JP7712656B2 - Method for operating an autonomous ship, method for risk analysis, operation system, and risk analysis system - Google Patents
Method for operating an autonomous ship, method for risk analysis, operation system, and risk analysis systemInfo
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Description
特許法第30条第2項適用 1.令和2年5月18日に、公益社団法人日本船舶海洋工学会のウェブサイトにて、日本船舶海洋工学会講演会論文集第30号第393~396ページとして公開 2.令和2年7月29日に、海上技術安全研究所のウェブサイトにて、第20回研究発表会におけるポスターセッション1の原稿として公開Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. 1. Published on May 18, 2020, on the website of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers, as Proceedings of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers Conference, Vol. 30, pages 393-396. 2. Published on July 29, 2020, on the website of the National Maritime Research Institute, as the manuscript for Poster Session 1 at the 20th Research Presentation Meeting.
本発明は、航海計画に従って運航される自動運航船の運航方法及び運航システム、並びに航海計画に従って運航される自動運航船をモデル化して運航上のリスクを解析する自動運航船のリスク解析方法及びリスク解析システムに関する。 The present invention relates to an operation method and operation system for an autonomous ship operated according to a navigation plan, and a risk analysis method and risk analysis system for an autonomous ship that models an autonomous ship operated according to a navigation plan and analyzes operational risks.
自動運航船の実用化に向けた技術開発は発展途上であり、自動運航船という大規模で複雑な全体システムを構築する際には、設計初期段階において、自動運航船の運用方法とそれを実現する個々のシステムの概念設計が肝要になると考えられる。設計初期段階で、運用上及び全体システムの構想上の重大なハザードがないか確認しておくことで、その後の個別システムの詳細設計段階での手戻りを回避することができる。
同様の考え方は自動車や他の大規模・複雑システムでも見られ、STAMP/STPA(Systems-Theoretic Accident Model and Processes /System-Theoretic Process Analysis)をはじめとするシステム理論的アプローチは、ハードウェア、ソフトウェア及び人間等の様々な要素の集合体を、1つの全体システムとして捉えてリスクを解析する手法として提案されている。
自動運航船のリスク解析を行う上で考慮すべき点として、既存船との主な相違点を考えると、既存船で人間の船員が行っていた船舶の行動計画や制御について、自動運航船ではこれらを代行、補助するソフトウェアが追加的に導入され、船舶の運航におけるソフトウェアのタスクの比重が大きくなる点がある。ソフトウェアはハードウェアと比べて、人間との相互作用がより複雑になると考えられ、自動化システムの導入によって生じうるヒューマンエラー等の人的要素の考慮が重要となる。また、陸上制御センターから自動運航船の遠隔監視や遠隔制御を想定する場合には、陸上制御センターの建物や設備等のハードウェアから、監視・制御・船陸間通信用のソフトウェア、担当の職員まで全てが既存船との相違点となる。
既存船に対するリスク解析では、ハードウェアを中心としたシステム構成図を利用し、機器故障に着目してハザードを同定していた。一方、自動運航船には上述のような既存船との相違点があることから、自動運航船の全体システムについて網羅的にハザードを洗い出すためには、全体システムを構成するハードウェア、ソフトウェア及び人間等の各構成要素が担当するタスク、構成要素間の情報のやり取りや人間による承認が必要なプロセス等を明確に定義する必要がある。
STAMP/STPAは、構成要素間の相互作用に着目した解析手法であり、自動運航船の設計初期段階におけるリスク解析にも適していると考えられるが、各構成要素の保有する情報や内部機能に関連するハザードの解析支援は比較的少ない。
Technological development for the practical application of autonomous ships is still in its infancy, and when constructing a large-scale, complex overall system such as an autonomous ship, it is believed that the conceptual design of the operation method of the autonomous ship and the individual systems that will realize it will be crucial in the early design stage. By checking for any significant hazards in operation and in the concept of the overall system in the early design stage, it will be possible to avoid reworking in the detailed design stage of the individual systems thereafter.
Similar thinking can also be seen in automobiles and other large-scale, complex systems, and systems-theoretic approaches such as STAMP/STPA (Systems-Theoretic Accident Model and Processes/System-Theoretic Process Analysis) have been proposed as methods for analyzing risk by treating a collection of various elements such as hardware, software, and humans as a single overall system.
When conducting risk analysis of autonomous ships, the main differences from existing ships should be considered. In autonomous ships, software that takes over and assists in ship action planning and control, which was previously performed by human crew on existing ships, will be introduced, and the weight of software tasks in ship operation will increase. Compared to hardware, software is expected to have more complex interactions with humans, so it is important to consider human factors such as human error that may occur when an automated system is introduced. In addition, when remote monitoring and control of autonomous ships from a land-based control center are assumed, all of the differences from existing ships will be in the hardware of the land-based control center, such as the building and equipment, the software for monitoring, control, and ship-to-land communication, and the staff in charge.
In risk analysis for existing ships, hazards were identified by focusing on equipment failures using a system configuration diagram centered on hardware. However, because autonomous ships have differences from existing ships as described above, in order to comprehensively identify hazards for the entire system of autonomous ships, it is necessary to clearly define the tasks handled by each component of the overall system, such as hardware, software, and humans, as well as the exchange of information between components and processes that require human approval.
STAMP/STPA is an analysis method that focuses on the interactions between components and is thought to be suitable for risk analysis in the early stages of designing autonomous ships, but it provides relatively little support for analyzing hazards related to the information held by each component or its internal functions.
ここで、特許文献1には、多様な非機能要求を設計の根拠として設計に反映可能なソフトウェア設計要件抽出支援方法と、抽出した設計要件を分類整理して採用すべき設計要件を効率的に決定可能なソフトウェア設計要件決定支援方法が開示されている。特許文献1においては、顧客等からの要求は、機能要求項目と非機能要求項目とに分類して入力、記録され、機能要求項目とアーキテクチャ特性項目の各組み合わせについてリスク項目を抽出、記録し、各リスク項目について、全ての非機能要求項目を個別に対比させ、可能性、許容度、対策案を抽出、記録し、対策案を分類整理して、現時点で重要な対策案と重要でない対策案を抽出、記録し、重要な対策案の関係を抽出、記録し、関係に基づいて対策案の取捨選択を行い、採用すべき対策案を決定する。
また、特許文献2には、環境検出部と、リスト生成部と、視線検出部と、リスク評価部と、出力制御部とを有する運転支援装置が開示されている。環境検出部は、運転者が運転する乗り物の周囲の環境を検出し、リスト生成部は、検出された環境に基づいてハザードとする対象物のハザードリストを生成し、視線検出部は、運転者の視線を検出し、リスク評価部は、検出された視線に基づく運転者の視野内にハザードリストに含まれる対象物が含まれる頻度に基いて、ハザードリストに含まれる対象物ごとの運転者の運転にかかるリスクを評価し、出力制御部は、評価されたリスクが閾値以上の対象物に対応する運転支援情報を出力させるものである。
また、特許文献3には、複数の車両の夫々の日時ごとの走行状態を示すデータである走行データと、複数の車両の過去の事故に関する情報とを記憶し、走行データのうち、事故当日前の所定期間の走行データと、事故当日における走行データと、を抽出し、抽出した走行データに基づき、車両の起動から終了までの期間であるトリップ毎の訓練データを生成し、訓練データを用いて事故リスクを診断する機械学習モデルである事故リスク診断モデルを生成し、事故リスクの診断対象となる車両のトリップにおける特徴量を事故リスク診断モデルに入力して事故リスクを診断し、車両に搭載されている車載機に診断結果を送信する事故リスク診断装置が開示されている。
また、特許文献4には、外界情報を取得する複数の外界センサと、車両情報を取得する複数の車両センサと、地図情報と、を備えた車両を制御する、車両制御システムであり、この車両制御システムは、車両情報および地図情報に基づく静的ODD(Operational Design Domain:運行設計領域)ならびに外界情報に基づく動的ODDを規定する規定モジュールと、静的ODDおよび動的ODDに基づいて車両の動作を制御する制御モジュールと、を備えることが開示されている。
また、非特許文献1には、UML(Unified Modeling Language)を拡張したモデリング言語であるSysML(Systems Modeling Language)による飛行船自動航行システム開発において、システムの信頼性分析のための手法であるFMEA(Failure Mode and Effects Analysis)を飛行船自動航行システムのハードウェアとソフトウェアに対して適用し、起こりうる飛行船自動航行システムの故障を予測し、考慮すべき例外を洗い出すこと、また、FMEAを実施する際、2~4人でブレーンストーミングを行うことで故障の抜け漏れを防ぐ、飛行船自動航行システムのモデル駆動開発事例が開示されている。
Here, Patent Document 1 discloses a software design requirement extraction support method capable of reflecting various non-functional requirements as the basis of design in a design, and a software design requirement determination support method capable of classifying and organizing the extracted design requirements and efficiently determining the design requirements to be adopted. In Patent Document 1, requirements from a customer or the like are classified into functional requirement items and non-functional requirement items and input and recorded, risk items are extracted and recorded for each combination of functional requirement items and architecture characteristic items, all non-functional requirement items are individually compared for each risk item, possibility, tolerance, and countermeasures are extracted and recorded, the countermeasures are classified and organized, important and unimportant countermeasures at the present time are extracted and recorded, the relationships between the important countermeasures are extracted and recorded, and the countermeasures to be adopted are determined.
Patent Document 2 discloses a driving support device having an environment detection unit, a list generation unit, a gaze detection unit, a risk assessment unit, and an output control unit. The environment detection unit detects the environment around a vehicle driven by a driver, the list generation unit generates a hazard list of objects to be hazards based on the detected environment, the gaze detection unit detects the driver's gaze, the risk assessment unit evaluates the risk of the driver's driving for each object included in the hazard list based on the frequency with which the object included in the hazard list is included in the field of view of the driver based on the detected gaze, and the output control unit outputs driving support information corresponding to objects whose assessed risk is equal to or exceeds a threshold.
Furthermore, Patent Document 3 discloses an accident risk diagnosis device that stores driving data, which is data indicating the driving conditions of each of a plurality of vehicles at each date and time, and information regarding past accidents of the plurality of vehicles, extracts from the driving data driving data for a predetermined period before the day of the accident and driving data on the day of the accident, generates training data for each trip, which is the period from the start to the end of the vehicle, based on the extracted driving data, generates an accident risk diagnosis model, which is a machine learning model that diagnoses the accident risk using the training data, inputs feature amounts in the trip of a vehicle that is to be diagnosed for accident risk into the accident risk diagnosis model, diagnoses the accident risk, and transmits the diagnosis results to an on-board unit installed in the vehicle.
Patent Document 4 also discloses a vehicle control system that controls a vehicle equipped with multiple external sensors that acquire external information, multiple vehicle sensors that acquire vehicle information, and map information, and that this vehicle control system includes a definition module that defines a static ODD (Operational Design Domain) based on the vehicle information and the map information and a dynamic ODD based on the external information, and a control module that controls the operation of the vehicle based on the static ODD and dynamic ODD.
Furthermore, Non-Patent Document 1 discloses a case of model-driven development of an airship autonavigation system in which FMEA (Failure Mode and Effects Analysis), a method for analyzing system reliability, is applied to the hardware and software of the airship autonavigation system in the development of the airship autonavigation system using SysML (Systems Modeling Language), a modeling language that extends UML (Unified Modeling Language), to predict possible failures in the airship autonavigation system and identify exceptions that should be considered. It also discloses that brainstorming is conducted with 2 to 4 people when implementing FMEA to prevent oversight of failures.
特許文献1から特許文献4、及び非特許文献1は、全体システムを構成するハードウェア、ソフトウェア及び人間等の各構成要素が担当するタスク、構成要素間の情報のやり取りや人間による承認が必要なプロセス等を考慮し、リスク解析を行って自動運航船を運航させようとするものではない。
そこで本発明は、自動運航船をリスクを低減して適切に運航させることができる自動運航船の運航方法及び運航システム、並びに自動運航船に関するリスク解析を適切に行うことができる自動運航船のリスク解析方法及びリスク解析システムを提供することを目的とする。
Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1 do not attempt to operate an autonomous ship by conducting risk analysis, taking into consideration the tasks handled by each component of the overall system, such as hardware, software, and humans, the exchange of information between the components, and processes that require human approval.
Therefore, an object of the present invention is to provide an operation method and operation system for an autonomous ship that can reduce risk and operate the autonomous ship appropriately, as well as a risk analysis method and risk analysis system for an autonomous ship that can appropriately perform risk analysis regarding the autonomous ship.
請求項1記載に対応した自動運航船の運航方法においては、航海計画に従って運航される自動運航船の運航方法であって、自動運航システムが航海計画を取得するステップと、自動運航システムが正常に作動する運航設計領域を運航設計領域確認手段に設定するステップと、自船情報取得手段が自動運航船の自船情報を取得するステップと、周辺情報取得手段が周辺情報を取得するステップと、自動運航システムが航海計画、自船情報、及び周辺情報に基づいて操船計画を策定し、操船計画を陸上制御センターの陸上職員に承認を求め、承認が得られた操船計画を提示手段に送信するステップと、提示手段から操船計画を送信された船舶制御システムが自動運航船を操船計画に基づいて運航させるステップと、運航設計領域確認手段が取得した自船情報及び周辺情報に基づいて運航設計領域を確認するステップと、判断/警報手段が運航設計領域確認手段の確認結果をもとに、運航設計領域から逸脱したかを判断し、運航設計領域から逸脱した場合に陸上職員に警報し、その後の自動運航を中止するか否かの判断を陸上職員に求めるステップとを有することを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、自動運航船をリスクを低減して適切に運航させることができる。
A method for operating an automatically operated ship corresponding to the method described in claim 1 is a method for operating an automatically operated ship which is operated according to a navigation plan, characterized in that it includes the steps of: an automatic navigation system acquiring the navigation plan; a step of setting a navigation design area in which the automatic navigation system operates normally in a navigation design area confirmation means; a step of an own ship information acquisition means acquiring own ship information of the automatically operated ship; a step of a surrounding information acquisition means acquiring surrounding information; a step of the automatic navigation system formulating a maneuvering plan based on the navigation plan, the own ship information, and the surrounding information, requesting approval of the maneuvering plan from land staff at the land control center, and transmitting the approved maneuvering plan to a presentation means; a step of the ship control system to which the maneuvering plan is transmitted from the presentation means operating the automatically operated ship based on the maneuvering plan; a step of confirming the operation design area based on the own ship information and surrounding information acquired by the operation design area confirmation means; and a step of a judgment/warning means judging whether or not there has been a deviation from the operation design area based on the confirmation result of the operation design area confirmation means, and if there has been a deviation from the operation design area, issuing an alert to land staff and requesting the land staff to judge whether or not to cancel subsequent automatic operation.
