JPH11222183A - 貨物船舶の自動荷役制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 積荷・揚荷パターンに基づいて設定された最
終液位を最終目標とするシミュレーション演算を実施す
ることにより、荷役途中の船体状況を予め検証すること
ができるタンカーの自動荷役制御方式を提供する。 【解決手段】 表示装置１とコントローラ９が、シミュ
レーションモードと、自動制御モードに切換え可能に構
成し、シミュレーションモードＡでは、計画された積荷
・揚荷パターンの最終液位を最終目標とするシミュレー
ション演算処理をコントローラとの間で繰り返し行な
い、一方、自動制御モードＢでは、実際の機器・船体状
況を同一のコントローラに入力することにより、コント
ローラ側よりシミュレーション実施時設定された荷役作
業の条件に従った制御信号を実機制御部側に送信し自動
制御を実施することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貨物船、タンカー
及びコンテナ船等の貨物船舶の荷役作業に適用されるタ
ンカーその他の貨物船舶の自動荷役制御方式に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、貨物タンカ
ー向けの荷役支援装置として、船体姿勢・船体強度上問
題なく積荷・揚荷するための積荷・揚荷パターン（各貨
油／バラストタンク毎の割付量）を自動的に作成するシ
ステムは存在したが、このシステムは積付後の状態の検
証のみにとどまり、荷役途中の船体状況を予め検証する
ことができない。また、実際の荷役作業は、終始、船体
姿勢・船体強度を監視し、これらを満足させるためのポ
ンプ・弁等の操作を実施し、各タンクが、計画した最終
液位になるまでの長時間、これを継続しなければならな
い。

【０００３】本発明は、コントローラに入力された各種
条件を基に計画された積荷・揚荷パターンに基づいて設
定された最終液位を最終目標とするシミュレーション演
算を実施することにより、荷役途中の船体状況を予め検
証することができるタンカーその他の貨物船舶の自動荷
役制御方式を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１に、操
作部としても機能する表示装置とコントローラが、シミ
ュレータ側を経由するシミュレーションモードと、実機
制御部側を経由する自動制御モードに切換え可能に構成
し、シミュレーションモードでは、表示装置側より設定
される荷役作業に関連する各種条件を基に、計画された
積荷・揚荷パターンの最終液位を最終目標とするシミュ
レーション演算処理をコントローラとの間で繰り返し行
ない、荷役開始から終了までのシミュレーションを実施
し、一方、自動制御モードでは、実際の機器・船体状況
を同一のコントローラに入力することにより、コントロ
ーラ側より前記シミュレーション実施時設定された荷役
作業の条件に従った制御信号を実機制御部側に送信し自
動制御を実施することを特徴とする。

【０００５】この場合、好ましくは請求項２に記載のよ
うに、前記シミュレータにシミュレータタイムスケール
切り替え機能を付加することによりオペレータの荷役訓
練を可能とするのがよい。

【０００６】従って本発明によれば、コントローラに入
力された各種条件を基に計画された積荷・揚荷パターン
に基づいて設定された最終液位を最終目標とするシミュ
レーション演算を実施することにより、荷役途中の船体
状況を予め検証することができる 又本発明によれば、荷役計画機能により演算された積荷
・揚荷パターンの最終液位を最終目標とし、荷役作業の
各種条件を設定することにより荷役開始から終了までの
荷役作業のシミュレーションを実施できる。

【０００７】特に本発明では同一のコントローラを用い
てシミュレーション及び実際の荷役自動制御を実施する
ため、それぞれほぼ同じ実施結果が得られる。従って前
記シミュレーションはコントローラ側との間で繰り返し
荷役開始から終了までの荷役作業のシミュレーションを
実施した後に、自動制御モードに切換えた場合に、前記
シミュレーションを実施した各種データがコントローラ
側に蓄積されているために、該シミュレーションデータ
をそのまま流用した実際の荷役自動制御が実施できる。
更に前記荷役作業を複数の制御Phaseとして管理するこ
とにより、その制御Phase毎に最終目標液位を設けるこ
とにより、より正確で効率的な自動制御を実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。

【０００９】（実施例１）図１乃至図４は本発明の第１
実施例に係わるタンカーの自動荷役計画・制御システム
を示し、図１はそのハード構成図である。図１におい
て、１は荷役操作・監視作業及び荷役計画作業を実施す
るための表示装置であり、従来の荷役コンソールと同様
に弁／ポンプ等の操作、及び貨油／バラストタンク液位
・船体者吃水・各種警報状態等の監視が可能である上、
荷役計画・シミュレーション実施のためのマンマシンイ
ンターフェイス部の機能を有し、前記表示装置への表示
出力又表示装置よりの入力信号の取込みはホストコンピ
ュータよりなる制御演算装置２にて行なわれる。

