(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船速および喫水についての条件を設定する設定部と、
一の船舶に関し予め登録された複数の改造項目の各々について、改造実施後に該設定された条件の下で得られると推定される燃費向上効果をそれぞれ算出し、当該算出の結果に基づいて前記複数の改造項目のうち１以上の改造項目を実施対象として決定する決定部と
該決定された１以上の改造項目を表す情報を出力する出力部と
を有する情報処理装置。
【請求項２】
前記決定部は、各改造項目について、前記条件の下での燃費向上率を算出することによって改造を実施する優先度を決定し、該優先度に基づいて前記１以上の改造項目を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
各条件に対応づけて前記燃費向上率を記憶した記憶部を更に備え、
前記決定部は、前記記憶部を参照することによって前記燃費向上率を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記条件は、船速および喫水のそれぞれついて、複数の値と各値の出現確率とを含む
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記船舶の過去の航行条件を記憶する記憶部を更に備え、
前記設定部は、前記航行条件に基づいて前記条件を決定する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の情報処理装置。
【請求項６】
各改造項目について、改造に要する費用に関する情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記決定部は、前記情報を更に加味して前記１以上の改造項目を決定する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の情報処理装置。
【請求項７】
複数の船舶の各々について前記優先度を決定し、該決定した優先度に基づいて、改造を実行すべき一以上の船舶と当該一以上の船舶についての一以上の改造項目についての優先度とを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の改造に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶を製造する際は、航行条件（速度、喫水（積載量）など）を予め想定し、その航行条件の下での燃費が最適化されるように、船体の各部（プロペラ、フィン、船首バルブ等）の形状や、所望の主機特性を実現するための制御プログラム等が設計される。主機特性や船速は燃費に直接的に影響し、船体形状は、船体抵抗に影響を与えるため、燃費に間接的に影響するからである。【０００３】
ところが、燃料高騰の影響により、燃料代を削減するために船速を落としたり、航路や積載量を変更したり（いわゆるカスケードダウン）するなど、造船時に計画・予想していた航行条件とは異なる航行条件で船舶が運用せざるを得ない場合も少なくない。この結果、燃費を最適化するという観点において、現状の船体形状や主機特性などが理想的な状態からずれた状態で運用されていることになる。そこで、現状ないし将来の運行状況にあわせて燃費向上を図るべく、既存の船舶に対して船体形状や主機を改造することが提案されている(特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２-６８０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、どのような改造を施せばどの程度の燃費向上効果が発揮されるのかは、船舶個々の事情に大きく依存し、技術者の経験や感に頼っている側面が大きかった。すなわち、改造内容の策定および評価を体系的に行うことができなかった。
本発明は、船舶の改造内容の決定を支援することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一の態様において、船速および喫水についての条件を設定する設定部と、一の船舶に関し予め登録された複数の改造項目の各々について、改造実施後に該設定された条件の下で得られると推定される燃費向上効果をそれぞれ算出し、当該算出の結果に基づいて前記複数の改造項目のうち１以上の改造項目を実施対象として決定する決定部と該決定された１以上の改造項目を表す情報を出力する出力部とを有する情報処理装置を提供する。
