(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出装置であって、
出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに前記区間毎の最大船速及び最小船速を制約条件として設定する設定手段と、
前記区間毎の船速を制御変数とし、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とし、前記制約条件を満たしながら前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第１最適解計算手段と、
前記制約条件を満たす前記最適解が存在せず前記第１最適解計算手段によって前記最適解が算出されなかった場合、前記目標航海時間に裕度を持たせ、前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２最適解計算手段と、
を備える船速算出装置。
【請求項２】
前記第２最適解計算手段は、前記区間毎の船速を制御変数として出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数とする請求項１記載の船速算出装置。
【請求項３】
前記第２最適解計算手段は、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分、又は前記燃料消費量に係数を乗算する請求項２記載の船速算出装置。
【請求項４】
出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出装置であって、
出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに制約条件として前記区間毎の最大船速及び最小船速を設定する設定手段と、
前記区間毎の船速を制御変数とした出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記船舶の燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数とし、該目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする最適解導出手段と、
を備える船速算出装置。
【請求項５】
出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出方法であって、
出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに前記区間毎の最大船速及び最小船速を制約条件として設定する第１工程と、
前記区間毎の船速を制御変数とし、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とし、前記制約条件を満たしながら前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２工程と、
前記制約条件を満たす前記最適解が存在せず前記第２工程によって前記最適解が算出されなかった場合、前記目標航海時間に裕度を持たせ、前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第３工程と、
を含む船速算出方法。
【請求項６】
出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出方法であって、
出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに制約条件として前記区間毎の最大船速及び最小船速を設定する第１工程と、
前記区間毎の船速を制御変数とした出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記船舶の燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数とし、該目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２工程と、
を含む船速算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船速算出装置及び船速算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、長距離を航行する船舶は、船舶のエネルギー需要を考慮し、省エネルギー運転と到着地点に定刻で到着する定刻運転の両立を目的とした最適な船速計画の作成が求められる。
特許文献１には、船舶が通過点を通過予定時刻に通過し、且つ、到着予定時刻に見合うように、気象・海象の情報に基づいて船速及び操舵の制御を行う航海計画支援システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９５０９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、図２（ｂ）に開示されているように、設計変数を主機負荷やプロペラ翼角とし、制約条件を運航限界や当舵量等とし、目的関数を最小燃焼消費や最小ＣＯ２排出量とした最適化計算を用いることが示唆されている。
すなわち、特許文献１に開示されている航海計画支援システムでは、制約条件を満たしながら目的関数である最小燃焼消費や最小ＣＯ２排出量を最小化させる主機負荷やプロペラ翼角を最適解として求めていると解される。
【０００５】
しかしながら、制約条件の設定によっては、最適化計算による最適解が算出されない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、制約条件を満たす最適解をより確実に算出できる、船速算出装置及び船速算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の船速算出装置及び船速算出方法は以下の手段を採用する。
【０００８】
本発明の第一態様に係る船速算出装置は、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出装置であって、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに前記区間毎の最大船速及び最小船速を制約条件として設定する設定手段と、前記区間毎の船速を制御変数とし、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とし、前記制約条件を満たしながら前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第１最適解計算手段と、前記制約条件を満たす前記最適解が存在せず前記第１最適解計算手段によって前記最適解が算出されなかった場合、前記目標航海時間に裕度を持たせ、前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２最適解計算手段と、を備える。
