Monohakobi Techno Forum 2016

きらり技術力

船舶IoT・ビッグデータへの取り組み- 現状と今後 2016年11月11日

株式会社MTI 船舶技術部門
安藤 英幸

1

© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute発表の構成
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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute発表の構成
1.

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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute中長期の技術革新のトレンド〜Eco-ShipからSmart-Shippingへ〜


船に関わる技術革新がハードからソフトに移行する

鍵となる道具はICT(Information Communication Technology)

経験豊富な海技者とデータ解析に長けた技術者の連携により、洗練された、使いやすい道具を作り、あらゆる側面の海上輸送のオペレーションを改善していく時代

Martin Stopford氏の基調講演資料より (日本海事センター2015年12月フォーラム)4© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteキーとなるICT技術
IoT
 衛星通信 データ分析 App
 自動化・ロボット
Martin Stopford氏の基調講演資料より (日本海事センター2015年12月フォーラム)5© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute

IoT (Internet of Things)
Smart home

Firealarm

LightingAir
conditioning

Washing
machineReference)https://nest.com/thermostat/meet-nest-thermostat/
https://nest.com/works-with-nest/

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Monohakobi Technology Instituteインダストリアル・インターネット(産業機械のIoT)
ターゲット
 予期せぬダウンタイムの防止 メンテナンスコストの削減
 オペレーションにおける省エネ手段
 状態監視 ビッグデータ解析
 サービスエンジニアの支援
 機械のインテリジェント化
自己診断

仕事の仕方を変える
7Reference) https://www.ge.com/sites/default/files/
GE_IndustrialInternetatWork_WhitePaper_20131028.pdf© Copyright 2016
Monohakobi Technology Instituteデジタル・ツイン- Product Lifecycle Management(PLM)の運用フェーズへの拡張

RealSpace(Product, Plant…)

IoT dataInformation

VirtualSpace(3D model, simulation)

Reference)
1. http://gereports.jp/post/123359460439/digital-wind-farm
2. Michael Grieves, Virtually Perfect: Driving Innovative and Lean Products through Product Lifecycle Management, 20128

© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute発表の構成
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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteIoTとビッグデータの活用例
役割機能

IoT/ビッグデータの活用例

技術管理

•
•
•
•
•

新造船

• 設計最適化

運航• 省エネ運航• 安全運航• スケジュール管理

船隊整備• フリート計画• サービス計画
• 傭船

船主

運航者

安全運航
船体・プロペラクリーニング
状態監視・メンテナンス
環境規制への対応
省エネ改造

荷主、造船所、舶用メーカー、船級などバリュー・チェーンを構成する他のパートナーも船のIoT/ビッグデータに高い関心を持っている。特に、舶用メーカー、船級のメンテナンス・検査は、今後IoTの活用が進むと考えられる。

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Monohakobi Technology Institute

実海域性能モデルとデータの融合






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実海域性能に関するデジタル・ツイン
実運航で遭遇するあらゆる状態におけるパフォーマンス
IoTデータの活用による最新の状態の反映
シミュレーション・モデル補正へのIoTデータ活用© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute最適な航路・サービス計画・配船
航路サービス

船の実海域性能モデル
過去の気象統計

予測・推定- 着時間- 燃料マージン
- 船速
- 燃費

船のパフォーマンス・モデルと気象統計に基づきシミュレーションを行い、最適な航路・サービスを計画

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Monohakobi Technology Institute運航プロファイルに基づく船型改良

23 % の燃費・CO2削減

運航プロファイル
••
•
•
•

13

船速、回転数、馬力
喫水、トリム、排水量
天候
シーマージン
etc

省エネ改造
••
•

バルブ改造
省エネデバイス (MT-FAST)etc© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteIoTを活用した状態診断・予防保全〜これからのPHM (Prognostics & Health Monitoring)の取り組み
目的




予期せぬダウンタイムの防止
メンテナンスコストの削減

手段

SCADA*1データ解析
CMS*2 状態診断(振動解析、画像他の活用）
余寿命予測(RUL: Remaining of Useful Life)

状態量時間Reference) Prognosticating fault development rate in wind turbine generator bearings using local trend models (B&K Vibro, DTU),
PHM Europe 2016, pp. 132-141*1 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)*2 CMS (Condition Monitoring System)

