WO2018163350A1 - 航海計画支援システムおよび航海計画支援プログラム - Google Patents

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WO2018163350A1
WO2018163350A1 PCT/JP2017/009456 JP2017009456W WO2018163350A1 WO 2018163350 A1 WO2018163350 A1 WO 2018163350A1 JP 2017009456 W JP2017009456 W JP 2017009456W WO 2018163350 A1 WO2018163350 A1 WO 2018163350A1
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WO
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information
plan
module
ship
navigation
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/009456
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English (en)
French (fr)
Inventor
英幸 安藤
康広 須藤
達也 小嶋
文陽 木村
Original Assignee
日本郵船株式会社
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Publication date
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Priority to FI20195737A priority patent/FI20195737A1/fi
Priority to PCT/JP2017/009456 priority patent/WO2018163350A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B49/00—Arrangements of nautical instruments or navigational aids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation

Definitions

  • the present invention relates to a ship navigation plan creation technique, and more particularly to a technique that is effective when applied to a navigation plan support system that supports calculations and simulations based on weather forecasts and various information related to ships.
  • a large ship owned by a shipping company or the like is operated according to a voyage plan.
  • the voyage plan includes, for example, route information including WP (Way Point) information, schedule information such as scheduled passage times for each WP, and information such as horsepower distribution and speed distribution associated with the schedule.
  • WP Wide Point
  • schedule information such as scheduled passage times for each WP
  • horsepower distribution and speed distribution associated with the schedule for example, an operation plan such as a cool-down of a tank in an LNG ship using LNG (Liquefied Natural Gas) as a cargo (hereinafter sometimes referred to as “C / D”) may be included.
  • Sailing plans include, for example, economics (operating at the lowest possible cost), safety (preventing accidents on ships, crew, cargo, etc.), punctuality (ETA (Estimated Time of Arrival) ) Is required.
  • An example of the procedure for creating a conventional general navigation plan is as follows. First, create a rough route before the flight. For example, it is selected from existing routes in past voyages, or is newly created by a chart or ECDIS (Electronic Chart Display and Information System). Then, based on marine conditions and weather forecast information obtained from external weather data provision services, etc., the actual voyage plan is created by adjusting the horsepower distribution, speed distribution, and the passing time of each WP. To do. The creation and adjustment of a voyage plan largely depends on personal factors such as the experience, knowledge, and know-how of the captain and navigator.
  • JP 2009-286230 A discloses the latest estimated performance by analyzing the service data collected by the operation monitoring system using the service analysis system. It is described that data such as information is output, and data such as navigation plan information relating to the optimum route is calculated by the optimum route calculation system based on this data and information data such as weather predicted on the route. . And, by configuring this data and data such as spot weather and sea state information into the operation monitoring system and calculating the service data etc., the operation monitoring system, service analysis system and optimum route calculation system It is supposed to form an analysis cycle.
  • the object of the present invention is to be able to flexibly cope with differences due to characteristics of ships, cargo, etc., and to be highly flexible and expandable so that future simulation methods can be modified and added, and additional factors to be considered can be accommodated. It is to provide a navigation planning support system and a navigation planning support program.
  • a navigation plan support system is a navigation plan support system that supports creation and / or adjustment of a ship's navigation plan, and the navigation plan or other information is used as input information.
  • One or more replacements that output a calculation result obtained by performing a predetermined calculation according to the attribute or characteristic of the ship for each consideration element that may affect the navigation plan including distribution of main engine power on the ship's route
  • a controller that executes the modules in a predetermined order and outputs the calculation result related to the voyage plan.
  • the input information of the one or more modules executed by the control unit includes the calculation result output by the execution of the one or more modules.
  • the present invention can also be applied to a voyage plan support program that causes a computer to operate as the voyage plan support system as described above.
  • an LNG ship that mainly uses LNG as a cargo will be described as a ship that supports creation and adjustment of a voyage plan.
  • LNG ships have many unique considerations that can affect the voyage plan due to the specialities associated with LNG as cargo.
  • LNG is vaporized at about ⁇ 160 ° C.
  • LNG which is cargo in the tank
  • the turbine is turned into a power source by burning the gas (Boil Off Gas: BOG) vaporized in the tank.
  • BOG Gas Off Gas
  • LNG in the tank may be forcibly vaporized and used as fuel.
  • factors that can influence the navigation plan such as horsepower distribution and fuel efficiency change, while the amount of LNG as cargo can also change.
  • LNG is transported according to the most economical voyage plan while maintaining punctuality without reducing LNG as much as possible.
  • the composition ratio of BOG is not the same because the composition ratio of methane, ethane, or the like, which is a component, differs for each LNG of cargo. Conceivable.
  • the composition ratio of LNG also changes with time, and as a result, the composition ratio in BOG also changes. Conceivable. Therefore, it is considered that the amount of heat obtained when these BOGs are burned is different, and using this as a factor to consider changes factors that can affect the navigation plan such as fuel efficiency.
  • C / D LNG (heel) left in the tank is sprayed into the tank to cool with its heat of vaporization. Therefore, when the LNG ship lowers the LNG at the landing site, it is not lowered, but it is lowered with the heel used for the next heading to the loading area. At this time, if many heels are left, the operation of C / D becomes easy. However, as a customer, it is desirable to reduce the heels as much as possible so as not to reduce the amount of LNG as cargo.
  • plans related to C / D operations are also included in the voyage plans, and have conventionally been carried out personally based on the experience of the master or the like.
  • the LNG in the tank also swings due to the shaking of the hull during operation, and there is a case where the rocking (sloshing) that causes damage to the tank occurs. If sloshing occurs, the tank may be damaged or overflow, and this must be avoided.
  • the possibility of sloshing occurring is, for example, whether the LNG in the tank is almost full (for example, 95% or more of the tank) or close to the color (for example, 5% or less of the tank). The simple criteria were taken, such that the possibility was low, and other intermediate quantities were possible.
  • the risk of sloshing is low if the hull does not shake at all. Conversely, even when the tank is almost full, the risk is not zero, and sloshing may occur if the LNG swing and the hull swing are synchronized. Therefore, for example, if the risk of sloshing occurrence can be calculated in consideration of the hull swaying due to weather on the route, the route selection and schedule in the voyage plan can be further optimized. Further, even when sloshing does not occur, it is assumed that the degree of LNG vaporization changes depending on the degree of swing of LNG in the tank.
  • a function for performing calculation and simulation for each consideration element is implemented as a highly independent program module, and necessary calculation modules are introduced in appropriate combinations, and then these are organically linked to perform calculation processing.
  • a platform to control As a result, it is possible to flexibly cope with differences due to characteristics of ships, cargoes, etc., and it is also possible to cope with future correction and addition of simulation methods, addition of consideration factors, and the like.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of a navigation plan support system according to an embodiment of the present invention.
  • the navigation planning support system 1 includes middleware such as an OS (Operating System) developed on a memory from a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) by a CPU (Central Processing Unit) (not shown), for example.
  • OS Operating System
  • HDD Hard Disk Drive
  • CPU Central Processing Unit
  • It is an information processing system that implements various functions that support creation and adjustment of voyage plans by executing various software programs.
  • the voyage planning support system 1 may be implemented by a general-purpose information processing device such as a PC (Personal Computer), or may be implemented as a dedicated device. Moreover, it is not limited to being implemented as an independent device or device, but may be incorporated as a part of another device or device. Moreover, it is not limited to being mounted on the target ship, but may be configured to use data that is installed at a base or facility on the ground and exchanged with the target ship through wireless communication.
  • a general-purpose information processing device such as a PC (Personal Computer)
  • PC Personal Computer
  • the navigation plan support system 1 is used to calculate and simulate various consideration factors in the creation and adjustment of a navigation plan, using the basic navigation plan, sea state / weather information, and information on the hull as input. It performs processing and outputs various information to support creation and adjustment of voyage plans.
  • the navigation plan may be created and adjusted.
  • the function for performing calculation and simulation for each consideration element is implemented as a highly independent program module, and necessary modules are introduced in appropriate combinations, and then organically installed. Control to perform calculation processing in cooperation.