好ましい態様において、前記決定部は、各改造項目について、前記条件の下での、船体抵抗軽減効果と燃費向上効果とを計算することによって改造を実行する優先度を決定し、該優先度に基づいて前記１以上の改造項目を決定する。
好ましい態様において、各条件に対応づけて燃費向上率を記憶した記憶部を更に備え、前記決定部は、前記記憶部を参照することによって前記燃費向上率を算出する。
好ましい態様において、前記条件は、船速および喫水のそれぞれついて、複数の値と各値の出現確率とを含む。
好ましい態様において、前記船舶の過去の航行条件を記憶する記憶部を更に備え、前記設定部は、前記航行条件に基づいて前記条件を決定する。
好ましい態様において、各改造項目について、改造に要する費用に関する情報を記憶する記憶部を更に備え、前記決定部は、前記情報を更に加味して前記１以上の改造項目を決定する。
好ましい態様において、複数の船舶の各々について前記優先度を決定し、該決定した優先度に基づいて、改造を実行すべき一以上の船舶と当該一以上の船舶についての一以上の改造項目についての優先度とを決定する。
本発明は、他の観点において、船速および喫水についての条件を入力するステップと、一の船舶に関し予め登録された複数の改造項目の各々について、改造実施後に該入力された条件の下で得られると推定される燃費向上効果をそれぞれ算出し、当該算出の結果に基づいて前記複数の改造項目のうち１以上の改造項目を実施対象として決定するステップと、該決定された１以上の改造項目を表す情報を出力するステップとを有する改造内容決定方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、改造内容の決定が支援される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】情報処理装置１００の機能図。
【図２】基礎燃費データＤｆの例を示す図。
【図３】燃費向上率データＤｒの例を示す図。
【図４】条件分布データＤｐの例を示す図。
【図５】コストデータＤｃの例を示す図。
【図６】情報処理装置１００の動作例を示す図。
【図７】条件設定時に表示される画面の例を示す図。
【図８】条件設定時に表示される画面の例を示す図。
【図９】改造項目ＩＭと算出した燃費向上率との関係の例を示す概念図。
【図１０】各改造項目ＩＭについて、投資回収期間と燃費向上率との関係の例を示す概念図。
【図１１】各船舶について、改造項目ＩＭと算出した燃費向上率との関係の例を示す概念図。
【図１２】各船舶について、改造項目ＩＭと投資回収期間との関係の例を示す概念図。
【符号の説明】
【０００９】
１００・・・情報処理装置、１０１・・・入力部、１０２・・・制御部、１０３・・・表示部、１１１・・・設定部、１１２・・・決定部。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は情報処理装置１００の機能を示す。情報処理装置１００は、一般的なコンピュータとしての機能を備えた装置であって、入力部１０１、制御部１０２、表示部１０３、および記憶部１０４を含む。入力部１０１は、キーボードやマウスなどの入力装置によって実現され、ユーザが指示や命令を制御部１０２に入力する。入力部１０１から入力される情報には、船速および喫水についての条件ｘそのものや条件ｘを設定するために必要な情報が含まれる。表示部１０３は液晶ディスプレイや駆動装置などからなる表示装置であって、ユーザに入力内容の確認や条件の入力を促すための画面や、制御部１０２にて行われた演算の結果が表示される。
【００１１】
記憶部１０４は、半導体メモリやハードディスク等によって実現され、制御部１０２によって実行されて後述の各動作を実現させるプログラムを格納するほか、決定部１１２にて実行される改造項目ＩＭの優先度を算出する際に参照される情報である、条件分布データＤｐ、基礎燃費データＤｆ、燃費向上率データＤｒ、コストデータＤｃ、航行実績データＤｈを格納する。
【００１２】
ここで、改造項目ＩＭには、バルバスバウの交換、整流用のフィン等の付加物の交換、プロペラの交換などの船体の抵抗に影響を与える要素や、主機の出力特性を制御するためのパラメータ（燃料噴射タイミング、排気弁の開閉タイミング、過給器へのブースト圧力など）、主機の一部の部品の交換、等の動力機構に関する項目が含まれる。
【００１３】
制御部１０２は、ＣＰＵや画像処理プロセッサ等によって実現され、改造項目ＩＭの優先度Ｐを決定し、決定した内容を表す画面情報を生成して表示部１０３に供給する。具体的には、制御部１０２は設定部１１１および決定部１１２を有する。設定部１１１は、船速および喫水についての条件ｘを設定する。設定された条件ｘは決定部１１２に供給される。
