(57)【要約】  本発明は、シップに対するルートの決定のための、コンピュータにより実現される方法に関する。シップの１つ以上の性能変数と、性能変数に影響する動的入力パラメータとを規定するステップを、方法は含む。シップ操作の情報と、シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させる。性能変数と動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートするモデルを作成させる。シップに対するルートの決定のために、モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の性能変数を選ぶ。モデル中で使用されることになる新たな入力パラメータのセットを生成させるための新たな測定結果を使用することによって、および、１つ以上の選択された性能変数を使用することによって、シップの性能に対するシミュレーション結果は算出され、性能変数の値はルートに依存する。シップの性能のシミュレーション結果が、選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見する。最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートの決定のために、新たな入力データを受信するとともに、最適化結果を継続的に更新する。本発明は、このような方法を実行するシステムおよびコンピュータプログラムにも関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シップに対するルートの最適化のためのコンピュータにより実現される方法において、
ａ）シップの１つ以上の性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとを規定し、
ｂ）前記性能変数と前記動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、前記シップの性能をシミュレートするモデルを作成させ、
ｃ）シップ操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、新たな動的入力パラメータのセットを生成させ、
ｄ）前記シップに対するルートの決定のために最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択し、
ｅ）前記シップの性能に対するシミュレーション結果を算出するモデルを使用し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは前記測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値はルートに依存しており、
ｆ）前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見し、
ｇ）最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、操作の間に前記シミュレーション結果を継続的に更新する方法。
【請求項２】
前記ルートは、ステップｆ）の結果として更新されるステップｇ）によってさらに特徴付けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記モデルを作成するために使用する前記動的入力パラメータは、シップのリアルな操作の間のセンサからの測定結果に基づいている点でさらに特徴付けられる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
異なる最適化基準を満たすシミュレーション結果に基づいて、いくつかのルート候補が提案される、ステップｅ）とｆ）との間のさらなるステップによってさらに特徴付けられる請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
前記シップの前記操作のための命令を準備することによって、さらに特徴付けられる請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項６】
設定された性能基準は、許容範囲内に満たされることになるシップ操作のための最適化目標からなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項７】
前記設定された性能基準は付加的に、水深に、排気に、ならびに／あるいは、到着時間または途中のポイントのためのタイムウィンドウを規定するタイムスケジュールに関連する制約からなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。
【請求項８】
前記選択された性能変数は、予測されたエネルギーバランスと、予測された燃料消費と、動力プラントの予測されたエネルギー消費と、推進および補助デバイスと、予測されたヴェッセルの動きと、廃熱の量および回収と、距離と、時間とのうちの少なくとも１つからなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。
【請求項９】
天気と、海流と、海深と、海況と、周囲の温度と、海水温度と、大気の湿度と、時刻とのデータといった海洋情報のような、シップの操作の間の外部条件の情報から、ならびに／あるいは、ヴェッセルの動きや、トリム、傾斜および喫水といった浮位置や、推進システムや、シップのスピードや、舵のアクションや、燃料コストや、動力とスピードとに関連する効率曲線や、排気値や、ヴェッセルの推進の状態や、補助および操縦の機器や、および／または、操作のモードのような操作条件の情報から、前記動的入力パラメータはなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する値を最小化する、ステップｅ）においてルートを選択することによって特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１１】
決定されたルートは、少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する所望の値が満たされた場合に、所定の許容範囲内で最適化を満たす点でさらに特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１２】