  • the voyage planning support system 1 includes various units such as a control unit 11, an input processing unit 12, a module management unit 13, and an output processing unit 14 that are implemented as software.
  • the control unit 11 has a function of controlling the entire operation of the navigation plan support system 1 by operating the other units. That is, by performing a series of processes as described later by operating other parts triggered by an instruction from a user such as a captain or an event generated in a ship or periodically at predetermined time intervals Assist with the creation and coordination of voyage plans.
  • the input processing unit 12 has an interface function for acquiring various input information for the navigation planning support system 1 from the outside via a device as an input means (not shown). In addition to the function of operating various devices of the input means, it has functions such as communication with an external device serving as an information source and issuing commands / commands. You may have a function which records the acquired information on recording media (recording part), such as memory and HDD which are not illustrated.
  • the input means is not particularly limited, and various means can be appropriately employed according to input information and information sources.
  • it may have an Ethernet (registered trademark) port for connecting to an inboard LAN (Local Area Network) (not shown), mobile communication such as 3G, 4G, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), etc. May have a function of short-range wireless communication.
  • mobile communication such as 3G, 4G, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), etc. May have a function of short-range wireless communication.
  • it may have a serial interface such as USB (Universal Serial Bus) or RS-232C.
  • it may have a slot for reading a recording medium such as a non-volatile memory and obtain input information via the recording medium.
  • a keyboard, a button, a switch, a touch panel, or the like that accepts direct input or operation by the user may be used.
  • the input information includes, for example, a rough navigation plan that is the basis for creation and adjustment. Although it is possible to create a voyage plan from scratch, it is more efficient to make adjustments or present simulation results based on a rough voyage plan. Also, the rough navigation plans may be compared by, for example, inputting a plurality of candidates and ranking based on the simulation result.
  • information on various considerations that can affect the navigation plan is also included.
  • information on marine conditions and weather forecasts obtained from weather data providing services, hull types and propulsion plant types, hull information including various attribute information, attribute information such as the number and structure of tanks in LNG ships, and LNG Cargo information including attribute information such as the composition of the material is included.
  • hull information and cargo information for example, ship speed, horsepower, and tanks obtained from a number of sensors installed on ships by VPMS (Vessel Performance Management System) etc.
  • Dynamic state information such as the amount and composition of LNG, such as the temperature and pressure, is also included.
  • ascertained beforehand is also contained.
  • the output processing unit 14 cooperates in simulation and calculation processing by various modules registered in the module management unit 13 (to be described later) via a display device such as a display or a touch panel as an output unit (not shown), or an audio output device such as a speaker. It has a function of displaying and / or outputting sound information of the result obtained by. Data or signals may be directly / indirectly output to an external system such as a ship operation control system (not shown).
  • the output information includes information related to the simulation result of the input voyage plan based on various consideration factors. When a plurality of navigation plan candidates are input, they may be ranked or compared.
  • Information related to the voyage plan includes, for example, main engine output distribution (horsepower distribution, speed distribution) plan, C / D operation plan, information evaluating the risk of sloshing, and comparison results for multiple routes. May be included.
  • information on FOC Fluel Oil Consumption
  • schedule cargo condition such as tank temperature and pressure
  • information on hull movement Etc may also be included.
  • the module management unit 13 manages a program module for performing calculations and simulations on various consideration elements that may affect the navigation plan, and calls a module and obtains a result based on an instruction from the control unit 11
  • functions for performing calculations and simulations are modularized, replacement, addition / deletion, and the like can be easily performed dynamically.
  • Each module may be classified into, for example, a basic module to be introduced for any ship and an option module to be introduced according to the type of ship or according to the user's request.
  • the basic module includes, for example, a main engine output distribution module 132 for calculating and simulating a main engine output distribution (horsepower distribution, speed distribution) plan.
  • the optional modules include, for example, a cargo state analysis module 133 for analyzing the state of the tank and the LNG in the LNG ship having an independent spherical tank and reflecting it in the C / D plan, and an LNG having a membrane type tank.
  • modules are mounted independently, but can also be processed in association with each other under the control of the control unit 11.
  • the data relating to the hull, tank, LNG swinging, etc. analyzed by the hull motion analysis module 135 is input to input parameters of other modules such as the cargo state analysis module 133, the sloshing prediction module 134, and the lashing strength analysis module 136. It will also be.
  • the lashing strength analysis module 136 can be added later. In this way, by adding a new module later, the function related to the adjustment of the voyage plan can be easily expanded as necessary.
  • modules are not limited to the above, and various types can be adopted.
  • a module for analyzing the required hull strength a module for analyzing the behavior of the fuel tank in the fuel tank, a module for analyzing the risk of occurrence of torque rich in the engine, and the like are conceivable.
  • a module for calculating and simulating the behavior of the fuel tank can be formed by a method similar to or similar to the analysis of the behavior of the tank of the LNG ship.
  • the lashing strength analysis module 136 for analyzing the strength of lashing when a vehicle such as a PCC (Pure (Car Carrier), PCTC (Pure Car & Truck Carrier), or a car ferry is used as a cargo, or a container is used as a cargo.
  • a vehicle such as a PCC (Pure (Car Carrier), PCTC (Pure Car & Truck Carrier), or a car ferry
  • a container is used as a cargo.
  • a module that analyzes seasickness risk in ships that transport people, such as ferries and passenger ships it is also possible to use a module that analyzes seasickness risk in ships that transport people, such as ferries and passenger ships.
  • each module is not particularly limited.
  • the types of ships and cargo may be parameterized, and may be implemented universally so as to be compatible with multiple types of vessels and cargo. It may be implemented in a form specialized for various types of ships and cargo.
  • a module specialized for a specific type a plurality of modules are mounted for each type of ship or cargo with regard to the target consideration element.
  • the navigation planning support system 1 is mounted on the target ship, only the module corresponding to the type of the target ship may be introduced, or a plurality of types of modules are introduced in advance, and the module management unit 13 may select and call a module corresponding to the type of the target ship.
  • the types of modules installed in the navigation planning support system 1 installed on the ship, the types of input / output parameters of each module, information related to the linkage between modules, etc. are implemented as configuration files, memory tables, etc.
  • the module setting information 131 is preset. These pieces of information may be set automatically when the module management unit 13 has a module installer function and the module is installed, or may be set manually by the user. An example of information set in the module setting information 131 will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of an example of a flow of simulation processing of a voyage plan in the present embodiment.
  • information on the sea conditions and weather forecasts encountered on the route is acquired from an external weather data providing service or the like (S1).
  • S1 an external weather data providing service or the like
  • the processing is performed outside the system, and the acquired sea state / weather forecast information is used as input information to the navigation plan support system 1.
  • the main engine output distribution module 132 calculates the basic main apparatus output distribution (S2).
  • S2 the basic main apparatus output distribution
  • a horsepower distribution plan maximum economic plan
  • This plan does not take into account the risk of delays due to sudden weather changes, etc., and its punctuality is low.
  • a horsepower distribution (recommended) that secures punctuality by setting a time margin to hedge the weather change risk Plan) is recalculated (S3).
  • a horsepower distribution (recommended) that secures punctuality by setting a time margin to hedge the weather change risk Plan) is recalculated (S3).
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of an output example of main engine output distribution in the present embodiment.
  • the screen image when the simulation result about main machine output distribution is displayed on a display etc. via the output processing part 14 is shown typically.
  • the dotted line shows the constant horsepower plan (the most economical plan), and the solid line shows the recommended plan with a slope.
  • Each FOC is also shown.
  • the time margin can be secured, but the FOC is deteriorated.
  • the hull motion analysis module 135 calculates hull sway by using hull information including attribute information such as hull shape and size, draft, and state information such as speed as input information (S4).
  • attribute information such as hull shape and size, draft, and state information such as speed as input information (S4).
  • state information such as speed as input information (S4).
  • the hull movement at a predetermined timing (a predetermined place on the route, date and time), particularly in the case of an LNG ship, Calculate LNG sway.