According to the present invention described in claim 1, an autonomous ship can be operated appropriately with reduced risks.
請求項2記載の本発明は、提示手段が少なくとも操船計画、及び陸上職員の判断結果を提示して自動運航船の船上職員に確認を求めることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、操船計画及び陸上職員の判断結果を船上職員が確認することで、運航の安全性を高めることができる。
The present invention as recited in claim 2 is characterized in that the presentation means presents at least the maneuvering plan and the judgment results of the shore staff to the onboard staff of the autonomous ship for confirmation.
According to the present invention as set forth in claim 2, the safety of operation can be improved by having shipboard staff check the maneuvering plan and the decisions made by the shore staff.
請求項3記載の本発明は、自船情報は、自動運航船の位置、進行方向、及び速度を含む船舶状況情報と、船上貨物の貨物状態情報と、アクチュエータを有する船舶制御システムのシステム状態情報を含むことを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、自動運航船の自船の状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
The present invention described in claim 3 is characterized in that the own ship information includes ship status information including the position, direction of travel, and speed of the autonomous ship, cargo status information of cargo on board, and system status information of a ship control system having an actuator.
According to the present invention described in claim 3, a maneuvering plan can be formulated more accurately based on the status of the automatically operated ship itself, and deviations from the operation design domain can be more accurately determined.
請求項4記載の本発明は、船上貨物の状態を船上貨物監視システムで監視し、自船情報取得手段が貨物状態情報を取得することを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、取得した貨物状態情報に基づいて、船上貨物を適切に管理して荷崩れ等を防止することができる。
The present invention as set forth in claim 4 is characterized in that the state of cargo on board is monitored by an onboard cargo monitoring system, and the ship information acquisition means acquires cargo state information.
According to the present invention as set forth in claim 4, cargo on board can be appropriately managed based on the acquired cargo status information to prevent cargo collapse, etc.
請求項5記載の本発明は、周辺情報には、気象海象情報、他船又は漂流物を含む障害物情報、及び陸との距離情報を含むことを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、自動運航船の置かれた周辺状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
In the present invention as set forth in claim 5, the surrounding information includes meteorological and oceanographic information, obstacle information including other ships or drifting objects, and distance information from land.
According to the present invention described in claim 5, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the surrounding conditions of the autonomous ship, and to more accurately judge deviations from the operation design area.
請求項6記載の本発明は、自動運航船で取得した気象海象情報と、別途取得した広域気象海象情報を気象海象情報提供システムで処理して統合気象海象情報として提示することを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、統合気象海象情報を参考に操船計画や航海計画を修正することができる。
The present invention as described in claim 6 is characterized in that the weather and sea condition information obtained by the autonomous ship and the wide-area weather and sea condition information obtained separately are processed by a weather and sea condition information providing system and presented as integrated weather and sea condition information.
According to the present invention as set forth in claim 6, the maneuvering plan and the voyage plan can be corrected by referring to the integrated meteorological and oceanographic information.
請求項7記載の本発明は、統合気象海象情報を自動運航システムにおける操船計画の策定に当たり考慮することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、先の航路を考慮したより正確な操船計画を得ることができる。
The present invention as set forth in claim 7 is characterized in that integrated meteorological and oceanographic information is taken into consideration when formulating a ship maneuvering plan in an automatic navigation system.
According to the seventh aspect of the present invention, a more accurate ship maneuvering plan that takes into account the upcoming route can be obtained.
請求項8記載の本発明は、運航設計領域には、自動運航船の水域条件、環境条件、及び内部状態を含むことを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、運航設計領域をより適切に設定することができる。
The present invention as described in claim 8 is characterized in that the operation design domain includes water area conditions, environmental conditions, and internal states of the autonomous ship.
According to the present invention as set forth in claim 8, the operation design domain can be set more appropriately.
請求項9記載の本発明は、自動運航システムには、自動運航船の操船計画策定から離岸、航海、着岸までの一連の運航の流れを、計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズに分類したとき、3つの運航フェーズに対応する自動運航システムのモードとして、計画モード、離着岸モード、及び航海モードを含むことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、航路全体にわたり自動運航船をより適切に運航させることができる。
The present invention as described in claim 9 is characterized in that when the entire operation flow of an automatically operated ship, from the formulation of a maneuvering plan to leaving dock, sailing, and docking, is classified into three operation phases, namely, during planning, during leaving dock, and during sailing, the automatic navigation system includes a planning mode, a docking mode, and a sailing mode as modes of the automatic navigation system corresponding to the three operation phases.
According to the present invention as set forth in claim 9, an automatically operated ship can be operated more appropriately throughout the entire route.
請求項10記載に対応した自動運航船のリスク解析方法においては、自動運航船の運航方法により、航海計画に従って運航される自動運航船をモデル化して運航上のリスクを解析する自動運航船のリスク解析方法であって、運航設計領域に関連する運航設計領域確認手段、自動運航システム、自船情報に関連する自船情報取得手段、周辺情報に関連する周辺情報取得手段、及び陸上職員の保有情報と、機能又は役割を明確にして構成要素として設定する構成要素設定ステップと、構成要素間の相互関係を設定する要素関係設定ステップと、図表化手段が構成要素の保有情報と、機能又は役割、及び構成要素間の相互関係を自動運航船の運航上のハザードを同定してリスクを解析するために使用する図表として表現する図表化ステップと、図表提示手段が図表を提示するステップとを有することを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、自動運航船に関するリスク解析を適切に行うことができる。
A risk analysis method for an autonomous ship corresponding to the method described in claim 10 is a risk analysis method for an autonomous ship that models an autonomous ship operated according to a voyage plan using an autonomous ship operation method to analyze operational risks, and is characterized by having a component setting step that clarifies functions or roles of an operation design area confirmation means related to the operation design area, an autonomous ship system, an own ship information acquisition means related to own ship information, a surrounding information acquisition means related to surrounding information, and information held by land-based staff and sets them as components, an element relationship setting step that sets the interrelationships between the components, a diagramming step in which a diagramming means expresses the information held by the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components as a diagram used to identify operational hazards of the autonomous ship and analyze risks, and a diagram presentation means presents the diagram.
According to the present invention described in claim 10, risk analysis regarding an autonomous ship can be performed appropriately.
請求項11記載の本発明は、図表化ステップにおいて図表として表現するに当たり、UML(Unified Modeling Language)のクラス図を応用して構成要素の保有情報と、機能又は役割及び構成要素間の相互関係を表現し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化することを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、UMLを応用して各構成要素の保有情報や、機能又は役割、及び相互関係を分解して記述し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化するためリスク解析がしやすくなる。
The present invention as described in claim 11 is characterized in that, when expressing as a diagram in the diagramming step, a class diagram of UML (Unified Modeling Language) is applied to express the information possessed by the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components, thereby modeling the autonomous ship and the on-shore control center.
According to the present invention as set forth in claim 11, UML is applied to break down and describe the information held by each component, its function or role, and their interrelationships, and to model the autonomous ship and the onshore control center, thereby facilitating risk analysis.
請求項12記載の本発明は、図表化手段は、ハザードを同定してハザードに関するリスクを解析するためのブレインストーミングを実行する際に用いる、モデル化を施した図表を作成することを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、例えば、専門家チームによるブレインストーミングを行うことで、ハザードに関するリスクを精度よく解析することができる。
In a twelfth aspect of the present invention, the diagramming means creates a modeled diagram to be used when performing brainstorming to identify hazards and analyze risks associated with the hazards.
According to the present invention as defined in claim 12, for example, by conducting a brainstorming session by a team of experts, it is possible to accurately analyze risks related to hazards.
請求項13記載の本発明は、図表化手段は、ブレインストーミングの実行に用いるための、自動運航船と陸上制御センターに分割したシステム欄と、解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、及び対策を記載する原因欄、結果欄、及び対策欄を一覧表にまとめたワークシートを生成することを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、ハザードに関するリスクをより精度よく解析することができる。
The present invention as described in claim 13 is characterized in that the diagramming means generates a worksheet for use in carrying out brainstorming, which lists a system column divided into an autonomous ship and a land control center, and a cause column, a result column, and a countermeasure column in which hazards related to the components to be analyzed and their causes, results, and countermeasures are recorded.
According to the present invention as defined in claim 13, risks relating to hazards can be analyzed with greater accuracy.
請求項14記載の本発明は、図表化手段は、ワークシートを自動運航船の操船の計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズ別に作成することを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、航路全体にわたり運航フェーズに応じてハザードを精度よく解析することができる。
The present invention as set forth in claim 14 is characterized in that the diagramming means creates worksheets for three operational phases: when planning the maneuvering of the automatically operated ship, when leaving or arriving at a berth, and when at sea.
According to the present invention as set forth in claim 14, hazards can be analyzed with high accuracy in accordance with the operation phase over the entire route.
請求項15記載の本発明は、図表化手段は、ワークシートに、ハザードに対する既存の防御手段と、結果の重大性指標(SI)、頻度指標(FI)、及び重大性指標(SI)と頻度指標(FI)より算出されるリスク指標(RI)を含めて生成することを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、これらの指標により半定量的にリスクの大きさが評価でき、例えば、現状でのリスク指標(RI)が大きいハザードには、追加の対策の検討と、対策導入後のリスク指標(RI)の推定により、追加の対策の有効性の評価を行うことができる。
The present invention as set forth in claim 15 is characterized in that the diagramming means generates a worksheet including existing defensive measures against hazards, a consequence severity index (SI), a frequency index (FI), and a risk index (RI) calculated from the severity index (SI) and frequency index (FI).
According to the present invention as set forth in claim 15, the magnitude of risk can be evaluated semi-quantitatively using these indices. For example, for a hazard with a large current risk index (RI), additional measures can be considered and the effectiveness of the additional measures can be evaluated by estimating the risk index (RI) after the measures are introduced.
請求項16記載に対応した自動運航船の運航システムにおいては、航海計画に従って運航される自動運航船の運航システムであって、設定された自動運航システムが正常に作動する運航設計領域を確認する運航設計領域確認手段と、運航を計画する自動運航システムと、自動運航船の自船情報を取得する自船情報取得手段と、周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、航海計画、自船情報、及び周辺情報に基づいて操船計画を策定し、陸上制御センターの陸上職員に操船計画の承認を求める自動運航システムの計画策定手段と、承認が得られた操船計画を自動運航船に提示する提示手段と、提示された操船計画に基づいて自動運航船を操船する船舶制御システムと、さらに取得した自船情報及び周辺情報に基づいて運航設計領域を確認した結果をもとに、運航設計領域から逸脱したかを判断し、逸脱した場合に陸上制御センターの陸上職員に警報し、その後の自動運航を中止するか否かの判断を陸上職員に求める判断/警報手段とを備えたことを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、自動運航船をリスクを低減して適切に運航させることができる。
The operation system for an automatically operated ship corresponding to the claim 16 is an operation system for an automatically operated ship operated according to a navigation plan, and is characterized in that it comprises an operation design area confirmation means for confirming the operation design area in which the set automatic operation system operates normally, an automatic operation system for planning operation, an own ship information acquisition means for acquiring own ship information of the automatically operated ship, a surrounding information acquisition means for acquiring surrounding information, a planning means of the automatic operation system for formulating a maneuvering plan based on the navigation plan, own ship information, and surrounding information, and requesting approval of the maneuvering plan from onshore staff at the onshore control center, a presentation means for presenting the approved maneuvering plan to the automatically operated ship, a ship control system for maneuvering the automatically operated ship based on the presented maneuvering plan, and a judgment/warning means for determining whether or not there has been a deviation from the operation design area based on the results of confirming the operation design area based on the acquired own ship information and surrounding information, and if there has been a deviation, alerting onshore staff at the onshore control center and requesting the onshore staff to decide whether or not to cancel subsequent automatic operation.
According to the present invention described in claim 16, an autonomous ship can be operated appropriately with reduced risks.
請求項17記載の本発明は、提示手段として、操船計画に加え陸上職員の判断結果を表示する表示手段を自動運航船に備えたことを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、操船計画及び陸上職員の判断結果を船上職員が確認することで、運航の安全性を高めることができる。
The present invention as set forth in claim 17 is characterized in that the automatically operated ship is provided with a display means as a presentation means for displaying the maneuvering plan as well as the judgment results of shore staff.
According to the present invention as set forth in claim 17, the safety of operation can be improved by having shipboard staff check the maneuvering plan and the decisions made by the shore staff.
請求項18記載の本発明は、自船情報取得手段は、自動運航船の位置、進行方向、及び速度を取得する船舶状況取得手段と、船上貨物の状態を取得する船上貨物状態取得手段と、船舶制御システムの状態を取得するシステム状態情報取得手段を含むことを特徴とする。
請求項18に記載の本発明によれば、自動運航船の自船の状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
The present invention as described in claim 18 is characterized in that the ship information acquisition means includes a ship status acquisition means for acquiring the position, direction of travel, and speed of the autonomously operated ship, a shipboard cargo status acquisition means for acquiring the status of the cargo on board, and a system status information acquisition means for acquiring the status of the ship control system.
According to the present invention as set forth in claim 18, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the status of the automatically operated ship itself, and to more accurately judge deviations from the operation design domain.
請求項19記載の本発明は、船上貨物状態取得手段で取得した船上貨物の状態に基づいて、船上貨物の状態を監視する船上貨物監視システムを備えたことを特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、取得した貨物状態情報に基づいて、船上貨物を適切に管理して荷崩れ等を防止することができる。
The present invention as set forth in claim 19 is characterized in that it includes an on-board cargo monitoring system that monitors the status of on-board cargo based on the status of on-board cargo acquired by an on-board cargo status acquisition means.
According to the nineteenth aspect of the present invention, cargo on board can be appropriately managed based on the acquired cargo status information to prevent cargo collapse, etc.
請求項20記載の本発明は、周辺情報取得手段は、気象海象情報取得手段と、他船及び漂流物を検出する障害物情報取得手段と、陸との距離情報を取得する距離情報取得手段を含むことを特徴とする。
請求項20に記載の本発明によれば、自動運航船の置かれた周辺状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
The present invention as described in claim 20 is characterized in that the surrounding information acquisition means includes a meteorological and oceanographic condition information acquisition means, an obstacle information acquisition means for detecting other ships and drifting objects, and a distance information acquisition means for acquiring distance information from land.
According to the present invention described in claim 20, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the surrounding conditions of the autonomous ship, and to more accurately judge deviations from the operation design area.
