安全運航に向けたデータ活用とサイバーセキュリティを考えるセミナー

主機の状態監視と今後の展望について

2020/01/17
株式会社ジャパンエンジンコーポレーション© 2019 Japan Engine Corporation

WMS-G027

アジェンダ
1

J-ENGとデータ活用

2

主機状態監視の取り組み

3

J-ENGのコラボレーション

4

まとめ© 2019 Japan Engine Corporation

WMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 17

2

アジェンダ
1

J-ENGとデータ活用

2

主機状態監視の取り組み

3

J-ENGのコラボレーション

4

まとめ© 2019 Japan Engine Corporation

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3

J-ENGについて

UEエンジンのライセンサーとして、開発だけでなく、設計・製造・販売・アフターサービスまで一貫して対応し、お客様のニーズや社会の変化に応じた最新鋭の大型低速エンジンを供給し続けています。

1955年にUEエンジン初号機を開発・製造して以来、蓄積した豊富な開発ノウハウや知見を、データ利活用の分野においても積極的に活かしていく所存であります。
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4

J-ENGの技術戦略
低圧EGR/低圧SCR

環境規制（Tier3）対応ビジネス展開

NOxSOx
GHG

CO2

MGO専焼エンジンUEC50LSJ⇒ LSJ機関シリーズ展開

新型エンジンUEC42LSHの開発
更なる燃費改善(EEDI)

次世代対応型試験エンジン

高Pme/低燃費エンジンの開発
代替燃料エンジンの開発
自律・自動運転技術の開発
デジタルツイン構築への活用

将来的代替燃料

水素・アンモニア、バイオ燃料、他

デジタライゼーション推進

IoT/AI活用、状態監視の高度化、CBM実現、自律・自動運転© 2019 Japan Engine Corporation

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5データ利活用の目的
データ利活用とは➢ データ分析による客観的評価を意思決定に用いること➢ データを活用して新たな価値を提供すること
主機におけるデータ利活用の例➢ 主機の状態監視による、早期異常検知・故障の未然防止➢ 主機の状態評価による、最適なメンテナンス時期の把握➢ 運航状態に応じた最適な省エネ運転など

安全性向上と運航コストの削減に繋がる© 2019 Japan Engine Corporation

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データ利活用の目的
Condition Based Maintenance(CBM)

包括的メンテナンス契約（定額メンテナンス）

・ 装置の異常診断や状態診断
・ 装置の状態に基づく、最適なメンテナンス支援・ ライフサイクルに於ける最適なメンテナンス提案
・ 在庫の適正管理

ASサービスの改善

製品へのフィードバック

・ データに基づく、状態評価と運航支援
・ 予防保全とトラブルシューティングの迅速化
・ 安全運航や省エネに関する提案© 2019 Japan Engine Corporation

・ データに基づく、製品の開発・改良
・ 製品の性能や信頼性向上に関する提案

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7

データ利活用による価値の提供
ライフサイクル
運航コスト最適化

安全運航の実現
船社
船舶運航管理会社

Win・Winの関係
J-ENG
運航データを基に製品へのフィードバック© 2019 Japan Engine Corporation

運転状態に基づく
適切なメンテナンス提案
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CBMのメリット
・各種センサにより開放せずとも機器の状態をより正確に把握できる・状態に応じた適切な運用・管理を行うことで重大故障・長期不稼動を防ぐ
・開放整備を行うことで生じる組立不良や異物混入等のリスクを軽減できる・機器によっては従来のメンテナンス間隔の延長が見込め運航コスト削減に繋がる・余寿命を把握できることで機関プラントの合理化が出来る可能性
開放整備を延長出来た時間

予定より早く故障してしまった！

まだ使えるのに・・・© 2019 Japan Engine Corporation

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J-ENGの将来構想（デジタルツインへの挑戦）
船上

エッジ処理を行い船上で異常診断、状態診断診断システム

D/L

VDR

船上サーバ

機関系
情報

航海系
情報

開発ノウハウを活用して構築したエンジンモデル
コラボレーション専用の各エンジンモデル

デジタルツイン© 2019 Japan Engine Corporation

省エネ運転
安全運航

陸上船社
船級

ライフサイクルコストの最適化
メンテナンス最適化

機器サプライヤWMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 17

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アジェンダ
1

J-ENGとデータ利活用

2

主機状態監視の取り組み

3J-ENGのコラボレーション

4まとめ© 2019 Japan Engine Corporation

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11データ利活用の取り組み
Phase1

Phase2Phase3Phase4センサ

 データの採取

 データの見える化 データの分析

 データの利活用

センサの設置

計測したデータを蓄積

トラブルの予兆分析

運転状態の最適化

運転データを計測・収集

データの可視化

評価方法の検討

CBM

検知の自動化

新たな価値の創造© 2019 Japan Engine Corporation

WMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 1712軸受状態監視システムの例
クロスヘッド軸受温度センサ
クランクピン軸受/LO温度センサ