  • the cargo state analysis module 133 uses the obtained ship motion information and the attribute information and state information about the tank and the LNG in the tank as input information.
  • the state (cargo state) of LNG is calculated (S5).
  • the BOG to be burned in the main engine output distribution (horsepower distribution) calculated in step S3 is also taken into consideration.
  • the swinging of the LNG caused by the hull motion calculated in step S4 may affect the LNG vaporization status in addition to the influence of the sloshing risk calculation process (not shown). This is considered as input information.
  • the cargo state analysis module 133 uses the basic information of the C / D plan as input information, A simulation of the C / D plan is performed (S6).
  • the basic information of the C / D plan includes, for example, the start date / end date and time of the operation, the tank pressure at the start / end, and in what order the C / D spray is performed in which tank. Information may be included.
  • step S6 and recalculating the state of the tank or LNG (cargo state) by performing C / D based on these information, and performing C / D according to the plan
  • the final tank equator temperature and the amount of LNG used for spraying are simulated. If the final equator temperature does not fall below a predetermined value, the C / D plan may be adjusted automatically or manually and recalculated.
  • FIG. 4 is a diagram showing an outline of an output example of the simulation result of the cool-down plan in the present embodiment.
  • the calculation result of the change in the tank pressure when spraying of LNG is started at the tank pressure P1 at the time T1, and then the spraying is terminated when the tank pressure becomes P2 at the time T2.
  • An example is shown.
  • the tank pressure subsequently settles, the amount of naturally vaporized BOG (NBOG: Natural Boil Off Gas) to be combusted during night operation is determined so that the tank pressure becomes P1 at time T3 on the next day.
  • the lower diagram shows the calculation result of the change in the equatorial temperature of the tank when the C / D operation as shown in the upper diagram is performed.
  • performing C / D may affect the main engine output distribution, such as using LNG for spraying, or changing the main engine output to consume BOG vaporized by spraying. Therefore, when the simulation of the C / D plan is performed in step S6, the result is returned to step S3 and reflected in the calculation of the main engine output distribution.
  • Such repeated processing can be repeated, for example, until values such as main engine output distribution and cooldown plan simulation results converge within a certain range, or until the number of repetitions reaches a predetermined number.
  • the accuracy of calculation and simulation can be improved by linking and associating the results respectively calculated by the modules corresponding to each consideration element by feeding back to itself or other modules.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of an output example of the main engine output distribution reflecting the cool-down plan in the present embodiment.
  • the initial (original) horsepower distribution indicated by the dotted line has a gradient as in the recommended plan shown in the example of FIG.
  • the horsepower distribution when a C / D operation is further considered is shown by a solid line.
  • the main engine output is set to be higher.
  • the main engine output is set to be maintained above a certain level in order to consume NBOG.
  • the processing model does not take into account other factors such as the risk of occurrence of sloshing.
  • calculation or simulation processing by the sloshing prediction module 134, the lashing strength analysis module 136, or the like is performed as necessary. It is also possible to coordinate the navigation plan so that the navigation plan can be adjusted.
  • FIG. 6 is a diagram showing an outline of an output example of the calculation result of the sloshing occurrence risk in the present embodiment.
  • the FOC (fuel consumption) information obtained in the voyage plan calculated by the process shown in the example of FIG. 2 is shown for each of the three routes displayed on the chart.
  • the route of “Route 1” is the most economical route with the least FOC.
  • simulations based on oceanographic / weather forecast information and ship hull information calculated based on this information indicate that there are sea areas where the risk of sloshing is higher than a certain level. Yes. You may make it display the value which evaluated the risk numerically.
  • the master or the like can refer to these pieces of information and determine and determine the route to be adopted, for example.
  • calculations and simulations are performed for each of a plurality of route candidates so that comparison between routes can be performed.
  • weighting and priority order may be set for each route based on predetermined conditions and criteria.
  • comparisons based on such simulations may be made prior to operation to select, determine or adjust the navigation plan to be adopted, and the latest marine and weather forecast information obtained during operation
  • the navigation plan may be updated by dynamically performing recalculation based on the state information of the ship.
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of an example of contents set in the module setting information 131 in the present embodiment.
  • the information set in the module setting information 131 includes, for example, information on the type and input / output parameters of each module managed by the module management unit 13.
  • information about the input / output parameters of the main engine output distribution module 132 and the cargo state analysis module 133 is shown.
  • the contents of the data are conceptually shown in a table, but the actual data format can be appropriately set according to the specifications of the module management unit 13.
  • the main engine output distribution module 132 for example, three types of parameters are set as input parameters, one relating to “operation”, one relating to “route”, and one relating to “disturbance”.
  • the parameters relating to “operation” include, for example, information such as ETD (Estimated Time of Departure), ETA, draft A (stern draft), draft F (bow draft), and the like as initial values.
  • the parameters related to “route” include, for example, information on latitude and longitude in time series on the route in the rough navigation plan.
  • the parameters relating to “disturbance” include, for example, information on wind direction, wind speed, wave direction, wavelength, wave height, swell direction, swell length, and swell height in time series on the channel.
  • output parameters that is, information relating to the results of calculation and simulation
  • those relating to “route” and those relating to “operation” are set.
  • the parameters related to “route” include, for example, information on latitude and longitude on the route or recommended route after adjustment or as a simulation result.
  • the parameters relating to “operation” include, for example, information such as ship speed, horsepower, rotation speed, hull motion, etc. in time series on the route.
  • information relating to the movement of the tank such as the acceleration and maximum displacement of the tank may be included.
  • the cargo state analysis module 133 for example, as input parameters, those related to the operation (“Ope # 1”), those related to “tank fluctuation”, those related to “disturbance”, and “C / D setting” Various parameters such as those related to “tank” and “LNG” are set.
  • Parameters relating to “Ope # 1” include, for example, time series horsepower (not considering C / D), combustion mode, FOC, and the like, which are input from the main engine output distribution module 132. included.
  • the parameters related to “tank fluctuation” include, for example, information such as the acceleration and maximum displacement of the tank in time series on the route that is input from the main engine output distribution module 132.
  • the parameter relating to “disturbance” includes, for example, information such as the outside air temperature and the outside air pressure in time series on the route that is input from the information relating to the weather forecast.
  • the parameters relating to “C / D setting” include, for example, information input by the user such as start date / end date, start time / start tank pressure, end time / end tank pressure, etc. in the C / D plan. Is included.
  • the parameters relating to “tank” include, for example, information such as an equator temperature, a Top temperature, a Bottom temperature, a liquid level, and a tank pressure, which are input from the VPMS as initial values.
  • information such as the number of tanks input by the user as a fixed value, wall heat capacity (because the thickness of the aluminum wall plate is different between the upper, lower, and middle portions of the tank), heat insulation performance, etc.
  • the parameters relating to “LNG” include, for example, information such as the liquid composition and liquid temperature, the vapor composition, and the vapor temperature for each tank that are input as an initial value from gas chromatography or the like.
  • gas chromatography is not mounted in the tank, for example, it is estimated from the composition of LNG at the loading site.
  • various parameters such as those relating to “C / D consideration”, those relating to “tank”, and those relating to “LNG” are set as output parameters, that is, information on the results of calculation and simulation.
  • the parameters relating to “C / D consideration” include, for example, information such as horsepower in consideration of spraying by C / D in a time series on the route.
  • the parameters relating to “tank” include, for example, information such as the equator temperature, the Top temperature, the Bottom temperature, the liquid level, and the tank pressure for each tank in time series on the channel.
  • the parameters related to “LNG” include, for example, information on the liquid composition and liquid temperature, the vapor composition, the vapor temperature, and the like for each tank in time series on the channel.
  • the content set in the module setting information 131 shown in FIG. 7 is merely an example, and other table configurations and data configurations may be used as long as similar data can be held and managed. Good.
  • the function of performing calculation and simulation for each consideration element that may affect the voyage plan is a highly independent program module. After mounting and installing necessary modules in appropriate combinations, control is performed so that these are organically linked to perform calculation processing. As a result, it is possible to flexibly cope with differences due to characteristics of ships, cargoes, etc., and it is also possible to cope with future correction and addition of simulation techniques, addition of consideration factors, and the like.