【０００９】
本構成に係る船速算出装置は、船舶の最適な船速を算出するものであり、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の最適な船速を算出する。この船速算出は、例えば、制約条件を満たしながら目的関数を最小化又は最大化させる解（制御変数）を求める手法である。
【００１０】
本構成は、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに区間毎の最大船速及び最小船速が、制約条件として設定手段によって設定される。そして、区間毎の船速が制御変数とされ、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が目的関数とされる。この目的関数を最小とする区間毎の船速が最適解として第１最適解計算手段によって算出される。
【００１１】
しかしながら、第１最適解計算手段によって制約条件を満たす最適解が算出されない場合がある。
そこで、最適解が算出されない場合に、第２最適解計算手段によって最適解が算出される。第２最適解計算手段は、制約条件として設定されている目標航海時間に裕度を持たせ、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解とする。換言すると、第２最適解計算手段は、制約条件に目標航海時間が含まれず、第１最適解計算手段に比べて制約条件が減ることとなり、算出される航海時間が目標航海時間に近い解（近似解）を得ることとなる。
【００１２】
このように、本構成は、第２最適解計算手段において目標航海時間は実質的に制約条件とはならず、制約条件が減ることとなるので、制約条件を満たす最適解をより確実に算出できる。
【００１３】
上記第一態様では、前記第２最適解計算手段が、前記区間毎の船速を制御変数として出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数としてもよい。
【００１４】
本構成によれば、区間毎の船速を制御変数として出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び燃料消費量が第２最適解計算手段によって算出される。そして、目標航海時間と総航海時間の差分と燃料消費量の和が目的関数とされる。
総航海時間は、例えば区間毎の距離に区間毎の船速を乗算することで区間毎の航海時間を算出し、その航海時間の総和を総航海時間とする。
本構成は、目的関数に目標航海時間と総航海時間の差分を含むことで、目標航海時間に裕度を持たせることとなるので、簡易かつより確実に最適解が算出されることとなる。
【００１５】
上記第一態様では、前記第２最適解計算手段が、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分、又は前記燃料消費量に係数を乗算してもよい。
【００１６】
本構成によれば、係数は、総航海時間の目標航海時間からのずれ、又は燃料消費量の目的関数に対する重みを決めることとなる。例えば、目標航海時間と総航海時間の差分に係数を乗算する場合、係数を大きくすると、目的関数において、目標航海時間からのずれの影響が大きくなり、燃料消費量よりも目標航海時間からのずれを重視することとなる。一方、係数を小さくすると、目的関数において、燃料消費量の影響が大きくなり、目標航海時間からのずれよりも燃料消費量を重視することとなる。
このように、本構成によれば、目標航海時間からのずれ又は燃料消費量の何れかを重視した目的関数を設定できるので、より目的に応じた船速配分を決定できる。
【００１７】
本発明の第二態様に係る船速算出装置は、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出装置であって、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに制約条件として前記区間毎の最大船速及び最小船速を設定する設定手段と、前記区間毎の船速を制御変数とした出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記船舶の燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数とし、該目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする最適解導出手段と、を備える。
【００１８】
本発明の第三態様に係る船速算出方法は、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出方法であって、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに前記区間毎の最大船速及び最小船速を制約条件として設定する第１工程と、前記区間毎の船速を制御変数とし、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とし、前記制約条件を満たしながら前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２工程と、前記制約条件を満たす前記最適解が存在せず前記第２工程によって前記最適解が算出されなかった場合、前記目標航海時間に裕度を持たせ、前記目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第３工程と、を含む。
【００１９】