動力消費に、シップ上のエネルギー消費デバイスのエネルギーバランスに、燃料／動力消費に、および／または、ヴェッセルの動きに関連する性能変数と、前記性能変数が依存する動的入力パラメータとの間の関連性を、継続的に再規定できる自己学習アルゴリズムを、新たな測定結果中で使用することによって、新たな測定結果を取得した後に、使用する前にモデルを改善し、前記動的入力パラメータは、前記シップの操作の間にセンサからの測定結果として取得されることよってさらに特徴付けられる請求項３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
天気、海およびトラフィックの予想のような付加的な入力パラメータを、前記モデルはさらに含む点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
ルートの最適化のためのシップ中のシステムにおいて、
ａ）性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートし、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得する手段と、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新する手段とを備えるモデルと、
ｂ）−１つ以上の選択された性能変数に関して、異なるルートを最適化する手段と、
−選ばれた性能変数に対してそのルートのシミュレーション結果が最適化されるルートを選択する手段とを備える算出ユニットと、
ｃ）測定結果の信号を前記モデルに送る手段を備えるセンサとを具備するシステム。
【請求項１５】
シップの性能をシミュレートするモデルを構成する、シップ中のプロセッサユニットにおいて実行するコンピュータプログラムプロダクトにおいて、
前記モデルは、
前記シップの性能に関連する変数と、前記変数が依存する動的入力パラメータを示すパラメータとの間の関連性を規定し、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させるステップと、
−前記シップに対するルートの決定のために、前記モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択するステップと、
−前記シップの性能のためのシミュレーション結果を算出し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは新たな測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値は異なるルートに依存しているステップと、
−前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見するステップと、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな入力データを受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新するステップとを実行するコンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シップに対するルートの最適化の方法、システムおよびコンピュータプログラムに関する。
【背景】
【０００２】
遠洋航海のヴェッセルにおいては、石油や、ときには天然ガスのような燃料がエネルギー源として使用され、ディーゼルエンジンがメインエンジンとして使用される。大型海洋ヴェッセル中には、ヴェッセルのジェネレータまたはメインのプロペラを回転させる、いくつかのディーゼルエンジンがあるかもしれない。港で、または航海の間に燃料タンカーによって、燃料は海洋ヴェッセルに送り届けられる。異なる種類の利用可能な燃料、および、パラレルに、同時に駆動されるいくつかのディーゼルエンジンもあるかもしれない。
【０００３】
最適な効率を達成するために、動力生成および推進システムが、継続的な調節、制御および監視のターゲットとなっている。動力制御は、シップの制御システムの基本的な部分である。同様に、利用可能な電気的および／または主要なエネルギーを使用することによって、推進システムを制御して、要求される動力を生成させる。しかしながら、実際には、十分なエネルギーは、デバイスおよびそれらの制御システムの効率程きわどくはない。
【０００４】
船上の別々のデバイスの動力を制御することによって、エネルギーを効率的に経済的に消費することができる。これは、例えば個々の推進ユニット、ポンピングデバイス、照明機器および熱機器、ならびに、他の補助デバイスに適用される。
【０００５】
多くの要因は、海洋ヴェッセルの全体的なエネルギー効率に影響し、シップの動力プラントの最適化およびコンフィギュレーションと、燃料タイプを選ぶことと、シップのトリムおよび傾斜と、計画されたルートとにおいて、考慮に入れるべきである。
【０００６】
ルートの最適化に対する現在の解決法は、普通、単なる船体と風抵抗のモデルに基づいている。
【０００７】
ナビゲーション制御モジュールと、天気予報のような予測される条件のシミュレーションの方法とにより、ルートに沿って、遭遇する可能性ある条件を考慮に入れ、シップのようなモバイルプラットフォームを誘導する方法を提示する米国特許第７，７７４，１０７号によって、より最新の解決法が提示されている。
【０００８】
天気と、海上気象と、海図の情報と、推進の性能とからエネルギーの最大のセーブを取得するコースを計画するナビゲーションプログラム制御デバイスによって一体化されることになる、操舵制御およびメインエンジン制御を、日本の特許文献第６２２７９１９５号の解決法は伴っている。
【０００９】
国際公開第２００８／０９６３７６号は、予め定められたエネルギー使用モデルと、受信した環境条件とに依存しているルート選択方法を提示している。
【００１０】
ルート最適化のための、多機能および多目的な方法を開発することが、本発明の目的である。
【本出願において使用する用語】
【００１１】
以下の用語を、本出願のテキストにおいて使用する。  
トリム：縦（ピッチ）方向における、シップの浮傾き、すなわち、シップの船首と船尾との沈下の間の差  
傾斜：横（ロール）方向における、シップの浮傾き  
喫水：シップの中央部の沈下  
浮位置：トリム、喫水または傾斜、あるいは、トリム、喫水および傾斜の任意の組み合わせ。浮位置は、シップの排水量、濡れ面、および、水抵抗に影響する。  
動力プラントコンフィギュレーション：異なる動力発生および消費デバイス（ディーゼルジェネレータ、シャフトジェネレータ、廃熱回収システム等）間の負荷の分担／分配  
最適な動力プラントコンフィギュレーション：燃料消費や排気等のような最適化基準を満たす、異なる動力発生および消費デバイス間の負荷の分配  
シップの挙動／シップの性能：例えば、シップの動きや、エネルギー消費や、燃料消費や、排気を含む、シップの実際の機能を示している。  