  • the present invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines on mounting are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
  • the present invention can be used for a voyage plan support system and a voyage plan support program that support calculations and simulations based on weather forecasts and various information about ships.
  • 1 Navigation planning support system, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Control part, 12 ... Input processing part, 13 ... Module management part, 14 ... Output processing part, 131 ... Module setting information, 132 ... Main engine output distribution module, 133 ... Cargo state analysis module, 134 ... Sloshing prediction module, 135 ... Hull motion analysis module, 136 ... Lashing strength analysis module

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Abstract

船舶や貨物等の特性に伴う相違に柔軟に対応できるとともに、将来的なシミュレーション手法の修正や追加、考慮要素の追加等にも対応できるよう、高い柔軟性・拡張性を有する航海計画支援システムである。航海計画もしくは他の情報を入力情報として、船舶の航路上での主機出力配分を含む航海計画に影響を及ぼし得る各考慮要素についてそれぞれ、船舶の属性もしくは特性に応じて所定の計算を行った計算結果を出力する１つ以上の入れ替え可能なモジュールと、各モジュールを所定の順序で実行して、航海計画に係る計算結果を出力させる制御部とを有する。制御部により実行される１つ以上のモジュールの入力情報には、１つ以上のモジュールの実行により出力された計算結果を含む。

Description

航海計画支援システムおよび航海計画支援プログラム
　本発明は、船舶の航海計画の作成技術に関し、特に、気象予報や船舶に関する各種情報に基づく計算やシミュレーションを支援する航海計画支援システムに適用して有効な技術に関するものである。
　例えば、海運会社等が保有するような大型の船舶は、航海計画に従って運航される。航海計画には、例えば、ＷＰ（Way Point：変針点）の情報を含む航路の情報や、ＷＰ毎の予定通過時刻等のスケジュールの情報、スケジュールに伴う馬力配分や速力配分等の情報が含まれる。また、例えば、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas：液化天然ガス）を貨物とするＬＮＧ船におけるタンクのクールダウン（以下では「Ｃ／Ｄ」と記載する場合がある）のようなオペレーションの計画も含まれ得る。航海計画には、例えば、経済性（できるだけ低コストで運航すること）、安全性（船舶、乗員、貨物等に対する事故発生を防止すること）、定時性（ＥＴＡ（Estimated Time of Arrival：到着予定時刻）を順守すること）等が求められる。
　従来の一般的な航海計画の作成手順の例は、以下の通りである。まず、運航前に概略の航路を作成する。例えば、過去の航海における既存ルートから選択したり、海図やＥＣＤＩＳ（Electronic Chart Display and Information System：電子海図表示システム）によって新規に作成する。そして、外部の気象データ提供サービス等から取得した、概略航路上の海象・気象予報の情報に基づいて、馬力配分や速力配分、各ＷＰの通過時刻を調整することで、実際の航海計画を作成する。航海計画の作成や調整においては、船長・航海士の経験や知見、ノウハウ等の属人的な要素に依存する部分が大きい。
　航海計画の作成に関連する技術として、例えば、特開２００９－２８６２３０号公報（特許文献１）には、運航モニタリングシステムが収集した就航データ等を、就航解析システムにより解析して最新の推定性能の情報等のデータを出力し、このデータと航路で予測される気象等の情報のデータに基づいて、最適航路計算システムにより最適航路に関する航海計画の情報等のデータを算出する旨が記載されている。そして、このデータと、スポット気象、海象の情報等のデータとを運航モニタリングシステムに入力して就航データ等を算出するように構成することで、運航モニタリングシステムと就航解析システムと最適航路計算システムで解析サイクルを形成するとされる。
特開２００９－２８６２３０号公報
　例えば、特許文献１に記載されたような技術を用いることで、航海計画を作成・調整することが可能である。一方で、航海計画に影響を及ぼし得る要素は多数存在する。特に、例えばＬＮＧ船では、貨物であるＬＮＧ自体が燃料となり得ることや、タンクの温度管理に必要なＣ／Ｄ等の特殊なオペレーションもあり、これらの特殊要素を考慮して航海計画を作成・調整する必要がある。このような船舶では、ノウハウの蓄積もまだ少なく、船長等の属人性が強く出ることもあり、推定に基づくシミュレーション等によって航海計画の作成・調整を支援することに対するニーズは強い。
　そこで本発明の目的は、船舶や貨物等の特性に伴う相違に柔軟に対応できるとともに、将来的なシミュレーション手法の修正や追加、考慮要素の追加等にも対応できるよう、高い柔軟性・拡張性を有する航海計画支援システムおよび航海計画支援プログラムを提供することにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
　本発明の代表的な実施の形態による航海計画支援システムは、船舶の航海計画の作成および／または調整を支援する航海計画支援システムであって、前記航海計画もしくは他の情報を入力情報として、前記船舶の航路上での主機出力配分を含む前記航海計画に影響を及ぼし得る各考慮要素についてそれぞれ、前記船舶の属性もしくは特性に応じて所定の計算を行った計算結果を出力する１つ以上の入れ替え可能なモジュールと、前記各モジュールを所定の順序で実行して、前記航海計画に係る前記計算結果を出力させる制御部と、を有するものである。そして、前記制御部により実行される１つ以上の前記モジュールの前記入力情報には、１つ以上の前記各モジュールの実行により出力された前記計算結果を含む。
　また、本発明は、コンピュータを上記のような航海計画支援システムとして動作させる航海計画支援プログラムにも適用することができる。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、船舶や貨物等の特性に伴う相違に柔軟に対応するとともに、将来的なシミュレーション手法の修正や追加、考慮要素の追加等の拡張にも柔軟に対応することが可能となる。
本発明の一実施の形態である航海計画支援システムの構成例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における航海計画のシミュレーション処理の流れの例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における主機出力配分の出力例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるクールダウン計画のシミュレーション結果の出力例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるクールダウン計画を反映させた主機出力配分の出力例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるスロッシング発生リスクの計算結果の出力例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるモジュール設定情報に設定される内容の例について概要を示した図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。
　＜概要＞