【００１４】
決定部１１２は、一の船舶に関し予め登録された複数の改造項目ＩＭの各々について、改造実施後に該設定された条件の下で得られると推定される燃費向上効果をそれぞれ算出し、当該算出の結果に基づいて前記複数の改造項目ＩＭのうち１以上の改造項目ＩＭを実施対象として決定する。具体的には、決定部１１２は、必要に応じて記憶部１０４に記憶された情報を参照し、条件ｘに対応する優先度Ｐを改造項目ＩＭごとに計算する。優先度Ｐの計算にあたっては、燃費に影響を与える要素としてＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の４つのいずれかを組み合わせて用いる。
【００１５】
以下では、説明の便宜上、対象の一つの船舶について、互いに独立して実施可能な改造ポイントとして、計４つ（改造項目ＩＭ１〜ＩＭ４）が存在すると仮定する。
【００１６】
Ｗ１は、船速ｖおよび喫水ｄに根源的に起因する燃費を表す指標である。一般的に、船体各部の形状や主機特性が同じであっても、燃費は喫水ｄや船速ｖに依存する。よって、例えば、ある設定した船速ｖにおいて船体抵抗が最少となるような改造を行っても、そもそも当該船速ｖにて航行を行うことに燃費悪化の原因があれば、そのような改造を行うメリットがないということになる。このように、Ｗ１は、改造内容とは直接的に関係がなく、条件ｘ自体によって定まるベース燃費を表す量である。
【００１７】
Ｗ２は、与えられた条件ｘにおいて、各改造項目ＩＭの実施によってもたらされる燃費向上効果を表す指標である。すなわち、Ｗ２は、船体形状や関する改造によって船体抵抗が低減したことに起因する燃費向上の効果や、主機特性に関する改造に起因する燃費向上の効果を表す。
【００１８】
Ｗ３は、与えられた条件ｘの出現確率（頻度）を表す指標である。通常、タイムスケジュール上の都合や、潮流等の環境に起因して、一回の航行中において、船舶の速度は逐次変化する。また、船舶の運用状況に応じて積載量（従って、喫水）は異なり得る。特に船速ｖや喫水ｄのばらつきが激しい場合、代表値（平均値、最頻値など）によって、将来の航行条件を一つの喫水ｄと船速ｖの値とで近似することが適切でない場合がある。そこで、予想される船速ｖや喫水ｄのばらつきを加味して条件を規定したほうが、将来予想される航行条件の実態を改造内容により正確に反映させることができる。
【００１９】
Ｗ４は、改造の費用対効果を表す指標である。一般に、改造はその内容によって、費用（初期費用や費用を回収するまでの期間）が異なる。例えば、燃費向上という観点では最も効果的な改造であっても、そのコストがかかりすぎるということであれば、その改造を優先して実行することが得策でないこともありうる。このように、Ｗ４を導入することで、改造に要するコストを加味した燃費向上効果が算出される。
【００２０】
以上をまとめると、条件ｘの下でのｉ番目の改造項目についての優先度Ｐ(i,ｘ）の指標は、概念的に、以下のように表すことができる。Pが大きいほど、その改造を実施する優先度が高いことを意味する。
Ｐ(i,x)= Ｗ１(x)*Ｗ２(i,x)*[１,ΣＷ３(x),Ｗ４(i)]・・・（１）
ここで []内の要素については、そのなかから少なくとも一つ以上を採用することができることを意味する。
【００２１】
以下、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４を算出する例について、個別に説明する。
【００２２】
Ｗ１は、一例として、図２に示す基礎燃費データＤｆを用いて算出される。基礎燃費データＤｆは、船舶の建造時に想定されていた計画条件を基準として、（喫水ｄ（メートル）,船速ｖ(ノット)）で表現される各条件ｘに対する燃費を百分率で記述したテーブルである。この基礎燃費データＤｆは、改造項目ＩＭごとに用意される。例えば、同図の例ｉ番目の改造項目ＩＭiについて、(10,17)という条件ｘを航行条件として設定すればベース燃費で１０％の向上が見込まれ、（11,19）を指定すれば３％のマイナス（つまり、ベース燃費が悪化する）が見込まれることを意味する。このテーブルに書き込まれる値は、例えば、実績からの推定によって、予め算出される。なお、Ｗ１は、テーブルを参照することに替えて、入力された一つの条件ｘに対応して一つのＷ１を出力する計算式やアルゴリズムを用いて計算されてもよい。例えば、基礎燃費データＤｆとして、基準となる構造を有する船舶が各条件（d,v）で基準となる航路を航行したときに消費する燃料消費量（トン）を予め算出して記憶しておき、燃料消費量の基準値（例えばその船舶の造船時の航行条件における燃料消費量）に対してどのくらい削減されるのかについての指標を算出してもよい。