【００１０】４ａ〜４ｄは貨油／バラストタンク液面計
４ａ、貨油／バラストポンプ駆動回路若しくは吐出・吸
込圧力、ポンプ回転数等のセンサ４ｂ、弁駆動回路若し
くは弁開度センサ４ｃ、圧力計４ｄ等のプラントセンサ
若しくは駆動回路４…であり、これらプラントセンサ４
ａ等よりの信号は信号入出力装置３を介して制御演算装
置２に取込まれ、又制御演算装置２よりの駆動制御信号
は信号入出力装置３を介して駆動回路４ｂ…に出力され
る。

【００１１】制御演算装置２は、プラントセンサ４ａ…
よりの信号を取込んで、信号入出力装置３を介して所定
の演算処理を行ない若しくはこれらの信号を表示装置１
に表示し、また、表示装置１から入力された各機器操作
指示信号についても所定の演算処理を行ない若しくはこ
れらの信号を直接信号入出力装置３を介して駆動回路４
ｂ…等の実機制御部４に出力される。

【００１２】更に制御演算装置２には、図２に示すよう
に、貨油の積荷・揚荷要求量や荷役港の条件等に基づい
て船体姿勢・船体強度上最適な積荷・揚荷パターンを演
算する荷役計画機能、各機器操作に対する機器・船体の
状態変化を演算するシミュレータ８、及びこれら機器・
船体を最適な状態に導くための貨油／バラストポンプ駆
動回路４ｂのコントローラ９が組込まれている。

【００１３】図２は前記制御演算装置２内に組込まれた
シミュレータ８とコントローラ９、及びプラントセンサ
若しくは駆動回路４…（以下実機制御部４と云う）との
関係を示す機能ブロック図である。図２に示す通り、本
制御演算装置２は、前記操作部としても機能する表示装
置１とコントローラ９間がシミュレータ８側を経由する
シミュレーションモードＡと、実機制御部４側を経由す
る自動制御モードＢに切換え可能に構成されている。

【００１４】シミュレーションモードＡでは、制御演算
装置２のシミュレータ８及びコントローラ９を組合わせ
ることにより、荷役計画機能により演算された計画結果
（貨油・バラストタンクの最終液位）に到達するまでの
荷役状況を、表示装置１側より設定される荷役作業に関
連する各種条件（目標積荷または揚荷レート、配管構成
等）を基にシミュレーションし、表示装置１に表示する
ことが可能となる。一方、自動制御モードＢでは、実際
の機器・船体状況を同一のコントローラに入力すること
により、荷役計画機能により演算された計画結果を最終
目標とし、またシミュレーション実施時設定された荷役
作業の条件に従った制御信号を実機制御部４側に送信し
自動制御を実施することが可能となる。より具体的には
シミュレータ８側より計算された若しくは実機制御部４
よりのセンサより得たタンク液位、配管圧力、ポンプ回
転数、弁開度、吃水等のデータをコントローラ９に取
込んで、弁開度指示信号、ポンプ発停信号、ポンプ回転
数指示信号等を出力する。

【００１５】図３に、コントローラ９とシミュレータ８
間の処理内容及びコントローラ／シミュレータ及び実際
のプラントの実機制御部４側間の入出力データ間のやり
とりを示す。

【００１６】先ずコントローラ９側の各種演算部につい
て説明する。吃水・トリム・ヒール判定部２１はメモリ
と演算判定部とを有し、メモリには吃水制限値・目標ト
リム・目標ヒールが記憶されており、吃水・トリム・ヒ
ール・タンク付弁弁開度の入力に基づき、吃水・トリム
・ヒールが最適化されるべく第１の各タンク付弁開度指
示信号をタンク付弁開度指示値総合判定部２２に出力す
る。縦強度計算部２３には船体データが記憶されてお
り、各タンク液位の入力に基づき、縦強度を縦強度判定
部２４に出力する。縦強度判定部２４にはメモリに縦強
度制限値が記憶されており、前記縦強度計算部２３より
の縦強度、実際のプラントセンサ４よりのタンク付弁弁
開度の入力に基づき、縦強度が最適化されるべく各タン
ク付弁開度許容値を出力する。

【００１７】タンク付弁開度指示値総合判定部２２は、
吃水・トリム・ヒール判定部２１により出力された各タ
ンク付弁開度指示信号、及び縦強度判定部２４により出
力された各タンク付弁開度許容信号に基づき総合判定を
実施し、最終的な各タンク付弁開度指示信号を出力す
る。

【００１８】各Phase の最終液位到達判定部２５はタン
ク液面計４ａよりの実際の各タンク液位の入力に基づ
き、最終目標液位との比較を行い、荷役終了ステータス
を出力する。ポンプ運転回転数計算部２６はプラントセ
ンサ４側よりのポンプ吐出・吸込圧力、実ポンプ回転数
の入力に基づき、目的とすべきポンプ運転回転数指示値
を演算し、出力する。