本発明の第四態様に係る船速算出方法は、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する船速算出方法であって、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに制約条件として前記区間毎の最大船速及び最小船速を設定する第１工程と、前記区間毎の船速を制御変数とした出発地点から到着地点に達するまでの総航海時間及び前記船舶の燃料消費量を算出し、前記目標航海時間と前記総航海時間の差分と前記燃料消費量の和を目的関数とし、該目的関数を最小とする前記区間毎の船速を最適解とする第２工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、制約条件を満たす最適解をより確実に算出できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る最適化計算を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る入力ステップで入力される区間、区間毎の船速制限値、及び船速配分の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る船速配分最適化装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る船速配分最適化装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係るバックアップ計算の概念を示した模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る最適化計算の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る船速算出装置及び船速算出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係る船速算出は、船舶の最適な船速を算出するものであり、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の最適な船速を算出する船速配分最適化（以下「最適化計算」ともいう。）するものである。この最適化計算は、例えば、制約条件を満たしながら目的関数を最小化又は最大化させる解（制御変数）を求める手法である。
【００２４】
図１は、最適化計算の概念の一例を示す模式図である。
図１の例に示される最適化計算は、入力ステップ、計算条件決定ステップ、燃料消費量計算ステップ、及び船速配分最適化ステップを有する。
【００２５】
入力ステップでは、船速を算出するために必要な情報として、例えば、航海計画、気象海象予報情報、初期条件等が入力（設定）される。
航海計画は、例えば、船舶の出発地点からの出航時刻及び到着地点への到着時刻、区間毎の船速の制限値（最大船速及び最小船速であり、以下「船速制限値」という。）等である。船速制限値は、その区間における船舶の喫水やトリム、及び区間の水深等によって決定される。なお、船舶の出航時刻及び到着時刻から目標航海時間が得られる。
これら、目標航海時間及び船速制限値が制約条件とされる。
気象海象予報情報は、風向、風速、潮流の流速や潮流の方向、波高、及び波向である。
初期条件は、区間毎の船速配分である。
【００２６】
計算条件決定ステップでは、各区間に対する計算条件が決定される。
計算条件は、例えば、各区間に対する船舶の通過時刻、各区間に対する船舶の通過時の緯度及び経度、各区間に対する船舶の通過時の気象海象予測情報である。
【００２７】
燃料消費量計算ステップでは、航路の移動、換言すると全区間における船舶の燃料消費量を算出する。
燃料消費量計算ステップでは、船舶の推進負荷が船速や気象海象条件により変動する推進モデルが用いられ、この推進モデルにおいて、推進負荷から燃費を計算し、燃費と各区間の距離から燃料消費量が算出される。なお、推進モデルは、例えばエンジンである主機がプロペラを回転させて推進する船舶がモデル化されるが、これに限らず、例えば、エンジンの動力を電力に変換し、電力で駆動するモータがプロペラを回転させて推進する船舶がモデル化されてもよい。
【００２８】
また、推進モデルでは、一例として、客室や空調で消費される電力を固定値としているが、これに限らず、気象や時間帯に応じて変動するとしてもよい。また、推進モデルでは、一例として、補機電力のオンオフが主機に対する負荷条件に応じて切り替わる。
【００２９】
そして、船速配分最適化ステップは、燃料消費量を目的関数とし、燃料消費量が最小化するように、入力ステップにおける初期条件である区間毎の船速配分を変更する。
すなわち、区間毎の船速が制御変数とされる。
【００３０】
図２は、入力ステップで入力される区間、区間毎の船速制限値、及び船速配分の一例を示す模式図である。図２に示されるように、船速配分は最大船速及び最小船速を満たすように制御（変更）される。船速配分における固定とは、例えば出港や入港の場合等その区間の船速が予め定められた値とされている。すなわち、区間毎の船速は、目標航海時間で到着地点に達するように、区間毎の最大船速及び最小船速の範囲内で決定される。なお、例えば区間毎の距離に区間毎の船速（制御変数）を乗算することで区間毎の航海時間が算出され、その航海時間の総和を総航海時間とされ、目標航海時間と比較される。
【００３１】
そして、燃料消費量計算ステップは、新たに入力された船速配分に応じた燃料消費量を算出する。
【００３２】
このように、最適化計算では、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間（出発時刻と到着時刻）、並びに区間毎の最大船速及び最小船速が制約条件として設定される。そして、区間毎の船速が制御変数とされ、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が目的関数とされる。この目的関数を最小とする区間毎の船速が最適解として算出されることとなる。
【００３３】
なお、最適化計算のアルゴリズムは、公知の内点法や逐次二次計画法等が用いられる。
【００３４】
図３は、本実施形態に係る最適化計算を実行する情報処理装置である船速配分最適化装置１０の電気的構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る船速配分最適化装置１０は、最適化計算に関するプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２、各種プログラム及び各種データ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read  Only  Memory）１４、ＣＰＵ１２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random  Access  Memory）１６、各種プログラム及び各種データを記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）１８を備えている。
