(57)【要約】【課題】長い計算時間を必要とすることなく、船速配分及び主機に配分する負荷の最適解を算出することを目的とする。【解決手段】主機負荷配分算出装置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、複数台の主機を備える船舶における該区間毎の船速、及び前記主機への負荷配分を算出する。主機負荷配分算出装置１０は、組み合せ決定部３０によって、動作させる主機の組み合わせを決定する。そして、最適化演算部３２が、決定した主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる区間船速を算出し、区間船速に基づいて総主機負荷を算出し、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分を算出する。そして、選択部３４が、最適化演算部３２による算出結果から、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分と区間船速とを選択する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の主機を備える船舶における出発地点から到着地点までの船速、及び前記主機への負荷配分を算出する主機負荷配分算出装置であって、
動作させる前記主機の組み合わせを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された前記主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる船速を算出し、該船速に基づいて主機負荷の総量を算出し、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分を算出する演算手段と、
前記演算手段による算出結果から、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分と船速とを選択する選択手段と、
を備える主機負荷配分算出装置。
【請求項２】
前記演算手段は、船速及び船内で用いられる電力の予測値に基づいて前記主機負荷の総量を算出する請求項１記載の主機負荷配分算出装置。
【請求項３】
前記演算手段は、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、
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、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、前記区間毎の船速を制御変数とし、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して算出する船速最適化計算手段と、
前記船速最適化計算手段によって算出された前記区間毎の船速に基づいて前記主機負荷の総量を算出する総主機負荷計算手段と、
前記燃料消費量を目的関数とし、前記主機負荷の総量並びに前記主機毎の最大負荷及び最小負荷を制約条件とし、前記主機負荷の総量に基づく前記主機毎の負荷配分を制御変数とし、前記目的関数を最小とする前記主機毎の負荷配分を最適解として算出する主機負荷最適化計算手段と、
を備える請求項１又は請求項２記載の主機負荷配分算出装置。
【請求項４】
前記演算手段は、相対的に燃料消費が高い前記主機よりも相対的に燃焼消費が低い前記主機に対して、負荷をより多く配分する請求項１から請求項３の何れか１項記載の主機負荷配分算出装置。
【請求項５】
複数台の主機を備える船舶における出発地点から到着地点までの船速、及び前記主機への負荷配分を算出する主機負荷配分算出方法であって、
動作させる前記主機の組み合わせを決定する第１工程と、
前記第１工程で決定された前記主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる船速を算出し、該船速に基づいて主機負荷の総量を算出し、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分を算出する第２工程と、
前記第２工程による算出結果から、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分と前記区間毎の船速とを選択する第３工程と、
を含む主機負荷配分算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主機負荷配分算出装置及び主機負荷配分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。
【０００３】
特許文献１には、エネルギー源の使用を最適化することで、船舶の燃料効率を最適化する方法として、センサネットワークから受け取ったセンサ信号に依存して、コンピュータシミュレーションモデルから１つ又は複数の最適化されたパラメータを生成し、この最適化されたパラメータを、エネルギーを消費するシステムを含む船舶のシステムを制御するコントローラに伝えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３３６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の最適化方法は、船速や船舶内で使用される電力需要に基づく負荷（エネルギー需要）を想定した最適化ではない。また、特許文献１に記載のコンピュータシミュレーションモデルでは、時間軸が特定の１点のみでの最適化であり、出発地点から到着地点までにおける船速配分といった一定の時間帯での最適化は行われていない。
【０００６】
さらに、船舶によっては複数台の主機を備えるものがある。このような船舶では、同じ航路であっても、動作させる主機の組み合わせと主機に配分する負荷の大きさとによって燃料消費量も変化する。なお、負荷は、船速や船舶内で使用される電力需要に応じて変化する。
しかしながら、動作させる主機の台数と主機毎に配分する負荷とを同時に最適化することは、「組み合わせ最適化」と呼ばれ、長い計算時間を要するので最適解を算出することが難しい。
【０００７】