軸受摩耗センサ
クロスヘッドガイドセンサ

センサ
架構

クロスヘッドピン
クランクピン

主軸受LO温度センサ
潤滑油中水分・成分センサ

台板サドルセンサ
主機LO管センサ© 2019 Japan Engine Corporation

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燃焼室状態監視システムの例
筒内圧モニタリングシステム

シリンダライナ温度モニタ装置

インジケータセンサ

シリンダライナセンサ© 2019 Japan Engine Corporation

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主機・電子制御装置状態監視システムの例
排気上部動弁装置リフトセンサ
燃料噴射ポンプリフトセンサ
シリンダ注油器圧力センサ
排気上部動弁高圧ポンプ監視システム
振動センサ

燃料噴射ポンプ

温度センサ

シリンダ注油器

主機状態診断システム(LC-A)

Eco電磁弁トラブルシュート
メンテナンス

性能診断
状態診断© 2019 Japan Engine Corporation

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主機電子制御システムの状態監視
・センサによる検知情報や制御情報を監視

Ecoシステム(船上)・通信ネットワークによる外部出力

MIO

ECU
ASU

C/R
(船上)

データサーバー(陸上)

HUB

D/L

電子制御データを活用
状態監視装置最適な運転パフォーマンスを発揮
船上サーバ

電子制御パーツの保守支援

運転データを用いて状態監視やメンテナンスを支援© 2019 Japan Engine Corporation

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燃料噴射系異常の事例(1/2)
燃料噴射ポンプ

異常検知
データの見える化

排ガス温度の低下

開放点検結果燃料噴射ポンプ断面損傷時

正常時

燃料噴射ポンプ内の吸入弁が腐食によって損傷し、プランジャに突かれた燃料の一部が内部リークしていた。

Plunger© 2019 Japan Engine Corporation

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燃料噴射系異常の事例(2/2)

異常検知

データによる事象の分析

吐出弁損傷事象の原因
排ガス温度
 排ガスシリンダ出口温度の偏差拡大
筒内圧
 Pmaxに偏差なし
 Pmiが低下

排ガス温度低下
Pmax偏差なし

Pmi低下
吸入弁の損傷発生時損傷した吸入弁を交換し正常復帰⇒ 燃焼室への燃料噴射量が減少した為に、排気ガス温度の偏差が拡大した。

データを用いることで、トラブルシューティングが容易になり、停船リスクが低減できる。
更には、状態診断を行うことで、燃料噴射系のメンテナンス期間の最適化も可能。

常時監視システムがあればより迅速に原因に到達できた可能性あり。
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停船リスクの低減
メンテナンス時期の最適化
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電子制御装置の状態監視の実例

異常検知

排気弁作動状況の見える化

排気弁

燃料噴射ポンプ作動状況の見える化
燃料噴射量の状態

高圧ポンプ
排気弁開タイミングの状態

燃料噴射
ポンプ
電子制御に関連する各状態量を継続モニタすることで、電磁弁ユニットを含めた各機器の適切なメインテナンス管理が実現できる。
データを用いることで状態に応じたメンテナンス期間の延長等の提案が可能となる。

高圧ポンプ作動状況の見える化
排気弁閉タイミングの状態

高圧作動油の状態

停船リスクの低減
メンテナンス時期の最適化© 2019 Japan Engine Corporation

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主機性能データの把握の実例

性能診断

主機性能の評価

運航船へのフィードバック

Pmax
Pcomp最高筒内圧力の低下
性能カーブからのデータ分析により運転状態を確認し、性能最適化による燃費の低減と、良好な状態の維持に繋がる。
停船リスクの低減

掃気圧
過給機回転数
主機回転数

燃料噴射タイミングの進角を提案

燃費低減

FOP Rack

燃費低減© 2019 Japan Engine Corporation

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過給機性能の把握の実例

性能診断
運転状態の見える化

主機性能データなど
から過給機の状態を把握

12500
12000

Turbocharger speed [rpm]

過給機の整備

13000

11500
11000
10500
10000

整備後3ヶ月間
整備前3ヶ月間
多項式 (整備後3ヶ月間)
多項式 (整備前3ヶ月間)