【００３５】
さらに、船速配分最適化装置１０は、キーボード及びマウス等から構成され、各種操作の入力を受け付ける操作入力部２０、各種画像を表示する、例えば液晶ディスプレイ装置等の画像表示部２２、外部インタフェース２４を介して他の情報処理装置等と接続され、他の情報処理装置や印刷装置等との間で各種データの送受信を行う外部インタフェース２４を備えている。
【００３６】
これらＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、ＨＤＤ１８、操作入力部２０、画像表示部２２、及び外部インタフェース２４は、システムバス２６を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、及びＨＤＤ１８へのアクセス、操作入力部２０に対する操作状態の把握、画像表示部２２に対する画像の表示、並びに外部インタフェース２４を介した他の情報処理装置等との各種データの送受信等を各々行なうことができる。
【００３７】
図４は、本実施形態に係る船速配分最適化装置１０の機能ブロック図である。
船速配分最適化装置１０は、設定部３０、最適解計算部３２Ａ、判定部３４、及び最適解再計算部３２Ｂを備える。
【００３８】
設定部３０は、制約条件（目標航海時間や船速制限値）等の最適化計算で用いる各種計算条件等の入力を、操作入力部２０を介して受け付け、設定する。設定部３０は、上述した入力ステップ及び計算条件決定ステップに相当する。
【００３９】
最適解計算部３２Ａは、区間毎の船速を制御変数とし、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とし、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解として算出する。
【００４０】
判定部３４は、最適解計算部３２Ａによって最適解が算出されたか否かを判定する。
【００４１】
最適解再計算部３２Ｂは、最適解計算部３２Ａによって最適解が算出されなかった場合、制約条件である目標航海時間に裕度を持たせ、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解として算出する。
【００４２】
なお、最適解計算部３２Ａ及び最適解再計算部３２Ｂは、燃料消費量計算ステップ及び船速配分最適化ステップに相当する。
【００４３】
次に、本実施形態に係る船速配分最適化装置１０による最適化計算について説明する。
【００４４】
図１に示す最適化計算において、制約条件を満たす最適解が存在しない場合には、最適化計算は解を出力せずにエラーコードのみを出力する。このような場合、最適化計算の計算条件をユーザーが手動で変更して最適化計算を再度実行させる。しかしながら、計算条件が適切に設定されていない場合には、最適解が求まらず再度エラーとなり、この繰り返しとなる。
【００４５】
そこで、本実施形態に係る船速配分最適化装置１０は、最適解計算部３２Ａによって最適解が算出されない場合に、最適解再計算部３２Ｂによって最適解を再度算出する。
【００４６】
最適解再計算部３２Ｂは、最適解計算部３２Ａによって制約条件として設定されている目標航海時間（目標到着時刻）に裕度を持たせ、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解とする。換言すると、最適解再計算部３２Ｂは、制約条件に目標航海時間が含まれず、最適解計算部３２Ａに比べて制約条件が減ることとなり、算出される航海時間が目標航海時間に近い解（近似解）を得ることとなる。すなわち、最適解再計算部３２Ｂは、最適解計算部３２Ａで最適解が算出されなかった場合に、より確実に解を算出するためのバックアップ計算を行う。
【００４７】
このように、本実施形態に係る船速配分最適化装置１０は、最適解再計算部３２Ｂにおいて目標航海時間は実質的に制約条件とはならず、制約条件が減ることとなるので、より確実に最適解が算出されることとなる。
【００４８】
図５は、バックアップ計算の概念を示した模式図である。
図５の線Ａ（破線）は、最適解計算部３２Ａによって最適解が算出されない場合の例を示している。線Ａの例で示される最適化計算は、制約条件である目標航海時間（目標到着時刻ＴＡ）を満たすものの、一部区間の船速が最大船速を超えている。このため、この最適化計算の結果は、エラーとなる。
【００４９】
一方、図５の線Ｂ（実線）は、最適解再計算部３２Ｂで実行されるバックアップ計算によって最適解が算出された場合の例を示している。線Ｂの例では、最適化計算で得られる到着地点への到着時刻ＴＢが目標到着時刻からずれるものの、全ての区間で船速が最大船速を超えることはない。そして、バックアップ計算は、算出した到着時刻と目標到着時刻とのずれが最小化する区間毎の船速を算出する。
【００５０】
なお、以下の説明において、最適解再計算部３２Ｂによるバックアップ計算によって算出される出発地点から到着地点に達するまでの時間を総航海時間という。
【００５１】
最適解再計算部３２Ｂは、目標航海時間に裕度を持たせることとして、下記（１）式に示すように、目標航海時間と総航海時間の差分の絶対値と燃料消費量の和を目的関数とする。なお、制約条件は、区間毎の最大船速及び最小船速である船速制限値のみとなる。
【数１】
0006262116.tif 000002
【００５２】
（１）式に示されるように、目的関数に目標航海時間と総航海時間の差分を含むことで、目標航海時間に裕度を持たせることとなるので、簡易かつより確実に最適解が算出される。また、制約条件を満たす範囲で目的関数が最小化された結果、最も目標航海時間に近い船速配分結果を得ることができる。
【００５３】
また、（１）式では、目標航海時間と総航海時間の差分に所定の重み係数αが乗算される。
重み係数αは調整パラメータであり、総航海時間の目標航海時間からのずれ（以下「航海時間差」という。）又は燃料消費量の目的関数に対する重みを決めることとなる。
すなわち、（１）式において重み係数αを大きくすると、目的関数において、航海時間差の影響が大きくなり、燃料消費量よりも航海時間差を重視することとなる。一方、重み係数αを小さくすると、目的関数において、燃料消費量の影響が大きくなり、航海時間差よりも燃料消費量を重視することとなる。
このように、（１）式によれば、航海時間差又は燃料消費量の何れかを重視した目的関数を設定できるので、より目的に応じた船速配分を決定できる。
【００５４】
なお、（１）式の例では、航海時間差に重み係数αが乗算されているが、これに限らず、燃料消費量に重み係数αが乗算されてもよい。