シップの操作：エンジンおよび電気デバイスを駆動してシップを動かすために、シップの操縦、操舵、制御アクションを示している。  
ヴェッセルは、シップと同義で使用している。  
海況：波高、波の周期、波の方向、うねり、風に引き起こされた波等によって決定される、海の状態。
【発明の概要】
【００１２】
シップに対するルートの決定のための、本発明のコンピュータにより実現される方法は、シップの１つ以上の性能変数と、性能変数に影響する動的入力パラメータとを規定するステップを含む。シップ操作の情報と、シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させる。性能変数と動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートするモデルを作成させる。シップに対するルートの決定のために、モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の性能変数を選ぶ。モデル中で使用されることになる新たな入力パラメータのセットを生成させるために、新たな測定結果を使用することによって、および、ルートに依存する１つ以上の選択された性能変数の値を使用することによって、シップの性能に対するシミュレーション結果が算出される。シップの性能のシミュレーション結果が、選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見する。最適化の結果に対して設定された基準により良く一致するルートの決定のために、新たな入力データを受信するとともに、最適化の結果は継続的に更新される。
【００１３】
ルート最適化のためのシップにおける本発明のシステムは、性能変数と、性能変数に影響する動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートするモデルを有するプロセッサユニットを備える。モデルは、シップ操作の情報と、シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得し、最適化の結果に対する設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな入力データを受信するとともに、シミュレーション結果を継続的に更新する手段を有する。システム中に備えられている算出ユニットも、１つ以上の選択された性能変数に関して異なるルートを最適化する手段を有する。さらに、ルートの決定の手段を算出ユニットは有し、そのシミュレーション結果は、所望の性能変数に対して最適化される。測定結果を示す信号をモデルに送る手段を有するセンサも、システムは備える。
【００１４】
シップの性能をシミュレートするモデルからなるシップ中のプロセッサユニットにおいて、本発明のコンピュータプログラムプロダクトは実行される。シップの性能に関連する変数と、変数が依存する動的入力パラメータを示すパラメータとの間の関連性を、モデルは規定する。シップ操作の情報と、シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させるステップと、シップに対するルートの決定のために、モデル中で最適化されることになる１つ以上の性能変数を選択するステップと、シップの性能に対するシミュレーション結果を算出するステップと、それにより、算出中で使用されることになる動的入力パラメータは新たな測定結果に基づいており、１つ以上の選択された性能変数は異なるルートに基づいており、シップの性能のシミュレーション結果が、選択された性能変数に対して設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見するステップと、最適化の結果に対して設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな入力データを受信するとともに、シミュレーション結果を継続的に更新するステップとを、コンピュータプログラムプロダクトは実行する。
【００１５】
算出ユニットとモデルとの機能は、１つの単一のコンピュータプログラムまたはより多くのプログラムのいずれかによって、プロセッサユニットによって取り扱われる。１つの実施形態において、方法ステップは２つのプログラムによって実行され、それにより、シミュレーションは１つのプログラムによって実行され、最適化は別のプログラムによって実行される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の特徴を有する。
【００１７】
好ましくは、更新されたシミュレーション結果の結果として、ルートは更新される。いくつかのルート候補は、選ばれた性能変数に対する最適化基準を満たすシミュレーション結果に基づいて規定され、それにより、実行されるルートの決定は、ルート候補の１つを選択することによって実行されるステップを、方法は伴うかもしれない。実際には、燃料またはエネルギーの消費のような、少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する値を、決定された選択ルートは最小化する。
【００１８】
本発明は、モデルに基づいて、また、いくつかの制約にも基づいて、最適化された解決法を導く、各瞬間に対するこのような制御アクション（例えば、スピードまたは方向）を実行することを可能にする。本発明の方法は、制御アクションとルートの両方を与える。したがって、例えば、水の生成等のような、異なるプロセスのタイミングは、その後にまたは同時に最適化することもできる。
【００１９】
最適化システムは、ヴェッセルモデル（または、シップモデル）を使用し、モデルは、センサ信号により、動的入力パラメータのデータを取得するためにフルスケール船上測定に基づいている。測定システムは、入力を提供するために使用することができる。ヴェッセルの推進動力消費のような性能変数と入力パラメータとの間の関連性を取り込むことができる自己学習アルゴリズムを使用することによって、上記測定の船上データに基づいて、モデルはトレーニングすることができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、変数およびパラメータとともに、それらの関連性は、トレーニング期間の間に、および、操作期間の間に、多数の測定データに基づいて変更することができる。人間の対話を用いて、または、人間の対話なしで実行される方法によって、トレーニング期間と操作期間との間の変化および遷移が決定される。
【００２１】