請求項21記載の本発明は、気象海象情報取得手段で取得した気象海象情報と、別途取得した広域気象海象情報に基づいて統合気象海象情報を生成する気象海象情報提供システムを備えたことを特徴とする。
請求項21に記載の本発明によれば、統合気象海象情報を参考に操船計画や航海計画を修正することができる。また、自動運航システムにおいては統合気象海象情報を考慮して操船計画を策定できるため、先の航路を考慮したより正確な操船計画を得ることができる。
The present invention as described in claim 21 is characterized by comprising a meteorological and oceanographic information providing system that generates integrated meteorological and oceanographic information based on meteorological and oceanographic information acquired by a meteorological and oceanographic information acquisition means and wide-area meteorological and oceanographic information acquired separately.
According to the twenty-first aspect of the present invention, the maneuvering plan and the voyage plan can be corrected by referring to the integrated meteorological and oceanographic information. In addition, in the automatic navigation system, the maneuvering plan can be formulated taking into account the integrated meteorological and oceanographic information, so that a more accurate maneuvering plan that takes into account the upcoming route can be obtained.
請求項22記載の本発明は、自動運航システム、運航設計領域確認手段、及び判断/警報手段を陸上制御センターに備えたことを特徴とする。
請求項22に記載の本発明によれば、上位の意思決定を行う機能を陸上制御センターに備えることで、例えば、陸上職員が迅速に各種情報等を把握して適切な判断を下しやすくなる。
The present invention as set forth in claim 22 is characterized in that an automatic navigation system, an operation design area confirmation means, and a judgment/warning means are provided at a land control center.
According to the twenty-second aspect of the present invention, by providing the onshore control center with a function for making higher-level decisions, for example, onshore personnel can quickly grasp various information and make appropriate decisions more easily.
請求項23記載に対応した自動運航船のリスク解析システムにおいては、自動運航船のリスク解析方法を実行する自動運航船のリスク解析システムであって、構成要素としての運航設計領域確認手段、自動運航システム、自船情報取得手段、周辺情報取得手段、及び陸上職員の保有情報と、機能又は役割を設定する構成要素設定手段と、構成要素間の相互関係を設定する要素関係設定手段と、構成要素の保有情報と、機能又は役割、及び構成要素間の相互関係を自動運航船の運航上のハザードを同定してリスクを解析するための図表として表現する図表化手段と、表現された図表を提示する図表提示手段とを備え、ることを特徴とする。
請求項23に記載の本発明によれば、提示された図表に基づいて自動運航船に関するリスク解析を適切に行うことを可能とすることができる。
A risk analysis system for an autonomous ship corresponding to the risk analysis method for an autonomous ship described in claim 23 is a risk analysis system for an autonomous ship that executes a risk analysis method for an autonomous ship, and is characterized in that it comprises: an operation design area confirmation means, an autonomous ship, a ship information acquisition means, a surrounding information acquisition means, and information held by land-based staff, a component setting means for setting functions or roles, an element relationship setting means for setting the interrelationships between the components, a diagramming means for expressing the information held by the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components as a diagram for identifying operational hazards of the autonomous ship and analyzing risks, and a diagram presentation means for presenting the expressed diagram.
According to the present invention as set forth in claim 23, it is possible to appropriately perform risk analysis regarding the autonomous ship based on the presented charts and graphs.
請求項24記載の本発明は、図表化手段は、UML(Unified Modeling Language)のクラス図を応用して自動運航船及び陸上制御センターをモデル化して図表を作成することを特徴とする。
請求項24に記載の本発明によれば、UMLを応用して各構成要素の保有情報や、機能又は役割、及び相互関係を分解して記述し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化するためリスク解析がしやすくなる。
The twenty-fourth aspect of the present invention is characterized in that the diagramming means creates a diagram by applying a class diagram of UML (Unified Modeling Language) to model the autonomous ship and the land control center.
According to the present invention as set forth in claim 24, UML is applied to break down and describe the information held by each component, its function or role, and their interrelationships, and to model the autonomous ship and on-shore control center, making risk analysis easier.
請求項25記載の本発明は、図表化手段は、仮定の質問を繰り返しブレインストーミングにより通常からの逸脱を抽出する方法によりハザードを同定し解析するためのワークシートとして、自動運航船と陸上制御センターに分割したシステム欄と、解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、及び対策を記載する原因欄、結果欄、及び対策欄をまとめた一覧表を生成することを特徴とする。
請求項25に記載の本発明によれば、例えば、専門家チームがワークシートに基づいてブレインストーミングを行うことで、ハザードに関するリスクを精度よく解析することができる。
The present invention as set forth in claim 25 is characterized in that the diagramming means generates a list as a worksheet for identifying and analyzing hazards by a method of repeatedly asking hypothetical questions and extracting deviations from the norm through brainstorming, which list a system column divided into the autonomous ship and the onshore control center, and a cause column, a result column, and a countermeasure column which list hazards related to the components to be analyzed, as well as their causes, results, and countermeasures.
According to the twenty-fifth aspect of the present invention, for example, a team of experts can perform brainstorming based on a worksheet, thereby enabling accurate analysis of risks related to hazards.
請求項26記載の本発明は、図表化手段としてコンピュータを備え、コンピュータの入力手段を構成要素設定手段及び要素関係設定手段として機能させ、コンピュータの出力手段を図表提示手段として機能させることを特徴とする。
請求項26に記載の本発明によれば、コンピュータによって正確かつ迅速にリスク解析のための図表の提示を行える。
The twenty-sixth aspect of the present invention is characterized in that the diagramming means comprises a computer, the input means of the computer functions as the component setting means and the element relationship setting means, and the output means of the computer functions as the diagram presenting means.
According to the twenty-sixth aspect of the present invention, a chart for risk analysis can be presented accurately and quickly by a computer.
請求項27記載の本発明は、図表提示手段が、予め定めた構成要素及び相互関係のフォーマットを提供することを特徴とする。
請求項27に記載の本発明によれば、フォーマットに基づいて、構成要素及び相互関係を入力できるため作業効率を向上させることができる。
The invention as defined in claim 27 is characterized in that the diagram presentation means provides a predefined format of components and interrelationships.
According to the twenty-seventh aspect of the present invention, the components and their interrelationships can be input based on a format, thereby improving the work efficiency.
請求項28記載の本発明は、コンピュータ、入力手段、及び出力手段を、情報通信網を介して別の場所に設置したことを特徴とする。
請求項28に記載の本発明によれば、入力から出力までを一つのコンピュータで完結させずともリスク解析を行うことが可能となり、リスク解析システムの導入負担を軽減することができ、例えば、情報通信網を介して複数の利用者が利用することが可能となる。
The present invention as defined in claim 28 is characterized in that the computer, the input means, and the output means are installed in different locations via an information communication network.
According to the present invention as set forth in claim 28 , it is possible to perform risk analysis without completing the entire process from input to output on a single computer, which reduces the burden of introducing a risk analysis system and enables multiple users to use the system via an information and communications network, for example.
本発明の自動運航船の運航方法によれば、自動運航船をリスクを低減して適切に運航させることができる。 The method for operating an autonomous ship of the present invention allows autonomous ships to be operated appropriately while reducing risks.
また、提示手段が少なくとも操船計画、及び陸上職員の判断結果を提示して自動運航船の船上職員に確認を求める場合には、操船計画及び陸上職員の判断結果を船上職員が確認することで、運航の安全性を高めることができる。 In addition, if the presentation means presents at least the maneuvering plan and the judgment results of the shore staff to the onboard staff of the autonomous ship for confirmation, the safety of operation can be improved by having the onboard staff confirm the maneuvering plan and the judgment results of the shore staff.
また、自船情報は、自動運航船の位置、進行方向、及び速度を含む船舶状況情報と、船上貨物の貨物状態情報と、アクチュエータを有する船舶制御システムのシステム状態情報を含む場合には、自動運航船の自船の状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。 In addition, when the own ship information includes ship status information including the position, heading direction, and speed of the autonomous ship, cargo status information of the cargo on board, and system status information of a ship control system having actuators, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the autonomous ship's own status, and also to more accurately judge deviations from the operational design area.
また、船上貨物の状態を船上貨物監視システムで監視し、自船情報取得手段が貨物状態情報を取得する場合には、取得した貨物状態情報に基づいて、船上貨物を適切に管理して荷崩れ等を防止することができる。 In addition, when the condition of the cargo on board is monitored by the onboard cargo monitoring system and the ship information acquisition means acquires cargo status information, the cargo on board can be appropriately managed based on the acquired cargo status information to prevent cargo collapse, etc.
また、周辺情報には、気象海象情報、他船又は漂流物を含む障害物情報、及び陸との距離情報を含む場合には、自動運航船の置かれた周辺状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。 In addition, when the surrounding information includes weather and oceanographic information, information on obstacles including other ships or drifting objects, and information on the distance from land, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the surrounding conditions of the autonomous ship, and also to more accurately judge whether to deviate from the operational design area.
また、自動運航船で取得した気象海象情報と、別途取得した広域気象海象情報を気象海象情報提供システムで処理して統合気象海象情報として提示する場合には、統合気象海象情報を参考に操船計画や航海計画を修正することができる。 In addition, if the weather and ocean information acquired by the autonomous ship and the wide-area weather and ocean information acquired separately are processed by a weather and ocean information provision system and presented as integrated weather and ocean information, the maneuvering plan and voyage plan can be revised based on the integrated weather and ocean information.
また、統合気象海象情報を自動運航システムにおける操船計画の策定に当たり考慮する場合には、先の航路を考慮したより正確な操船計画を得ることができる。 In addition, if integrated weather and ocean condition information is taken into consideration when formulating a maneuvering plan in an automated navigation system, a more accurate maneuvering plan that takes into account the upcoming route can be obtained.
また、運航設計領域には、自動運航船の水域条件、環境条件、及び内部状態を含む場合には、運航設計領域をより適切に設定することができる。 In addition, if the operational design space includes the water conditions, environmental conditions, and internal conditions of the autonomous ship, the operational design space can be set more appropriately.
また、自動運航システムには、自動運航船の操船計画策定から離岸、航海、着岸までの一連の運航の流れを、計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズに分類したとき、3つの運航フェーズに対応する自動運航システムのモードとして、計画モード、離着岸モード、及び航海モードを含む場合には、航路全体にわたり自動運航船をより適切に運航させることができる。 In addition, when the entire operation process of an autonomous ship, from the formulation of a maneuvering plan to leaving the berth, sailing, and docking, is classified into three operation phases, namely, during planning, leaving and arriving at the berth, and during sailing, if the autonomous ship operation system modes corresponding to the three operation phases include a planning mode, a docking mode, and a sailing mode, the autonomous ship can be operated more appropriately throughout the entire route.
また、本発明の自動運航船のリスク解析方法によれば、自動運航船に関するリスク解析を適切に行うことができる。 In addition, the risk analysis method for autonomous ships of the present invention makes it possible to appropriately perform risk analysis regarding autonomous ships.
また、図表化ステップにおいて図表として表現するに当たり、UML(Unified Modeling Language)のクラス図を応用して構成要素の保有情報と、機能又は役割及び構成要素間の相互関係を表現し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化する場合には、UMLを応用して各構成要素の保有情報や、機能又は役割、及び相互関係を分解して記述し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化するためリスク解析がしやすくなる。 In addition, when expressing the diagram in the diagram creation step, a class diagram of UML (Unified Modeling Language) is applied to express the information possessed by each component, its functions or roles, and the interrelationships between the components. When modeling an autonomous ship and a land-based control center, UML is applied to break down and describe the information possessed by each component, its functions or roles, and the interrelationships, and the autonomous ship and a land-based control center are modeled, making risk analysis easier.
また、図表化手段は、ハザードを同定してハザードに関するリスクを解析するためのブレインストーミングを実行する際に用いる、モデル化を施した図表を作成する場合には、例えば、専門家チームによるブレインストーミングを行うことで、ハザードに関するリスクを精度よく解析することができる。 In addition, when creating a modeled diagram to be used when conducting brainstorming to identify hazards and analyze the risks associated with the hazards, the diagramming means can, for example, conduct brainstorming with a team of experts to accurately analyze the risks associated with the hazards.
また、図表化手段は、ブレインストーミングの実行に用いるための、自動運航船と陸上制御センターに分割したシステム欄と、解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、及び対策を記載する原因欄、結果欄、及び対策欄を一覧表にまとめたワークシートを生成する場合には、ハザードに関するリスクをより精度よく解析することができる。 In addition, when the diagramming means generates a worksheet for use in carrying out brainstorming that lists a system column divided into the autonomous ship and the onshore control center, and a cause column, a result column, and a countermeasure column that list hazards related to the components being analyzed, as well as their causes, results, and countermeasures, it is possible to more accurately analyze risks related to hazards.
また、図表化手段は、ワークシートを自動運航船の操船の計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズ別に作成する場合には、航路全体にわたり運航フェーズに応じてハザードを精度よく解析することができる。 In addition, when the charting means creates worksheets for three operational phases, namely, when planning the maneuvering of an autonomous ship, when leaving or arriving at a berth, and when at sea, it is possible to accurately analyze hazards according to the operational phase throughout the entire route.
また、図表化手段は、ワークシートに、ハザードに対する既存の防御手段と、結果の重大性指標(SI)、頻度指標(FI)、及び重大性指標(SI)と頻度指標(FI)より算出されるリスク指標(RI)を含めて生成する場合には、これらの指標により半定量的にリスクの大きさが評価でき、例えば、現状でのリスク指標(RI)が大きいハザードには、追加の対策の検討と、対策導入後のリスク指標(RI)の推定により、追加の対策の有効性の評価を行うことができる。 In addition, when the diagramming means generates a worksheet including existing defense measures against hazards, the severity index (SI) of the result, the frequency index (FI), and the risk index (RI) calculated from the severity index (SI) and the frequency index (FI), the magnitude of risk can be evaluated semi-quantitatively using these indices. For example, for a hazard with a high current risk index (RI), additional measures can be considered and the effectiveness of the additional measures can be evaluated by estimating the risk index (RI) after the measures are introduced.
また、本発明の自動運航船の運航システムによれば、自動運航船をリスクを低減して適切に運航させることができる。 In addition, the autonomous ship operation system of the present invention makes it possible to reduce risks and operate the autonomous ship appropriately.
また、提示手段として、操船計画に加え陸上職員の判断結果を表示する表示手段を自動運航船に備えた場合には、操船計画及び陸上職員の判断結果を船上職員が確認することで、運航の安全性を高めることができる。 In addition, if an autonomous ship is equipped with a display means for displaying the maneuvering plan as well as the results of decisions made by onshore staff, the safety of operation can be improved by having onboard staff check the maneuvering plan and the results of decisions made by onshore staff.
また、自船情報取得手段は、自動運航船の位置、進行方向、及び速度を取得する船舶状況取得手段と、船上貨物の状態を取得する船上貨物状態取得手段と、船舶制御システムの状態を取得するシステム状態情報取得手段を含む場合には、自動運航船の自船の状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。 In addition, when the ship information acquisition means includes a ship status acquisition means for acquiring the position, heading direction, and speed of the autonomous ship, an onboard cargo status acquisition means for acquiring the status of the onboard cargo, and a system status information acquisition means for acquiring the status of the ship control system, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the autonomous ship's own status, and also to more accurately judge deviations from the operation design domain.