　以下に説明する実施の形態では、航海計画の作成や調整を支援する船舶として、主にＬＮＧを貨物とするＬＮＧ船を対象として説明する。上述したように、ＬＮＧ船では、ＬＮＧを貨物とすることに伴う特殊性により、航海計画に影響を及ぼし得る固有の考慮要素を多く有する。
　例えば、ＬＮＧは－１６０℃程度で気化することから、運航中にタンク内の貨物（カーゴ）であるＬＮＧが徐々に気化することが避けられない。そこで、タンク内で気化したガス（Boil Off Gas：ＢＯＧ）を燃焼させることでタービンを回して動力源とすることが行われる。また、主燃料である重油を燃焼させるのに代えて、強制的にタンク内のＬＮＧを気化させて燃料として用いる場合もある。このような制御により、馬力配分や燃費等の航海計画に影響し得る要素が変化する一方で、貨物であるＬＮＧの量も変化し得る。顧客（荷主）としては、ＬＮＧは極力減らさないで、定時性を維持しつつ最経済な航海計画により輸送されるのが望ましい。
　また、ＢＯＧを燃焼させることを考慮要素とする場合にも、例えば、貨物のＬＮＧ毎にその成分であるメタンやエタン等の組成比率が相違することから、ＢＯＧにおける組成比率も同じではないものと考えられる。また、同じＬＮＧでも、成分であるメタンやエタン等の気化のし易さがそれぞれ異なると考えられることから、時間経過とともにＬＮＧの組成比率も変化し、その結果ＢＯＧにおける組成比率も変化するものと考えられる。したがって、これらのＢＯＧを燃焼させたときに得られる熱量もそれぞれ異なるものと考えられ、これを考慮要素とすることで、燃費等の航海計画に影響し得る要素が変化する。
　また、ＬＮＧを貨物とする場合、積地でタンクにＬＮＧを積む際に、タンクの温度が高いとＬＮＧが大量に気化してしまうため、タンク内の温度が所定の温度以下でなければ積み込めないという制約がある。このため、ＬＮＧ船が積地に到着したときにタンクが所定の温度以下となっているように冷却しなければならない。このとき、急激に温度を下げるとタンクが破損する可能性もあるため、徐々に冷却する必要がある。そこで、積地に向かう運航中にタンクを計画的に冷却しておくクールダウン（Ｃ／Ｄ）のオペレーションが行われる。
　Ｃ／Ｄでは、タンク内に残しておいたＬＮＧ（ヒール）をタンク内にスプレーすることで、その気化熱で冷却する。したがって、ＬＮＧ船が揚地でＬＮＧを下ろす際に、全て下ろすのではなく、次に積地に向かう際に用いるヒールを残した状態で下ろす。このとき、ヒールを多く残せば、Ｃ／Ｄのオペレーションは容易になるが、顧客としては貨物であるＬＮＧの量を減らさないよう、ヒールは極力少なくするのが望ましい。このようなＣ／Ｄのオペレーションに係る計画も航海計画に含まれ、従来は船長等の経験に基づいて属人的に行われていた。
　また、ＬＮＧ船では、運航中の船体の揺れによってタンク内のＬＮＧも揺動し、タンクに損傷を与える程度の揺れ（スロッシング）が生じる場合がある。スロッシングが発生すると、タンクの破損や溢出等が生じるため、これを回避する必要がある。従来、スロッシングが発生する可能性の有無は、例えば、タンク内のＬＮＧがほぼ満タンの状態（例えば、タンクの９５％以上）か、カラに近い状態（例えば、タンクの５％以下）であれば可能性は低く、それ以外の中間の量の場合は可能性あり、というような単純な判断基準がとられていた。
　しかし、中間の量の場合でも、船体が全く揺れなければスロッシング発生のリスクは低い。逆に、ほぼ満タンの状態でもリスクはゼロではなく、ＬＮＧの揺動と船体の揺れが同調すればスロッシングは発生し得る。したがって、例えば、航路上の天候による船体の揺れ等を考慮してスロッシング発生のリスクを計算することができれば、航海計画における航路の選択やスケジュールもより好適化することができる。また、スロッシングに至らない場合でも、タンク内のＬＮＧの揺動の程度によってＬＮＧの気化の程度が変化することも想定される。
　このように、ＬＮＧ船では、航海計画に影響を及ぼし得る考慮要素が多くある。これらの考慮要素をどこまで実際に考慮するかは、求められる航海計画の精度や、入力として得られる情報の種類等に応じて異なり得るものであり、一様ではないと考えられる。そして、これらの各考慮要素が航海計画に与える影響は、それぞれ単独で算出する形でモデル化することが可能であると考えられるが、その算出結果が他の考慮要素に影響を与え、各考慮要素が相互に連関し合う場合もある。
　そこで、本実施の形態では、各考慮要素について計算やシミュレーションを行う機能を独立性の高いプログラムモジュールとして実装し、必要なモジュールを適宜組み合わせて導入した上でこれらを有機的に連携させて計算処理を行うよう制御するプラットフォームを提供する。これにより、船舶や貨物等の特性に伴う相違に柔軟に対応可能とするとともに、将来的なシミュレーション手法の修正や追加、考慮要素の追加等にも対応可能とする。
　＜システム構成＞
　図１は、本発明の一実施の形態である航海計画支援システムの構成例について概要を示した図である。本実施の形態の航海計画支援システム１は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）によって、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置からメモリ上に展開されたＯＳ（Operating System）等のミドルウェアや各種ソフトウェアプログラムを実行することにより、航海計画の作成や調整を支援する各種機能を実現する情報処理システムである。
　航海計画支援システム１は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の汎用の情報処理装置により実装されていてもよいし、専用の装置として実装されていてもよい。また、独立した装置や機器として実装される場合に限らず、他の装置や機器の一部として組み込まれていてもよい。また、対象の船舶に搭載される場合に限らず、地上の拠点や施設に設置され、無線通信により対象の船舶との間で授受されるデータを利用する構成であってもよい。
　本実施の形態の航海計画支援システム１は、基礎となる航海計画や、海象・気象情報、船体に係る情報等を入力として、航海計画の作成や調整における各種の考慮要素についての計算やシミュレーションの処理を行い、航海計画の作成・調整を支援するための各種の情報を出力するものである。航海計画の作成・調整自体を行うようにしてもよい。そして、上述したように、本実施の形態では、各考慮要素について計算やシミュレーションを行う機能を独立性の高いプログラムモジュールとして実装し、必要なモジュールを適宜組み合わせて導入した上でこれらを有機的に連携させて計算処理を行うよう制御する。
　航海計画支援システム１は、例えば、ソフトウェアとして実装された制御部１１、入力処理部１２、モジュール管理部１３、および出力処理部１４等の各部を有する。制御部１１は、他の各部を動作させることで航海計画支援システム１の動作全体を制御する機能を有する。すなわち、船長等のユーザからの指示や、船舶で発生したイベント等をトリガとして、もしくは所定の時間間隔毎に定期的に、他の各部を動作させて後述するような一連の処理を行うことによって、航海計画の作成や調整を支援する。
　入力処理部１２は、図示しない入力手段としてのデバイスを介して、航海計画支援システム１に対する各種の入力情報を外部から取得するインタフェースの機能を有する。入力手段の各種デバイスを動作させる機能に加えて、情報源となる外部の機器との通信や、コマンド・命令等の発行等の機能を有する。取得した情報を図示しないメモリやＨＤＤ等の記録媒体（記録部）に記録しておく機能を有していてもよい。
　入力手段は特に限定されず、入力情報や情報源に応じて各種手段を適宜採用することができる。例えば、図示しない船内ＬＡＮ（Local Area Network）と接続するためのイーサネット（登録商標）ポートを有していてもよいし、３Ｇ、４Ｇ等の移動体通信や、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信の機能を有していてもよい。また、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＲＳ－２３２Ｃ等のシリアルインタフェースを有していてもよい。また、不揮発性メモリ等の記録媒体を読み取るスロットを有し、記録媒体を介して入力情報を取得するものであってもよい。キーボードやボタン、スイッチ、タッチパネル等、ユーザによる直接の入力や操作を受け付けるものであってもよい。
　入力情報には、例えば、作成や調整の基礎となる概略の航海計画が含まれる。ゼロから航海計画を作成することも可能であるが、概略の航海計画を基礎として、これについて調整したり、シミュレーション結果を提示したりする方が効率的である。また、概略の航海計画についても、例えば候補を複数入力し、シミュレーション結果に基づいてランク付けする等により比較できるようにしてもよい。