入力として使用されるリアルな測定データに基づいているシップモデルを使用することによって、選択された基準を最適化する、出発ポイントと終了ポイントとの間の最も最適なルートを発見する方法を、本発明は提供する。この方法では、性能基準を満たすことに関して、シップに対するルートは、従来の方法よりも、より良く、より正確に決定することができる。
【００２２】
最適化ルートを算出するとき、ヴェッセルを動かすのに要求されるエネルギーとともに、補助エネルギー消費をモデルは考慮に入れ、両方が、外部操作条件に、したがって、選ばれたルートに依存している。船上の補助デバイスのエネルギー消費の要因のような、シップの性能に影響する操作条件を、より多様な方法において考慮に入れる。選ばれたルートならびに要求される推進および補助動力は、新鮮な水と蒸気を発生させるのに使用することができる廃熱の量を決定する。航海の間の廃熱量は予測することができ、蒸気と新鮮な水等を生成させるのに最良の時間を算出することに関して、廃熱の回収は最適化される。提案された最適化システムは、したがって、望まれる場合に、蒸気と新鮮な水の生成も最適化し、熱（または熱エネルギーから発生される電気エネルギー）を使用する他のプロセスは廃熱を使用するので、石油を燃料とする別個のバーナーまたは電気を用いてこれらを生成させる必要はない。
【００２３】
本発明において使用されるモデルは、ルートを計画するとき、燃料消費、エネルギー消費、および／または、マテリアルフローのロジスティックスを最適化する。最適化のための他の基準は、スピード、時間、距離、および、ヴェッセルの動きかもしれない。
【００２４】
ヴェッセルの特性と、天気および海の条件と、天気のデータと、海流と、海深と、海況と、周囲の温度と、海水温度と、大気の湿度と、時刻と、ならびに／あるいは、ヴェッセルの動きや、浮位置や、負荷条件や、トリムや、推進システムや、シップのスピードや、燃料コストや、効率曲線や、排気値および／または操作のモードといった操作条件とのような、モデル中に供給されることになる動的入力パラメータを構成する非常に多くのデータに依存して、燃料消費、ヴェッセルの動きおよび航海は計画される。
【００２５】
本発明の解決法は、フルスケールのモデルを使用することによって、ヴェッセルまたはシップの航海ルートを最適化し、モデルは、
（ｉ）リアルなフルスケールの操作データ（リアルな測定）に基づいており、
（ｉｉ）（例えば、プロペラ交換において、または、他のいくつかのこのようなメンテナンスアクションが行われるとき、または、サービスが原因で中断があるとき等）ヴェッセルの変化の技術条件としてモデル自体を調節し、
（ｉｉｉ）（シップを動かす）推進システムに対する予測モデルとともに、例えば、操作の条件に関するメインの補助コンシューマーを含み、
（ｉＶ）エネルギー生成の関数として、燃料消費に対する予測モデルを含む。
【００２６】
以下に、本発明を制限することのない図面により、いくつかの詳細な実施形態によって、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態を、ブロックダイヤグラムの形態で示している。
【図２】図２は、本発明のフロースキームを示している。
【詳細な説明】
【００２８】
図１は、本発明の実施形態を、ブロックダイヤグラムの形態で示している。これは、本発明にしたがったシップの性能のモデルの作成と、モデルの作成において船上の条件がどのように考慮に入れられるかとを図示している。シップの性能に対して設定された最適化基準を満たす、出発ポイントＡから終了ポイントＢへのシップに対するルートを導くスピードおよびコースのような、制御アクションのシーケンスを発見することが意図である。
【００２９】
ルートは、許容範囲内に満たされることになる最適化基準のような、ある基準内になければならない。ルートは、例えば、水深と排気とに関連する異なる制約と、例えば、（前もって予約しなければならない）チャネル等の使用のような、例えば到着時間および途中のポイントに対するタイムウィンドウに関して規定するタイムスケジュールとを有するかもしれない。異なる最適化基準があることがあり、それにより、最適化によって、異なるルートも提案される。
【００３０】
シミュレーションモデルはルート決定のために使用され、モデルはシップの性能をシミュレートし、異なる外部条件において、エネルギー消費や、燃料消費や、ヴェッセルの動きや、シップ操作等を示す。したがって、（エネルギー負荷とエネルギー分配とのような）操作の間のシップに関連する変数と、変数が依存する動的入力データを示すパラメータとの間の関連性を、モデルは規定する。
【００３１】
動的入力データを示すパラメータと、制約と、最適化基準とを使用することによって、最適化基準を最良に満たす１つ以上のルートを発見する。最適化されたルートに加えて、瞬間的ターゲットスピードと、プロペラの動作スピードと、シップのコースが、本発明の方法において取得でき、それによって、キャプテンはシップを操作できる。
【００３２】
航海の間にルートは更新でき、新たなシミュレーション結果を得るために使用される新たな入力データパラメータとともに、代替的なルートを提案できる。
【００３３】
図１のブロックダイヤグラムは、シミュレーション結果の更新の際に、および、最適化において、考慮に入れる入力データを図示している。図面は、機械と、センサと、制御および管理ユニットと、ならびに、データ取り扱いユニットとを示すブロックからなる。ブロックからの矢印はブロックの出力を示し、ブロックへの矢印はブロックの入力を示している。
【００３４】
参照番号２、３および４：エネルギー消費の入力
ヴェッセル中のエネルギー消費デバイスは、推進エネルギーに関連するものであり、その役割は、ヴェッセルを出発港から到着港まで動かし、導くことである。照明とポンプのための補助デバイスや、浄水の生成および処置のための装置や、廃水処置や、蒸気生成や、厨房プロセスのためのデバイスや、ＨＶＡＣ（暖房、換気および空調）等のような、他のエネルギー消費デバイスは、部分的にヴェッセルの動きから独立している。
【００３５】
実際のシップの操作においてとともに、船上の異なるエンジンおよび補助デバイスにおけるエネルギー負荷の分配において、例えば、シップのエネルギー消費に関連するいくつかの変数およびパラメータを考慮に入れる。
【００３６】
エネルギー消費は、異なるデバイスの同時のアクションによってのみ決定されるのではなく、天気と、海流と、波と、海深とのような、シップの操作の間の外部条件によっても影響され、スピードや、排気ターゲットや、操作時間や、操作のモードのような、操作パラメータによっても影響され、操作モードは、港における駆動、外海駆動、または、操縦駆動のようなものであり、これらは異なる種類の需要を有する。
【００３７】