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、長い計算時間を必要とすることなく、船速配分及び主機に配分する負荷の最適解を算出できる、主機負荷配分算出装置及び主機負荷配分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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の主機負荷配分算出装置及び主機負荷配分算出方法は以下の手段を採用する。
【０００９】
本発明の第一態様に係る主機負荷配分算出装置は、複数台の主機を備える船舶における出発地点から到着地点までの船速、及び前記主機への負荷配分を算出する主機負荷配分算出装置であって、動作させる前記主機の組み合わせを決定する決定手段と、前記決定手段で決定された前記主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる船速を算出し、該船速に基づいて主機負荷の総量を算出し、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分を算出する演算手段と、前記演算手段による算出結果から、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分と船速とを選択する選択手段と、を備える。
【００１０】
本構成に係る主機負荷配分算出装置は、船舶の船速及び複数の主機毎に配分する負荷を算出する。
【００１１】
演算手段は、まず、出発地点から到着地点まで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最適解（制御変数）を求める手法である。
【００１２】
また、複数台の主機を備える船舶は、常に全ての主機を動作させるのではなく、負荷の大きさに応じて最適な主機を動作させる。しかしながら、動作させる主機の台数と主機毎に配分する負荷とを同時に最適化するための計算は、長い計算時間を要し、最適解を算出することが難しい。
そこで、動作させる主機の組み合わせが決定手段によって決定される。例えば、主機が４台備えられている場合には、１台運転が４通り、２台運転が６通り、３台運転が４通り、４台運転が１通りの計１５通りの組み合わせとなる。
【００１３】
そして、演算手段によって、決定された主機の組み合わせ毎に、算出した船速に基づいて主機負荷の総量が算出され、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分が算出される。
【００１４】
これにより、主機の組み合わせ毎に、船速及び主機毎の負荷配分が算出されるので、主機の台数は最適化計算に含まれない。すなわち、主機の台数は、最適化計算の変数とはならない。このため、最適化計算が複雑化することが無いので、本構成は、長い計算時間を必要とすることなく、船速配分及び主機に配分する負荷の最適解を算出できる。
【００１５】
上記第一態様では、前記演算手段が、船速及び船内で用いられる電力の予測値に基づいて前記主機負荷の総量を算出してもよい。
【００１６】
本構成によれば、より精度高く、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷の最適解を算出することができる。
【００１７】
上記第一態様では、前記演算手段が、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、前記演算手段が、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、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、前記区間毎の船速を制御変数とし、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して算出する船速最適化計算手段と、前記船速最適化計算手段によって算出された前記区間毎の船速に基づいて前記主機負荷の総量を算出する総主機負荷計算手段と、前記燃料消費量を目的関数とし、前記主機負荷の総量並びに前記主機毎の最大負荷及び最小負荷を制約条件とし、前記主機負荷の総量に基づく前記主機毎の負荷配分を制御変数とし、前記目的関数を最小とする前記主機毎の負荷配分を最適解として算出する主機負荷最適化計算手段と、を備えてもよい。
【００１８】
本構成によれば、より精度高く、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷の最適解を算出することができる。
【００１９】
上記第一態様では、前記演算手段が、相対的に燃料消費が高い前記主機よりも相対的に燃焼消費が低い前記主機に対して、負荷をより多く配分してもよい。
【００２０】
本構成によれば、簡易かつより精度高く、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷の最適解を算出することができる。
【００２１】
本発明の第二態様に係る主機負荷配分算出方法は、複数台の主機を備える船舶における出発地点から到着地点までの船速、及び前記主機への負荷配分を算出する主機負荷配分算出方法であって、動作させる前記主機の組み合わせを決定する第１工程と、前記第１工程で決定された前記主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる船速を算出し、該船速に基づいて主機負荷の総量を算出し、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分を算出する第２工程と、前記第２工程による算出結果から、前記燃料消費量が最小となる前記主機毎の負荷配分と前記区間毎の船速とを選択する第３工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、長い計算時間を必要とすることなく、船速配分及び主機に配分する負荷の最適解を算出できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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主機負荷配分算出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