【００１９】次にプラントセンサ側の実際のセンサ出力
について説明する。プラント状態計算部３１は貨油／バ
ラストタンク液面計４ａ、貨油／バラストポンプ吐出・
吸込圧力、ポンプ回転数等のセンサ４ｂ、弁開度センサ
４ｃ、圧力計４ｄ、及び吃水計４ｅ等のプラントセンサ
４よりの出力が入力されているメモリで、コントローラ
側よりの要求により適宜、タンク付弁開度信号やポンプ
回転数等を出力する。

【００２０】次にシミュレータ側の各種演算部について
説明する。配管抵抗計算部３２はメモリと演算部とを有
し、メモリに各配管系統及び各配管の各抵抗が記憶され
ており、コントローラ９側より取込んだタンク付弁弁開
度指示信号と、ポンプ回転数指示信号の入力値に基づ
き、タンクまでの配管抵抗係数を出力する。流量・圧力
計算部３２は、配管抵抗計算部３２で計算されたタンク
までの配管抵抗係数の入力に基づき、流量・圧力バラン
ス計算によりタンク流量と圧力を演算出力する。タンク
液位計算部３３はメモリと演算部とを有し、メモリにタ
ンク形状データが記憶されており、流量・圧力計算部３
２よりのタンク流と圧力の入力に基づき、シミュレータ
計算サイクル時間後のタンク積付容量、更にタンク液位
を演算出力する。船体姿勢計算部３４はメモリと演算部
とを有し、メモリに船体データが記憶されており、タン
ク液位計算部３３よりの各タンク液位の入力に基づい
て、吃水・トリム・ヒールを出力する。

【００２１】したがって前記構成によりコントローラ９
側では、シュミレータ８の船体姿勢計算部３４または実
際のプラントよりのセンサ出力が格納されているプラン
ト状態計算部３０から送信される船体姿勢（吃水・トリ
ム・ヒール）・タンク液位等のデータを基に、吃水・ト
リム・ヒール判定部２１や縦強度判定部２４で許容値内
かどうかのチェックを行い、必要であれば総合判断部２
２で許容値内に収めるためのタンク付弁開度指示信号を
求め、該信号をシュミレータ８または実際のプラントに
出力する。また、各Phase の最終液位到達判定部２５で
シュミレータ８側若しくは実際のプラント側より取込ん
だ実際のタンク液位と荷役計画機能により演算された最
終タンク液位と比較し、到達していれば、タンク付弁の
閉要求信号を出力する。更に、ポンプ運転回数計算部２
６で、ポンプ吐出圧・吸込圧によりポンプ運転状態をチ
ェックし、効率的な運転を促すための目的ポンプ回転数
を演算し、出力する。

【００２２】一方、シュミレータ８側では、シミュレー
ションモードＡに切換わっている状態で、コントローラ
９から出力された前記タンク付弁開度指示信号及びポン
プ回転数指示信号を基に配管抵抗計算部３１で配管抵抗
を算出し、算出された配管抵抗を用いて流量・圧力計算
部３２で各タンク配管内の流量・圧力を計算する。更
に、この流量・圧力でのー定のシミュレーションサイク
ルタイム後のタンク液位をタンク液位計算部３３で算出
しコントローラ９に出力する。また、タンク液位により
船体姿勢計算部３４で吃水を算出しコントローラ９に出
力する。

【００２３】コントローラ９とシミュレータ８で上記処
理を繰り返すことにより、荷役開始から終了までのシミ
ュレーションを実施する。その後図２において、シュミ
レータモードＡから実際のプラントモードＢに切換え
て、荷役計画機能により演算された計画結果を最終目標
とした荷役自動制御を実施する。

【００２４】例えば荷役計画において、図６に示すとお
り、荷役制御を複数の制御Phase として分割管理し、各
々のPhase 毎に最終目標液位を設け、荷役自動制御を実
施する。例えばタンクＡ〜Ｃを油槽タンク、タンクＤを
バラストタンクとした場合、１st Phaseではバラストタ
ンクを満杯にした状態で、タンクＡに液位が１００％に
なるまで油を注入する。次の２nd Phaseではバラストタ
ンクを５０％に排出しながら、タンクＢに液位が１００
％になるまで油を注入する。更に最後の３rd Phaseでは
バラストタンクを更に０％に排出しながら、タンクＣに
液位が５０％になるまで油を注入する。

【００２５】図４に本実施形態の動作を示す具体的な処
理フローチャートを示す。先ず操作機能を有する表示装
置１よりコントローラ９側に積付パターンを計画するた
めに必要な積荷・揚荷油要求量、荷役港の吃水条件等を
コントローラ９側に入力する。（Ｓ１０） 入力されたデータを基にコントローラ９側で船体姿勢・
船体強度上最適な積荷・揚荷パターンを演算する。（Ｓ
１１） このような船体姿勢・船体強度上問題なく積荷・揚荷す
るための積荷・揚荷パターン（各貨油／バラストタンク
毎の割付量）を自動的に作成するシステムは既に公知で
あるためにその説明は省略する。