動力発生／電気システムユニット２は、ヴェッセルのニーズのために要求される動力を発生させて、プロペラのための推進動力を作成する。したがって、推進ユニット３と、補助ユニット４として表わされているすべての動力消費デバイスとに対して、動力発生／電気システムユニットは、エネルギーを供給する。
【００３８】
シップの性能に対するシミュレーションモデルの作成において、システム上の正しいエネルギーバランスに対するモデルを発見するために、負荷ポイントから利用可能な動力までのすべての基本データを得るモデルを作成するために、動力発生／電気システムユニット２からの情報は、プロセッサユニット１に転送されるであろう。例えば、シミュレーションモデル中でできる限り効率良く、要求される動力を生成させるために、ジェネレータの数を決める。
【００３９】
参照番号７：ルート情報の入力
出発ポイントから到着までの港と、これらのポイント間の任意の中間ポイントの港とについての利用可能な情報を、港データのようなルート情報７は与える。入力データと、出発ポイントから終了ポイントまでの航海の間に海洋ヴェッセルが直面するであろう外部の力とを、考慮するルートプランを算出できるとともに、シップの現在の操作において使用されることになるエネルギー消費に対する推定も算出できる。この情報は、シミュレーションに対しては必要とされないが、最適化において使用され、タイムスケジュールおよび中間地点の情報が必要とされる。
【００４０】
参照番号８：海洋測定および予想の情報の入力
天気予報、実際の天気の情報、（波のような）海況、周囲の温度、海水の温度、大気の湿度、海流のデータ、海深および時刻のような、海洋測定および予想８の情報とともに、地形的データを与える電子海図１４も、モデルにおいて考慮に入れる。
【００４１】
参照番号９：スピードデータの入力
モデル９およびシミュレーションの作成において、スピードデータも考慮に入れる。
【００４２】
参照番号１１：操作モードの入力
これらを前もってこれらが予測できる場合、例えば、外海モードまたは港モードのような、海洋ヴェッセルがそれにしたがって操作される事項を規定するデータおよび命令から操作モード１１はなる。
【００４３】
参照番号１５：ヴェッセルの動きの入力
ヴェッセルの動きは、操作の条件１３の例であるが、ここにおいては自身の参照番号を有している。
【００４４】
参照番号１３：他の操作条件の入力
他の操作条件１３は、（トリム、傾斜および喫水のような）浮位置と、推進システム情報とを含む。
【００４５】
参照番号１２：他の操作時間の入力
操作時間１２は、異なる操作モードの期間とそれらのシーケンスとを規定し、初期モデルにおいて使用することもできる。
【００４６】
参照番号１０：燃料コストの入力
燃料コスト１０は、使用されることになる燃料タイプとプロセスを与える。
【００４７】
参照番号６：燃料品質の入力
燃料／燃料品質ユニット６は、例えば排気にインパクトを持つ利用可能な燃料とそれらの特性との情報を有している。
【００４８】
参照番号５：エンジンからの入力
さらに、シミュレーションモデル１は、エンジン５からの入力を有することがあり、入力は、実際のスピード／動力の値からなり、これは、例えば、ヴェッセルがコースを変更するか、または、浅水に入るか、または、海流が変化したとき、航海の間に何回か変化する。ユニット毎の動力は、ヴェッセルのスピードの関数である。エンジン５からの入力は、排気の情報からもなり、それにより、規則または機関によって設定された排気ターゲットと排気を比較するために、および、排気の量をターゲット値よりも下に制限するために、エンジンの排気はモデル中に入力される。
【００４９】
プロセッサ１
シップの性能のシミュレーションのためのユニット１
最適化のためのユニット２
シミュレーションと最適化の機能は、本図面において、２つの別々の算出ユニットによって取り扱われるが、同様に１つの単一のユニットによって取り扱うこともできる。
【００５０】
上記の入力情報を取得するために、シップの操作の間に、シミュレーションモデルに対する入力は、船上のセンサからの信号によって継続的に与えられる。モデルを作成して更新し、入力データを処理するプロセッサユニット１によって、信号は直接受信される。
【００５１】
取得した信号は、シップの操作の間にセンサから継続的に取得した測定結果を表わし、ルート最適化のための更新において使用されることになる新たな動力入力データのセットを生成させるために使用される。結果が、設定された最適化基準に対して前の結果よりも良く一致した場合、ルートを更新したシミュレーションモデルにおいて、生成された新たな入力データを使用することによって、シップの性能に対する最適化されたシミュレーション結果がその後、算出される。
【００５２】
望まれる場合、性能変数と動的入力パラメータとの間の関連性を再規定するとともに、関連性において学習アルゴリズムを使用することによって新たな情報を取得することによって、モデル自体は改善できる。学習アルゴリズムは、動力消費に、シップ上のエネルギー消費デバイスのエネルギーバランスに、燃料／動力消費に、および／または、ヴェッセルの動きに関連する性能変数と、変数が依存する動的入力パラメータとの間の関連性を、継続的にかつ再帰的に、または、バッチベースで再規定でき、動的入力パラメータは、シップの操作の間のセンサからの測定結果として取得される。この方法で、モデルはモデル自体を改善する（すなわち、自己改善または自己学習である）。再帰的な方法においては、古いモデルは新たなデータにより更新されるだけであり、バッチベースの方法においては、モデルはいつも、再度トレーニングされるだけであり、古いデータと新たなデータの両方を含んでいる。
【００５３】
センサによって与えられた新たな測定結果の入力データを使用することによって、新たな入力データを、ルート最適化において考慮に入れ、新たな入力データは、以前に使用されたのと同じ種類の入力データ、すなわち、海洋情報８およびルートデータ７と港データと、ヴェッセルのスピード９と、ヴェッセルの操作モード１０と、操作時間１１についての情報と、燃料コスト１０と、操作の条件１０と、動力／スピード情報とエンジン５からの排気とを、含む。もちろん、いくつかの入力データは変更されていないかもしれない。ケースと実際の条件とに依存して、ここで言及された以外の他の入力を、モデルは有するかもしれない。いくつかの実施形態において、言及したこれらすべての入力は、モデルにおいて使用されないかもしれない。すべてのバリエーションは、本発明の範囲に属している。
【００５４】
１つ以上の最適化された性能変数に関して、作成したモデルが、ルート決定のために利用される。これは、図２においてさらに詳細に示されている。
【００５５】
図２は、本発明を、フロースキームの形態で示している。
【００５６】
