Monohakobi Techno Forum 2019

自律操船の実現に向けて2019年11月25日
2019年11月29日

東京会場
広島会場

株式会社MTI 船舶物流技術グループ
沓名 弘二

1

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

自律操船の実現に向けて目次

1. ヒューマンファクターとは？
2. 自動化における機能安全
3. 自動運航船の貢献
4. 実現に向けた開発の進捗
5. まとめ2© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

1-1. 人間の限界とは？

引用：Transport for London, ‘Look out for Cyclists‘ safety campaign video clip

3

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

1-2. ヒューマンファクターとは？
ヒューマンエラー≠ヒューマンファクター

事故
直接原因

ヒューマンエラー：不適切な行動
短絡行動、うっかり、規則違反 等

根本原因
ヒューマンファクター：人間の性質・限界
知識・経験・ストレス・集中力・モチベーション 等
ジョブファクター：環境による原因
設計・組織・手順・リソース・リーダーシップ 等

4© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

1-3. ヒューマンファクターの補完

原因

自動運航船＝ヒューマンファクターの補完

知識・スキル・ストレス・疲労集中力・モチベーション・適性等

要改善点
知識・スキル・ストレス・疲労集中力・モチベーション・適性等

人間の特性
柔軟性が極めて高く、曖昧なものも情報処理が可能

5

機械の特性
忖度しない、躊躇しない、疲れない
並列処理が得意、常に客観的、個体差がない© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

自律操船の実現に向けて目次

1. ヒューマンファクターとは？
2. 自動化における機能安全
3. 自動運航船の貢献
4. 実現に向けた開発の進捗
5. まとめ6© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

2-1.

自動化における機能安全とは？

https://www.youtube.com/watch?v=cPMvQphJQiE

引用：https://www.youtube.com/watch?v=cPMvQphJQiE

7© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

2-2.

自動車の自動化レベル

ドライバー

乗客

引用：SAE J3016 Levels of driving automation

8© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

2-3. 船舶の自動化レベル
ロイド船級自動運航レベル

意思決定：人間意志決定：システム

引用：.Edward Fort , Global Head of Engineering, Lloyds Register, “Autonomous ships – LR approach” January 20189

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

2-4. 自動化のエッセンス
可用性

信頼性

合理性

自動化

完結性

10

確からしさ

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

自律操船の実現に向けて目次

1. ヒューマンファクターとは？
2. 自動化における機能安全
3. 自動運航船の貢献
4. 実現に向けた開発の進捗
5. まとめ11© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

3-1. 自動運航技術による貢献（短期）自動化及び高度支援
その他

ヒューマンファクター（本船関係者）

ヒューマンファクター
（本船）

12の効果

損失削減

80

顧客信頼の獲得・差別化© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

3-2.自動運航技術による貢献（中長期）
安全性

2名当直
高度支援なしルール変更
技術革新

条件付き1名当直

高度支援ありルール変更
技術革新
条件付き無人航行

高度支援あり

無人航行
完全自律

ルール変更
技術革新

OPEX低減• 当面の間、損失削減と差別化が目標• 長期的にOPEX削減も目標
13© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

自律操船の実現に向けて目次

1. ヒューマンファクターとは？
2. 自動化における機能安全
3. 自動運航船の貢献
4. 実現に向けた開発の進捗
5. まとめ14© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-1. 航海のフェーズ
航進停止・発進障害物
浅水域・陸岸

浅水域
浅水域

15

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-2. 衝突防止支援機能 日本海洋科学 好ましさモデル

他船の動向を示す
インターフェース

進路の安全性を示す
インターフェース

リスクの発生状況を示す
インターフェース

引用：株式会社 日本海洋科学、自動避航機能 “好ましさモデル”

16© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-3. 離着桟支援システム（特許出願中）
分析

情報収集

・外乱による圧流・本船の慣性力
・目的までの距離/制動力・外部環境
・自船の状態計画
・安全且つ経済性のある速力を算出

浅水域・陸岸縦軸：
本船速力

横軸：着桟予定地点ま
での残距離

17

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-4. タグボートを使用した自動化システムの実証事業 国“既存”通信設備“既存“センサー

2019年度 自律システム① フェーズⅡ自動運航船のシステム設計（機器のシステム統合、システムによる具体的な提案、意思決定者は船員である自動運航の段階）② 適切なリスクアセスメントを実施“既存”制御システム③ NKによるコンセプト承認取得を目指す
任意の制御装置国：国土交通省が実施する「操船支援機能と遠隔からの操船等を活用した船舶の実証事業」の実施者として採択
引用（参考・抜粋）：https://www.ihi.co.jp/ips/products/marine/zpeller.html:https://www.bemac-jp.com/research.html

18© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-5. 自動化システムの設計
コンセプト策定

リスク評価
HAZID＊１
FMEA＊２
ハザード特定システム信頼性確認

リスク判定
Safe Equivalentの証明＊1: HAZID ：Hazard Identification＊2: FMEA ：Failure Mode Effect Analysis

19© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-6. HAZID（Hazard Identification）

ハザード特定既存船適用
ノード機能

System-ManualTask

Verification

デザイン意図、コンセプト

B2.2

ハザードProper consideration on
Failure in
human factor is required
verification of alert
for avoiding man-machine by human
miscommunication.

