令和5年度 内航船舶技術支援セミナー

航海自動化に向けた取組み～離着桟計画を含むPlannerの開発～
2023年11月28日 @ 広島
2023年12月 7日 @ 東京

運航技術グループ 岡田尚樹

© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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* DFFAS+(DesigningFutureof Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous ShipsPlus) Projectは the(公財)日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト
MEGURI 2040」における取り組みですMEGURI 2040」における取り組みですPlannerの開発に至る技術的背景

海のソリューションコンサルティング企業

日本海洋科学HP (https://www.jms-inc.jp/)
ウシオライティング（製品サイト）(https://www.ushio-pro.com/christie/case/detail.html?pdid=153)© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです1Plannerの開発に至る技術的背景
海事コンサルティング
海外造船海運コンサルティング
新造船建造コンサルティング
保船コンサルティング
潜水事業
プロダクト開発・販売
海事教育訓練船員サポート
品質管理

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Plannerの開発に至る技術的背景
海事コンサルティング
計測・測量等(船舶航行実態調査他)
港湾関係(港湾の将来計画・再編成等)
船舶関係(船型大型化に伴う安全対策等)
航行安全対策(入出港基準の設定)
海上交通流シミュレーション
係留動揺シミュレーション
ロジスティックス・シミュレーション
海事産業政策・戦略等

プロダクト開発・販売
操船シミュレータ
PPU(Portable Pilot Unit)
接岸支援装置振動台
各種コンサルティング用分析ツール
海域評価ツール
操船評価ツール 等
行動計画策定モジュール(Planner)
等
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* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです3無人運航船プロジェクト “MEGURI2040”（無人化 / 自動化≠ 省人化）

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* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです4無人運航船プロジェクト “MEGURI2040”
第1ステージ
2020年2月～2022年3月
５つのコンソーシアムによる実証試験

日本財団HP『無人運航船プロジェクト MEGURI 2040』より引用・加工
https://www.nippon-foundation.or.jp/what/projects/meguri2040© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです5ROUTE PLANNER “ARS (アルス)”

DFFAS ドキュメンタリー映像
ﾀﾞｲｼﾞｪｽﾄ版(8分) / 完全版(53分)© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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DFFAS プロジェクト（第1ステージ）実証実験結果© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです7離着桟計画設計上の留意事項

離桟・着桟計画を設計する際の留意事項
港湾施設の構造、周辺の航行環境等が多様である
先船（後船）の有無によって着桟位置が変わる
低速域での航行のため，高度な制御技術が求められる外力の影響が支配的になる
操船の困難度はアクチュエータの性能に依存する© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです8第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)

事前に対象船舶，離桟・着桟予定の港ごとに以下を準備
1. 対象船舶の運動モデルを構築
2. 複数の離桟・着桟計画の候補群を設計
3. 港付近における気象海象の将来予測モデルを構築
航海中（離桟・着桟の直前）に以下を実施
4. 離桟・着桟計画候補群の端点位置を調整
5. 予想された気象・海象条件から候補群の優先順位を定義
6. 船舶等の衝突リスクを考慮した最適計画を出力© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです9第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
1. 対象船舶の運動モデルを構築
事前に対象船舶，離桟・着桟予定の港ごとに以下を準備
1. 対象船舶の運動モデルを構築
2. 複数の離桟・着桟計画の候補群を設計
3. 港付近における気象海象の将来予測モデルを構築
航海中（離桟・着桟の直前）に以下を実施
4. 離桟・着桟計画候補群の端点位置を調整
5. 予想された気象・海象条件から候補群の優先順位を定義
6. 船舶等の衝突リスクを考慮した最適計画を出力
本船の船長（船員）にシミュレータ上で操船して頂き，現実との乖離を最小化するように運動モデルを調整する。第1ステージでは複数回に渡りご協力いただいた。
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* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです10第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
2. 複数の離桟・着桟計画の候補群を設計
事前に対象船舶，離桟・着桟予定の港ごとに以下を準備
1. 対象船舶の運動モデルを構築
2. 複数の離桟・着桟計画の候補群を設計
3. 港付近における気象海象の将来予測モデルを構築