【００２３】
Ｗ２は、一例として、図３に示す燃費向上率データＤｒを用いて算出される。燃費向上率データＤｒは改造項目ＩＭごとに設けられ、一つの条件ｘに対してその改造項目ＩＭに係る改造を実行したときに得られると推定される燃費向上率を百分率で記述したテーブルである。同図の例では、条件ｘとして(10,17)を指定すると、１０％の燃費向上が見込まれることを意味する。このテーブルに書き込まれる値は、例えば、各改造内容に対応する模型を用いた水槽試験や理論的計算（コンピュータシミュレーション）を行って得られたものである。あるいは、実際に航行している船舶にて取得した燃費データに基づいて所定のアルゴリズムを用いて計算（推定）して得られた値であってもよい。なお、このようなテーブルを参照することに替えて、入力された一つの条件ｘに対応して一つのＷ２を出力する計算式やアルゴリズムを用いて計算されてもよい。
【００２４】
Ｗ３は、一例として、図４に示す条件分布データＤｐを用いて決定される。条件分布データＤｐは一つの条件ｘが実現する確率(頻度)を表し、条件ごとに用意される。同図の例では、例えば(10,17)を指定すると、（10,17）を中心とた条件ｘの確率分布が決定される。このテーブルに書き込まれる値は、例えば過去の複数回の航行で得られた船速ｖおよび喫水ｄについてのデータに基づいて算出される。なお、条件分布データＤｐを参照せず、ユーザが入力部１０１から確率分布を入力してもよい。
【００２５】
Ｗ４は、一例として、図５に示すコストデータＤｃに基づいて算出される。コストデータＤｃには、各改造項目ＩＭについての投資額ＩＶが記述される。一般的に、投資額ＩＶが低いほど改造を実施する優先度は高くなるという関係にあるといえるから、例えば、Ｗ４は、Ｗ４(i)＝Ａ/ＩＶ(i)（Ａは定数）と定義することができる。あるいは、Ｗ４（ｉ）＝Ａ*Ｗ２(i)/ＩＶ(i)またはＷ４(i)＝Ａ*（Ｗ１(i)*Ｗ２(i)）/ＩＶ(i)と、改造を実現するための純粋な投資額ＩＶだけでなく、当該改造項目について別途算出した他の要素Ｗにも依存する量としてＷ４を定義してもよい。この場合、Ｗ４は、その改造によって実現する燃費向上効果によって削減される費用に対する投資額（これは投資回収期間に相当する）を表すことになる。なお、投資額に対する優先度の関係が反比例となっているのは、定義方法の一例にすぎず、他の関数を用いて定義しても構わない。
【００２６】
図６は情報処理装置１００の動作例を示す。まず、制御部１０２は、改造内容を決定する対象となっている船舶の建造時の計画値の船速ｖおよび喫水ｄとともに、当該船舶が過去に航行したときの条件をユーザに提示し（Ｓ５００）、ユーザに条件ｘを設定させる（Ｓ５０２）。
例えば、Ｓ５００において、図７および図８に示す画面Ｓ１およびＳ２が表示部１０３に表示される。図７は船速ｖの実績の頻度を表し、図８は各喫水ｄの実績の頻度を表す。ユーザは、画面を見ながら、当初計画していた条件（d0およびv0）と実際に適用された航行条件とのずれを確認し、航行条件の実績データを参考にして、今後の航行で適用される条件を決定する。例えば、ユーザは、この船舶について今後も過去の運用と同様の運用がなされると判断すれば、過去の航行条件の平均値または最頻値を条件ｘとして設定する（例えば、船速ｖ＝１５で喫水ｄ＝１１）。あるいは、ユーザに条件ｘを入力させるのではなく、設定部１１１は、航行実績データに対して所定の統計処理（例えば統計平均を算出するなど）を行うことによって、条件ｘを算出してもよい。
【００２７】
再び図６に戻り、決定部１１２は、設定部１１１から供給された条件ｘに基づいて、上記数式（１）に基づいて、全ての改造項目ＩＭ（この場合は４つ）について優先度Ｐを計算し（Ｓ５０４）、その結果を所定のフォーマットで表示部１０３に表示する（Ｓ５０６）。図９および図１０に、この結果の表示例を示す。
【００２８】
図９の例では、式（１）としてＰ＝Ｗ１*Ｗ２が採用され、算出した各改造項目ＩＭについての優先度Ｐが棒グラフとして表現されている。同図の例では、Ｐ（１）＝＋０．０３，Ｐ（２）＝＋０．０５，Ｐ（３）＝＋０．０３，Ｐ（４）＝＋０．０１という算出結果が得られた例を示す。すなわち、改造項目ＩＭ１については３％、改造項目ＩＭ２については５％、改造項目ＩＭ１については３％、改造項目ＩＭ４については１％の燃費向上効果がそれぞれ見込まれる、と決定されている。すなわち、改造項目ＩＭ２の優先度が最も高く、改造項目ＩＭ４の優先度が最も低く、また改造項目ＩＭ１〜ＩＭ４を全て実施すれば計１２％の燃費向上効果が見込まれるということが、このグラフによって提示されている。