14

KIRARI NINJA
360-degree panoramic camera to take photos
inside the dark combustion chamber© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteIoTに関する主な共同研究テーマ(NYK/MTIが参加するもの)

i

国プロ「先進安全船舶」
i-shipping NYK/MTI採択案件

イメージ図

レーダー波浪観測i

衝突防止と自律航行

i LNGカーゴモニタリング

荷役クレーンモニタリング多層型対水船速計

i 構造ヘルスモニタリング

i15

推進効率モニタリング

機関プラント事故防止© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteIoTに関する主な共同研究テーマとパートナー(NYK/MTIが参加するもの)
テーマ

共同研究パートナー【国】衝突予防と自律航行 *1

古野電気、東京計器、日本無線、日本海洋科
学、海上技術安全研究所、ClassNK【国】機関プラント事故防止*1

JMU、DU、バルチラジャパン、サンフレム、寺崎電
気産業、三菱化工機、ClassNK【国】構造ヘルスモニタリング*1

JMU、ClassNK【国】LNG船安全運航支援*1

JRCS、ClassNK【国】スマートフリートオペレーション*2

古野電気、川重テクノロジー、ClassNK

舶用クレーン用遠隔故障予防診断

相浦機械、大島造船所、三菱鉱石輸送

推進効率モニタリング

JMU

多層型対水船速計

古野電気、横浜国立大学

レーダー波浪観測

気象庁、日本無線*1: (i-shipping)先進安全船舶技術研究開発支援事業*2:次世代海洋環境関連技術開発支援事業

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Monohakobi Technology Institute発表の構成
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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute船陸オープンプラットフォームの推進〜日本舶用工業会 – 新スマートナビゲーション研究会の活動〜
船陸オープンプラットフォーム … しっかりしたセキュリティー・データへのアクセスコントロールの下、IoTデー
タ活用・サービス構築を進めるためのプラットフォーム
船会社アプリ船陸オープンプラットフォーム

VDR

荷主
フリート管理ブロードバンド

傭船者

オンボード
データ
サーバー
(ISO標準化)

EngineD/L

シップデータ
センター
（船級）

船主

管理会社

パフォーマンス造船所

ウェザールーティング

船級

主機診断

メーカー

船会社アプリ…

Ship LAN

パフォーマンス
3rd パーティー・アプリ

パフォーマンス

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パフォーマンス

3rd パーティー・アプリ

IAS

機器・装置

ユーザー

船機器リモートメンテ…

陸© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteISO CD 19847Shipboard data servers to share field data on the sea
Requirements for shipboard data server

Shipboard data server
Output Function

Output Data

Streaming
Transport
service

IEC61162-450

ISO CD 19848
Format data

Request-ResponseTransport
service

ISO CD 19848
Format data

File based on
ISO CD 19848

FileTransport
service

File based on
ISO CD19848

Input Data

IEC61162-1/2
Sentence data

Input Function
Data
Streaming

Data Streaming

Data Stored

19Stored Data

© Copyright 2016
Monohakobi Technology InstituteISO CD 19848– Naming rule & data standard –http://IMO1234567/MainEngine/Cylinder2FO/In/Temp

Objective:Make the all ship’s machineriesconnected by standardized ID andcommon data format

http://IMO1234567/MainEngine/Cylinder1/ExhaustGas/Temp

Features:• URL compliant Naming scheme• Naming Rule
• Dictionaries (Informative)• Structured data format• Time Series Data (data)• Data Channel List (meta data)• XML with schema definition• JSON/CSV (Informative)•

Unit:℃
Range:0-700
・・・

XML/JSONCSVTimeSeries
Data20

Unit:℃
Range:0-150
・・・

XML

DataChannel
List© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute船舶IoTデータのISO標準化(ISO CD19847, ISO CD19848)
NP2015Aug 2015
Registered as NP 

昨年8月に、ISOの新規案件(NP)として2件が登録


WDSSAP22016
CDDISNowIS212017
Dec 2017
Fastest pathFDIS2018
Aug 2018
Final dead lineISO CD 19847 … 船上IoTサーバーの機能要件
ISO CD 19848 … 船のIoTデータの名前
規則データ・フォーマット

第一回の国際専門家会議
ISO/TC8/SC6/WG16を今年6月に東京で開催(現状) 今年9月までにCD案を作成、国内審議を経て、9月15日にISO中央事務局にCD案を提出、11月11日締め切り予定でCD案を各国にて投票中* NP: New work item Proposal, WD: Working Draft
CD: Committee Draft, DIS: Draft International Standard
FDIS: Final Draft International Standard, IS: International Standard© Copyright 2016Monohakobi Technology InstituteConcept of Ship – Shore Open Platform for Ship IoTApplication / services(Competition)