また、船上貨物状態取得手段で取得した船上貨物の状態に基づいて、船上貨物の状態を監視する船上貨物監視システムを備えた場合には、取得した貨物状態情報に基づいて、船上貨物を適切に管理して荷崩れ等を防止することができる。 In addition, if an onboard cargo monitoring system is provided that monitors the status of onboard cargo based on the status of onboard cargo acquired by the onboard cargo status acquisition means, the onboard cargo can be appropriately managed based on the acquired cargo status information to prevent cargo collapse, etc.
また、周辺情報取得手段は、気象海象情報取得手段と、他船及び漂流物を検出する障害物情報取得手段と、陸との距離情報を取得する距離情報取得手段を含む場合には、自動運航船の置かれた周辺状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。 In addition, when the surrounding information acquisition means includes a meteorological and oceanographic information acquisition means, an obstacle information acquisition means for detecting other ships and drifting objects, and a distance information acquisition means for acquiring distance information from land, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the surrounding conditions of the autonomous ship, and also to more accurately judge deviations from the operation design area.
また、気象海象情報取得手段で取得した気象海象情報と、別途取得した広域気象海象情報に基づいて統合気象海象情報を生成する気象海象情報提供システムを備えた場合には、統合気象海象情報を参考に操船計画や航海計画を修正することができる。また、自動運航システムにおいては統合気象海象情報を考慮して操船計画を策定できるため、先の航路を考慮したより正確な操船計画を得ることができる。 In addition, if a weather and ocean information providing system is provided that generates integrated weather and ocean information based on the weather and ocean information acquired by the weather and ocean information acquisition means and the wide-area weather and ocean information acquired separately, the maneuvering plan and navigation plan can be revised with reference to the integrated weather and ocean information. In addition, in an automated navigation system, a maneuvering plan can be formulated taking into account the integrated weather and ocean information, so a more accurate maneuvering plan that takes into account the upcoming route can be obtained.
また、自動運航システム、運航設計領域確認手段、及び判断/警報手段を陸上制御センターに備えた場合には、上位の意思決定を行う機能を陸上制御センターに備えることで、例えば、陸上職員が迅速に各種情報等を把握して適切な判断を下しやすくなる。 In addition, if the land control center is equipped with an automated navigation system, operation design area confirmation means, and judgment/alarm means, equipping the land control center with a higher-level decision-making function will make it easier for land personnel, for example, to quickly grasp various information and make appropriate decisions.
また、本発明の自動運航船のリスク解析システムによれば、提示された図表に基づいて自動運航船に関するリスク解析を適切に行うことを可能とすることができる。 In addition, the risk analysis system for autonomous ships of the present invention makes it possible to appropriately perform risk analysis regarding autonomous ships based on the presented charts and graphs.
また、図表化手段は、UML(Unified Modeling Language)のクラス図を応用して自動運航船及び陸上制御センターをモデル化して図表を作成する場合には、UMLを応用して各構成要素の保有情報や、機能又は役割、及び相互関係を分解して記述し、自動運航船及び陸上制御センターをモデル化するためリスク解析がしやすくなる。 In addition, when the diagramming means applies a class diagram of UML (Unified Modeling Language) to model the autonomous ship and the onshore control center and create a diagram, UML is applied to break down and describe the information held by each component, its function or role, and their interrelationships, and the autonomous ship and the onshore control center are modeled, making risk analysis easier.
また、図表化手段は、仮定の質問を繰り返しブレインストーミングにより通常からの逸脱を抽出する方法によりハザードを同定し解析するためのワークシートとして、自動運航船と陸上制御センターに分割したシステム欄と、解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、及び対策を記載する原因欄、結果欄、及び対策欄をまとめた一覧表を生成する場合には、例えば、専門家チームがワークシートに基づいてブレインストーミングを行うことで、ハザードに関するリスクを精度よく解析することができる。 In addition, when the diagramming means generates a list that includes a system column divided into the autonomous ship and the onshore control center, and a cause column, result column, and countermeasure column that describe hazards related to the components to be analyzed, as well as their causes, results, and countermeasures, as a worksheet for identifying and analyzing hazards by repeatedly brainstorming hypothetical questions to extract deviations from the norm, for example, a team of experts can brainstorm based on the worksheet to accurately analyze risks related to hazards.
また、図表化手段としてコンピュータを備え、コンピュータの入力手段を構成要素設定手段及び要素関係設定手段として機能させ、コンピュータの出力手段を図表提示手段として機能させる場合には、コンピュータによって正確かつ迅速にリスク解析のための図表の提示を行える。 In addition, if a computer is provided as the diagramming means, the input means of the computer functions as the component setting means and the element relationship setting means, and the output means of the computer functions as the diagram presentation means, the computer can accurately and quickly present diagrams for risk analysis.
また、図表提示手段が、予め定めた構成要素及び相互関係のフォーマットを提供する場合には、フォーマットに基づいて、構成要素及び相互関係を入力できるため作業効率を向上させることができる。 In addition, if the diagram presentation means provides a predetermined format for components and interrelationships, the components and interrelationships can be input based on the format, improving work efficiency.
また、コンピュータ、入力手段、及び出力手段を、情報通信網を介して別の場所に設置した場合には、入力から出力までを一つのコンピュータで完結させずともリスク解析を行うことが可能となり、リスク解析システムの導入負担を軽減することができ、例えば、情報通信網を介して複数の利用者が利用することが可能となる。 In addition, if the computer, input means, and output means are installed in separate locations via an information and communication network, risk analysis can be performed without completing the entire process from input to output on a single computer, reducing the burden of introducing a risk analysis system and enabling, for example, multiple users to use the system via an information and communication network.
本発明の実施形態による自動運航船の運航方法、リスク解析方法、運航システム、及びリスク解析システムについて説明する。 This article describes an autonomous ship operation method, risk analysis method, operation system, and risk analysis system according to an embodiment of the present invention.
図1は本実施形態による自動運航船の運航システムの構成図、図2は自動運航船の運航方法を示す図である。本実施形態において自動運航船の運航方法(以下、単に「運航方法」ともいう)は、図1に示す自動運航船の運航システム(以下、単に「運航システム」ともいう)を利用する。
運航システムは、航海計画に従って運航される自動運航船1に適用されるものであり、設定された運航設計領域を確認する運航設計領域確認手段10と、自動運航船1の運航を計画する自動運航システム20と、自動運航船1の自船情報を取得する自船情報取得手段30と、自動運航船1の周辺情報を取得する周辺情報取得手段40と、表示手段51を有する提示手段50と、舵や機関等のアクチュエータ61を有する船舶制御システム60と、判断/警報手段70と、船上貨物監視システム80と、気象海象情報提供システム90と、制御手段100と、伝送部110を備える。
このうち、運航設計領域確認手段10、自動運航システム20、判断/警報手段70、船上貨物監視システム80、及び気象海象情報提供システム90は陸上制御センター2に設けられている。また、自船情報取得手段30、周辺情報取得手段40、提示手段50、船舶制御システム60、制御手段100、及び伝送部110は自動運航船1に設けられている。なお、航海計画は、運航会社から入手した所与の航海計画が基本ではあるが、陸上制御センター2又は自動運航船1で策定することも可能である。
陸上制御センター2には陸上職員3が配置され、自動運航船1には船上職員4が配置されている。陸上職員3は、運航を行うかどうかを含め、運航の全般に関する意思決定を行う責任者(船長)であり、自動化した機能(タスク)が滞りなく実行されているかの確認や、不測の事態への対応において、上位の意思決定を担う。船上職員4は、例えばシャドー要員としての航海士であり、船上の運航システムの状態監視等の役割(タスク)を担い、非常時には手動操船に切り替えることで運航システムの機能(タスク)を代行する。
Fig. 1 is a configuration diagram of an operation system for an autonomous ship according to this embodiment, and Fig. 2 is a diagram showing an operation method for the autonomous ship. In this embodiment, the operation method for the autonomous ship (hereinafter also simply referred to as the "operation method") utilizes the operation system for the autonomous ship shown in Fig. 1 (hereinafter also simply referred to as the "operation system").
The operation system is applied to an autonomous ship 1 that is operated in accordance with a navigation plan, and comprises an operation design area confirmation means 10 that confirms the set operation design area, an autonomous ship 20 that plans the operation of the autonomous ship 1, a ship information acquisition means 30 that acquires ship information about the autonomous ship 1, a surrounding information acquisition means 40 that acquires surrounding information about the autonomous ship 1, a presentation means 50 having a display means 51, a ship control system 60 having actuators 61 for the rudder, engine, etc., a judgment/warning means 70, an onboard cargo monitoring system 80, a weather and ocean condition information provision system 90, a control means 100, and a transmission unit 110.
Of these, the operation design area confirmation means 10, the automatic operation system 20, the judgment/warning means 70, the on-board cargo monitoring system 80, and the weather and oceanographic information system 90 are provided in the land control center 2. In addition, the ship's own information acquisition means 30, the surrounding information acquisition means 40, the presentation means 50, the ship control system 60, the control means 100, and the transmission unit 110 are provided in the automatically operated ship 1. Note that, although the navigation plan is basically a given navigation plan obtained from the operating company, it is also possible for the navigation plan to be formulated by the land control center 2 or the automatically operated ship 1.
Onshore staff 3 are stationed at the onshore control center 2, and onboard staff 4 are stationed on the autonomous ship 1. The onshore staff 3 is the person in charge (the captain) who makes decisions regarding the overall operation, including whether or not to operate the ship, and is responsible for making higher-level decisions such as checking whether the automated functions (tasks) are being executed smoothly and responding to unforeseen circumstances. The onboard staff 4 is, for example, a navigator acting as a shadow personnel, and is responsible for the role (task) of monitoring the status of the onboard operation system, and in the event of an emergency, takes over the functions (tasks) of the operation system by switching to manual operation.
自動運航システム20は、計画策定手段21を有する。計画策定手段21は、航海計画と、自船情報と、周辺情報に基づいて操船計画を策定し、策定した操船計画を提示手段50へ送信する。
提示手段50は、計画策定手段21が策定した操船計画を自動運航船1に提示する。提示された操船計画は、モニターやディスプレイ等の表示手段51に表示される。また、提示手段50に送信された操船計画は船上職員4の確認を経て制御手段100に入力され、制御手段100は操船計画に基づいて船舶制御システム60を制御する。船舶制御システム60は、制御手段100による制御のもと自動運航船1を操船する。これにより、自動運航船1の運航が行われる。
The automatic navigation system 20 includes a planning unit 21. The planning unit 21 formulates a ship maneuvering plan based on the navigation plan, the ship information, and the surrounding information, and transmits the formulated ship maneuvering plan to the presentation unit 50.
The presentation means 50 presents the maneuvering plan formulated by the plan formulation means 21 to the automatically operated ship 1. The presented maneuvering plan is displayed on a display means 51 such as a monitor or a display. The maneuvering plan transmitted to the presentation means 50 is input to the control means 100 after confirmation by the shipboard staff 4, and the control means 100 controls the ship control system 60 based on the maneuvering plan. The ship control system 60 steers the automatically operated ship 1 under the control of the control means 100. In this way, the automatically operated ship 1 is operated.
自船情報取得手段30が取得した自船情報は、伝送部110を介して、自動運航システム20と運航設計領域確認手段10に伝送される。
本実施形態における自船情報取得手段30は、船舶状況情報として自動運航船1の位置、進行方向、及び速度を取得する船舶状況取得手段31と、船上貨物の貨物状態情報として船上貨物の状態を取得する船上貨物状態取得手段32と、船舶制御システム60のシステム状態情報として船舶制御システム60の状態を取得するシステム状態情報取得手段33を有しており、自船情報には、船舶状況情報と、船上貨物の貨物状態情報と、船舶制御システム60のシステム状態情報が含まれる。自船情報に、船舶状況情報、船上貨物の貨物状態情報、及び船舶制御システム60のシステム状態情報を含めることにより、自動運航船1の自船の状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
The own ship information acquired by the own ship information acquisition means 30 is transmitted to the automatic operation system 20 and the operation design area confirmation means 10 via the transmission unit 110.
The own ship information acquisition means 30 in this embodiment includes ship status acquisition means 31 for acquiring the position, heading direction, and speed of the automatically operated ship 1 as ship status information, onboard cargo status acquisition means 32 for acquiring the status of the onboard cargo as cargo status information of the onboard cargo, and system status information acquisition means 33 for acquiring the status of the ship control system 60 as system status information of the ship control system 60, and the own ship information includes the ship status information, the cargo status information of the onboard cargo, and the system status information of the ship control system 60. By including the ship status information, the cargo status information of the onboard cargo, and the system status information of the ship control system 60 in the own ship information, it is possible to more accurately formulate a maneuvering plan based on the own ship status of the automatically operated ship 1, and also to more accurately judge deviation from the operation design domain.
周辺情報取得手段40が取得した周辺情報は、伝送部110を介して、自動運航システム20と運航設計領域確認手段10に伝送される。
本実施形態における周辺情報取得手段40は、気象海象情報を取得する気象海象情報取得手段41と、障害物情報として他船及び漂流物を検出する障害物情報取得手段42と、陸との距離情報を取得する距離情報取得手段43を有しており、周辺情報には、気象海象情報と、障害物情報と、陸との距離情報が含まれる。周辺情報に、気象海象情報、障害物情報、及び陸との距離情報を含めることにより、自動運航船1の置かれた周辺状況に基づいて、操船計画をより正確に策定し、また、運航設計領域からの逸脱判断をより正確に行うことができる。
The surrounding information acquired by the surrounding information acquisition means 40 is transmitted to the automatic operation system 20 and the operation design area confirmation means 10 via the transmission unit 110.
The surrounding information acquisition means 40 in this embodiment includes meteorological and oceanographic information acquisition means 41 for acquiring meteorological and oceanographic information, obstacle information acquisition means 42 for detecting other ships and drifting objects as obstacle information, and distance information acquisition means 43 for acquiring distance information from land, and the surrounding information includes meteorological and oceanographic information, obstacle information, and distance information from land. By including the meteorological and oceanographic information, obstacle information, and distance information from land in the surrounding information, it is possible to more accurately formulate a ship maneuvering plan based on the surrounding conditions of the automatically operated ship 1, and also to more accurately determine deviation from the operation design area.