主機負荷配分算出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最適化計算処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る最適化計算処理のステップ１０４における処理内容を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る船速から燃料消費量を算出する計算モデルを示した模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る主機負荷最適化計算による主機負荷配分の方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る主機負荷配分算出装置及び主機負荷配分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。
本実施形態に係る主機負荷配分算出装置は、船舶の船速及び複数の主機毎に配分する負荷を算出する。なお、主機負荷配分算出装置は、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最適解（制御変数）を求める最適化計算を行う。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。
【００２５】
そして、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「船速最適化計算」ともいう。）するものである。
【００２６】
図１は、船速最適化計算の概念の一例を示す模式図である。
図１の例に示される船速最適化計算は、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。
【００２７】
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、気温、風向、風速、潮流の流速、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、燃料消費量計算ステップの詳細は、図７を参照して後述する。
【００３０】
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。
【００３１】
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）を除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。
【００３２】
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。
【００３３】
このように、船速最適化計算では、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。
【００３４】
ここで、本実施形態に係る最適化計算の対象となる船舶は、複数の主機で発電を行い、その電力をモータに連結されたプロペラの回転や、照明及び空調等の電力需要に用いる。すなわち、本実施形態に係る最適化計算は、一例として、電気推進の船舶を対象としている。
【００３５】
上記のような複数台の主機を備える船舶は、常に全ての主機を動作させるのではなく、負荷の大きさに応じて最適な主機を動作させる。しかしながら、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷とを同時に最適化するための計算は、長い計算時間を要し、最適解を算出することが難しい。
そこで、本実施形態に係る主機負荷配分算出装置は、動作させる主機の組み合わせを予め決定する。例えば、主機が４台備えられている場合には、１台運転が４通り、２台運転が６通り、３台運転が４通り、４台運転が１通りの計１５通りの組み合わせとなる。
【００３６】
本実施形態に係る主機負荷配分算出装置は、決定した主機の組み合わせ毎に、船速最適化計算によって、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる区間毎の船速を算出し、算出された船速に基づいて主機負荷の総量（以下「総主機負荷」という。）を算出する。
そして、主機負荷配分算出装置は、主機の組み合わせ毎に、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分（以下「主機負荷配分」という。）を算出する主機負荷最適化計算を行う。
【００３７】
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主機負荷配分算出装置１０の電気的構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る主機負荷配分算出装置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。
【００３８】
さらに、主機負荷配分算出装置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。
【００３９】
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。
【００４０】
図４は、主機負荷配分算出装置１０の機能ブロック図である。
主機負荷配分算出装置１０は、組み合せ決定部３０、最適化演算部３２、及び選択部３４を備える。
【００４１】
組み合せ決定部３０は、船舶に備えられている複数の主機のうち、動作させる主機の組み合わせ（以下「台数パターン」という。）を決定する。なお、船舶に備えられる各主機は、負荷（馬力）に対する燃料消費量等の特性が同じでもよく、異なってもよい。
【００４２】
最適化演算部３２は、組み合せ決定部３０で決定された台数パターン毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる区間毎の船速（以下「区間船速」という。）を算出し、区間船速に基づいて総主機負荷を算出し、燃料消費量が最小となる主機負荷配分を算出する。