【００２９】
ユーザはこの結果に基づいて、例えば、ＩＭ２のみの実施によって所望の燃費向上効果が得られる場合はＩＭ２のみを実施すると決定してもよいし、ＩＭ２のみの実施で所望の燃費向上効果が得られないと判断した場合は、ＩＭ２およびＩＭ１を実施すると決定してもよいし、条件ｘを変更して再度優先度Ｐを計算させてもよい。このように、情報処理装置１００を用いれば、各条件の下での各改造内容の妥当性が客観的な情報としてユーザに提示されるので、ユーザは、最適な運行条件と当該条件の下での燃費が最適化する改造内容との組み合わせを容易に探索することができる。
【００３０】
図１０は、各改造項目ＩＭについて横軸を燃費向上効果（Ｗ１*Ｗ２）として、縦軸をＷ４／（Ｗ１*Ｗ２）として、グラフ化したものである。各改造項目ＩＭの面積が当該項目の投資額に相当する。このグラフにより、純粋に燃費向上を追求するのであれば改造項目ＩＭ２を最優先として実行すべきだが、資金面の観点からは改造項目ＩＭ１のみ実行する、あるいは改造項目ＩＭ１およびＩＭ２のみを実施する、あるいはＩＭ２のみ実施する、といった費用を加味した判断をユーザに行わせることが可能となる。
【００３１】
なお、図９および１０は、決定部１１２にて実行された演算結果の出力形態の一例であって、表示の形式（グラフの縦軸、横軸、スケールなど）は、改造内容を判断する上で必要となる事項に応じて自由に設定・変更することができる。
【００３２】
一般的に、船舶ごとに改造可能な箇所は異なり得る。複数の船舶について、上述した優先度Ｐを計算することによって、改造の優先度を決定して表示してもよい。具体的には、上述した燃費向上率データＤｒおよび船体抵抗データを船舶ごとに記憶しておき、一つの条件ｘを指定すると、決定部１１２は各船舶の各改造項目について優先度Ｐを計算する。図１１は、船舶Ａ〜Ｅについて、改造項目と算出した燃費向上率との関係の例を対比して示したものである。図１２は、船舶Ａ〜Ｅの投資回収期間を対比して示したグラフである。
【００３３】
複数の船舶についての改造の優先度を対比して検討することで、ユーザは、複数の船舶を運用する際に燃費向上効果が最大限得られるような改造計画を策定することが容易にできる。例えば、船舶Ａについての可能な改造を行ってから他の船舶の改造に取り掛かるべきか、まず、船舶Ａについて改造項目ＩＭ１のみ実施し、次に船舶Ｅについて改造項目ＩＭ１を実行し、続いて船舶Ｂを実行し、というような改造計画の策定を支援することができる。
【００３４】
本発明を適用する船舶の種類は問わない。また、改造項目の種類や数は、燃費に影響を与えるものであれば、自由に設定することができる。例えば、ある船舶について、一つのパーツに対して複数のバリエーションの改造を行うことが可能である場合、可能なバリエーションのそれぞれを一つの「項目」とみなしてよい。つまり、一つの「項目」が一つの物理的なパーツの取り付け位置や一つの制御パラメータに対応している必要は必ずしもない。
【００３５】
また、上述した優先度Ｐを算出するアルゴリズムは一例であって且つ概念的なものである。例えば、優先度Ｐは互いに独立な要素Ｗ１〜Ｗ４に分解可能である必要はないし、複数の要素Ｗを加味するための演算が乗算である必要はない。
【００３６】
情報処理装置１００の機能を実装するためのハードウェア構成は、上述した例に限定されない。例えば、制御部１０２の機能のみを有するサーバと、入力部１０１および表示部１０３の機能を有するユーザ端末と、記憶部１０４の機能を有するストレージデバイスをネットワークで接続して情報処理装置１００と同様の機能を実現させてもよい。
【００３７】
要するに、本発明に係る情報処理装置は、船速および喫水についての条件を設定する設定部と、一の船舶に関し予め登録された複数の改造項目の各々について、改造実施後に該設定された条件の下で得られると推定される燃費向上効果をそれぞれ算出し、当該算出の結果に基づいて前記複数の改造項目のうち１以上の改造項目を実施対象として決定する決定部と、該決定された１以上の改造項目を表す情報を出力する出力部とを有していればよい。
【図１】
0006046820.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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