　さらに、航海計画に影響を与え得る各種の考慮要素に係る情報も含まれる。例えば、気象データ提供サービス等から取得した海象・気象予報の情報や、船体の種類や推進プラントの種類、その他各種属性情報を含む船体情報、ＬＮＧ船におけるタンクの数や構造等の属性情報やＬＮＧの組成等の属性情報を含むカーゴ情報等が含まれる。船体情報やカーゴ情報には、例えば、普及しつつあるＶＰＭＳ（Vessel Performance Management System：船舶性能管理システム）等により、船舶に設置された多数のセンサ等から得られた、船舶の速度や馬力、タンクの温度や圧力等、ＬＮＧの量や組成等の動的な状態情報も含まれる。また、予め把握されている船舶の実海域性能に係る情報も含まれる。
　船体やタンク等に係る静的なマスタ情報や固定情報については、入力情報として入力処理部１２が都度取得するのに代えて、例えば、予め設定された内容を図示しないファイルやデータベース等に保持しておくようにしてもよい。
　出力処理部１４は、図示しない出力手段としてのディスプレイやタッチパネル等の表示デバイスや、スピーカ等の音声出力デバイスを介して、後述するモジュール管理部１３に登録された各種モジュールによるシミュレーションや計算処理の連携によって得られた結果の情報を表示および／または音声出力する機能を有する。図示しない船舶の運航制御システム等の外部システムに対してデータや信号を直接／間接的に出力するものであってもよい。
　出力情報には、入力された航海計画に対して各種の考慮要素に基づいてシミュレーションした結果に係る情報が含まれる。複数の航海計画の候補が入力された場合は、これらをランク付けしたり比較したりしたものであってもよい。航海計画に係る情報としては、例えば、主機出力配分（馬力配分、速力配分）計画や、Ｃ／Ｄのオペレーションに係る計画、スロッシング発生のリスクを評価した情報、複数の航路についての比較結果等が含まれ得る。また、これらの情報の基礎となった各考慮要素についての計算結果や詳細情報として、例えば、ＦＯＣ（Fuel Oil Consumption：燃費）やスケジュール、タンクの温度や圧力等のカーゴ状態、船体運動に係る情報等も含まれ得る。
　モジュール管理部１３は、航海計画に影響を及ぼし得る各種の考慮要素について計算やシミュレーションを行うためのプログラムモジュールを管理し、制御部１１からの指示に基づいてモジュールの呼び出しや結果の取得を行う機能を有する。計算やシミュレーションを行う機能がモジュール化されていることから、入れ替えや追加・削除等を動的に容易に行うことが可能である。
　各モジュールは、例えば、いずれの船舶であっても導入される基本モジュールと、船舶の種類に応じて、もしくはユーザの希望に応じて導入されるオプションモジュールとに区分されていてもよい。基本モジュールには、例えば、主機出力配分（馬力配分、速力配分）の計画を計算・シミュレーションする主機出力配分モジュール１３２等が含まれる。また、オプションモジュールには、例えば、独立球形タンクを有するＬＮＧ船においてタンクやその中のＬＮＧの状態を解析し、Ｃ／Ｄの計画に反映させるカーゴ状態解析モジュール１３３、メンブレン方式のタンクを有するＬＮＧ船においてスロッシング発生のリスクを予測するスロッシング予測モジュール１３４、船体の揺動等を解析する船体運動解析モジュール１３５、コンテナ等の一般貨物を固定する（ラッシング）際の必要強度を解析するラッシング強度解析モジュール１３６等が含まれる。
　これらの各モジュールは、独立して実装されるが、制御部１１の制御のもと、相互に連関・連携して処理を行うことも可能である。例えば、船体運動解析モジュール１３５により解析された船体やタンク、ＬＮＧの揺動等に係るデータは、カーゴ状態解析モジュール１３３やスロッシング予測モジュール１３４、ラッシング強度解析モジュール１３６等の他のモジュールの入力パラメータにもなるものである。
　なお、図中では、ラッシング強度解析モジュール１３６を後から追加することができることを示している。このように、後から新たなモジュールを追加することで、航海計画の調整に係る機能を必要に応じて容易に拡張することができる。
　モジュールの種類は上記のものに限られず、各種のものを採用することができる。例えば、必要な船体強度を解析するモジュールや、燃料船における燃料タンク内の挙動を解析するモジュール、機関のトルクリッチの発生リスクを解析するモジュール等が考えられる。ＬＮＧや水素等を燃料とする燃料船においては、ＬＮＧ船のタンクにおける挙動の解析と同様もしくは類似の手法により、燃料タンクの挙動を計算・シミュレーションするモジュールとすることができる。
　また、例えば、ラッシングの強度を解析するラッシング強度解析モジュール１３６について、ＰＣＣ（Pure Car Carrier）やＰＣＴＣ（Pure Car & Truck Carrier）、カーフェリー等の車を貨物とする場合や、コンテナを貨物とする場合、重量物船や作業船等における貨物の場合等、輸送する一般貨物の種類に応じて異なる計算手法をとることが考えられる。フェリーや客船等、人を輸送する船舶における船酔いリスクを解析するモジュールとすることも可能である。
　各モジュールの実装方法は特に限定されず、対象とする考慮要素について、例えば、船舶や貨物の種類をパラメータ化し、複数種類の船舶や貨物に対応できるよう汎用的に実装してもよいし、特定の種類の船舶や貨物に特化した形で実装してもよい。特定種類に特化したモジュールとして実装した場合、対象の考慮要素について船舶や貨物の種類毎に複数のモジュールが実装されることになる。この場合、対象の船舶に航海計画支援システム１を搭載する際に、対象の船舶の種類に対応したモジュールのみを導入してもよいし、複数種類のモジュールを予め導入しておき、モジュール管理部１３が対象の船舶の種類に対応したモジュールを選択して呼び出すようにしてもよい。
　船舶に搭載された航海計画支援システム１において導入されているモジュールの種類や、各モジュールの入出力のパラメータの種類、モジュール間の連携に係る情報等は、例えば、設定ファイルやメモリテーブル等として実装されたモジュール設定情報１３１に予め設定される。これらの情報は、例えば、モジュール管理部１３がモジュールのインストーラ機能を有し、モジュールをインストールする際に自動的に設定するようにしてもよいし、ユーザが手動で設定するようにしてもよい。モジュール設定情報１３１に設定される情報の例については後述する。
　＜処理の流れ＞
　図２は、本実施の形態における航海計画のシミュレーション処理の流れの例について概要を示した図である。まず、概略の航路計画における航路および各ＷＰの通過時刻の情報に基づいて、外部の気象データ提供サービス等から、航路上で遭遇する海象・気象予報の情報を取得する（Ｓ１）。図１に示した本実施の形態の航海計画支援システム１の構成では、当該処理はシステム外で行い、取得した海象・気象予報の情報を航海計画支援システム１への入力情報とするものとしているが、ステップＳ１に係る処理を航海計画支援システム１が行うものとしてもよい。
　その後、航路および各ＷＰの通過時刻の情報と、取得した海象・気象予報の情報に加えて、対象の船舶の実海域性能のモデルや数値等の情報を航海計画支援システム１への入力情報として、制御部１１の制御の下、主機出力配分モジュール１３２により基礎となる主機出力配分の計算を行う（Ｓ２）。ここではまず、対象の航路において区間毎に一定の馬力で目的地まで到達するための馬力配分の計画（最経済プラン）を出力する。この計画は、急な天候の変化等による遅延のリスクを考慮しておらず、定時性は低いものとなる。
　そこで次に、主機出力配分モジュール１３２により、ステップＳ２で算出した最経済プランである馬力配分をベースに、気象変化リスクをヘッジするために時間マージンを設定して定時性を確保した馬力配分（推奨プラン）を再計算する（Ｓ３）。具体的には、例えば、運航当初は最経済プランでの馬力（主機出力）より高い主機出力として時間マージンを確保した上で、天候の急変等の外乱がない場合には徐々に主機出力を下げていく。すなわち、主機出力に勾配を設けた配分を推奨プランとする。勾配の程度は、ＥＴＡ（到着予定時刻）に対してどの程度時間マージンを設けるかによって決定する。ユーザが勾配の程度を決定して入力するようにしてもよい。また、計算した馬力配分を採用した場合のＦＯＣ（燃費）についても併せて計算する。