すなわち、最適化演算部３２は、台数パターン毎に最適化計算を行い、主機の負荷配分と区間船速を算出する。例えば、台数パターンが１５通りある場合、最適化演算部３２は、１５回の最適化計算を行い、１５通りの主機の負荷配分と区間船速を算出する。
【００４３】
選択部３４は、最適化演算部３２による算出結果から、燃料消費量が最小となる主機負荷配分と区間船速とを選択する。
【００４４】
このように、主機負荷配分算出装置１０は、決定された台数パターン毎に、主機負荷配分及び区間船速を算出するので、主機の台数は最適化計算に含まれない。すなわち、主機の台数は、最適化計算の変数とはならない。このため、最適化計算が複雑化することが無いので、主機負荷配分算出装置１０は、長い計算時間を必要とすることなく、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷の最適解を算出することができる。
なお、主機の台数は、一般的に数台（例えば４台）であるので、最適化計算を主機の台数の考えられる全ての組み合わせの総当りで行っても、計算時間が膨大になることはなく、現実的な計算時間で対応可能である。
【００４５】
次に、最適化演算部３２の詳細について説明する。
最適化演算部３２は、船速最適化計算部４０、総主機負荷計算部４２、及び主機負荷最適化計算部４４を備える。
【００４６】
船速最適化計算部４０は、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、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、区間船速を制御変数とし、目的関数を最小とする区間船速を最適解として算出する。
【００４７】
総主機負荷計算部４２は、船速最適化計算部４０によって算出された区間船速、及び船内での消費電力の予測値（以下「船内電力予測値」という。）に基づいて総主機負荷を算出する。すなわち、総主機負荷計算部４２は、区間船速から船速負荷を算出し、船内電力予測値から船内電力負荷を算出し、船速負荷と船内電力負荷との和を、船舶が必要とする負荷の合計である総主機負荷とする。
【００４８】
なお、船内電力予測値は、別途外部ネットワーク等から取得した気象海象予報情報から得られる気象条件や海象条件に基づいて算出される。例えば、外気温度に基づいて空調設備の消費電力が予測され、日照量に基づいて照明の消費電力が予測される。
【００４９】
そして、主機負荷最適化計算部４４は、燃料消費量を目的関数とし、総主機負荷並びに主機毎の最大負荷及び最小負荷を制約条件とし、総主機負荷に基づく主機負荷配分を制御変数とし、目的関数を最小とする主機負荷配分を最適解として算出する。主機負荷配分は、主機毎に配分される負荷の大きさであるため、以下の説明で「個別主機負荷」ともいう。
【００５０】
下記表１は、船速最適化計算部４０による計算条件（船速最適化計算条件）、及び総主機負荷計算部４２による計算条件（主機負荷最適化計算条件）の一覧である。
【表１】
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【００５１】
すなわち、船速最適化計算部４０は、目標航海時間を満たすように区間毎の最大船速及び最小船速の範囲内で、燃料消費量が最小となる区間船速を算出するものである。また、主機負荷最適化計算部４４は、総主機負荷計算部４２で算出された総主機負荷を満たすように主機毎の最大負荷及び最小負荷の範囲内で、燃料消費量が最小となる主機負荷配分を算出するものである。
そして、最適化演算部３２は、台数パターン毎に、船速最適化計算部４０、総主機負荷計算部４２、及び主機負荷最適化計算部４４による演算を行い、主機負荷最適化計算部４４による演算結果を選択部３４に出力する。
【００５２】
図５は、本実施形態に係る最適化計算処理の流れを示すフローチャートである。
【００５３】
まず、ステップ１００では、組み合せ決定部３０によって台数パターンを決定する。
【００５４】
また、ステップ１０２では、気象海象予報情報から得られる気象条件や海象条件に基づいて、船内電力予測値を算出する。
【００５５】
次のステップ１０４では、ステップ１００で決定した台数パターン毎に、船速最適化計算及び主機負荷最適化計算を行う。この最適化計算において、ステップ１０２で算出した船内電力予測値が用いられる。
【００５６】
次のステップ１０６では、ステップ１０４による最適化計算で算出した主機負荷配分や燃料消費量等を台数パターン毎に、ＨＤＤ１８に記憶させる。
【００５７】
次のステップ１０８では、全ての台数パターンに対して最適化計算が終了したか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１１０へ移行する。否定判定の場合はステップ１０４へ戻り、全ての台数パターンに対して終了するまで最適化計算を繰り返す。
【００５８】
ステップ１１０では、全ての台数パターンのうち、最も燃料消費量が少なくなる台数パターンをＨＤＤ１８から読み出し、その台数パターンにおける主機負荷配分を最適解として決定し、最適化計算処理を終了する。
【００５９】
図６は、ステップ１０４における処理内容を示したフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップ２００では、船速最適化計算により区間船速を算出する。
【００６１】
ステップ２０２では、燃費消費量集束計算を行う。ステップ２００で算出した区間船速を用いて主機馬力を算出し、予めＨＤＤ１８に記憶されている馬力・燃費情報に基づいて、区間船速に応じた燃費を算出する。馬力・燃費情報は、主機馬力（主機負荷）と燃料消費（以下「燃費」ともいう。）との相関関係を示す情報（例えば関数）である。
なお、ステップ２０２で燃料消費量を算出する過程では、ステップ１０２で算出した船内電力予測値を用いることで、総主機負荷も算出される。
【００６２】
また、船舶は航行において水が抵抗となるため、実際には、船速最適化計算で算出した区間船速に対して水の抵抗を考慮する必要がある。このため、ステップ２０２では、水の抵抗等を考慮した高精度な燃料消費量を算出する。そして、船速最適化計算で算出した区間船速に対して水の抵抗を考慮した修正を行う。この修正された船速（以下「修正船速」）は、船速最適化計算の制御変数として用いられる。
