して陸上のコンピュータ装置を操作する人物に報知する処理等であってもよい。

次に、制御部５１０は、各種計測値、及び推定値を出力する（ステップＳ１７）。この出力は、各計測値や推定値を所定の出力先に出力する処理で、例えば、図６Ａ，６Ｂの計測値の時系列データを示すグラフや、図９で説明したグラフを、表示部５３０を介して表示出力する処理、通信部５４０を介して陸上のコンピュータ装置に送信出力する処理、又は記憶部５２０に記憶させるためにグラフのデータを出力する処理等である。

以上説明した実施形態によれば、コンピュータ装置５００は、回帰式を作成した後、この回帰式を用いて、船舶１の馬力、及び燃料消費量を間接的に推定することができる。また、コンピュータ装置５００は、船舶１の馬力や、燃料消費量の計測値と、船舶１の馬力或いは燃料消費量の推定値とを比較することにより、船舶１における異常の発生の有無を検知することができる。よって、船舶１に軸馬力計６４０が搭載されていない場合や、船舶１の航行中等に軸馬力計６４０や流量計４１０に異常が生じた場合でも、船舶１の馬力或いは燃料消費量の推定値を得られるので、コンピュータ装置５００は、航行中の船舶１の推進性能等の性能解析を継続することが可能となる。

上述した実施形態は本発明の一実施形態であって、様々に変形されてもよい。以下に、上述した実施形態の変形例を示す。なお、以下に示す変形例は適宜、組み合わされてもよい。
（変形例１）
船舶においては、燃料の流量の計測値のデータをデータロガーに出力する流量計が搭載されていない場合がある。この場合、船舶１の乗組員が、流量計のメータが示す燃料消費量を目視にて確認し、確認した値を目的変数として、コンピュータ装置５００に入力する。そして、コンピュータ装置５００は、入力された目的変数の値に基づいて回帰式を作成する。

（変形例２）
船舶１が、軸馬力計６４０、及び流量計４１０の一方のみを備えている場合、コンピュータ装置５００の制御部５１０は、上述した実施形態で説明した馬力又は燃料消費量と相関するパラメータと、軸馬力計６４０により計測された軸馬力の計測値、及び流量計４１０により計測された燃料消費量の計測値の一方とに基づいて、船舶１の馬力、及び燃料消費量の他方の推定値を算出してもよい。図９に示すグラフのように、燃料消費量と軸馬力との相関が強い傾向にあると推定される。

（変形例３）
上述した実施形態で説明した計測値のうち、推定算出処理に使用されない計測値については、制御部５１０はこれを取得しなくてもよいし、また、船舶１においてこれを取得するための計測が行われなくてよい。
また、制御部５１０は、１種類の計測値を用いた単回帰分析により回帰式を作成してもよい。例えば、図６Ａ，６Ｂの結果から、軸回転数や船速、ＴＣ回転数、ラック変位は、燃料消費量と軸馬力との相関が強いと推定される。よって、コンピュータ装置５００は、これらの計測値が得られる場合は、１種類の計測値で回帰式を作成してもよい。
また、回帰式は、一次関数によって表される式でなくてもなく、例えば二次以上の関数を用いて表されてもよい。

（変形例４）
上述した実施形態では、制御部５１０は、多変量解析の説明変数とするパラメータを計測値自体としていたが、計測値から算出された当該計測値と関連する別の値を用いてもよい。この値は、計測値を加工して得られる値であるから、計測値と同様、船舶１の馬力、又は燃料消費量と相関する。よって、制御部５１０は、計測値と関連する別の値を説明変数とした場合でも、船舶１の馬力、又は燃料消費量の推定値を算出することが可能である。

（変形例５）
上述した実施形態では、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、スリップ、又は風圧抵抗の変化に伴って、船舶１の馬力、又は燃料消費量が変化する場合に、これらの変化が同時に現れるものとみなしていた。しかし、前述したように、これらの変化には或る程度の時間差が現れる場合がある。そこで、制御部５１０は、馬力、又は燃料消費量の計測値と、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、スリップ、又は風圧抵抗の計測値とを、所定期間ずらして対応付けて、回帰式を作成してもよい。この場合も、制御部５１０は、或る時点の馬力、又は燃料消費量の計測値を目的変数とした場合に、当該時点と対応付けられた１又は複数の時点の計測値を説明変数として、回帰式を作成すればよい。この際に、制御部５１０は、説明力が最大、又は一定レベル以上である回帰式が得られると、その回帰式を、記憶部５２０に記憶させる。推定値算出処理においても、制御部５１０は、馬力、又は燃料消費量の計測値と、軸回転数、船速、ＴＣ回転数、ラック変位、スリップ、又は風圧抵抗の計測値とを、所定期間ずらして対応付けて説明変数に計測値を代入し、推定値を算出する。