【００２６】前記演算後、演算結果（積荷・揚荷前後の
各貨油／バラストタンクの割付量、船体姿勢、船体強
度）を表示装置に表示する（Ｓ１２）。更に、荷役作業
に関する各種条件（目標積荷または揚荷レート、配管構
成、貨油洗浄要求等）を入力する（Ｓ１３）。

【００２７】次にモードをシミュレーションモードＡに
切換えた後、前記入力された各種条件を基に、計画され
た積荷・揚荷パターンの最終液位を最終目標とするシミ
ュレーション演算を実施し、コントローラ８とシミュレ
ータ９で上記処理を繰り返すことにより荷役開始から終
了までのシミュレーションを実施する（Ｓ１４）。前記
荷役開始から終了までのシミュレーション演算後、演算
結果（各貨油／バラストタンク液位、船体姿勢、船体強
度等の時間変化）を表示装置１に表示する（Ｓ１５）。

【００２８】最後に前記シミュレーションモードＡから
実機制御モードＢに切換えた後、前記荷役計画結果及び
シミュレーション実行のためにコントローラ９に入力し
た荷役作業に関する各種条件を実際のプラントの駆動回
路等に送り、所定の自動制御を実施する（Ｓ１６）。

【００２９】（実施例２）図５は本発明の第２実施形態
に係わるタンカーの自動荷役計画・制御システムの機能
ブロック図である。本実施形態は、前記シミュレータ８
にシミュレーション高速モード、リアルタイムモード、
倍速モード１、及び倍速モード２の４種のタイムスケー
ルモードを設け、各スケールモードを表示装置１側より
の操作により、シミュレータタイムスケールの切り替え
可能に構成している。

【００３０】かかる実施形態によれば、例えば、先ずシ
ミュレーションを高速モードで行ない、コントローラ側
にシミュレーションで演算した目標ポンプ回転数や各Ph
ase毎の目標タンク液位等のデータを蓄積する。次にタ
イムスケールモードを“リアルタイムモード”切換え
て、実施例１のシミュレータを用いて、表示装置から入
力される各機器操作要求に対する機器・船体状況の変化
をシミュレータタイムスケール“リアルタイムモード”
で演算し表示することにより、実際の荷役作業により近
い再現が可能となり、オペレータの荷役訓練機能を付加
できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、コントローラに入力さ
れた各種条件を基に計画された積荷・揚荷パターンに基
づいて設定された最終液位を最終目標とするシミュレー
ション演算を実施することにより、荷役途中の船体状況
を予め検証することができる。又請求項２記載の発明に
よれば、前記シミュレータにシミュレータタイムスケー
ル切り替え機能を付加しているために、オペレータの荷
役訓練を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係わる自動荷役計画
・制御システムのハード構成図である。

【図２】 図１の実施形態に係わる自動荷役計画・制御
システムの機能ブロック図である。

【図３】 図１の実施形態に係わる自動荷役計画・制御
システムのデータ処理図である。

【図４】 図１の実施形態に係わる自動荷役計画・制御
装置の処理フローチャート図である。

【図５】 本発明の第２実施例に係わる自動荷役計画・
制御システムの機能ブロック図である。

【図６】 図１の実施形態に係わる自動荷役計画・制御
システムの荷役計画結果と自動制御の関係を示したグラ
フ図である。

【符号の説明】

１ 表示装置 ２ 制御演算装置（ホストコンピュータ） ３ 信号入出力装置 ４ 実機制御部 ８ シミュレータ ９ コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作部としても機能する表示装置とコン
   トローラが、シミュレータ側を経由するシミュレーショ
   ンモードと、実機制御部側を経由する自動制御モードに
   切換え可能に構成し、 シミュレーションモードでは、表示装置側より設定され
   る荷役作業に関連する各種条件を基に、計画された積荷
   ・揚荷パターンの最終液位を最終目標とするシミュレー
   ション演算処理をコントローラとの間で繰り返し行な
   い、荷役開始から終了までのシミュレーションを実施
   し、 一方、自動制御モードでは、実際の機器・船体状況を同
   一のコントローラに入力することにより、コントローラ
   側より前記シミュレーション実施時設定された荷役作業
   の条件に従った制御信号を実機制御部側に送信し自動制
   御を実施することを特徴とする貨物船舶の自動荷役制御
   方式。
2. 【請求項２】 前記シミュレータにシミュレータタイム
   スケール切り替え機能を付加することによりオペレータ
   の荷役訓練を可能としたことを特徴とする貨物船舶の自
   動荷役制御方式。