自船情報取得手段30が取得した自船情報のうち船上貨物の貨物状態情報は、伝送部110を介して、船上貨物監視システム80にも伝送される。
船上貨物監視システム80は、船上貨物の状態に基づいて、船上貨物の状態を監視する。また、船上貨物監視システム80は、取得した情報を貨物状態情報として陸上職員3へ提示する。これにより、取得した貨物状態情報に基づいて、船上貨物を適切に管理して荷崩れ等を防止することができる。
Among the own ship information acquired by the own ship information acquisition means 30, cargo status information of the on-board cargo is also transmitted to the on-board cargo monitoring system 80 via the transmission unit 110.
The onboard cargo monitoring system 80 monitors the status of the onboard cargo based on the status of the onboard cargo. The onboard cargo monitoring system 80 also presents the acquired information to the shore staff 3 as cargo status information. This makes it possible to appropriately manage the onboard cargo based on the acquired cargo status information and prevent cargo collapse, etc.
周辺情報取得手段40が取得した周辺情報のうち気象海象情報は、伝送部110を介して、気象海象情報提供システム90にも伝送される。
気象海象情報提供システム90は、気象海象情報取得手段41で取得した気象海象情報と、契約先やインターネット等から別途取得した広域気象海象情報に基づいて統合気象海象情報を生成する。また、気象海象情報提供システム90は、生成した統合気象海象情報を陸上職員3に提示するとともに、自動運航システム20へ送信する。これにより、統合気象海象情報を参考に操船計画や航海計画を修正することができる。また、自動運航システム20においては統合気象海象情報を考慮して操船計画を策定できるため、先の航路を考慮した、より正確な操船計画を得ることができる。
Of the surrounding information acquired by the surrounding information acquisition means 40 , the meteorological and oceanographic information is also transmitted to the meteorological and oceanographic information providing system 90 via the transmission unit 110 .
The meteorological and oceanographic information providing system 90 generates integrated meteorological and oceanographic information based on the meteorological and oceanographic information acquired by the meteorological and oceanographic information acquiring means 41 and wide-area meteorological and oceanographic information acquired separately from a contracted party, the Internet, etc. The meteorological and oceanographic information providing system 90 also presents the generated integrated meteorological and oceanographic information to the shore staff 3 and transmits it to the automatic navigation system 20. This allows the maneuvering plan and navigation plan to be revised with reference to the integrated meteorological and oceanographic information. Furthermore, the automatic navigation system 20 can formulate a maneuvering plan taking into account the integrated meteorological and oceanographic information, so that a more accurate maneuvering plan that takes into account the upcoming route can be obtained.
運航設計領域確認手段10は、自動運航システム20が正常に作動するように設定された運航設計領域(ODD:Operational Design Domain)から自動運航船1が逸脱していないかを監視する。陸上職員3は、運航設計領域確認手段10を用いて運航設計領域を確認することができる。
判断/警報手段70は、取得した自船情報及び周辺情報に基づいて、運航設計領域から逸脱したかを判断し、逸脱したと判断した場合は陸上職員3に警報する。
警報を受けた陸上職員3は、その後の自動運航の中止を判断し、判断結果を船上職員4に伝達する。自動運航中止の連絡を受けた船上職員4が手動操船に切り替えて操船することで運航の安全性を高めることができる。
The operational design domain confirmation means 10 monitors whether the automatically operated ship 1 deviates from an operational design domain (ODD) set for normal operation of the automatic operation system 20. The shore staff 3 can use the operational design domain confirmation means 10 to confirm the operational design domain.
The judgment/warning means 70 judges whether the ship has deviated from the operation design area based on the acquired ship information and surrounding information, and if so, issues an alert to the shore staff 3.
The shore staff 3 who receive the warning decide to halt the automatic operation and communicate the decision to the ship staff 4. The ship staff 4 who are informed that the automatic operation has been halted can switch to manual operation to improve the safety of operation.
船舶の運航においては、置かれた状況によって実施すべき機能(タスク)が異なり、同一の入力情報を受信した場合でも、受信時の状況によって、判断のベースとして使用するデータや、対応の導出方法が異なる場合がある。例えば、周囲に障害物が観測された際の対応方法は、離着岸時と航海中では異なると考えられる。
このような作業を運航システムが分担する場合、置かれた状況と整合したデータや導出方法が選定され使用される必要がある。そこで、この条件を整理するため、運航の状況に応じた運航フェーズを定義することが好ましい。
本実施形態における自動運航システム20は、モードとして、計画モード、離着岸モード、及び航海モードを有する。これらのモードは、操船計画策定から離岸、航海、着岸までの一連の操船の流れを、計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズに分類したときの各運航フェーズに対応する。これにより、航路全体にわたり自動運航船1をより適切に運航させることができる。
「計画時」とは、出港前の状態である。「離岸時」とは、自動運航船1が停泊していた岸壁から離れようとしている状態であり、岸壁から水路中央までの範囲である。「航海時」とは、自動運航船1が離岸を終えて航路を航行しており、着岸を始めるまでの状態である。「着岸時」とは、船舶が岸壁に接岸しようとしている状態であり、水路中央から岸壁に接岸するまでの範囲である。
In ship operation, the functions (tasks) to be performed differ depending on the situation, and even if the same input information is received, the data used as the basis for judgment and the method of deriving a response may differ depending on the situation at the time of reception. For example, the method of response when an obstacle is observed in the vicinity is thought to be different when berthing or unberthing and while sailing.
When such tasks are shared among flight systems, it is necessary to select and use data and derivation methods that are consistent with the situation in which the system is placed. Therefore, in order to organize these conditions, it is preferable to define flight phases according to the flight situation.
The automatic navigation system 20 in this embodiment has a planning mode, a docking/undocking mode, and a navigation mode. These modes correspond to the respective navigation phases when the series of ship maneuvering flows from the formulation of a ship maneuvering plan to docking, navigation, and docking are classified into three operation phases: during planning, during docking/undocking, and during navigation. This allows the automatically navigated ship 1 to be navigated more appropriately throughout the entire route.
"Planned time" refers to the state before departure. "At the time of leaving" refers to the state when the autonomous ship 1 is about to leave the quay where it was moored, and covers the range from the quay to the center of the waterway. "At sea" refers to the state when the autonomous ship 1 has left the quay and is navigating the route until it begins to dock. "At the time of docking" refers to the state when the ship is about to dock at the quay, and covers the range from the center of the waterway to docking at the quay.
計画モードにおける自動運航システム20の機能(タスク)は、「航海計画の修正」と「モード切替」である。
このうち、航海計画の修正は、以下のサブタスクにより構成される。
・気象海象情報取得手段41からの情報の取得
・船舶状況取得手段31からの自動運航船1の位置の取得
・情報の統合と陸上職員3への提示
・陸上職員3が入力した所与の航海計画の修正(必要時)
・修正結果と修正意図を陸上職員3へ提示
・陸上職員3による承認後の航海計画と、統合情報等を自動運航船1へ送信
また、モード切替は、以下のサブタスクにより構成される。
・航海計画の承認後に、離着岸モードへの切替
・モード切替情報の陸上職員3への提示と自動運航船1への送信
The functions (tasks) of the automated navigation system 20 in the planning mode are "correcting the navigation plan" and "mode switching."
Of these, the modification of the voyage plan consists of the following subtasks:
Acquisition of information from the weather and oceanographic information acquisition means 41 Acquisition of the position of the autonomous ship 1 from the ship status acquisition means 31 Integration of information and presentation to the shore staff 3 Modification of a given voyage plan input by the shore staff 3 (when necessary)
- Present the correction results and the intention of the correction to the shore staff 3. - Send the voyage plan after approval by the shore staff 3 and integrated information, etc. to the autonomous ship 1. In addition, mode switching is composed of the following subtasks.
・After approval of the voyage plan, switch to docking/undocking mode ・Present the mode switching information to the shore staff 3 and transmit it to the autonomous ship 1
離着岸モードにおける自動運航システム20の機能(タスク)は、「離着岸のための操船計画の策定・修正」と「モード切替」である。
このうち、離着岸のための操船計画の策定・修正は、以下のサブタスクにより構成される。
・気象海象情報取得手段41からの情報の取得
・船舶状況取得手段31からの自動運航船1の位置の取得、距離情報取得手段43からの陸との距離情報の取得、障害物情報取得手段42からの障害物情報の取得、アクチュエータ61(舵や機関等)の制御情報の取得
・情報の統合と、離着岸のための操船計画の策定
・操船計画と実際の船位の偏差計算
・上記偏差の計算結果に基づく離着岸のための操船計画の修正
・統合情報と、離着岸のための操船計画(初期/修正)を陸上職員3へ提示
・陸上職員3による承認後の離着岸のための操船計画と、統合情報等を自動運航船1へ送信
また、モード切替は、以下のサブタスクにより構成される。
・離岸完了確認後に、航海モードへの切替
・モード切替情報の陸上職員3への提示と自動運航船1への送信
The functions (tasks) of the automatic navigation system 20 in the docking/undocking mode are "formulation and modification of a ship maneuvering plan for docking/undocking" and "mode switching."
Of these, the formulation and revision of the maneuvering plan for berthing and unberthing consists of the following subtasks:
- Acquiring information from the weather and ocean condition information acquisition means 41 - Acquiring the position of the autonomous ship 1 from the ship status acquisition means 31, acquiring distance information from land from the distance information acquisition means 43, acquiring obstacle information from the obstacle information acquisition means 42, and acquiring control information for the actuator 61 (rudder, engine, etc.) - Integrating information and formulating a maneuvering plan for docking and departing - Calculating the deviation between the maneuvering plan and the actual ship position - Modifying the maneuvering plan for docking and departing based on the results of the above deviation calculation - Presenting the integrated information and the maneuvering plan (initial/revised) for docking and departing to the shore staff 3 - Sending the maneuvering plan for docking and departing after approval by the shore staff 3 and the integrated information, etc. to the autonomous ship 1 In addition, mode switching is composed of the following sub-tasks.
・After confirming completion of unberthing, switch to navigation mode ・Information on mode switching is presented to shore staff 3 and transmitted to autonomous ship 1
航海モードにおける自動運航システム20の機能(タスク)は、「避航のための操船計画の策定・修正」と「モード切替」である。
このうち、避航のための操船計画の策定・修正は、以下のサブタスクにより構成される。
・気象海象情報取得手段41からの情報の取得
・船舶状況取得手段31からの自動運航船1の位置の取得、障害物情報取得手段42からの障害物情報の取得、アクチュエータ61(舵や機関等)の制御情報の取得
・情報の統合と、避航のための操船計画の策定
・操船計画と実際の船位の偏差計算
・上記偏差の計算結果に基づく避航のための操船計画の修正
・統合情報と、避航のための操船計画(初期/修正)を陸上職員3へ提示
・陸上職員3による承認後の避航のための操船計画と、統合情報等を自動運航船1へ送信
また、モード切替は、以下のサブタスクにより構成される。
・目的地周辺への到着確認後に、着岸モードへの切替
・モード切替情報の陸上職員3への提示と自動運航船1への送信
The functions (tasks) of the automatic navigation system 20 in the navigation mode are "formulation and revision of maneuvering plans for collision avoidance" and "mode switching."
Of these, the formulation and revision of the maneuvering plan for avoiding collisions consists of the following subtasks:
Acquisition of information from the weather and ocean condition information acquisition means 41 Acquisition of the position of the autonomous ship 1 from the ship status acquisition means 31, acquisition of obstacle information from the obstacle information acquisition means 42, acquisition of control information for the actuators 61 (rudder, engine, etc.) Integration of information and formulation of a maneuvering plan for avoidance Calculation of the deviation between the maneuvering plan and the actual ship position Modification of the maneuvering plan for avoidance based on the calculation result of the deviation Present the integrated information and the maneuvering plan for avoidance (initial/modified) to the shore staff 3
- Transmitting a maneuvering plan for avoidance after approval by the shore staff 3 and integrated information, etc. to the autonomous ship 1. In addition, mode switching is composed of the following subtasks.
After confirming arrival at the destination, switch to docking mode. Present the mode switch information to shore staff 3 and transmit it to the autonomous ship 1.
各モードにおける気象海象情報提供システム90の機能(タスク)は、「気象海象情報及び気象海象予測情報の取得と提示」であり、以下のサブタスクで構成される。
・気象海象情報取得手段41から自動運航船1の現在地における気象海象情報の取得
・経由地/目的地の現在の気象海象情報の取得
・現在地/経由地/目的地の気象海象予測情報の取得
・情報の統合と蓄積
・自動運航システム20への情報送信
・陸上職員3への情報提示
The function (task) of the meteorological and oceanographic information providing system 90 in each mode is to “acquire and present meteorological and oceanographic information and meteorological and oceanographic forecast information” and is composed of the following subtasks:
Acquisition of meteorological and oceanographic information at the current location of the autonomous ship 1 from the meteorological and oceanographic information acquisition means 41 Acquisition of current meteorological and oceanographic information at waypoints/destination Acquisition of meteorological and oceanographic forecast information for the current location/waypoints/destination Integration and accumulation of information Transmission of information to the autonomous ship 20 Presentation of information to shore staff 3
各モードにおける運航設計領域確認手段10及び判断/警報手段70の機能(タスク)は、「運航設計領域からの逸脱の監視」であり、以下のサブタスクで構成される。
・自動運航船1が備える各手段等の状態の監視
・自動運航船1が備える各手段等が取得した情報と運航設計領域の各種条件値の比較
・運航設計領域からの逸脱を陸上職員3に知らせる警報発令
The function (task) of the operational design area confirmation means 10 and the judgment/warning means 70 in each mode is to “monitor deviation from the operational design area” and is composed of the following subtasks:
- Monitoring the status of each means etc. equipped on the autonomous ship 1 - Comparing the information acquired by each means etc. equipped on the autonomous ship 1 with various condition values of the operational design domain - Issuing an alarm to notify shore staff 3 of deviations from the operational design domain
各モードにおける船上貨物監視システム80の機能(タスク)は、「船上貨物の状態の監視 」であり、以下のサブタスクで構成される。
・船上貨物の貨物状態情報の取得
・陸上職員3への提示
The function (task) of the shipboard cargo monitoring system 80 in each mode is "monitoring the status of onboard cargo" and is composed of the following subtasks:
・Acquisition of cargo status information for onboard cargo ・Present to shore staff 3
各モードにおける気象海象情報取得手段41の機能(タスク)は、「気象海象情報の取得」と「自己診断」である。
このうち、各モードにおける気象海象情報の取得は、以下のサブタスクで構成される。
・風向風速計及び波高計からの気象海象情報の取得と統合
・各種情報を陸上制御センター2へ送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びセンサの状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The functions (tasks) of the meteorological and oceanographic information acquisition means 41 in each mode are "acquisition of meteorological and oceanographic information" and "self-diagnosis."
Of these, obtaining meteorological and oceanographic information in each mode consists of the following subtasks:
- Acquisition and integration of meteorological and oceanographic information from the wind direction and speed gauge and wave height gauge - Transmission of various information to the onshore control center 2 Furthermore, self-diagnosis in each mode consists of the following subtasks.