（変形例６）
コンピュータ装置５００は、上述した実施形態で説明した計測値に加え、気象海象の状態を示す気象海象データを説明変数として、回帰式を作成してもよい。船舶１の馬力、又は燃料消費量は、気象海象の影響を受けて変化する。そこで、制御部５１０（パラメータ取得手段５１１）は、気象海象データを更に取得する。そして。制御部５１０（推定手段５１４）は、上述した実施形態で説明した計測値に加え、気象海象データを更に用いて、船舶１の馬力、又は燃料消費量の推定値を算出する。気象海象データは、例えば、計器群７００によって計測される気象海象の状態を示すデータと、気象庁等の第三者機関によって提供（配信）される船舶１の位置の気象海象の状態を示すデータとの少なくとも一方を含む。後者の気象海象データについては、制御部５１０が通信部５４０を介して外部装置と通信することにより取得可能である。
この変形例によれば、気象海象の状態が、馬力、又は燃料消費量の推定値されるため、推定精度がより高くなることが期待できる。

（変形例７）
説明変数とするパラメータとして、更に、掃気圧力センサ２６０によって計測される掃気圧力の計測値が用いられてもよい。船舶１において掃気圧力が大きくなる運転が行われる場合ほど、内燃機関２１０の負荷が増大するため、船舶１の馬力、或いは船舶１の燃料消費量が増大することがある。即ち、掃気圧力の計測値は、船舶１の馬力或いは燃料消費量と相関するパラメータの一種である。
この場合、制御部５１０は、回帰式作成処理において、式（１）で説明した説明変数に、更に掃気圧力の計測値を説明変数に加えて、回帰式を作成する。また、制御部５１０（推定手段５１４）は、推定値算出処理において、作成した回帰式に、上述した実施形態で説明した計測値に加え、更に掃気圧力センサ２６０によって計測された掃気圧力の計測値を代入することにより、船舶１の馬力、又は燃料消費量の推定値を算出する。

船舶の馬力又は燃料消費量と相関するパラメータとして、更に別のパラメータが採用されてもよい。船舶の馬力又は燃料消費量と相関するパラメータは、その船舶の馬力又は燃料消費量の変化に伴って値が変化するはずである。このため、本発明では、船舶の馬力又は燃料消費量と、当該船舶の馬力又は燃料消費量と相関するパラメータとの関係を特定し、特定した関係を表すデータを作成・記憶しておくことで、以後、その船舶の馬力又は燃料消費量の推定値を算出することができる。なお、船舶の馬力又は燃料消費量と、当該船舶の馬力又は燃料消費量と相関するパラメータとの関係は、多変量解析以外の方法で特定されてもよい。

（変形例８）
上述した実施形態で説明した構成或いは動作の一部が省略されてもよい。例えば、コンピュータ装置５００は、船舶１の異常の有無を検知する構成を有しなくてもよい。また、コンピュータ装置５００は、馬力又は燃料消費量のどちらか一方のみの推定値を算出する構成であってもよい。

（変形例９）
コンピュータ装置５００は、回帰式を用いずに、馬力又は燃料消費量の推定値を算出してもよい。例えば、コンピュータ装置５００は、船舶１の馬力又は燃料消費量と、パラメータ取得手段５１１により取得されるパラメータとを関連付けたテーブルに格納し、記憶部５２０に記憶しておく。そして、コンピュータ装置５００は、推定値算出処理においては、取得したパラメータに対応付けられた馬力又は燃料消費量をその推定値としてテーブルから取得するか、又はテーブルに格納された値を用いた補間処理を行うことにより、推定値を算出する。

（変形例１０）
本発明の船舶は、電動推進を行う船舶であってもよい（例えば客船）。この場合の船舶の原動機は、電動機を含む。この船舶では、ピストンの運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて蓄電池に蓄えられる。そして、電動機は、この蓄電池から取り出した電気エネルギーを力学的エネルギーに変換して、推進装置が備える推進軸を回転させることにより、船舶の推進力を発生させる。

