資料 4 平成 25 年度スーパーエコシップ技術セミナー 4. 内航船の技術開発 4.1 航海支援に向けた取り組みについて 平成 25 年 10 月 1
内容 1. 船舶運航システムと航海支援システム 2.SUPER BRIDGE-X( 内航船航海支援システム ) 3.SUPER BRIDGE-XE(ECoRO 船載システム ) 4. 相手船動静監視システム 5. 今後の取り組みについて 2
船舶運航システムの構成と要素 船舶の運航 船舶 船体操縦性耐航性操船装置 航海支援システム 乗組員 操船能力発揮 ( ヒューマンエラー低減 ) 操船能力向上 操船シミュレータ 環境 地形環境 自然環境 交通環境 海上交通管制システム 3
船舶運航システムの要件 < 航海支援システム > 1. 安全性確保 ( 海難事故防止 ) SUPER BRIDGE-X 相手船動静監視システム 2. 定時性確保 ( スケジュール遵守 ) SUPER BRIDGE-XE 3. 経済性確保 ( 省エネルギー化 ) 4. 快適性確保 ( 省力化 ) 4
航海支援システムの開発経緯 ( なぜ航海支援システムが必要なのか?) 熟練船員の高齢化若年者の船員離れ 内航海運の現状と問題 内需低迷 産業再編物流合理化 環境問題地球温暖化 船員の不足 技量低下 厳しい採算 労働条件 排出ガス低減 海難事故発生!! 原因の 8 割がヒューマンエラー 運航面での経済性向上 ( 省エネルギー化 省力化 ) 有効な航海支援システムによる支援 5
航海支援システム : 乗組員の航海業務を的確に支援するために船舶に装備されるシステム 見張り 計測 操作 装置 1 船 航行 情報提供 乗組員 舶 操作 装置 M 制御 外乱 障害 制約 操作 情報提供 装置 N 計測 人的要因 航行環境 見張り 乗組員 操作 情報提供 人的要因 船舶運航システム概念図 ( 従来装置使用時 ) 情報 装置 センサ 表示器 処理装置など制御フィート ハ ック装置 アクチュエータ 情報 装置 センサ 航海支援システム 従来の装置に分散された情報と操作を統合 一元化 航海計器 操船装置などを有機的に結合 システム化 計測 制御 フィート ハ ック 船 航行 舶 外乱 障害 制約 計測 人的要因 ( ヒューマンファクタ ) の影響を極力小さくする 航行環境 6
SUPER BRIDGE-X の概要 特徴 全国内航タンカー海運組合殿の近代化船研究会及び内航タンカー安全研究会 ( 全国内航タンカー海運組合殿 運輸省船舶技術研究所殿 学識経験者殿 造船所殿等による ) の成果に従って開発 JRTT 殿の高度船舶技術の実用化事業で実用化を進めた 単なる電子海図表示装置ではなく 航海支援機能を充実 約 40 隻の内航船に採用されて 高い評価を得ている 1 マン マシン双方向の音声インタフェースを主体としたヒューマンインタフェース 人間にとって最も自然なコミュニケーション手段である音声でシステムと意思疎通を図る アイフリーにより見張りに専念できる 2 航海当直業務分析に従った機能の構築 航海当直員とシステムで航海当直機能を分担し 機械の得意な仕事は機械に任せる 音声入出力機能により 的確に支援する 7
SUPER BRIDGE-X のヒューマンインタフェース 航海支援システムの要件整理 乗組員からの要望聴取 ヒューマンインタフェース要件 1 見張りを妨げないこと ( アイフリー ) 2 簡単で習熟し易いこと 3 迅速で信頼性の高いこと 4 必要最小限の情報提供を行うこと 要件を満足するヒューマンインタフェース 音声インタフェースを適用 船橋において航海当直員とシステムの間で音声による双方向のコミュニケーションが可能な次世代型ヒューマンインタフェース 1 航海当直員 システム 操船指令 / 確認 航行状況等の問い合わせ 画面操作指令 定時報告 警報の確認 2 システム 航海当直員 航行状況報告 定時報告 警報 指令 / 問い合わせに対する応答 3 音声対話を利用した就労監視 船橋デッドマンアラーム 4 音声メモ設定 自動アナウンス 5 アンカーワッチアラーム 8
SUPER BRIDGE-X を使用した航海業務の流れ 航海当直員 SUPER BRIDGE-X 見張り 計器観察 質問 報告応答 就労監視 情報自動収集 加工 情報収集 解釈 電子海図上での自動フ ロッティンク 操船判断 航海計画 操作 提供 提供 電子海図 他船情報表示航行支援情報提供 電子海図上での航路計画 分析 避航操船判断 提供報告 避航操船カ イタ ンス 操船決定 号令 針路制御船速制御 航海自動記録 : 業務の流れ : ヒューマンインタフェース 9