Open IoT platform(Industry standard)
Ship

Shore

Data center(operated byneutralbodies)

LAN
M/E

Asia

D/G

Softwareagent

Boiler
T/G…

broadband

Onboarddata server

Security / access control

Data Center

requestUser

Performancemonitoring

Ship
operator
Ship
owner

Weather routing
Ship
Managementcompany

Enginemonitoring

VDR

Class Society

Radar

data

Energymanagement

BMS

Onboard application

Cargocrane•
••

….
•

Weather routing
Performancemonitoring
Enginemaintenance
Plant operation
optimization

EuropeSecurity / access controlECDIS

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Service Provider

Shipyard

Engine maker

RemotemaintenanceMarketingandBig data
analytics

Shipequipmentmaker.
.
.
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Monohakobi Technology Institute発表の構成
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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology Instituteサイバーセキュリティーへの対策
ガイドラインの目的
サイバーセキュリティーへの理解を広める
サイバーセキュリティーの位置づけ
船会社の本船クルーから経営陣までが理解・共有するべき安全に対する企業文化であり、リスクマネージメントの課題の一つ
主な内容
1. Understanding the cyber threat
2. Assessing the risk
3. Reducing the risk
4. Developing contingency plans

BIMCO, 2016年2月

24【国内】今年8月、船技協が委員会を設置。3年間の予定。

© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute操舵系とIoTの接続イメージ

船陸通信(船→陸のモニタリングのケース)

ファイアーウォール
GPS

(航路)

(ポジション)

ECDIS
(TCS)

航海士

(針路)

IoTゲートウェイ・ネットワーク(指示舵角・実舵角)(針路 or 指示舵角)

GyroCompass(針路)
auto pilot

操舵手(舵角)(指示舵角)VDR

Gyro Compass

…

(実舵角)

舵取機

25

GPS

今後、陸→船のケースでは、サイバーセキュリティーリスクが増大する© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute操舵システムのリスクアセスメント（イメージ）
VDRとautopilotのシリアル接続
脅威
Threatインシデントの特定
手順に従った対応
インシデントIncident

結果
Consequence

操舵システムの乗っ取り

座礁・衝突など大事故IoTとVDRの間にファイアーウォール設置

外部ネットワークからの不正侵入リスク・ミティゲーション(リスク軽減)

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コンティンジェンシー・プラン(事故対策)© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute発表の構成
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技術開発トレンド〜IoTとsmart shipping
IoT活用の取り組み
IoTプラットフォームと標準化
サイバーセキュリティー対策
まとめ© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute今後5年間のイメージ - 船のIoT関係の動向 トピック

2016

2017

IoT国プロ(先進安全船舶)

2018

2019

2020

i-Shipping (国プロ「先進安全船舶」)(航海・船体・機関・機器・カーゴ他)

アプリ

機関・機器・装置のIoT活用・PHM *1（メーカー・船級・主機状態診断の運用&発展、補機への拡張。機器・装置の状態診断・予防保全の保守・検査への活用

船主）

運航マネージメントにおけるビッグデータ活用（船会業務システムとの連携、最適化・自動化・シミュレーションの普及、AISデータ活用

社・オペレーター）

プラットフォーム

標準化(ISO CD 19847/19848)
新スマナビ研シップデータセンター
サイバーセキュリティー
規則・IMO
対応

WD, CD, DIS
SSAP2?

トライアル

運用

BIMCO guideline, IMO MSC guideline, 船級 guideline ↔ IACS Cyber Security Panel ?
船技協・委員会(ガイドライン検討)
船への対策 ?
IMO MRVMRV *2e-Navigation(FDIS)EU MRV
Model development

Standardization

Implementation

Operation*1 PHM: Prognostics and Health Monitoring, *2 MRV: Monitoring Reporting and Verification

28© Copyright 2016
Monohakobi Technology Instituteまとめ
海事分野の技術開発において、今後、smart shippingに関する取り組みが非常に重要になる

1.

IoT、衛星通信、データ分析、App、自動化・ロボット

2.

IoTデータ活用の共通プラットフォームとして、ISO標準化、シップデータセンターの活動を支援する

3.

競争力のあるIoTアプリケーション開発のため、専門技術を持つ幅広いパートナーとのコラボレーションを進める

4.

今後、サイバーセキュリティーへの対応が重要となることから、国内外の関係者と連携して取り組む

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Monohakobi Technology Instituteご清聴ありがとうございました30© Copyright 2016
Monohakobi Technology Institute