(57)【要約】  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。
2018163350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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