外力の影響だけでなく障害を避けながら離着桟する場合も想定して，複数の候補群（操船方法）を作成する。「1.対象船舶の運動モデルを構築」と並行して実施する© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです11第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
3. 港付近における気象海象の将来予測モデルを構築
事前に対象船舶，離桟・着桟予定の港ごとに以下を準備
1. 対象船舶の運動モデルを構築
2. 複数の離桟・着桟計画の候補群を設計
3. 港付近における気象海象の将来予測モデルを構築

岸壁付近の風・潮流情報をシミュレーションする。
（10×10点(100m間隔)の格子点上の外力情報を予測）© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです12第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
4. 離桟・着桟計画候補群の端点位置を調整

港名・施設名が同じであったとしても，当日の状況に応じて，使用する係船柱が変更されることは日常的にあり得る。数m～数百mの前後位置の移動があり得ることを想定した設計とする必要がある© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです13第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
4. 離桟・着桟計画候補群の端点位置を調整

岸壁法線と平行となる部分等を利用して，屈曲部分をひとまとまりにして平行移動させる。

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* DFFAS+ (Designing the Future of Fully Autonomous Ships Plus) Project は (公財) 日本財団が実施する「無人運航船プロジェクト MEGURI 2040」における取り組みです14第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
5. 予想された気象・海象条件から候補群の優先順位を定義①③②【シミュレーション実施】
外力影響，岸壁との距離を考慮【評価のポイント】
・計画からの逸脱量
・最終点までに要する時間
・岸壁からの離隔距離・舵の使用量・主機の使用量・スラスターの使用量© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)
6. 船舶等の衝突リスクを考慮した最適計画を出力①②③【最適計画の出力】
障害物を避けつつ，優先順位が最も高い候補を最適解として提案する。

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第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)【Un-Berthing / Leaving】
出港準備開始4.1 離桟計画に関する情報を取得（離桟計画候補群，離桟位置，外力）

4.2 離桟位置の調整
5 シミュレーション実行（候補群の中で優先順位を定義）
6.1 暫定最適計画の準備（船舶等の衝突リスクを考慮）
6.2 最適離桟計画を出力
出港開始© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第1ステージにおける取組み(離着桟計画の設計)【Approach / Berthing】
着桟位置まで 5.0～20.0 NM
4.1 着桟計画に関する情報を取得（着桟計画候補群，着桟位置，外力）
4.2 着桟位置の調整
0.5～5.0 NM
5 シミュレーション実行（候補群の中で優先順位を定義）
0.5～2.0 NM
6.1 暫定最適計画の準備（船舶等の衝突リスクを考慮）
0.5～1.0 NM
6.2 最適着桟計画を出
力
着桟計画上を航行© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第2ステージにおける挑戦
暫定案

ARS搭載予定

ARS搭載予定© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第2ステージにおける挑戦①社会実装に耐え得る持久力の向上• 第2ステージの実証期間は商用運航中の6カ月間※その間，技術者は常駐しない②過密スケジュール下での自動離着桟の実現• ETAを意識した操船が求められる• 離島航路では着桟～離桟まで最短10分③第1ステージでは構想外としていた操船方法の実現• 旋回・回頭・後進・横移動やこれらを組み合わせた操船© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第2ステージにおける挑戦②

過密スケジュール下での自動離着桟の実現「おりんぴあどりーむせと」•
全長65.56m•
総トン数942トン•
定員500名•普通乗用車60台

https://skyticket.jp/ferry/ryobi/olmpia_dream/

30分
20分

20分

30分

70分

20分

10分

国際両備フェリー株式会社HP(https://ryobi-shodoshima.jp/olympia-dream-seto/)より抜粋※一部加工して利用© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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第2ステージにおける挑戦③

第1ステージでは構想外としていた操船方法の実現

a) 横移動～その場回頭(離桟操船)

0100200300400500me) その場回頭～後進＋横移動(着桟操船)c) 後進＋横移動※外力利用も想定(着桟操船)d) その場回頭～横移動(着桟操船)b) 小範囲での旋回～横移動(着桟操船)f) 小範囲での旋回～後進(着桟操船)© 2022. DFFAS+ CONSORTIUM All rights reserved.
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