船速最適化計算は、修正船速を基準として区間船速を再び算出し、ステップ２０２で燃料消費量の算出と修正船速の算出を行う。そして、船速最適化計算で求めた区間船速と修船速とがほぼ一致するまで、すなわち収束するまでステップ２００とステップ２０２が繰り返される。
【００６３】
ステップ２０４では、ステップ２０２で算出した総主機負荷と台数パターンに基づいた、主機負荷最適化計算を行う。
【００６４】
ステップ２０６では、主機負荷最適化計算によって決定された主機毎の負荷配分に基づいた燃料消費量の計算を、馬力・燃費情報を用いて行う。
【００６５】
図７は、船速から燃料消費量を算出する計算モデル５０を示した模式図である。すなわち、図７に示される計算モデル５０は、上述したステップ２０２に相当する。
【００６６】
まず、制御変数である船速は、推進力計算モデル５２に入力される。
推進力計算モデル５２は、船形やプロペラ形状等の船舶仕様に基づいて、入力された船速を実現するための推進馬力を算出すると共に、入力された船速を実現するための基準となるプロペラの回転数やプロペラの翼角等の作動点を算出する。
【００６７】
総必要電力算出部５４は、算出した推進馬力を実現するための必要電力と船内電力予測値とを合計し、船舶で必要とする電力の合計値である総必要電力を算出する。
【００６８】
作動点調整部５６は、推進力計算モデル５２で算出された作動点に対して、プロペラに作用する水の抵抗等に基づいて調整（補正）を行い、実際のプロペラの回転数等（以下「調整作動点」という。）を算出する。
【００６９】
そして、燃料消費量計算モデル５８は、総必要電力算出部５４から入力される総必要電力や、作動点調整部５６から入力される調整作動点に基づいて、主機で生じさせるべき馬力（総主機負荷）を計算し、予め記憶されている馬力・燃費情報に基づいて、船舶の燃料消費量を算出する。なお、主機を運転する時間に燃費を乗算することで、燃料消費量が算出される。
【００７０】
また、船速再計算部６０は、調整作動点に基づく船速を計算し、修正船速とする。船速再計算部６０で算出された修正船速は、制御変数として船速最適化計算に用いられる。
【００７１】
このように、本実施形態に係る最適化計算は、図７に示すように、船内の電力消費や船舶に作用する水の抵抗等を考慮することで、船舶の燃料消費量を高精度に求めることができる。
【００７２】
図８は、主機負荷最適化計算による主機負荷配分の方法を示す模式図である。
【００７３】
図８に示されるように、主機負荷最適化計算では、相対的に燃料消費が高い主機よりも相対的に燃焼消費が低い主機に対して、負荷をより多く配分する。
【００７４】
図８の例において、主機１、主機２、主機３は、各々負荷（馬力）と燃料消費との相関関係が異なる。
主機１では、負荷が小さくても燃料消費は大きいが、負荷がある程度以上となると負荷の大きさに関わらず燃料消費がほぼ一定となる。主機２では、負荷が大きくても燃料消費は小さい。主機３では、負荷の増加に比例して燃料消費も大きくなる。
なお、図８に示されるような負荷（馬力）と燃料消費との相関関係を示したグラフは、上述した馬力・燃費情報に相当する。
【００７５】
そこで、図８の例では、主機２に最も多く負荷を配分し、次に主機３、主機１の順番に多くの負荷を配分する。なお、図８に示される相関関係を示したグラフにおける黒点の位置が、各主機に配分する負荷及び負荷に応じた燃料消費である。
【００７６】
これにより、主機負荷最適化計算は、簡易かつより精度高く、動作させる主機の台数と主機に配分する負荷の最適解を算出することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係る主機負荷配分算出装置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、複数台の主機を備える船舶における該区間毎の船速、及び前記主機への負荷配分を算出する。
主機負荷配分算出装置１０は、組み合せ決定部３０によって、動作させる主機の組み合わせを決定する。そして、最適化演算部３２が、決定した主機の組み合わせ毎に、出発地点から到着地点に達するまでの燃料消費量が最小となる区間毎の船速を算出し、該船速に基づいて主機負荷を算出し、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分を算出する。そして、選択部３４が、最適化演算部３２による算出結果から、燃料消費量が最小となる主機毎の負荷配分と区間毎の船速とを選択する。
【００７８】
これにより、本実施形態に係る主機負荷配分算出装置１０は、長い計算時間を必要とすることなく、船速配分及び主機に配分する負荷の最適解を算出できる。
【００７９】
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。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、船舶の燃料消費量を算出する際に、船内の電力消費量を考慮する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、例えば、船内の電力消費量が推進力に要する負荷に比べて非常に小さい船舶等の場合、船内の電力消費量を考慮せずに、船速から総主機負荷を一意に決定する形態としてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態で説明した各処理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】
【００８２】
１０    主機負荷配分算出装置
３０    組み合せ決定部
３２    最適化演算部
３４    選択部
４０    船速最適化計算部
４２    総主機負荷計算部
４４    主機負荷最適化計算部
【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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【図７】
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【図８】
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