9500
9000
8500
8000
5055606570

Engine load [%]75808590

多点データにより、過給機整備後に過給機回転数が上昇し、性能が回復する事が確認できる。
連続多点データを用いた状態評価により、過給機の劣化度合いの把握によるメンテナンスインターバルの最適化並びに、過給機異常の早期発見による停船リスク低減が可能。
停船リスクの低減© 2019 Japan Engine Corporation

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燃費低減

メンテナンス時期の最適化
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エンジンシステムの多様化への対応
エンジンの使われ方が変わり、安全・最適運航や予防保全にはデータ利活用が有効

・多様な性状の2020年適合油の使用開始
・Tier3エンジンの増加(ECA海域、環境対応装置の搭載)
・EEDI対応、GHG対策による代替燃料の使用増加
管理© 2019 Japan Engine Corporation

管理

環境対応

データ利活用

GHG対策

予防保全

EEDI対応安全運航

Tier3対応

最適運航

適合油

環境対応

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アジェンダ
1

J-ENGとデータ利活用

2

主機状態監視の取り組み

3

J-ENGのコラボレーション

4

まとめ© 2019 Japan Engine Corporation

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ShipDCポータル”主機性能の見える化”

主機性能の見える化•

ShipDCのポータルコンテンツとして開発中の「主機性能見える化」に、当社も参画中。

•UEエンジンは、主機性能診断機能にも対応予定。

ご利用のメリット

主機メーカーにより異なっていた主機性能データの見える化サービスを提供。
各種データのグラフ表示などを予定しています。

 機関メーカーの従来サービス同等の主機性能評価サービスが利用可能。
 各船社様のフリート管理に於いて、同一システムを用いて主機性能の横通し比較が容易に。

2020年3月リリース予定© 2019 Japan Engine Corporation

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主機診断システム“LC-A”のUEエンジンへの適用
運航支援や遠隔監視の分野において、統合支援システムLC-A※を展開しており、LC-Aとのタイアップにて現在までにUE機関の搭載船18隻に採用されております。
（※株式会社IHI原動機様の開発商品「Lifecycle Administrator」の略称）© 2019 Japan Engine Corporation

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データ利活用におけるコラボレーションのメリット
従来

コレポン

お客様

デジタライゼーション
J-ENG

対応が受け身になりがち

今後お客様
コラボレーション（データ共有）

コレポン

J-ENG
造船所
他メーカ

データ

能動的な行動と意思決定→ 回答の遅れ→ 迅速で正確なサポート→ 意思疎通にロス→ 積極的な提案

データという共通言語を用いて、様々なロスを低減
デジタライゼーションとコラボレーションで、新たな付加価値を創出© 2019 Japan Engine Corporation

WMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 1726

他社システムとの連携構想
船社
デジタルツイン造船所
船級
他機器サプライヤ、等当社ノウハウを活用した領域

他社とのコラボレーション
領域(各々独立領域)

当社の開発ノウハウを活かしたデータ利活用によるサービスを拡大していくために、各社の様々なシステムとの連携に積極的に取り組む予定。
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持続可能な海事業界
船舶
管理会社

傭船社

船主

 ルールが明確で公平性と安全性を維持
 オープンなプラットフォーム

船級

社会への貢献
データ共有

造船所

海事業界
安全・安心な輸送システムの提供
安全・安心の輸送システムの提供
信頼性の高い海運ビジネス
信頼性の高い海運ビジネスの循環

機器
サプラ
イヤー

行政機関
ICT
企業
商社

© 2019 Japan Engine Corporation

保険会社

金融
機関

荷主Society
5.0

SDGs

大学・研究機関WMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 1728

アジェンダ
1

J-ENGとデータ利活用

2

主機状態監視の取り組み

3

J-ENGのコラボレーション

4

まとめ© 2019 Japan Engine Corporation

WMS-G027,主機の状態監視と今後の展望について2020 01 1729

まとめ
• デジタル化による変革への対応は、海事産業においても必要不可欠• データ利活用によって、製品や業務の改善と付加価値の創出が可能• デジタライゼーションの推進は、コラボレーションによる加速が必要• IoS-OPは、企業×企業や技術×技術といった繋がりを広げるチャンスの場

これまで培ってきた開発ノウハウを活かして、お客様にとって価値ある製品やサービスを提供して参ります。

© 2019 Japan Engine Corporation

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Thank you

Contact:
Japan Engine Corporation
1, Minamifutami, Futami-cho, Akashi,
Hyogo Pref., 674-0093, Japan
www.j-eng.co.jp© 2019 Japan Engine Corporation

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