（変形例１１）
本発明の推定値算出装置は、船上のコンピュータではなく、陸上のコンピュータで実現されてもよい。本発明の推定算出装置は、これら以外にも様々なコンピュータ装置で実現しうる。
また、船舶の馬力又は燃料消費量と、船舶の馬力又は燃料消費量と相関するパラメータとの関係を表すデータを作成する装置と、このデータを用いて船舶の馬力又は燃料消費量の推定値を算出する装置とは必ずしも一体化されていなくてもよく、各々独立した装置（解析装置と推定値算出装置）で実現されてもよい。

（変形例１２）
上述した実施形態のコンピュータ装置５００の制御部５１０が実現する各機能は、１又は複数のハードウェア回路により実現されてもよいし、１又は複数のプログラムを実行することにより実現されてもよいし、これらの組み合わせにより実現されてもよい。制御部５１０の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＦＤ（Flexible Disk））等）、光記録媒体（光ディスク等）、光磁気記録媒体、半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、推定値算出法として把握することも可能である。
本願の発明は、上述した実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。

１…船舶、１００…船体、２００…原動機、２１０…内燃機関、２１１…シリンダ、２１２…ピストン、２１３…燃焼室、２１４…噴射ノズル、２２０…過給機、２２０１…ブロア、２２０２…タービン、２２０３…回転軸、２２１…空気冷却機、２２２…掃気マニホールド、２２３…排気マニホールド、２３０…燃料噴射ポンプ、２３１…コントロールラック、２４０…ＴＣ回転数センサ、２５０…ラック位置センサ、２６０…掃気圧力センサ、３００…燃料タンク、４００…燃料供給経路、５００…コンピュータ装置、５０１…居住区、５１０…制御部、５１１…パラメータ取得手段、５１２…計測値取得手段、５１３…解析手段、５１４…推定手段、５１５…処理手段、５１５１…検知手段、５２０…記憶部、５３０…表示部、５４０…通信部、５５０…操作部、５６０…インタフェース、６００…推進装置、６１０…推進軸、６２０…プロペラ、６３０…回転計、６４０…軸馬力計、７００…計器群、７１０…船速計、７２０…風向風速計。

Claims (9)

1. 船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するパラメータ取得手段と、
   前記船舶の馬力又は燃料消費量と、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
   前記パラメータ取得手段により取得された前記２種類以上のパラメータと、前記データとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出する推定手段と
   を備える推定値算出装置。
2. 前記船舶の馬力又は燃料消費量と、前記パラメータ取得手段により取得された前記パラメータとの関係を多変量解析して、前記データを作成する解析手段
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の推定値算出装置。
3. 前記船舶の馬力又は燃料消費量の計測値を取得する計測値取得手段と、
   前記馬力又は燃料消費量の計測値と前記推定値とを比較して、前記船舶又は前記船舶が備える計器の異常の有無を検知する検知手段と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の推定値算出装置。
4. 前記船舶の馬力又は燃料消費量の計測値を取得する計測値取得手段
   を備え、
   前記推定手段は、
   前記パラメータと、前記船舶の馬力、及び燃料消費量の一方の計測値とに基づいて、前記馬力、及び前記燃料消費量の他方の推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の推定値算出装置。
5. 前記推定手段は、
   前記船舶の動力を発生させる原動機の回転数、前記船舶の速度、前記原動機が有する内燃機関に給気する過給機の回転数、前記内燃機関への燃料供給量を制御するコントロールラックの変位、前記原動機によって回転させられるプロペラのスリップ、前記船舶の風圧抵抗、及び前記過給機から前記内燃機関に送り込まれる加圧気体の掃気圧力のうちの２つ以上を前記２種類以上のパラメータとして、前記推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の推定値算出装置。
6. 前記パラメータ取得手段は、
   前記船舶の位置における気象海象の状態を示す気象海象データを取得し、
   前記推定手段は、
   前記気象海象データを更に用いて、前記推定値を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の推定値算出装置。
7. 船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、
   取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップと
   を備える推定値算出方法。
8. コンピュータに、
   船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、
   取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップと
   を実行させるためのプログラム。
9. コンピュータに、
   船舶の馬力又は燃料消費量と相関する値であって、計測又は算出されたパラメータを２種類以上取得するステップと、
   取得した前記２種類以上のパラメータと、一の時点の前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記パラメータの種類に応じた当該一の時点とは異なる対応する時点の前記パラメータとに基づく多変量解析により求めた前記船舶の馬力又は燃料消費量と前記２種類以上のパラメータとの関係を示すデータとに基づいて、前記馬力又は燃料消費量の推定値を算出するステップと
   を実行させるためのプログラムを持続的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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