Monohakobi Techno Forum 2021

自律船導入の背景と実現に向けた課題～DFFASプロジェクトの取り組みから～2021年12月2日

株式会社MTI 船舶物流技術グループ
中村 純

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目次
1.自律機能開発の必要性とその背景
2.日本財団助成事業 “DFFAS PJ”とは
3.自律機能導入への課題

4.まとめ© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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ヒューマンファクター補完の必要性
主要な航海事故の原因と要改善点の分析
原因

事故
（原因）
Human Factor（根本原因）
Risk monitoring
Risk Evaluation

要改善点© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

ヒューマンファクターの補完が必要

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ヒューマンファクターの補完による事故防止• 自律機能開発とは、機能の高度化を図り、人間を支援する機能（認知・判断・行動）を作る
ヒューマンファクターの補完による安全運航の達成

機械人間

正確性と 信頼性と並列処理 柔軟性

機械と人間の特徴は表裏相互補完が可能

信頼性と 正確性と柔軟性

並列処理安全性が向上し、安定輸送に貢献© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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機能自動化の背景
現在• 考える機能（分析/計画）の自動化が必要• 情報統合の自動化 画像認識による物標検知
2000年代～1990年代••INS*ECDIS*• 航海計器の発展• 単一業務の自動化••••

接近距離計算（ターゲットトラッキング)
針路保持（オートパイロット）
進路保持（トラックコントロールシステム)
測位（GPS)（提供：ORCA AI）

航路計画策定* INS（Integrated Navigation System）：航海計器群の情報統合
ECDIS：電子海図表示装置、海図と航海計器の情報統合（提供：日本海洋科学）

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自律船の区分とスコープ

開発検討の対象とロイド船級及びIMO自動運航レベル
IMO Degree １＆２①現行
人間＋ECDIS②有人自律

IMO Degree ３＆４③完全自律

人間＋高度支援（計画策定含む）

開発方針

完全自律を見据えつつ有人自律船開発目指す

国土交通省：
海事産業集約連携促進技術開発
補助事業
引用：.Edward Fort , Global Head of Engineering, Lloyds Register, “Autonomous ships – LR approach” January 2018

日本財団：
MEGURI2040

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自律船における運航システムとは現状の運航方式

乗組員

乗組員

機械

有人自律船フレームワーク

機械

APExS

乗組員

高度自律船フレームワーク

乗組員
機械

機械

APExS-auto
情報収集
例：
他船はどこにいて、どう動いているか？
自分はどこにいるか？
自分はどこを向いているか？

機械

陸上支援分析

計画

承認

どのように行動すればよいか？
例：
どの船が危ないか？
どの浅瀬が危ないか？

*APExS:（Action Planning and Execution System)（参考）国内初、自律船フレームワークの船級認証を取得 (2020年5月14日）
https://www.nyk.com/news/2020/20200514_01.html

機械乗組員

実行
計画どおりに操船するには、どう操作したらよいか？

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DFFAS プロジェクト概要
プロジェクト目標• 高度な自律機能による世界初の輻輳海域における実証• 各企業の技術底上げ & 技術の標準化による日本の競争力強化• 社会実装を実現・継続できる多種多様な企業が参画するOpen Innovation体制の構築

実証航海イメージ
To 伊勢湾

From 東京湾

コンソーシアムメンバー

・鈴与海運
・日本海洋科学(代表)・東京海上日動火災保険
・イコーズ
・東京計器
・ウェザーニューズ・ナブテスコ・EIZO
・日本海運
・NTT・日本郵船
・NTTドコモ・NTTコミュニケーションズ ・日本シップヤード
2022年2月 実証予定
・日本無線・MTI・BEMAC749GT型 ・近海郵船・pluszero
コンテナ船 ・サンフレム
・古野電気
・三和ドック「すざく」を ・ジャパンハムワージ
・本田重工業
改造し実証 ・ジャパンマリンユナイテッド ・三浦工業株式会社
・三井住友海上火災保険
・スカパーJSAT・三菱総合研究所 7
参画企業: 30社
（提供：イコーズ） 国内外協力企業・団体: 60社超 ・横河電子機器