　図３は、本実施の形態における主機出力配分の出力例について概要を示した図である。ここでは、主機出力配分についてのシミュレーション結果を出力処理部１４を介してディスプレイ等に表示したときの画面イメージを模式的に示している。点線により馬力一定プラン（最経済プラン）を示し、実線により勾配付きの推奨プランを示している。また、それぞれのＦＯＣについても示しており、図３の例では、推奨プランをとった場合、時間マージンは確保できるがＦＯＣは悪くなることを示している。
　図２に戻り、その後さらに、船体の形状やサイズ、喫水等の属性情報や、速度等の状態情報を含む船体情報を入力情報として、船体運動解析モジュール１３５により船体動揺を計算する（Ｓ４）。ここでは、例えば、所定の力学的計算モデルや公知のシミュレーション技術等を用いて、所定のタイミング（航路上の所定の場所や日時等）における船体の動揺、特にＬＮＧ船の場合はタンクおよび中のＬＮＧの動揺を計算する。
　そして、ＬＮＧ船の場合は、得られた船体動揺の情報と、タンクやその中のＬＮＧについての属性情報や状態情報を入力情報として、カーゴ状態解析モジュール１３３により、所定のタイミングにおけるタンクやその中のＬＮＧについての状態（カーゴ状態）を計算する（Ｓ５）。このとき、ステップＳ３で計算された主機出力配分（馬力配分）において燃焼させるＢＯＧも考慮する。また、ステップＳ４で計算された船体動揺に伴うＬＮＧの揺動については、図示しないスロッシングのリスクの計算処理への影響に加えて、ＬＮＧの気化の状況にも影響を及ぼし得ると考えられるため、これを入力情報として考慮する。
　さらに、積地に向かう運航においてＣ／Ｄのオペレーションを行う場合は、ステップＳ５において計算されたカーゴ状態に基づいて、さらにＣ／Ｄ計画の基本情報を入力情報として、カーゴ状態解析モジュール１３３により、Ｃ／Ｄ計画についてのシミュレーションを行う（Ｓ６）。Ｃ／Ｄ計画の基本情報には、例えば、オペレーションの開始日・終了日や時刻、開始時・終了時のタンク圧、どのタンクにどのような順序でＣ／Ｄのスプレーを行うか等の各種情報が含まれ得る。これらの情報に基づいて、Ｃ／Ｄを行うことによってタンクやＬＮＧの状態（カーゴ状態）がどのようになるかをステップＳ５に戻って再計算し、計画に沿ってＣ／Ｄを行った場合の最終的なタンクの赤道温度や、スプレーするＬＮＧの使用量等をシミュレーションする。最終的な赤道温度が所定の値を下回らない場合には、Ｃ／Ｄ計画を自動もしくは手動で調整して再計算するようにしてもよい。
　図４は、本実施の形態におけるクールダウン計画のシミュレーション結果の出力例について概要を示した図である。上段の図では、計画に従い、時刻Ｔ１にタンク圧Ｐ１でＬＮＧのスプレーを開始し、その後、時刻Ｔ２でタンク圧がＰ２となった時点でスプレーを終了した場合のタンク圧の変化についての計算結果の例を示している。この場合、その後タンク圧が落ち着いた時点で、翌日の時刻Ｔ３にタンク圧がＰ１となるよう、夜間の運航において燃焼させる自然気化したＢＯＧ（ＮＢＯＧ：Natural Boil Off Gas）の量を決定する。また、下段の図では、上段の図に示すようなＣ／Ｄのオペレーションを行った場合の、タンクの赤道温度の変化についての計算結果を示している。ここでは、最終的に赤道温度が何℃まで下がるかを計算することで、Ｃ／Ｄ計画の調整に反映させる。
　図２に戻り、Ｃ／Ｄを行うことにより、スプレーのためにＬＮＧを使用したり、スプレーで気化したＢＯＧを消費するために主機出力が変わったり等、主機出力配分に影響を及ぼし得る。そこで、ステップＳ６でＣ／Ｄ計画のシミュレーションが行われた場合、その結果をステップＳ３に戻って主機出力配分の計算に反映させる。このような繰り返しの処理は、例えば、主機出力配分やクールダウン計画のシミュレーション結果等の値が一定の範囲内に収束するまで、もしくは繰り返し回数が所定の回数に達するまで繰り返すことができる。このように、各考慮要素に対応したモジュールによってそれぞれ計算された結果を、自身もしくは他のモジュールにフィードバックする等によって連携・連関させることで、計算やシミュレーションの精度を向上させることができる。
　図５は、本実施の形態におけるクールダウン計画を反映させた主機出力配分の出力例について概要を示した図である。点線で示した当初（オリジナル）の馬力配分は、図３の例に示した推奨プランと同様に勾配付きとなっている。この馬力配分においてさらにＣ／Ｄのオペレーションを考慮した場合の馬力配分が実線で示されている。例えば、日付１／１０以降において、日中にＣ／ＤのためのＬＮＧのスプレーを行っている間は、気化したＢＯＧを消費するため、主機出力が高めに設定されることを示している。また、夜間は、ＮＢＯＧを消費するために主機出力を一定以上に維持するよう設定されることを示している。
　なお、図２の例では、スロッシングの発生リスク等の他の考慮要素については考慮しない処理モデルとなっているが、必要に応じてスロッシング予測モジュール１３４やラッシング強度解析モジュール１３６等による計算やシミュレーション処理を連携・連関させて、航海計画の調整を行えるようにすることも可能である。
　図６は、本実施の形態におけるスロッシング発生リスクの計算結果の出力例について概要を示した図である。ここでは、海図上に表示された３つの航路毎に、図２の例に示したような処理によって計算された航海計画において求められたＦＯＣ（燃費）の情報が示されている。図６の例では、「Ｒｏｕｔｅ１」の航路がＦＯＣが最も少ない最経済航路であることを示している。一方で、当該航路上では、海象・気象予報の情報やこれに基づいて計算された船体動揺の情報等に基づくシミュレーションにより、航路上でスロッシングの発生リスクが所定以上高い海域があることを示している。リスクを数値評価した値を表示するようにしてもよい。船長等は、これらの情報を参照して、例えば、採用する航路を判断・決定することができる。
　このように、複数の航路の候補についてそれぞれ計算やシミュレーションを行い、航路間の比較を行えるようにする。その際、各航路について所定の条件や基準に基づいて重み付けや優先順位を設定するようにしてもよい。また、このようなシミュレーションに基づく比較を運航前に行って、採用する航海計画を選択・決定したり調整したりしてもよいし、運航中に得られた最新の海象・気象予報の情報や船舶の状態情報等に基づいて、動的に再計算を行って航海計画を更新するようにしてもよい。
　＜モジュール設定情報＞
　図７は、本実施の形態におけるモジュール設定情報１３１に設定される内容の例について概要を示した図である。上述したように、モジュール設定情報１３１に設定される情報には、例えば、モジュール管理部１３で管理される各モジュールについて、その種類や、入出力のパラメータについての情報等が含まれる。図７の例では、主機出力配分モジュール１３２、およびカーゴ状態解析モジュール１３３について、それぞれの入出力パラメータについての情報を示している。なお、図中では、データの内容を概念的に表で示しているが、実際のデータフォーマットはモジュール管理部１３の仕様に応じて適宜設定することができる。
　主機出力配分モジュール１３２では、例えば、入力パラメータとして、「運航」に係るもの、「航路」に係るもの、および「外乱」に係るもの、の３つの種別のパラメータが設定されている。「運航」に係るパラメータには、例えば、初期値としてのＥＴＤ（Estimated Time of Departure：出発予定時刻）やＥＴＡ、喫水Ａ（船尾喫水）、喫水Ｆ（船首喫水）等の情報が含まれる。また、「航路」に係るパラメータには、例えば、概略の航海計画における航路上の時系列での緯度・経度の情報が含まれる。また、「外乱」に係るパラメータには、例えば、航路上の時系列での風向、風速、波向、波長、波高、うねり向、うねり長、うねり高の情報が含まれる。
　また、出力パラメータ、すなわち計算やシミュレーションの結果の情報として、「航路」に係るもの、および「運航」に係るものが設定されている。「航路」に係るパラメータには、例えば、調整後もしくはシミュレーション結果としての航路もしくは推奨航路上での緯度・経度の情報が含まれる。また、「運航」に係るパラメータには、例えば、航路上の時系列での船速、馬力、回転数、船体動揺等の情報が含まれる。さらにＬＮＧ船の場合にはタンクの加速度や最大変位等のタンクの運動に係る情報が含まれていてもよい。
　また、カーゴ状態解析モジュール１３３では、例えば、入力パラメータとして、オペレーション（「Ｏｐｅ＃１」）に係るもの、「タンク動揺」に係るもの、「外乱」に係るもの、「Ｃ／Ｄ設定」に係るもの、「タンク」に係るもの、および「ＬＮＧ」に係るもの等の各種別のパラメータが設定されている。「Ｏｐｅ＃１」に係るパラメータには、例えば、主機出力配分モジュール１３２から入力される、航路上の時系列での馬力（Ｃ／Ｄを考慮しないもの）や、燃焼モード、ＦＯＣ等の情報が含まれる。また、「タンク動揺」に係るパラメータには、例えば、主機出力配分モジュール１３２から入力される、航路上の時系列でのタンクの加速度や最大変位等の情報が含まれる。また、「外乱」に係るパラメータには、例えば、気象予報に係る情報から入力される、航路上の時系列での外気温や外気圧等の情報が含まれる。