A. No response by humanon plan verification within
specified time due toinadequate warning system
B. Improper man-machine
I/F to understandbackground/or intention ofaction plan
C. Improper man-machine
A. Improper man-machine
I/F to confirm working
status of equipment

リスク低減

リスク最終影響

Slow reaction
time.

Collision

Y

Incorrect
Collision
operation due to Grounding
miscommunication of Humanmachineinterface.

NYYY

Increasing risk ofcollision.

Verification

B2.3

Proper consideration onhuman factor is required
for avoiding man-machine
miscommunication.

System-Manual
Task

Action andcontrol

B3.1

Proper consideration on
Failure in manual
A. Insufficient output
Possibility ofhuman factor is required
operation tocontent which could human improper ship's
for avoiding man-machine execute action plan. engage manual maneuvering maneuvering.
miscommunication.
to follow plans

Collision
GroundingN

System-Manual
Task

Action andcontrol

B3.2

Proper consideration on
Failure in reviewing Inadequate warning systems Execution ofhuman factor is required
execution of action
improper action
for avoiding man-machine planplanning.
miscommunication.

Collision
GroundingY

Y Display the 2mode
recognizabl
e indicatorof TCS andAutopilot.

4

リスク低減

適用

デ 既存船におけ訓 手 ザる対策
F S R
練 順 インY Y Y Alert
1 4 5standard.

ローカル影響

System-Manual
Task

20

Failure inverification ofworking conditionof system by human

原因支援システム搭載船

6Y

最終リスク

デ訓 手 ザ
対策
F S R
練 順 インY Y Y A.Set proper I/F.
1 4 5A.Conduct familiarization type ofalarms.
B.Discuss the procedure of APS whenhuman does not notice an alert
escalation.
C.Design Human Machine Interface
enable to notice for AP-Status changing
with clearly reason.
Y A. Designed to determine detect APU
1 4 5
failed(Freeze).

YY ・Indicate the usage of proper
simplifications ship's maneuvering.
・ enable monitoring or FB of control
result. IF design.
・Execution Action planning detect thedifference of o plan.
・Alert properly about speed and track.
Y1

452

46

© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-7. FMEA（Failure Mode Effect Analysis）

故障影響解析
Effect of failure1
Failure category

Failuretask1

Failurestatus1

Failuretask2

Failurestatus2

Local effectEnd effectLocal effectEnd effectSingle line failure

APU-DTC

disconnect
APU1-DTC1

NANA

System lost redundancy of System may not be affected
communication
reliablity of information

NANA

Single line failure

APU-DTC

Mulfunction
APU1

NANA

System lost redundancy of System may not be affected
communication
reliablity of information

NANA

Single line failure DTC-Contorller

disconnect
DTC1-Controller

NANA

System lost redundancy of System may not be affected
communication
reliablity of information

NANA

Single line failure DTC-Contorller

Mulfunction
DTC1

NANA

System lost redundancy of System may not be affectedcommunication
reliablity of information

NANA

Single line failure DTC-Contorller

Mulfunction
Controller

NANA

System unable to allocate
System lost auto control system NA
order to actuator

NA21

Alternative
Provisionを反映したシステムの結果

Effect of failure2
Truth
Table
1.APU:o2.APU:o
1.Line:x
2.Line:o1.DTC:o2.DTC:o
1.APU:x
2.APU:o1.Line:o2.Line:o
1.DTC:o2.DTC:o
1.DTC:o2.DTC:o
1.Line:x
2.Line:oCont.:o1.DTC:x
2.DTC:o1.Line:o2.Line:oCont.:o1.DTC:o2.DTC:o1.Line:o2.Line:oCont.:xAlternative
Provision

FailuredetectionSystem end effectSwitch to the othersystem.

AP Normal1

APU
DTC

Switch to the othersystem.

AP Normal1

DTC

Switch to the othersystem.

AP Normal1

DTC
Controller

Switch to the othersystem.