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DFFASシステム 自律機能概要
通信インフラ [LTE・衛星]

すざく：自律航行設備を搭載

陸上支援センター（提供：イコーズ）（提供：日本無線）

陸上から本船の運航を支援する機能(航海計画策定、航海監視、停泊監視、機関プラント監視、経済性確認)8

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DFFASシステムの構成
サブシステム名
Maneuvering

Propulsion

役割

主な機能

計画を立てて動かす・本船周辺情報を収集する
・短期航海計画を策定する
・Actuatorを制御する・遠隔から機器を監視・制御する船の動力及び電力を管理する・機関プラントの状態を収集する
・遠隔から機関プラントを監視・制御する

Communication 船陸で情報をやり取りする・船陸間の通信を実現する
・通信品質を測定する
・複数の通信方法から最適な通信方法を選択する

Fleet Operation 陸上から航海を支援する

・広範囲環境情報を収集する
・長期航海計画を策定する

CIM（CentralInformationManagement)

システムの状態を管理する・サブシステムの状態を収集する
・自律システムの状態を決定する・決定した自律システムの状態を各サブシステムに配信する

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自律機能導入における課題

故障

適切に機能しているか？

壊れないか？

情報が正確か？
非常時対応

情報信頼性

オペレーション上の課題を洗い出し例）
故障
情報信頼性
ヒューマンマシンコミュニケーション
非常時対応
システムの稼働状態© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

システムのヒューマンマシン

稼働状態

コミュニケーション：レーダーが使用出来ない：異なるセンサー間でデータが一致しない：人が機械出力の背景を理解できない：緊急対応が間に合わない：システム健全性を把握できない10

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故障への対応例
自律機能を利用するためには故障の予防保全が必要
システムの状態を確認できる①故障の見える化②故障の知らせる化③予防保全

システムにて異常を検知して知らせる（提供：BEMAC）

データを収集し、システムの異常を予測して知らせる
故障に対し前広に対応する機能が必要© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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情報信頼性の確保
多様なセンサーの組合せによる情報信頼性の確保が必要
周囲環境（提供：ORCA AI）

周囲の明度による（提供：古野電気）

多重反射による偽像

物標認識漏れ各機器の特徴、運用方法を理解して相互補完を実施© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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システムの稼働状態
システムの稼働状態を知るために適切な限定領域が必要
・ODD（Operational Design Domain）：自動化システムが適切に機能する範囲◼ 機器の稼働状態を考慮して、システムの稼働状態を判断する例）天候によりシステムの稼働状態が変わる例
ODD1 : 晴れODD2 : 曇り
ODD3 : 雨ODD1ODD2ODD313

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ヒューマン・マシン・コミュニケーション
出力の背景を適切に人間へ伝えることが必要

適切な避航ルートを理由と共に表示（提供：古野電気）

自律システムの健全性を分かりやすく表示（提供：BEMAC）© 2021. MTI Co., Ltd. All rights reserved.

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非常時の対応具体的なフォールバック遂行の環境を定義
・フォールバック：機能が異常に陥った際に、機能を制限したり別の方式に切り替えるなどして、限定的ながら使用可能な状態を維持すること。

DFFASの具体例（Remote Fallback)
短期航海計画機能の故障（提供：日本海洋科学）

陸上船長による短期航海計画策定（提供：日本無線）

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まとめ・ 安全運航を達成するためにヒューマンファクターを補完する自律化が重要・実用的な自律運航機能を達成するためにオペレーションを考慮した開発課題の洗い出し

・日本財団支援事業のDFFAS PJや国土交通省“海事産業集約連携促進技術開発補助事業”内で開発を実施中

謝辞：
国土交通省、日本財団及び関係各社に置かれましては、弊社にて実施している自律船開発に対し、ご支援・ご協力を頂きこの場を持ってお礼申し上げます。
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ご清聴ありがとうございました。

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