本発明は、所定の性能変数に関して最適化されるルートを決定するために、シップの性能を示すシミュレーションモデルを使用する。
【００５７】
規定された制約内で所定の基準を最小化するルートを発見しなければならない。最適なルートの情報のみでなく、所定のエリアにおいて使用されることになるスピード、コース、使用する動作スピード、動力プラントの設定、プロペラピッチ等についての情報も、シップのキャプテンまたは他の人物に提供することができる。最も重要な要因は、特定の時間において使用されることになるスピードについてである。キャプテンのようなユーザは、コースやスピードやプロペラの動作スピードや予測に関する調節についての情報を得ることもできる。
【００５８】
シップの性能に対して設定された最適化基準を最良に満たす、出発ポイントＡから終了ポイントＢまでの、シップに対するルートを導くスピードおよびコースのような制御アクションのシーケンスを発見することが、意図である。キャプテンは、航海の間に新たな情報を得ることができ、本発明のシステムがそうするように知らせた場合、初期に計画したものからルートを更新して変更することができる。
【００５９】
したがって、本発明の方法では、ステップ１において、１つ以上の性能変数と性能変数に影響する動的入力パラメータとが、規定される。天気および海のデータと、シップのスピードと、燃料コストと、操作モードおよび条件および操作時間についての情報とともに、エネルギーおよび燃料の消費データの形態のエンジンからの情報や、排気およびターゲット排気についての情報のような、可能性ある入力パラメータが、図１に関係して示されている。
【００６０】
ステップ２において、プロセッサユニットはシップの操作の間のセンサからの測定結果を取得して、シミュレーションモデルの作成のために使用されることになる最初の動的入力パラメータのセットを生成させる。実際には、シップの操作の間のセンサからの測定結果は、シップか、または別の比較可能であるシップの、１つ以上の、以前の航海から取得される。代替的に、予測または別の方法において収集された先の知識に基づいて、動的入力パラメータのセットを生成させることができる。
【００６１】
ステップ３において、シップの操作を示すシミュレーションモデルの作成のために、本発明のシステムは、最初の入力パラメータと性能変数との間の従属性を規定し、これらの従属性を示す関数を規定する学習アルゴリズムを使用する。
【００６２】
ステップ４において、その後、シップに対するルートの決定のために、モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の性能変数が選択される。
【００６３】
ステップ５において、その後、シップの性能のためのシミュレーション結果を算出するために、モデルを使用して、それにより、算出において使用されることになる動的入力パラメータはセンサからの新たな測定結果に基づいており、１つ以上の選択された性能変数は異なるルートに基づいている。
【００６４】
ステップ６において、シップの性能のシミュレーション結果が、選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見する。
【００６５】
オプション的に、ステップ７において、性能変数を制御する命令を決定する。
【００６６】
モデルにおいて考慮に入れる任意の変数に関して、ルートを最適化することができる。
【図１】
2015523557.tif 000003
【図２】
2015523557.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月21日(2015.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シップに対するルートの最適化のためのコンピュータにより実現される方法において、
ａ）シップの１つ以上の性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとを規定し、
ｂ）前記性能変数と前記動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、前記シップの性能をシミュレートするモデルを作成させ、
ｃ）シップ操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、新たな動的入力パラメータのセットを生成させ、
ｄ）前記シップに対するルートの決定のために最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択し、
ｅ）前記シップの性能に対するシミュレーション結果を算出するモデルを使用し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは前記測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値はルートに依存しており、
ｆ）前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見し、
ｇ）最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、操作の間に前記シミュレーション結果を継続的に更新する方法。
【請求項２】
前記ルートは、ステップｆ）の結果として更新されるステップｇ）によってさらに特徴付けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記モデルを作成するために使用する前記動的入力パラメータは、シップのリアルな操作の間のセンサからの測定結果に基づいている点でさらに特徴付けられる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
異なる最適化基準を満たすシミュレーション結果に基づいて、いくつかのルート候補が提案される、ステップｅ）とｆ）との間のさらなるステップによってさらに特徴付けられる請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
前記シップの前記操作のための命令を準備することによって、さらに特徴付けられる請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項６】
設定された性能基準は、許容範囲内に満たされることになるシップ操作のための最適化目標からなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項７】