【００５５】
図６は、船速配分最適化装置１０による最適化計算の流れを示すフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップ１００では、操作入力部２０を介してユーザーによって計算条件が入力され、設定部３０によって計算条件が設定される。
【００５７】
次のステップ１０２では、最適解計算部３２Ａによって、目的関数を最小とする区間毎の船速が計算される。なお、最適解計算部３２Ａによる最適化計算の制約条件は、目標航海時間及び船速制限値であり、目的関数は燃料消費量であり、制御変数は各区間の船速である。
【００５８】
次のステップ１０４では、最適解計算部３２Ａによって、最適解が算出されたか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１１２へ移行して、画像表示部２２が最適解計算部３２Ａによる計算結果を表示し、本最適化計算を終了する。一方、否定判定の場合はステップ１０６へ移行する。
【００５９】
ステップ１０６では、最適解を算出できなかったことを示すエラーコードを画像表示部２２が表示する。なお、画像表示部２２には、エラーコードと共に、制約条件等の計算条件の修正を選択するボタン画像（以下「条件修正ボタン」という。）及びバックアップ計算を選択するボタン画像（以下「バックアップ計算選択ボタン」という。）が表示される。
【００６０】
次のステップ１０８では、計算条件を修正するか否かを判定する。計算条件が修正される場合とは、例えば、操作入力部２０を介してユーザーが条件修正ボタンを押した場合である。この場合、ステップ１００へ戻り、修正した計算条件が入力される。
【００６１】
一方、ユーザーが、操作入力部２０を介してバックアップ計算選択ボタンを押した場合、ステップ１０８からステップ１１０へ移行する。
【００６２】
ステップ１１０では、最適解再計算部３２Ｂによって、バックアップ計算が実行される。なお、最適解再計算部３２Ｂによる最適化計算の制約条件は、船速制限値であり、目的関数は上記（１）式で示されるものであり、制御変数は各区間の船速である。
【００６３】
そして、ステップ１１０から移行したステップ１１２では、画像表示部２２が最適解再計算部３２Ｂによって得られた計算結果を表示し、本最適化計算を終了する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る船速配分最適化装置１０は、出発地点から到着地点までの航路を疑似的に複数の区間に分け、該区間毎の船速を算出する。船速配分最適化装置１０は、出発地点から到着地点に達するまでの目標航海時間、並びに区間毎の最大船速及び最小船速を制約条件として設定する。そして、船速配分最適化装置１０は、区間毎の船速を制御変数とされ、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量を目的関数とされ、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解として算出する。しかし、最適解が算出されなかった場合、船速配分最適化装置１０は、目標航海時間に裕度を持たせ、目的関数を最小とする区間毎の船速を最適解とするバックアップ計算を行う。
【００６５】
これにより、船速配分最適化装置１０は、バックアップ計算において、目標航海時間は制約条件とはならず、制約条件が減ることとなるので、制約条件を満たす最適解をより確実に算出できる。
【００６６】
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。    
【００６７】
例えば、上記実施形態では、バックアップ計算で用いる目的関数に重み係数αを乗算する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、バックアップ計算で用いる目的関数に重み係数αを乗算しない形態としてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、最適解計算部３２Ａによる最適化計算では制約条件を船速制限値及び目標航海時間の２つとする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制約条件に中継地点の到着時刻を加える等、制約条件を船速制限値及び目標航海時間を含む３つ以上とする形態としてもよい。この形態の場合、最適解再計算部３２Ｂによるバックアップ計算でも、目標航海時間以外の制約条件を最適解再計算部３２Ａと同じとする。
【００６９】
また、上記実施形態では、バックアップ計算では船速制限値のみを制約条件とし、目標航海時間と総航海時間の差分と燃料消費量の和を目的関数とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、バックアップ計算では船速制限値を制約条件とすると共に、目標航海時間に所定の時間幅を持たせた値を制約条件とし、目的関数を燃料消費量のままとする形態としてもよい。
この形態の場合、制約条件である目標航海時間が所定の時間幅を持つことにより、目標航海時間が裕度を持つこととなる。
【００７０】
また、上記実施形態では、最適解計算部３２Ａによる最適化計算で最適解が得られない場合に、最適解再計算部３２Ｂによるバックアップ計算を行う形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、最適解計算部３２Ａによる最適化計算を行うことなく、最適解再計算部３２Ｂによるバックアップ計算と同様の最適化計算を行う形態としてもよい。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、制約条件に船速を含む形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、船速の替りに、主機の負荷を制約条件として用いてもよい。主機の負荷とは一例としてプロペラを駆動させるための推進負荷と、船内の電力供給のための電力負荷の合計値である。
【００７２】
また、上記実施形態で説明した最適化計算の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０    船速配分最適化装置
３０    設定部
３２Ａ  最適解計算部
３２Ｂ  最適解再計算部
【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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