SUPER BRIDGE-X の構成 SUPER BRIDGE-X SUPER BRIDGE-X ワイヤレスマイク 電子海図表示装置 ARPA レーダ 749GT 型セメント運搬船搭載 DGPS コンソールマイク スピーカ 船速計 音響測深機 499GT 型貨物船搭載 オートパイロット AIS 風向風速計 主機遠隔制御装置 船内指令装置 999GT 型油送船搭載 10
SUPER BRIDGE-X の機能 1. 航海当直員の指示に従った針路 船速制御 音声操船 ( アイフリー ) 2. 見張り支援 音声問い合わせ 応答 警報 定時報告 ( アイフリー ) 電子海図 レーダ映像 航海情報等の統合表示 3. 計画航路保持 ドリフト補正付ルートトラッキング 4. 避航操船支援 座礁予防 避険線接近予防 衝突予防 避航航路計画 保持 11
航海当直員の指示に従った操舵及び船速制御 航海当直員 針路 は不可 SUPER BRIDGE-X 1 音声での号令 コース 120 途中で やめ により中断可能 3 内容の確認と応答 了解 待て で却下 5 実行内容の再確認 2 号令復唱と号令実行予測結果の報告 コース 復唱で確認 コース 120 度に変針します 船首が右に向きます 復唱 変化予想報告で確認 4 号令の実行と実行開始の報告 コース 120 度に変針 6 実行完了報告 コース 120 度に変針終了しました 12
見張り支援 システムとの対話によるアイフリー操船 ( 見張り重視 ) 電子海図 AIS/ARPA 情報 航行情報等の統合表示 SUPER BRIDGE-Xによる見張状況 SUPER BRIDGE-X 表示画面例 計画航路保持 ルートトラッキング ( ドリフト補正なし ) ルートトラッキング ( ドリフト補正あり ) 13
避航操船支援 ( 避航航路計画提示 ) 推奨避航航路 自船 避航航路候補 衝突危険船 ( 赤色表示 ) 14
SUPER BRIDGE-XE の概要 SUPER BRIDGE-XEは ECoRO 船載システムで 船上に装備されて 陸上の気象海象情報提供機関 ( 日本気象協会殿 ) との船陸間データ通信により 最適航海計画 最新の気象海象予報のサービスを受けるための端末装置 ECoRO( エコロ ) は NEDO( 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 ) 殿の助成を受け 独立行政法人海上技術安全研究所殿 東京海洋大学殿及び一般財団法人日本気象協会殿が協同で開発したシステム 船上装備機器 最適航海計画データ 船舶電話ほか 船位 船速 進路 気象海象現況 予報データ 船首方位 DGPS 自船航行データ 対水船速 ジャイロコンパス SUPER BRIDGE-XE 風向 風速 船速計 気象海象情報提供機関 風向風速計 15
SUPER BRIDGE-XE の特徴 ECoRO 船載システム (SUPER BRIDGE-XE) 1 定時運航と省燃費運航を達成するために 関連する航海業務の自動化 省力化を図る機能を装備 2 画面の完全日本語表示と音声利用により 使い易く / 習い易く / 慣れ易い 人に優しいヒューマンインタフェースを実現 3 航海用電子海図 (ENC) を表示し ECDIS 性能基準に準拠 4 就航船への後付けも容易な構成 16
SUPER BRIDGE-XE の機能 1 常用航路計画 : 最適航路のベースとなる航路の作成 修正 2 最適航路計画 : 最適航海計画の要求と取得 3 航路保持 : 設定航路に沿って航行 4 気象海象予報サービス : 最新の気象海象現況 予報情報を入手 表示 5 音声ガイダンス 警報 : 操船ガイダンス 重要警報などを音声出力 6 電子海図表示 航海監視 : 自船航行情報 電子海図 (ENC) を表示 7 針路 船速制御 ( オプション ) : オートパイロット 主機制御装置と連接して自動制御が可能 8 衝突予防 ( オプション ) : AIS ARPAレーダと連接して 衝突警報を出力 9 省エネ運航管理 ( オプション ) : 各種省エネ運航計算 表示 17
機能 1 常用航路 避険線の作成最適航海計画計算のリクエスト 常用航路作成 編集 常用航路 指定 最適航海計画のベースとする常用航路 ( システム内に保存 ) を指定する 常用航路 計算条件 選択 入力 最適航海計画 計算リクエスト 避険線作成 編集 開始位置 日時 ( 現在位置 入力位置 指定 WP) 終了位置 日時 ( 指定 WP) 積載状態 到着ポリシーなど 避険線 18