前記設定された性能基準は付加的に、水深に、排気に、ならびに／あるいは、到着時間または途中のポイントのためのタイムウィンドウを規定するタイムスケジュールに関連する制約からなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。
【請求項８】
前記選択された性能変数は、予測されたエネルギーバランスと、予測された燃料消費と、動力プラントの予測されたエネルギー消費と、推進および補助デバイスと、予測されたシップの動きと、廃熱の量および回収と、距離と、時間とのうちの少なくとも１つからなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。
【請求項９】
天気と、海流と、海深と、海況と、周囲の温度と、海水温度と、大気の湿度と、時刻とのデータといった海洋情報のような、シップの操作の間の外部条件の情報から、ならびに／あるいは、シップの動きや、トリム、傾斜および喫水といった浮位置や、推進システムや、シップのスピードや、舵のアクションや、燃料コストや、動力とスピードとに関連する効率曲線や、排気値や、シップの推進の状態や、補助および操縦の機器や、および／または、操作のモードのような操作条件の情報から、前記動的入力パラメータはなる点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する値を最小化する、ステップｅ）においてルートを選択することによって特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１１】
決定されたルートは、少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する所望の値が満たされた場合に、所定の許容範囲内で最適化を満たす点でさらに特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１２】
動力消費に、シップ上のエネルギー消費デバイスのエネルギーバランスに、燃料／動力消費に、および／または、シップの動きに関連する性能変数と、前記性能変数が依存する動的入力パラメータとの間の関連性を、継続的に再規定できる自己学習アルゴリズムを、新たな測定結果中で使用することによって、新たな測定結果を取得した後に、使用する前にモデルを改善し、前記動的入力パラメータは、前記シップの操作の間にセンサからの測定結果として取得されることよってさらに特徴付けられる請求項３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
天気、海およびトラフィックの予想のような付加的な入力パラメータを、前記モデルはさらに含む点で特徴付けられる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
ルートの最適化のためのシップ中のシステムにおいて、
ａ）性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートし、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得する手段と、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新する手段とを備えるモデルと、
ｂ）−１つ以上の選択された性能変数に関して、異なるルートを最適化する手段と、
−選ばれた性能変数に対してそのルートのシミュレーション結果が最適化されるルートを選択する手段とを備える算出ユニットと、
ｃ）測定結果の信号を前記モデルに送る手段を備えるセンサとを具備するシステム。
【請求項１５】
シップの性能をシミュレートするモデルを構成する、シップ中のプロセッサユニットにおいて実行するコンピュータプログラムにおいて、
前記モデルは、
前記シップの性能に関連する変数と、前記変数が依存する動的入力パラメータを示すパラメータとの間の関連性を規定し、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させるステップと、
−前記シップに対するルートの決定のために、前記モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択するステップと、
−前記シップの性能のためのシミュレーション結果を算出し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは新たな測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値は異なるルートに依存しているステップと、
−前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見するステップと、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな入力データを受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新するステップとを実行するコンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
モデルにおいて考慮に入れる任意の変数に関して、ルートを最適化することができる。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］シップに対するルートの最適化のためのコンピュータにより実現される方法において、
ａ）シップの１つ以上の性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとを規定し、
ｂ）前記性能変数と前記動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、前記シップの性能をシミュレートするモデルを作成させ、
ｃ）シップ操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、新たな動的入力パラメータのセットを生成させ、
ｄ）前記シップに対するルートの決定のために最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択し、
ｅ）前記シップの性能に対するシミュレーション結果を算出するモデルを使用し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは前記測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値はルートに依存しており、
ｆ）前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見し、