- Diagnosis of the status of the ship and its sensors - Transmission of diagnosis results to the onshore control center 2
各モードにおける船舶状況取得手段31の機能(タスク)は、「船舶状況情報の取得」と「自己診断」である。
このうち、各モードにおける船舶状況情報の取得は、以下のサブタスクで構成される。
・GPS、ジャイロコンパス、対地/対水速度計、及びドップラーソナー等からの自動運航船1の位置(自船位置)、進行方向、及び速度等の情報の取得と統合
・船舶状況情報を陸上制御センター2へ送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びセンサの状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The functions (tasks) of the ship status acquisition means 31 in each mode are "acquisition of ship status information" and "self-diagnosis."
Of these, obtaining ship status information in each mode consists of the following subtasks:
- Acquire and integrate information such as the position (ship's position), direction of travel, and speed of the autonomous ship 1 from GPS, gyrocompass, ground/water speed indicator, Doppler sonar, etc. - Transmit ship status information to the land control center 2. Self-diagnosis in each mode is composed of the following subtasks.
- Diagnosis of the status of the ship and its sensors - Transmission of diagnosis results to the onshore control center 2
各モードにおける船上貨物状態取得手段32の機能(タスク)は、「貨物状態情報の取得 」と「自己診断」である。
このうち、各モードにおける貨物状態情報の取得は、以下のサブタスクで構成される。
・貨物監視カメラ等による貨物状態情報取得
・貨物状態情報を陸上制御センター2へ送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びセンサの状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The functions (tasks) of the onboard cargo status acquisition means 32 in each mode are "acquisition of cargo status information" and "self-diagnosis."
Of these, obtaining cargo status information in each mode consists of the following subtasks:
Acquire cargo status information using cargo monitoring cameras, etc. Transmit cargo status information to the land control center 2. Self-diagnosis in each mode is composed of the following subtasks.
- Diagnosis of the status of the ship and its sensors - Transmission of diagnosis results to the onshore control center 2
障害物情報取得手段42の機能(タスク)は、計画モードにおいては「自己診断」であり、離着岸モード及び航海モードにおいては、「障害物情報の取得」と「自己診断」である。
このうち、離着岸モード及び航海モードにおける障害物情報の取得は、以下のサブタスクで構成される。
・船舶自動識別装置(AIS:Automatic Identification System)による他船情報の取得
・レーダーによる他船又は漂流物等の検出
・船上搭載カメラの映像処理による他船又は漂流物等の検出
・陸上制御センター2へ情報の送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びセンサの状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The function (task) of the obstacle information acquisition means 42 is "self-diagnosis" in the planning mode, and is "obstacle information acquisition" and "self-diagnosis" in the docking/undocking mode and the navigation mode.
Of these, the acquisition of obstacle information in the docking/undocking mode and the navigation mode consists of the following subtasks:
- Acquisition of information about other ships using the Automatic Identification System (AIS) - Detection of other ships or drifting objects using radar - Detection of other ships or drifting objects using image processing from on-board cameras - Transmission of information to the on-shore control center 2 Furthermore, self-diagnosis in each mode is composed of the following subtasks:
- Diagnosis of the status of the ship and its sensors - Transmission of diagnosis results to the onshore control center 2
距離情報取得手段43の機能(タスク)は、計画モード及び航海モードにおいては「自己診断」であり、離着岸モードにおいては、「陸との距離情報の取得」と「自己診断」である。
このうち、離着岸モードにおける陸との距離情報の取得は、以下のサブタスクで構成される。
・LiDAR(Light Detection and Ranging)又は距離測計から陸との距離情報を取得(船首、船尾)
・陸上制御センター2へ情報の送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びセンサの状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The function (task) of the distance information acquisition means 43 is "self-diagnosis" in the planning mode and navigation mode, and is "acquisition of distance information from land" and "self-diagnosis" in the docking and undocking mode.
Of these, obtaining information on the distance to land in docking/undocking mode consists of the following subtasks:
・Obtain distance information from land using LiDAR (Light Detection and Ranging) or distance meter (bow, stern)
- Transmitting information to land control center 2
Furthermore, the self-diagnosis in each mode consists of the following subtasks:
- Diagnosis of the status of the ship and its sensors - Transmission of diagnosis results to the onshore control center 2
船舶制御システム60の機能(タスク)は、計画モードにおいては「自己診断」であり、離着岸モード及び航海モードにおいては、「船舶運動制御」と「自己診断」である。
このうち、離着岸モードにおける船舶運動制御は、以下のサブタスクで構成される。
・陸上制御センター2からの離着岸のための操船計画(初期/修正)の取得
・アクチュエータ61(舵や機関等)の制御による離着岸操船の実行
・アクチュエータ61(舵や機関等)の状態情報の取得
・陸上制御センター2へのアクチュエータ61(舵や機関等)情報の送信
また、航海モードにおける船舶運動制御は、以下のサブタスクで構成される。
・陸上制御センター2からの避航のための操船計画(初期/修正)の取得
・アクチュエータ61(舵や機関等)の制御による避航操船の実行
・アクチュエータ61(舵や機関等)の状態情報の取得
・陸上制御センター2へのアクチュエータ61(舵や機関等)情報の送信
また、各モードにおける自己診断は、以下のサブタスクで構成される。
・自身及びアクチュエータ61(舵や機関等)の状態の診断
・陸上制御センター2への診断結果送信
The function (task) of the vessel control system 60 is "self-diagnosis" in the planning mode, and is "vessel motion control" and "self-diagnosis" in the docking/undocking mode and the navigation mode.
Of these, the ship motion control in the docking/undocking mode consists of the following subtasks:
- Obtaining maneuvering plans (initial/revised) for docking and departing from the onshore control center 2 - Executing docking and departing maneuvers by controlling the actuators 61 (rudder, engine, etc.) - Obtaining status information of the actuators 61 (rudder, engine, etc.) - Transmitting actuator 61 (rudder, engine, etc.) information to the onshore control center 2 In addition, ship motion control in navigation mode is composed of the following sub-tasks:
- Obtaining an avoidance maneuvering plan (initial/revised) from the onshore control center 2 - Executing avoidance maneuvers by controlling the actuators 61 (rudder, engine, etc.) - Obtaining status information of the actuators 61 (rudder, engine, etc.) - Transmitting actuator 61 (rudder, engine, etc.) information to the onshore control center 2 In addition, self-diagnosis in each mode is composed of the following sub-tasks.
- Diagnosis of the condition of itself and actuators 61 (rudder, engine, etc.) - Transmission of diagnosis results to the land control center 2
提示手段50の機能(タスク)は、計画モードにおいては「航海計画等の提示」であり、離着岸モードにおいては「離着岸のための操船計画等の提示」であり、航海モードにおいては「避航のための操船計画等の提示」である。
このうち、航海計画等の提示は、以下のサブタスクで構成される。
・陸上制御センター2からの航海計画等の各種情報の取得
・シャドー要員等の船上職員4への情報の提示
また、離着岸のための操船計画等の提示は、以下のサブタスクで構成される。
・陸上制御センター2からの離着岸のための操船計画等の各種情報の取得
・シャドー要員等の船上職員4への情報の提示
また、避航のための操船計画等の提示は、以下のサブタスクで構成される。
・陸上制御センター2からの避航のための操船計画等の各種情報の取得
・シャドー要員等の船上職員4への情報の提示
The function (task) of the presentation means 50 is "presentation of navigation plans, etc." in the planning mode, "presentation of maneuvering plans, etc. for docking and undocking" in the docking and undocking mode, and "presentation of maneuvering plans, etc. for avoidance" in the navigation mode.
Of these, the presentation of voyage plans, etc., consists of the following subtasks:
- Acquisition of various information such as navigation plans from the onshore control center 2 - Presentation of information to shipboard staff 4 such as shadow personnel In addition, presentation of maneuvering plans for docking and departing is composed of the following subtasks.
- Acquiring various information such as maneuvering plans for docking and undocking from the onshore control center 2 - Presenting information to shipboard staff 4 such as shadow personnel. In addition, the presentation of maneuvering plans for avoidance is composed of the following sub-tasks.
- Acquisition of various information such as maneuvering plans for avoidance from the land control center 2 - Present information to shipboard personnel 4 such as shadow personnel
次に、運航方法について説明する。
図2に示すように、まず、陸上制御センター2において、陸上職員3は、ウェイポイント(Way Point)と時刻を含む航海計画を自動運航システム20に入力する。これにより、自動運航システム20は所与の航海計画を取得する(ステップS1)。自動運航システム20は、気象海象情報提供システム90から取得した情報や自動運航船1の位置情報、危険物船等の航行計画、工事情報等に基づき、必要に応じて航海計画を修正する。所与の航海計画、又は陸上職員3によって承認された修正後の航海計画は、自動運航システム20から提示手段50に送信される。
また、自動運航システム20が正常に作動する運航設計領域の各種条件値は、予め運航設計領域確認手段10に設定される(ステップS2)。ここで、図3は運航設計領域の設定例を示す図である。運航設計領域は、図3に示すように、自動運航船1の水域条件、環境条件、及び内部状態を含めて設定することが好ましい。水域条件とは、航行区域や障害物等に関する条件であり、環境条件とは、気象海象や時刻等に関する条件であり、内部状態とは、運航に必要な機器の稼働状態や船体動揺の状態等である。これにより、運航設計領域をより適切に設定することができる。
Next, the operation method will be explained.
As shown in Fig. 2, first, at the land control center 2, the land staff 3 inputs a navigation plan including way points and times to the automatic navigation system 20. As a result, the automatic navigation system 20 acquires a given navigation plan (step S1). The automatic navigation system 20 modifies the navigation plan as necessary based on information acquired from the meteorological and oceanographic information system 90, position information of the automatically operated ship 1, navigation plans of dangerous goods ships, construction information, etc. The given navigation plan or the modified navigation plan approved by the land staff 3 is transmitted from the automatic navigation system 20 to the presentation means 50.
Moreover, various condition values of the operation design domain in which the automatic navigation system 20 operates normally are set in advance in the operation design domain confirmation means 10 (step S2). Here, Fig. 3 is a diagram showing an example of setting the operation design domain. As shown in Fig. 3, it is preferable to set the operation design domain including the water area conditions, environmental conditions, and internal conditions of the automatically navigated ship 1. The water area conditions are conditions related to the navigation area and obstacles, the environmental conditions are conditions related to weather and sea conditions, the time, etc., and the internal conditions are the operating status of equipment required for navigation, the state of the ship's rolling, etc. This allows the operation design domain to be set more appropriately.
一方、自動運航船1においては、自船情報取得手段30により自動運航船1の自船情報を取得し(ステップS3)、周辺情報取得手段40により周辺情報を取得する(ステップS4)。取得した自船情報及び周辺情報は、伝送部110を介して自動運航システム20等に伝送される(ステップS5)。 Meanwhile, in the autonomous ship 1, the autonomous ship information acquisition means 30 acquires the autonomous ship information of the autonomous ship 1 (step S3), and the peripheral information acquisition means 40 acquires the peripheral information (step S4). The acquired autonomous ship information and peripheral information are transmitted to the autonomous ship system 20, etc. via the transmission unit 110 (step S5).
自動運航システム20は、航海計画、自船情報、及び周辺情報に基づいて操船計画を策定し(ステップS6)、陸上職員3に承認を求める(ステップS7)。陸上職員3の承認を得た操船計画は、自動運航システム20から提示手段50に送信される(ステップS8)。 The automated navigation system 20 formulates a maneuvering plan based on the navigation plan, the ship's own information, and the surrounding information (step S6), and requests approval from the shore staff 3 (step S7). The maneuvering plan that has been approved by the shore staff 3 is transmitted from the automated navigation system 20 to the presentation means 50 (step S8).
提示手段50は、自動運航システム20から受信した操船計画を船上職員4に提示(表示)し、確認を求める(ステップS9)。
船上職員4の承認を得た操船計画は、提示手段50から制御手段100に送信される。船舶制御システム60は、操船計画に基づいて制御手段100を制御して自動運航船1を運航する(ステップS10)。
自動運航システム20から受信した操船計画は、船上職員4の確認を経ずに船舶制御システム60に入力されるが、本実施形態のように操船計画を船上職員4が確認し、自動運航の中止が必要な場合には手動操船に切り替えることで、運航の安全性を高めることができる。
運航中の自動運航船1においては、自船情報取得手段30により自船情報を取得し(ステップS11)、周辺情報取得手段40により周辺情報を取得する(ステップS12)。取得した自船情報及び周辺情報は、伝送部110を介して運航設計領域確認手段10等に伝送される(ステップS13)。
The presentation means 50 presents (displays) the maneuvering plan received from the automatic navigation system 20 to the shipboard staff 4 and requests confirmation (step S9).
The maneuvering plan approved by the shipboard staff 4 is transmitted from the presentation means 50 to the control means 100. The ship control system 60 controls the control means 100 based on the maneuvering plan to operate the automatically operating ship 1 (step S10).
The maneuvering plan received from the automatic navigation system 20 is input into the ship control system 60 without confirmation by the ship's staff 4. However, as in this embodiment, the maneuvering plan can be confirmed by the ship's staff 4, and if it is necessary to stop automatic navigation, the maneuvering plan can be switched to manual navigation, thereby improving the safety of navigation.
In the autonomous ship 1 in operation, the ship information acquisition means 30 acquires ship information (step S11), and the surrounding information acquisition means 40 acquires surrounding information (step S12). The acquired ship information and surrounding information are transmitted to the operation design area confirmation means 10, etc. via the transmission unit 110 (step S13).
運航設計領域確認手段10は、受信した自船情報及び周辺情報に基づいて運航設計領域から逸脱したか否かを確認する(ステップS14)。また、判断/警報手段70は、自動運航船1が運航設計領域から逸脱した場合に、陸上職員3に警報を発出する(ステップS15)。
ステップS15において逸脱していない(NO)と判断された場合は、自動運航が継続される。
一方、ステップS15において逸脱した(YES)と判断した場合、判断/警報手段70は陸上職員3に警報する。
警報を受けた陸上職員3は、自動運航を継続するか、手動操船に切り替えるかなど、その後の運航を判断し、判断結果を船上職員4に伝達する(ステップS16)。なお、その伝達方法は、陸上職員3から船上職員4に対して、電話やVHF等により判断結果を直接連絡する。
The operation design area confirmation means 10 confirms whether or not the autonomous ship 1 has deviated from the operation design area based on the received ship information and surrounding information (step S14). In addition, the judgment/warning means 70 issues an alarm to the shore staff 3 when the autonomous ship 1 deviates from the operation design area (step S15).
