(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貨物船舶の荷役操作部としても機能する表示装置と、信号入出力装置を介して貨物船舶の荷役操作に必要な各機器の実記制御部よりのセンサ信号若しくは表示装置よりの操作信号を取り込んで所定の演算処理を行なう制御演算装置を有するコントローラと、該コントローラと信号を授受しながら貨物船舶の荷役状態をシミュレートするシミュレータとを具えるとともに、
前記コントローラが、シミュレータ側との間で信号の授受を行いながら演算処理を行うシミュレーションモードと、実機制御部側との間で信号の授受を行いながら演算処理を行う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、荷役開始から終了までのシミュレーションを実施して、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演算処理をコントローラとの間で繰り返し行ない、表示装置側より設定された荷役作業の条件に従った演算結果を求め、
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、前記シミュレーション実施時における演算結果により、表示装置側より設定された荷役作業の条件に従った制御信号を、コントローラ側より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法。
【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法。
【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法に関する。
【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法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、貨物船舶の荷役操作部としても機能する表示装置と、信号入出力装置を介して貨物船舶の荷役操作に必要な各機器の実記制御部よりのセンサ信号若しくは表示装置よりの操作信号を取り込んで所定の演算処理を行なう制御演算装置を有するコントローラと、該コントローラと信号を授受しながら貨物船舶の荷役状態をシミュレートするシミュレータとを具えるとともに、
前記コントローラが、シミュレータ側との間で信号の授受を行いながら演算処理を行うシミュレーションモードと、実機制御部側との間で信号の授受を行いながら演算処理を行う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、荷役開始から終了までのシミュレーションを実施して、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演算処理をコントローラとの間で繰り返し行ない、表示装置側より設定された荷役作業の条件に従った演算結果を求め、
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、前記シミュレーション実施時における演算結果により、表示装置側より設定された荷役作業の条件に従った制御信号を、コントローラ側より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４ａ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４ｂ…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▲１▼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▲２▼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３２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２２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２６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。（Ｓ１１）
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Ｐｈａｓｅ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
【図１】
0003611274.tif 000002
【図２】
0003611274.tif 000003
【図３】
0003611274.tif 000004
【図４】
0003611274.tif 000005
【図５】
0003611274.tif 000006
【図６】
0003611274.tif 000007