ｇ）最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、操作の間に前記シミュレーション結果を継続的に更新する方法。
［２］前記ルートは、ステップｆ）の結果として更新されるステップｇ）によってさらに特徴付けられる［１］記載の方法。
［３］前記モデルを作成するために使用する前記動的入力パラメータは、シップのリアルな操作の間のセンサからの測定結果に基づいている点でさらに特徴付けられる［１］または［２］記載の方法。
［４］異なる最適化基準を満たすシミュレーション結果に基づいて、いくつかのルート候補が提案される、ステップｅ）とｆ）との間のさらなるステップによってさらに特徴付けられる［１］、［２］または［３］記載の方法。
［５］前記シップの前記操作のための命令を準備することによって、さらに特徴付けられる［１］、［２］、［３］または［４］記載の方法。
［６］設定された性能基準は、許容範囲内に満たされることになるシップ操作のための最適化目標からなる点で特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］または［５］記載の方法。
［７］前記設定された性能基準は付加的に、水深に、排気に、ならびに／あるいは、到着時間または途中のポイントのためのタイムウィンドウを規定するタイムスケジュールに関連する制約からなる点で特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］または［６］記載の方法。
［８］前記選択された性能変数は、予測されたエネルギーバランスと、予測された燃料消費と、動力プラントの予測されたエネルギー消費と、推進および補助デバイスと、予測されたヴェッセルの動きと、廃熱の量および回収と、距離と、時間とのうちの少なくとも１つからなる点で特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］または［７］記載の方法。
［９］天気と、海流と、海深と、海況と、周囲の温度と、海水温度と、大気の湿度と、時刻とのデータといった海洋情報のような、シップの操作の間の外部条件の情報から、ならびに／あるいは、ヴェッセルの動きや、トリム、傾斜および喫水といった浮位置や、推進システムや、シップのスピードや、舵のアクションや、燃料コストや、動力とスピードとに関連する効率曲線や、排気値や、ヴェッセルの推進の状態や、補助および操縦の機器や、および／または、操作のモードのような操作条件の情報から、前記動的入力パラメータはなる点で特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］、［７］または［８］記載の方法。
［１０］少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する値を最小化する、ステップｅ）においてルートを選択することによって特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］、［７］、［８］または［９］記載の方法。
［１１］決定されたルートは、少なくとも１つの選ばれた性能変数に対する所望の値が満たされた場合に、所定の許容範囲内で最適化を満たす点でさらに特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］、［７］、［８］または［９］記載の方法。
［１２］動力消費に、シップ上のエネルギー消費デバイスのエネルギーバランスに、燃料／動力消費に、および／または、ヴェッセルの動きに関連する性能変数と、前記性能変数が依存する動的入力パラメータとの間の関連性を、継続的に再規定できる自己学習アルゴリズムを、新たな測定結果中で使用することによって、新たな測定結果を取得した後に、使用する前にモデルを改善し、前記動的入力パラメータは、前記シップの操作の間にセンサからの測定結果として取得されることよってさらに特徴付けられる［３］、［４］、［５］、［６］、［７］、［８］、［９］、［１０］または［１１］記載の方法。
［１３］天気、海およびトラフィックの予想のような付加的な入力パラメータを、前記モデルはさらに含む点で特徴付けられる［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］、［７］、［８］、［９］、［１０］、［１１］または［１２］記載の方法。
［１４］ルートの最適化のためのシップ中のシステムにおいて、
ａ）性能変数と、前記性能変数に影響する動的入力パラメータとの間の１つ以上の関連性を規定することによって、シップの性能をシミュレートし、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得する手段と、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな測定結果を受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新する手段とを備えるモデルと、
ｂ）−１つ以上の選択された性能変数に関して、異なるルートを最適化する手段と、
−選ばれた性能変数に対してそのルートのシミュレーション結果が最適化されるルートを選択する手段とを備える算出ユニットと、
ｃ）測定結果の信号を前記モデルに送る手段を備えるセンサとを具備するシステム。
［１５］シップの性能をシミュレートするモデルを構成する、シップ中のプロセッサユニットにおいて実行するコンピュータプログラムプロダクトにおいて、
前記モデルは、
前記シップの性能に関連する変数と、前記変数が依存する動的入力パラメータを示すパラメータとの間の関連性を規定し、
−シップの操作の情報と、前記シップの操作の間のセンサからの測定結果とを取得して、動的入力パラメータのセットを生成させるステップと、
−前記シップに対するルートの決定のために、前記モデルにおいて最適化されることになる１つ以上の前記性能変数を選択するステップと、
−前記シップの性能のためのシミュレーション結果を算出し、それにより、前記算出において使用されることになる前記動的入力パラメータは新たな測定結果に基づいており、前記１つ以上の選択された性能変数の値は異なるルートに依存しているステップと、
−前記シップの性能のシミュレーション結果が、前記選択された性能変数のために設定された１つ以上の基準を満たすルートを発見するステップと、
−最適化の結果のための設定された性能基準により一致するルートを発見するために、新たな入力データを受信するとともに、前記シミュレーション結果を継続的に更新するステップとを実行するコンピュータプログラムプロダクト。
【国際調査報告】
2015523557.tif 000005
2015523557.tif 000006