AP Normal1

APU
Controller

NAAP FailDTC© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-8. HAZID・FMEAに基づいたリスクアセスメント結果
既存船のリスク分布
頻度
深刻度

既存船

Minor

1

Moderately
serious2

Serious3

Major

Exceptional

224

5

Extremely
remoteVery remote

RemoteSeldomResonablyprobable

Probable

Frequent

12345672345678

安全345678945678910F4-mitigation
C1.2, C1.3, C1.4, C2.1, C3.1,C3.2, D1.2, D1.3, D3.1, D4.1
891011910115F1-common
A1.1, B2.3

66F2-common
A3.1, A4.3, A3.3, B2.2, B3.2
D1.1, D2.1, F1.2, F1.4, F1.5

7F3-mitigation
A4.1, A4.2, B1.2, E1.1,E2.1, E2.2, E3.1, E3.2
7F3-common
A3.2, C1.5, E4.2, F1.3

8危険12© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-9. HAZID・FMEAに基づいたリスクアセスメント結果
高度支援システム搭載船のリスク分布
頻度深刻度

高度支援システム搭載

Minor

1

Moderately
serious2Serious

3

Very remote

RemoteSeldomResonablyprobable

Probable

Frequent

1234

567

F2-new risk
A2.1

F3-new risk
F1.62

Exceptional4534

マンマシンコミュニケーションにより新たに発生するリスク
56

78

安全
34

56

7

8

94

5678

9

10

8

910

11

ヒューマンファクターの補完によるリスク低減
F2-mitigation
A4.1, A4.2, B1.2, E1.1,E2.1, E2.2, E3.1, E3.2

F3-mitigation
C1.2, C1.3, C1.4, C2.1,D1.2, D1.3, D3.1, D4.1

F1-common
A1.1, B2.2

F2-common
A3.1, A4.3, A3.3, B2.1, B3.2
D1.1, D2.1, F1.2, F1.4, F1.5

F3-common
A3.2, C1.5, E4.2, F1.3

F1-new risk
A1.2, A2.2, B1.1
B2.3, B3.1

F2-new risk
E4.1, F1.1

F1-mitigation
C3.2

Major

23

Extremely
remote

566

7

危険
7

マンマシンコミュニケーションにより新たに発生するリスク
89101112© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-10. リスクの比較 既存船 vs 高度支援システム搭載船
総合的にリスク軽減が可能• 最大リスク部分のヒューマンファクターが軽減• マンマシンコミュニケーションによる新リスクが発生
Criticality / Freqscale
Minor
Moderately
serious
Serious123

Extremely remote

Very remote

RemoteSeldomResonablyprobable

Probable

Frequent

1234567234567834567894567891089101191011125678

既存船Major

高度支援システム搭載

4Exceptional

5Minor1

Moderately
serious2Serious

3Major4

5

F1-common
A1.1, B2.3
62

245

7

F2-new risk
A2.1

7F3-common
A3.2, C1.5, E4.2, F1.3
8F3-new risk
F1.6

3

F4-mitigation
C1.2, C1.3, C1.4, C2.1, C3.1,C3.2, D1.2, D1.3, D3.1, D4.14

マンマシンコミュニケーションにより新たに発生するリスク

345678945678910

F1-mitigation
C3.2

F2-mitigation
A4.1, A4.2, B1.2, E1.1,E2.1, E2.2, E3.1, E3.2

F3-mitigation
C1.2, C1.3, C1.4, C2.1,D1.2, D1.3, D3.1, D4.1

F1-common
A1.1, B2.2

F2-common
A3.1, A4.3, A3.3, B2.1, B3.2
D1.1, D2.1, F1.2, F1.4, F1.5

F3-common
A3.2, C1.5, E4.2, F1.3

5

F1-new risk
A1.2, A2.2, B1.1
B2.3, B3.1Exceptional

6F2-common
A3.1, A4.3, A3.3, B2.2, B3.2
D1.1, D2.1, F1.2, F1.4, F1.5

F3-mitigation
A4.1, A4.2, B1.2, E1.1,E2.1, E2.2, E3.1, E3.2

66

F2-new risk
E4.1, F1.1

7

ヒューマンファクターの補完によるリスク低減

8910119101112

マンマシンコミュニケーションにより新たに発生するリスク
78© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

4-11. Ｏｎｅ Ｓｅａへの参画• 自律船実用化へのロードマップ作成• 安全基準及び国際標準化戦略
25© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

自律操船の実現に向けて目次

1. ヒューマンファクターとは？
2. 自動化における機能安全
3. 自動運航船の貢献
4. 実現に向けた開発の進捗5. まとめ

26© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

5. まとめ

適切なリテラシー①デザイン（自動化技術）②トレーニング（教育環境）③手順（文化・運用環境）

トレーニング

自動化技術の有効利用
自動化技術の有効利用

損失削減
デザイン手順

顧客信頼の獲得・差別化
27© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.

ご清聴ありがとうございました28© Copyright 2019
MTI Co., Ltd.