機能 2 最適航海計画の受信 提示最適航海計画に従った操船支援 1 一定周期で計算終了を確認し 計算終了時には計算結果を受信 2 表形式及び電子海図上で最適航海計画の計算結果を表示 3 システム内に保存されている最適航海計画の中から航行する計画を選択 4 最適航路と各 WP の ETA を 電子海図上に表示 5 針路 船速制御ガイダンスがポップアップ表示 針路指令 ( 針路制御カ イタ ンス ) 針路指令 目標変針点 航路保持開始 針路指令 104.1 設定針路 105.0 却下ボタン 2 採用ボタン 最適航路 常用航路 船速指令 船速指令 設定船速 出力指令 設定出力 航海計画設定 11.5 12.1 kt kt 避険線 船速指令 ( 船速制御カ イタ ンス ) 1853 1859 kw kw 却下ボタン 採用ボタン 19
機能 3 最新の気象海象情報の入手 提供 日本周辺海域の気象海象 ( 風 波 海潮流 ) の最新 予測情報をオンライン入力可能 3 時間更新 6 ( 約 10km) メッシュ 72 時間先までの 6 時間ピッチ 風データ表示画面例 波データ表示画面例 海潮流データ表示画面例 風力 風向 : 矢羽根表示 波向 : 矢印 波周期 : 数値 波高 : 数値 流向 : 矢印 流速 : 数値 20
相手船動静監視システムの概要 ヘッドアップディスプレイ (HUD) ヘッドアップディスプレイ (HUD) を目視対象の相手船に向ける 違和感の少ない操作 その相手船の情報がHUDに自動的に表示 1 誤認識の防止 2 相手船情報の利用拡大 3 作業時間短縮による余裕創出 4 見張り時のヘッドダウン時間短縮 21
相手船動静監視システムの開発経緯 (1) ( なぜ相手船動静監視システムが必要なのか?) 減らない衝突海難事故 内航熟練船員の減少 高齢化 有効な衝突防止策の実現 経験の少ない船員への航行支援 航海業務で最も重要な見張りの支援 作業負担が少ない支援機能の実現 理解し易い情報提供の実現 相手船の情報を提供して目視を支援するシステムの開発 22
相手船動静監視システム開発経緯 (2) プロト機による実船試験 船員による評価 内航海運効率化の要請 衝突海難事故防止の要請 船員問題の要請 海技研殿公開実験 内航船初号機搭載 目視によるレーダー ターゲット捕捉 認識 支援機器の開発 相手船動静監視システム の実用化 JRTT 殿高度船舶技術 2014 年 ~ 普及 JRTT 殿運輸分野における基礎的研究推進制度 2007~9 年度 の実用化事業 2012 年度 ~ 内航船への拡販 ( 就航船 新造船 ) JRTT: 独立行政法人鉄道建設 運輸施設整備支援機構殿 23
相手船動静監視システムの仕様 外形寸法 :300( 幅 ) 300( 奥行 ) 557( 高さ )(mm) 重量 : 約 23kg 光学系 : プラスチック製非球面フレネルレンズ 1 枚 表示情報が無限遠虚像となるように設計 水平視野角 40 水平方向 ±130 ( クランプ機構付グリップハンドルにより回転可能 ) 最大 10 ( ジャッキ式トリム角可変機構付 ) 画像源 :8.4 型液晶モニタ ( バックライト輝度 0~100% 調整可能 ) コンピュータ : 小型ファンレスタイプ 24
相手船動静監視システムの機能 操作テ ハ イス 相手船動静監視システム 回転角検出器 Ship name Heading Speed TCPA DCPA HUD 用画像源 相手船動静監視システムコンヒ ュータ 相手船情報 ARPA-No. Heading Speed TCPA DCPA 外部機器インタフェース HUD 航海支援システム AIS ARPA レータ 1 相手船シンボル重畳表示機能相手船景観とシンボルを重畳表示 2 相手船情報自動表示機能照準線を合わせてワンプッシュで情報を表示 3 相手船情報表示切換機能相手船情報内容を手動で切換表示 4 自船情報自動表示機能 5 ベアリングマーカー設定 表示機能目標相手船の方位変化を把握 6 衝突警報機能 7 鳥瞰表示機能 25
相手船動静監視システムの操作体系 (1) 相手船情報表示 切換 消去 輝度調整 レーダ切換 電源 ON/OFF マーカー設定 消去 通常表示切換 鳥瞰表示切換 < 操作体系の特徴 > 1 操作ボタンの数を出来る限り減らした 3 ボタン スイッチの形状 取付位置を考慮した 26
相手船動静監視システムの操作体系 (2) AIS シンボルに照準線を合わせて 表示 ボタンを押す 船名のみ表示 AIS シンボルに照準線を合わせて 表示 ボタンを押す 相手船情報を表示 相手船情報は必要最小限の項目とする AIS シンボルに照準線を合わせて 表示 ボタンを押す 相手船情報を切換表示 自船情報も表示 27
今後の取り組みについて 1.SUPER BRIDGE-XとSUPER BRIDGE-XEの統合 ( 現在実施中 ) 2. 瀬戸内海における最適航海計画支援機能の構築 ご清聴ありがとうございました 28