If it is determined in step S15 that there is no deviation (NO), automatic flight operation continues.
On the other hand, if it is determined in step S15 that deviation has occurred (YES), the determination/warning means 70 issues a warning to the shore staff 3.
The shore staff 3 who received the warning decides on the subsequent operation, such as whether to continue automatic operation or switch to manual operation, and communicates the result of the decision to the ship's staff 4 (step S16). The method of communication is that the shore staff 3 directly communicates the result of the decision to the ship's staff 4 by telephone, VHF, etc.
自動運航船1は、陸上職員3の判断結果に基づいて運航が行われる。ここで、判断結果が、自動運航の中止だった場合は、船上職員4の手動操船による運航が行われる(ステップS17)。
なお、提示手段50が、受信した陸上職員3の判断結果を船上職員4に提示して確認を求めるようにしてもよい。陸上職員3の判断結果を船上職員4が確認することで、運航の安全性を高めることができる。
また、船上職員4が自動運航船1上に駐在しない運航方法も考えられる。この場合は、例えば、陸上職員3の判断結果が、自動運航の中止だった場合は、船上職員4の手動操船の代わりに、陸上職員3の判断結果を制御信号により船舶制御システム60に伝え、遠隔操船による運航が行われる。
The autonomous ship 1 is operated based on the judgment result of the shore staff 3. If the judgment result is to cancel the autonomous operation, the ship is operated by manual operation by the ship staff 4 (step S17).
The presentation means 50 may present the received judgment result of the shore staff 3 to the ship staff 4 for confirmation. By having the ship staff 4 confirm the judgment result of the shore staff 3, the safety of the operation can be improved.
Also, an operation method may be considered in which the on-board staff 4 is not stationed on the autonomous ship 1. In this case, for example, if the shore staff 3 determines that the autonomous operation should be stopped, the on-board staff 4 will not manually operate the ship, but instead will transmit the result of the shore staff 3's decision to the ship control system 60 via a control signal, and the ship will be operated by remote control.
このように、本発明の運航システム又は運航方法を用いることで、自動運航船1をリスクを低減して適切に運航させることができる。
また、自動運航システム20、運航設計領域確認手段10、及び判断/警報手段70という上位の意思決定を行う機能を、自動運航船1ではなく陸上制御センター2に備えることで、例えば、陸上職員3が迅速に各種情報等を把握して適切な判断を下しやすくなる。
In this way, by using the navigation system or navigation method of the present invention, the autonomous ship 1 can be operated appropriately with reduced risk.
In addition, by providing the higher-level decision-making functions, namely the automated navigation system 20, the operation design area confirmation means 10, and the judgment/warning means 70, in the onshore control center 2 rather than in the autonomous ship 1, it becomes easier for onshore staff 3, for example, to quickly grasp various information, etc. and make appropriate decisions.
次に、リスク解析方法、及びリスク解析システムについて説明する。
図4は自動運航船のリスク解析システムの構成図、図5は自動運航船のリスク解析方法を示す図、図6はリスク解析システムの分散設置例を示す図である。
自動運航船のリスク解析システム(以下、単に「リスク解析システム」ともいう)は、自動運航船のリスク解析方法(以下、単に「リスク解析方法」ともいう)を実行する。リスク解析方法は、自動運航船の運航方法による航海計画に従って運航される自動運航船1をモデル化して、運航上のリスクを解析するものである。
Next, a risk analysis method and a risk analysis system will be described.
FIG. 4 is a configuration diagram of a risk analysis system for an autonomous ship, FIG. 5 is a diagram showing a risk analysis method for an autonomous ship, and FIG. 6 is a diagram showing an example of distributed installation of the risk analysis system.
The risk analysis system for an autonomous ship (hereinafter also simply referred to as the "risk analysis system") executes a risk analysis method for an autonomous ship (hereinafter also simply referred to as the "risk analysis method"). The risk analysis method models an autonomous ship 1 that is operated according to a voyage plan based on an autonomous ship operation method, and analyzes operational risks.
リスク解析システムは、構成要素設定手段211と、要素関係設定手段212と、図表化手段200と、図表提示手段220を備え、提示された図表に基づいて自動運航船1の運航上のリスクを解析する。
本実施形態においては、図表化手段200としてコンピュータを備え、コンピュータ200が備えるマウスやキーボード等の入力手段210を構成要素設定手段211及び要素関係設定手段212として機能させ、コンピュータ200が備える出力手段を図表提示手段220として機能させる。これにより、正確かつ迅速にリスク解析のための図表の提示を行える。
自動運航船1を対象としたリスク解析においては、ソフトウェア、ハードウェア及び人間を全体システムの一部として捉えて包括的に解析する必要がある。そこで、陸上制御センター2及び自動運航船1に配置された運航システムと、それぞれの場所に配置される人間、すなわち船長等の陸上職員3及びシャドー要員等の船上職員4について、これら全てを全体システムの一部(構成要素)として捉えてモデル化を行う。
The risk analysis system includes a component setting means 211, an element relationship setting means 212, a diagramming means 200, and a diagram presentation means 220, and analyzes the operational risks of the autonomous ship 1 based on the presented diagrams.
In this embodiment, a computer is provided as diagramming means 200, input means 210 such as a mouse and keyboard provided in the computer 200 function as component setting means 211 and element relationship setting means 212, and output means provided in the computer 200 function as diagram presentation means 220. This allows accurate and rapid presentation of diagrams for risk analysis.
In risk analysis targeting the autonomous ship 1, it is necessary to perform a comprehensive analysis by regarding software, hardware, and humans as part of the overall system. Therefore, the navigation system located at the onshore control center 2 and the autonomous ship 1, and the humans located at each location, i.e., the captain and other onshore staff 3 and shadow personnel and other shipboard staff 4, are all modeled by regarding them as parts (components) of the overall system.
まず、複数の構成要素を抽出し、構成要素設定手段211を用いて、抽出された各構成要素について、保有情報と、機能又は役割を設定する(構成要素設定ステップS21)。本実施形態において抽出した構成要素は、運航設計領域に関連する運航設計領域確認手段10、自動運航システム20、自船情報に関連する自船情報取得手段30、周辺情報に関連する周辺情報取得手段40、及び陸上職員3である。
次に、要素関係設定手段212を用いて、構成要素間の相互関係を設定する(要素関係設定ステップS22)。
なお、要素関係設定ステップS22においては、図表提示手段220により、予め定めた構成要素及び相互関係のフォーマットを提供することが好ましい。この場合、運航会社等は提供されたフォーマットに基づいて構成要素及び相互関係を入力できるため、作業効率を向上させることができる。
また、コンピュータ200が備える記憶手段240に、構成要素の保有情報と、機能又は役割の設定例、構成要素間の相互関係の設定例、及び自動運航船のリスク解析の解析例を保存しておき、構成要素設定ステップS21又は要素関係設定ステップS22を行おうとする運航会社等に対し、図表提示手段220によりこれらの例を提示することが好ましい。この場合、運航会社等は提示された例を参照しながら必要事項の入力や自動運航船1の概念を構想することができるため、作業効率を向上させることができる。
First, a plurality of components are extracted, and the component setting means 211 is used to set the information held and the function or role for each of the extracted components (component setting step S21). The components extracted in this embodiment are the operation design area confirmation means 10 related to the operation design area, the automatic operation system 20, the ship information acquisition means 30 related to the ship information, the surrounding information acquisition means 40 related to the surrounding information, and the shore staff 3.
Next, the element relationship setting means 212 is used to set interrelationships between the elements (element relationship setting step S22).
In the element relationship setting step S22, it is preferable to provide a predetermined format for the elements and their interrelationships by the diagram presentation means 220. In this case, the operating company or the like can input the elements and their interrelationships based on the provided format, thereby improving the work efficiency.
It is also preferable to store information held by components, examples of setting functions or roles, examples of setting interrelationships between components, and examples of risk analysis of the autonomous ship in the storage means 240 provided in the computer 200, and present these examples to the operating company, etc. that is going to perform the component setting step S21 or the element relationship setting step S22, by the diagram presentation means 220. In this case, the operating company, etc. can input the necessary information and conceive the concept of the autonomous ship 1 while referring to the presented examples, thereby improving work efficiency.
次に、図表化手段200は、構成要素の保有情報と、機能又は役割、及び構成要素間の相互関係を図表として表現する(図表化ステップS23)。
本実施形態におけるモデル化は、ソフトウェアのモデリング手法を標準化したUML(Unified Modeling Language)のダイアグラムのうち、静的モデルの一つであるクラス図を応用し、以下の手順で実施する。なお、下表1は自動運航船1のモデル化における構成要素の保有情報と、機能又は役割の記載例である。
2)図表化手段200を用いて、抽出された構成要素について、各構成要素が当該運航フェーズで担当する機能(タスク)又は役割を整理し、これを表1の下段に箇条書きで記載する。
3)図表化手段200を用いて、各構成要素が機能(タスク)を実行する際に必要となる保有情報を、表1の中段に箇条書きで記載する。
4)全ての構成要素について1)~3)の作業を行い、図表化手段200を用いて、構成要素どうしの関係が分かるように、情報の送受信等の相互作用を矢印で表現し、矢印に近接した位置に作用の内容や入出力される情報を記載する。
Next, the diagramming means 200 expresses the information held by the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components as a diagram (diagramming step S23).
Modeling in this embodiment is performed using a class diagram, which is one of the static models among diagrams in the Unified Modeling Language (UML), which is a standardized software modeling method, and is performed in the following procedure. Note that Table 1 below shows an example of the information held by components in modeling the autonomous ship 1 and their functions or roles.
2) Using the diagramming means 200, organize the functions (tasks) or roles that each extracted component is responsible for in the corresponding operation phase, and list them in bullet points in the lower section of Table 1.
3) Using the diagramming means 200, the retained information required for each component to execute its function (task) is itemized in the middle section of Table 1.
4) Perform steps 1) to 3) for all components, and use the diagramming means 200 to represent interactions such as sending and receiving information with arrows so that the relationships between the components can be understood. Write the content of the action and the information being input and output close to the arrows.
このように、図表化ステップS23において図表として表現するに当たり、UMLのクラス図を応用して構成要素の保有情報と、機能又は役割及び構成要素間の相互関係を表現し、自動運航船1及び陸上制御センター2をモデル化することにより、UMLを応用して各構成要素の保有情報や、機能又は役割、及び相互関係を分解して記述し、自動運航船1及び陸上制御センター2をモデル化するためリスク解析がしやすくなる。なお、運航フェーズによって各構成要素の機能(タスク)が変化することを考慮し、モデルの作成も運航フェーズごとに行う。 In this way, when expressing as a diagram in diagram creation step S23, a UML class diagram is applied to express the information possessed by the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components, and by modeling the autonomous ship 1 and the onshore control center 2, UML is applied to break down and describe the information possessed by each component, its functions or roles, and the interrelationships, and the autonomous ship 1 and the onshore control center 2 are modeled, making risk analysis easier. Note that, taking into consideration that the functions (tasks) of each component change depending on the operation phase, models are also created for each operation phase.
図7から図9は作成された図表の例を示す図であり、図7は計画時、図8は離着岸時、図9は航海中のものである。運航システムと、陸上職員3及び船上職員4を全体システムの構成要素として捉えてモデル化している。
それぞれの運航フェーズで使用しない手段等については、 その手段等自身に異常がないか、又は、その手段に接続されているセンサまたはアクチュエータ61に異常がないかを診断し、その診断結果を陸上制御センター2に送信する機能のみが、当該運航フェーズにおける機能(タスク)として記載されている。
図7から図9において、白色のボックスで示されている構成要素は、手段やセンサ、アクチュエータ61等の機器類を表し、灰色のボックスで示されている構成要素は人間を表す。ボックスで示していない要素(運航会社、他船、ポートラジオ等)は、リスク解析の対象外としている。また、センサ及びアクチュエータ61については簡略化して記載している。なお、各構成要素の機能(タスク)のうち、単純なデータの送受信はボックス内では省略し、構成要素間の相互作用の矢印の傍に、送受信される情報を添えることで表現している。
Figures 7 to 9 show examples of the created diagrams, with Figure 7 being for planning, Figure 8 being for leaving and arriving at berthing, and Figure 9 being for during the voyage. The navigation system, the shore staff 3, and the shipboard staff 4 are regarded as components of the overall system and modeled.
For means etc. that are not used in each operation phase, only the function of diagnosing whether there are any abnormalities in the means etc. themselves or in the sensors or actuators 61 connected to the means etc., and transmitting the diagnosis results to the land control center 2 is listed as a function (task) for that operation phase.
7 to 9, components shown in white boxes represent devices such as means, sensors, and actuators 61, while components shown in grey boxes represent humans. Elements not shown in boxes (operating companies, other ships, port radio, etc.) are not subject to risk analysis. In addition, sensors and actuators 61 are described in a simplified manner. Among the functions (tasks) of each component, simple data transmission and reception is omitted in the boxes, and is represented by adding the transmitted and received information next to the arrows of the interactions between the components.
図表提示手段220は、図表化手段200により表現された図表をコンピュータが備えるモニターやディスプレイ等の表示部230を介して提示する。運航会社等は、提示された図表に基づいて自動運航船1の運航上のリスクを解析する(リスク解析ステップS24)。
リスク解析ステップS24においては、モデル化された自動運航船1及び陸上制御センター2の図表を用いて、仮定の質問を繰り返してブレインストーミングを実行し、ハザード(危険要因)を同定してハザードに関するリスクを解析することが好ましい。これにより、例えば、専門家チームによるブレインストーミングを行うことで、ハザードに関するリスクを精度よく解析することができる。
The diagram presentation means 220 presents the diagram generated by the diagramming means 200 via a display unit 230 such as a monitor or display equipped in the computer. The operating company etc. analyzes operational risks of the autonomously operated ship 1 based on the presented diagram (risk analysis step S24).
In the risk analysis step S24, it is preferable to perform brainstorming by repeatedly asking hypothetical questions using diagrams of the modeled autonomous ship 1 and the onshore control center 2, identify hazards (risk factors), and analyze the risks associated with the hazards. In this way, for example, by performing brainstorming by a team of experts, the risks associated with the hazards can be analyzed with high accuracy.