　また、「Ｃ／Ｄ設定」に係るパラメータには、例えば、ユーザにより入力された、Ｃ／Ｄ計画における開始日・終了日や、開始時刻・開始タンク圧、終了時刻・終了タンク圧等の情報が含まれる。また、「タンク」に係るパラメータには、例えば、初期値としてＶＰＭＳから入力されるタンク毎の赤道温度やＴｏｐ温度、Ｂｏｔｔｏｍ温度、液位、タンク圧等の情報が含まれる。また、固定値としてユーザにより入力されたタンク数や壁熱容量（タンクの上部、下部、中間部でアルミ壁板厚が異なるため）、防熱性能等の情報が含まれる。また、「ＬＮＧ」に係るパラメータには、例えば、初期値としてガスクロマトグラフィー等から入力されるタンク毎の液組成や液温度、蒸気組成や蒸気温度等の情報が含まれる。タンクにガスクロマトグラフィーが搭載されていない場合は、例えば、積地でのＬＮＧの組成から推定する。
　また、出力パラメータ、すなわち計算やシミュレーションの結果の情報として、「Ｃ／Ｄ考慮」に係るもの、「タンク」に係るもの、および「ＬＮＧ」に係るもの等の各種別のパラメータが設定されている。「Ｃ／Ｄ考慮」に係るパラメータには、例えば、航路上の時系列での、Ｃ／Ｄによるスプレーを考慮した馬力等の情報が含まれる。また、「タンク」に係るパラメータには、例えば、航路上の時系列でのタンク毎の赤道温度やＴｏｐ温度、Ｂｏｔｔｏｍ温度、液位、タンク圧等の情報が含まれる。また、「ＬＮＧ」に係るパラメータには、例えば、航路上の時系列でのタンク毎の液組成や液温度、蒸気組成や蒸気温度等の情報が含まれる。
　なお、図７に示したモジュール設定情報１３１に設定される内容はあくまで一例であり、同様のデータを保持・管理することが可能な構成であれば、他のテーブル構成やデータ構成であってもよい。
　以上に説明したように、本発明の一実施の形態である航海計画支援システム１によれば、航海計画に影響を及ぼし得る各考慮要素について計算やシミュレーションを行う機能を独立性の高いプログラムモジュールとして実装し、必要なモジュールを適宜組み合わせて導入した上でこれらを有機的に連携させて計算処理を行うよう制御する。これにより、船舶や貨物等の特性に伴う相違に柔軟に対応することが可能であるとともに、将来的なシミュレーション手法の修正や追加、考慮要素の追加等にも対応することが可能である。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　本発明は、気象予報や船舶に関する各種情報に基づく計算やシミュレーションを支援する航海計画支援システムおよび航海計画支援プログラムに利用可能である。
１…航海計画支援システム、
１１…制御部、１２…入力処理部、１３…モジュール管理部、１４…出力処理部、
１３１…モジュール設定情報、１３２…主機出力配分モジュール、１３３…カーゴ状態解析モジュール、１３４…スロッシング予測モジュール、１３５…船体運動解析モジュール、１３６…ラッシング強度解析モジュール

Claims (9)

  1. 　船舶の航海計画の作成および／または調整を支援する航海計画支援システムであって、
    　前記航海計画もしくは他の情報を入力情報として、前記船舶の航路上での主機出力配分を含む前記航海計画に影響を及ぼし得る各考慮要素についてそれぞれ、前記船舶の属性もしくは特性に応じて所定の計算を行った計算結果を出力する１つ以上の入れ替え可能なモジュールと、
    　前記各モジュールを所定の順序で実行して、前記航海計画に係る前記計算結果を出力させる制御部と、を有し、
    　前記制御部により実行される１つ以上の前記モジュールの前記入力情報には、１つ以上の前記各モジュールの実行により出力された前記計算結果を含む、航海計画支援システム。
  2. 　請求項１に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記船舶は、タンクに収容されたＬＮＧを貨物とするＬＮＧ船であり、
    　前記モジュールとして、前記航海計画、前記航海計画における前記航路上の気象情報、および船体情報を含む情報を前記入力情報として、前記航路上の所定の時点における船体運動を含む情報を前記計算結果として出力する第１のモジュールを有する、航海計画支援システム。
  3. 　請求項２に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記モジュールとして、さらに、前記気象情報、前記主機出力配分の情報、前記第１のモジュールにより出力された前記船体運動の情報、および前記タンクの初期状態に係る情報を含む情報を前記入力情報として、前記航路上の所定の時点における前記タンクの温度および／または圧力を含む情報を計算結果として出力する第２のモジュールを有する、航海計画支援システム。
  4. 　請求項２に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記モジュールとして、さらに、前記航海計画、前記気象情報、および前記第１のモジュールにより出力された船体運動を含む情報を前記入力情報として、前記タンク内のスロッシングのリスクを含む情報を前記計算結果として出力する第３のモジュールを有する、航海計画支援システム。
  5. 　請求項３に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記第２のモジュールは、さらに、所定の時点における前記タンクの温度および／または圧力の情報に基づいて、前記タンク内のＬＮＧをスプレーするクールダウンのオペレーションの計画を前記計算結果として出力する、航海計画支援システム。
  6. 　請求項３に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記第２のモジュールは、さらに、所定の時点における前記タンクの温度および／または圧力の情報に基づいて、前記タンク内のＬＮＧからのＮＢＯＧを燃料とするオペレーションの計画を前記計算結果として出力する、航海計画支援システム。
  7. 　請求項１に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記船舶は、一般貨物を輸送する船舶であり、
    　前記モジュールとして、前記航海計画、前記航海計画における前記航路上の気象情報、および船体情報を含む情報を前記入力情報として、前記航路上の所定の時点における船体運動を含む情報を前記計算結果として出力する第１のモジュールと、
    　前記気象情報、前記主機出力配分の情報、前記第１のモジュールにより出力された前記船体運動の情報、および前記一般貨物の情報を入力として、前記一般貨物のラッシング強度を含む情報を計算結果として出力する第４のモジュールと、を有する、航海計画支援システム。
  8. 　請求項１に記載の航海計画支援システムにおいて、
    　前記船舶は、ＬＮＧもしくは水素を燃料とする燃料船であり、
    　前記モジュールとして、前記航海計画、前記航海計画における前記航路上の気象情報、および船体情報を含む情報を前記入力情報として、前記航路上の所定の時点における船体運動を含む情報を前記計算結果として出力する第１のモジュールと、
    　前記気象情報、前記主機出力配分の情報、前記第１のモジュールにより出力された前記船体運動の情報、および前記燃料タンクの初期状態に係る情報を含む情報を前記入力情報として、前記航路上の所定の時点における前記燃料タンクの温度および／または圧力を含む情報を前記計算結果として出力する第５のモジュールと、を有する、航海計画支援システム。
  9. 　船舶の航海計画の作成および／または調整を支援する航海計画支援システムとして機能するよう、コンピュータに処理を実行させる航海計画支援プログラムであって、
    　前記航海計画もしくは他の情報を入力情報として、前記船舶の航路上での主機出力配分を含む前記航海計画に影響を及ぼし得る各考慮要素についてそれぞれ、前記船舶の属性もしくは特性に応じて所定の計算を行った計算結果を出力する１つ以上の入れ替え可能なモジュールを、所定の順序で実行して、前記各モジュールに前記航海計画に係る前記計算結果を出力させる制御処理を、前記コンピュータに実行させ、
    　前記制御処理では、１つ以上の前記モジュールの前記入力情報に、１つ以上の前記各モジュールの実行により出力された前記計算結果を含むように、前記各モジュールを実行する、航海計画支援プログラム。
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