図10はワークシートの例を示す図である。
図表化手段200は、仮定の質問を繰り返しブレインストーミングにより通常からの逸脱を抽出する方法によりハザードを同定し解析するためのワークシートを生成する。
ブレインストーミングの実行に当たっては、解析対象のシステムを記載するシステム欄と、解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、及び対策を記載する原因欄、結果欄、及び対策欄を一覧表にまとめたワークシートを用いることが好ましい。これにより、ハザードに関するリスクをより精度よく解析することができる。
本実施形態では、運航フェーズ別のモデルを参照しながら、図10のようなSWIFT(Structured What IF Technique)ワークシートを利用して仮想の自動運航船1のハザードを同定する。ワークシートは、自動運航船1の操船の計画時、離着岸時、及び航海中の3つの運航フェーズ別に作成することにより、航路全体にわたり運航フェーズに応じてハザードを精度よく解析することができる。
解析上の分類として、全体システムを陸上制御センター2と自動運航船1に分割してそれぞれ「System」欄に記載し、それぞれに属する構成要素を「Sub-system」欄に記載する。「Phase」欄には計画時、離着岸時、又は航海中のいずれかを記載し、全ての構成要素について運航フェーズごとにワークシートを作成する。図表化手段200を用い、各ワークシートで解析対象の構成要素に関するハザードとその原因、結果、対策を一覧表にまとめる。
本実施形態では、さらに、各ハザードに対する既存の防御手段、結果の重大性指標(SI)、頻度指標(FI)、及びリスク指標(RI)をワークシートに記載する。なお、リスク指標(RI)は、結果の重大性指標(SI)と頻度指標(FI)を用いて推定する。これにより、これらの指標により半定量的にリスクの大きさが評価でき、例えば、現状でのリスク指標(RI)が大きいハザードには、追加の対策の検討と、対策導入後のリスク指標(RI)の推定により、追加の対策の有効性の評価を行うことができる。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a worksheet.
The diagramming facility 200 generates worksheets for identifying and analyzing hazards by iterative brainstorming of what-if questions to extract deviations from the norm.
When conducting brainstorming, it is preferable to use a worksheet that lists the system column for describing the system to be analyzed, and the cause column, result column, and countermeasure column for describing the hazards, their causes, results, and countermeasures related to the components to be analyzed. This allows for more accurate analysis of hazard-related risks.
In this embodiment, hazards of a virtual autonomous ship 1 are identified by using a Structured What IF Technique (SWIFT) worksheet as shown in Fig. 10 while referring to models for each navigation phase. By creating worksheets for three navigation phases, namely, when planning the maneuvering of the autonomous ship 1, when leaving or arriving at a berthing location, and during the voyage, it is possible to accurately analyze hazards according to the navigation phase throughout the entire route.
For the classification of the analysis, the entire system is divided into the land control center 2 and the autonomous ship 1, each of which is entered in the "System" column, and the components belonging to each are entered in the "Sub-system" column. In the "Phase" column, either planning time, docking or leaving berthing, or during the voyage is entered, and worksheets are created for each operation phase for all components. Using the diagramming means 200, hazards related to the components to be analyzed and their causes, results, and countermeasures are compiled in a list on each worksheet.
In this embodiment, the existing defense measures for each hazard, the consequence severity index (SI), frequency index (FI), and risk index (RI) are further recorded in the worksheet. The risk index (RI) is estimated using the consequence severity index (SI) and frequency index (FI). This allows the magnitude of risk to be evaluated semi-quantitatively using these indices. For example, for a hazard with a high current risk index (RI), additional measures can be considered and the effectiveness of the additional measures can be evaluated by estimating the risk index (RI) after the measures are introduced.
SWIFTは、従来から使用されているハザード同定手法の一つであり、ワークシートを利用して「もし~だったら」という質問を繰り返し、通常操作からの逸脱を、専門家チームによるブレインストーミング(HAZID (Hazard Identification)会議)で抽出する手法である。開発初期段階から詳細設計段階まで幅広く適用できることや、ハザードの結果を想定してリスク指数(Risk Index: RI)を算出し、半定量的にリスクの大きさの評価ができるという特徴がある。
本発明者らは、従来からSWIFTを網羅的に行うための工夫を行ってきており、特に大規模システムでは、全体システムのリスク解析という観点で、そのシステムの構成要素や要素間の関係を、解析に適したレベルの詳細さ、情報量で定義することにより、HAZID会議を行う場合などにおいても参加する専門家間での意識の共有を促進できることが分かっている。
SWIFTにはシステム構成図の作成・利用等について決められた方法はなく、何を手掛かりにブレインストーミングを行うかは自由である。従来のようにハードウェアの役割が大きいシステムでは、ハードウェアを中心としたシステム構成図等を利用し、各構成要素に対しFMEA(Failure Mode and Effects Analysis)のようにあり得る故障モードを想定してその影響を考えることが解析の中心であった。しかし、ソフトウェアや人間を解析対象に含む場合、従来のようなシステム構成図を利用するだけではシステム全体の理解を促す役割が不十分である。
これに対し、本実施形態のように、UMLのクラス図を応用してモデル化した図表を作成し、解析時にこれらの図表を参照することで、ソフトウェアや人間の役割が大きいシステムでも、各構成要素の機能や情報の送受信について故障モードを考えることができる。
なお、ブレインストーミングの方法として、SWIFTに代えてHAZOP(HAZard and OPerability studies)等の手法を用いることも可能である。
SWIFT is one of the conventional hazard identification methods, which uses a worksheet to repeatedly ask "what if" questions and extract deviations from normal operations through brainstorming by a team of experts (HAZID (Hazard Identification) meeting). It has the advantage that it can be widely applied from the early development stage to the detailed design stage, and that it can calculate a risk index (RI) by assuming the outcome of a hazard, and can semi-quantitatively evaluate the magnitude of risk.
The inventors have been devising ways to perform SWIFT comprehensively for a long time, and have found that, particularly in large-scale systems, by defining the components of the system and the relationships between the elements with a level of detail and amount of information suitable for analysis from the perspective of risk analysis of the entire system, it is possible to promote sharing of awareness among participating experts, even in cases such as HAZID meetings.
SWIFT does not have a set method for creating and using system configuration diagrams, and participants are free to use whatever clues they like for brainstorming. In conventional systems where hardware plays a large role, the focus of analysis has been on using system configuration diagrams that focus on the hardware, and on considering the impact of possible failure modes for each component, such as FMEA (Failure Mode and Effects Analysis). However, when software and humans are included in the analysis, the traditional use of system configuration diagrams alone is insufficient in promoting understanding of the system as a whole.
In contrast, in the present embodiment, by creating modeled diagrams using UML class diagrams and referring to these diagrams during analysis, it is possible to consider failure modes for the functions of each component and the transmission and reception of information, even in systems in which software and humans play a large role.
As a method of brainstorming, it is also possible to use a technique such as HAZOP (HAZard and OPerability studies) instead of SWIFT.
本実施形態の解析対象には、ハードウェア、ソフトウェア及び人間が全体システムの構成要素として含まれ、ハードウェアに対しては、従来のリスク解析と同様、機器の不具合等に由来するハザードが存在する。一方、ソフトウェアに対しては、未発見のバグの存在や、仕様が要求に合致していないことによるハザード、サイバーセキュリティに関するハザードも考慮する必要がある。また、人間との相互作用として、ハードウェア、ソフトウェアのいずれについても、開発者の意図せぬ使用方法が原因で発生するハザードも考慮すべきである。
さらに、ソフトウェアや人間においてはモードエラーや思い込み、コミュニケーションエラー等、状況認識に関するハザードも、解析時に考慮すべき重要な問題である。
人間やソフトウェアは、状況に応じた判断・行動を行うが、時に実際とは異なる状況であると認識してしまうことがある。また、複数の人間やソフトウェアを含むシステムでは、それらの構成要素間で共有される情報が異なる意味で使用されてしまうことがある。
モードエラーとは、運航フェーズのような想定すべき状況に関して、情報の伝達時に構成要素間で共通の前提条件としてモード切替情報を保持すべきであるが、この前提条件が一致していないために、情報が伝達先で適切に処理されないという問題が起こることを表しており、このような状況をハザードとして意識的に抽出する必要がある。また、本実施形態の解析対象のような、人間によるフォールバックを想定する自動運航船1の運航方法又は運航システムにおいては、運航設計領域からフォールバックが必要な領域への遷移の際に生じうるハザードについても考える必要がある。
The analysis targets of this embodiment include hardware, software, and humans as components of the overall system, and for hardware, hazards resulting from equipment malfunctions and the like exist, as in conventional risk analysis. For software, on the other hand, it is necessary to consider the presence of undiscovered bugs, hazards resulting from specifications not meeting requirements, and hazards related to cybersecurity. In addition, as interactions with humans, hazards arising from unintended usage by developers should also be considered for both hardware and software.
Furthermore, hazards related to situational awareness, such as mode errors, assumptions, and communication errors, are also important issues that must be considered during analysis in both software and humans.
Humans and software make decisions and take actions according to the situation, but sometimes they perceive the situation as different from the reality. In addition, in a system that includes multiple humans and software, information shared between these components may be used in different ways.
A mode error refers to a problem that occurs when, for a situation to be assumed, such as an operation phase, mode switching information should be held as a common precondition between components when transmitting information, but because this precondition does not match, the information is not appropriately processed at the transmission destination, and such a situation needs to be consciously extracted as a hazard. Also, in an operation method or operation system for an autonomous ship 1 that assumes a fallback by a human, such as the subject of analysis in this embodiment, it is also necessary to consider hazards that may occur when transitioning from an operation design domain to a domain where fallback is required.
計画時、離着岸時、航海中の各運航フェーズにおいて同定されたハザードと、その原因、結果及び考え得る対策の例を示す。ひとつのハザードが複数の原因により生じる場合や、ひとつのハザードから複数の結果が想定される場合には、可能な範囲で集約した形で全て列挙する。
(1)計画時のハザード
一例として、陸上制御センター2の自動運航システム20(計画モード)に関して同定されたハザードと、その原因、結果及び考え得る対策は次の通りである。
<ハザード>
不適切な航海計画が船長等の陸上職員3に承認される。
<原因>
・陸上職員3による注意喚起情報の入力誤り(自動運航システム20が誤った情報を基に航海計画を修正)
・陸上職員3の確認不足や判断誤り
・自動運航システム20による修正後の航海計画の提示の分かりにくさ(陸上職員3の誤解を招く)
<結果>
・計画時に考慮されていなかった工事や危険物船等に、航海中に遭遇し、迂回等の必要が発生して運航に遅延が生じる。
・計画時に考慮されていなかった工事や危険物船等との遭遇に気づくのが遅れ、工事海域に侵入または危険物船等と衝突する。
<対策>
・運航会社からの注意喚起情報の伝達先を陸上職員3と船上職員4とし、航海計画が不適切な場合、船上職員4が気づくようにする。
This section describes the hazards identified during each operational phase, including planning, berthing, and at sea, along with examples of their causes, consequences, and possible countermeasures. When a hazard has multiple causes or when a hazard has multiple consequences, it lists them all in a summarized form to the extent possible.
(1) Hazards during planning As an example, the hazards identified for the automated navigation system 20 (planned mode) of the land control center 2, their causes, consequences and possible countermeasures are as follows:
<Hazard>
An inappropriate voyage plan is approved by the captain or other shore personnel 3.
<Cause>
- Input error of warning information by shore staff 3 (automated navigation system 20 corrects the voyage plan based on the incorrect information)
- Insufficient confirmation and misjudgment by shore staff 3 - Difficulty in understanding the revised voyage plan presented by the automated navigation system 20 (leading to misunderstanding by shore staff 3)
<Results>
・Construction works or ships carrying dangerous materials that were not taken into account during the voyage may be encountered, forcing a detour or other measures to be taken, resulting in delays in operation.
・There is a delay in noticing construction work or encounters with dangerous cargo ships that were not taken into account during planning, resulting in entry into the construction area or a collision with a dangerous cargo ship, etc.
<Measures>
- Warning information from the operating company will be transmitted to shore staff 3 and shipboard staff 4, so that shipboard staff 4 will become aware of any inappropriate voyage plans.
(2)離着岸時のハザード
一例として、船上の自船情報取得手段30に関して同定されたハザードと、その原因、結果及び考え得る対策は次の通りである。
<ハザード>
誤った自動運航船1の位置情報(自船位置情報)が自動運航システム20(離着岸モード)に送信される。
<原因>
・GPS等のセンサ類の異常
・GPS情報等のスプーフィング(なりすまし、誤った情報へのすり替え)
・センサ類からの情報の受信機能の異常
・自動運航システム20への送信機能の異常
・船陸間通信機器の異常
・陸上に送信した自船位置情報のスプーフィング
<結果>
・誤った自船位置情報に基づく離着岸操船計画が立案され、岸壁等に衝突する。
<対策>
・複数センサ(陸からの距離測計を含む)による自動運航船1の位置の確認を行うことで、異常な位置情報を無視できるようなアルゴリズムを構築する。
(2) Hazards when docking and undocking As an example, the hazards identified with respect to the on-board ship information acquisition means 30, their causes, consequences and possible countermeasures are as follows:
<Hazard>
Incorrect position information of the autonomous ship 1 (own ship position information) is transmitted to the autonomous ship system 20 (docking/undocking mode).
<Cause>
・Anomalies in sensors such as GPS ・Spoofing of GPS information (impersonation, substitution of incorrect information)
・Abnormality in the function of receiving information from sensors ・Abnormality in the function of transmitting to the automatic navigation system 20 ・Abnormality in the ship-to-shore communication equipment ・Spoofing of the ship's own position information transmitted to the shore <Results>
- A docking or undocking plan is made based on incorrect ship position information, resulting in a collision with a quay or other object.
<Measures>
- By confirming the position of the autonomous ship 1 using multiple sensors (including distance meters from land), an algorithm is developed that can ignore abnormal position information.
(3)航海中のハザード
一例として、陸上制御センター2の自動運航システム20(航海モード)に関して同定されたハザードと、その原因、結果及び考え得る対策は次の通りである。
<ハザード>
船舶制御システム60に不適切な操船計画が送信される。
<原因>
・自動運航船1の制御性能の経年劣化等による、自動運航システム20が保有する情報との差異の発生
・自動運航船1の位置や障害物情報の入力情報の誤り
・船陸間通信機器の異常
・船舶制御システム60に送信される操船計画のスプーフィング
<結果>
・自動運航船1の制御性能を超えた無理な操船指令により、舵や機関に損傷が発生する。
・他船や漂流物等の障害物の避航に失敗し、衝突する。
<対策>
・定期的に自動運航船1の制御性能の確認と自動運航システム20の保有情報の更新を行う。
・センサ類、船上システム及び船陸間通信の信頼性、冗長性の向上により、入力情報の誤りの発生を防止する。
(3) Hazards during navigation As an example, the hazards identified for the automated navigation system 20 (navigation mode) of the onshore control center 2, their causes, consequences and possible countermeasures are as follows:
<Hazard>
An inappropriate maneuvering plan is sent to the vessel control system 60.
<Cause>
- The occurrence of discrepancies with the information held by the automatic navigation system 20 due to deterioration over time of the control performance of the automatic navigation ship 1, etc. - Errors in the input information of the position of the automatic navigation ship 1 or obstacle information - Abnormalities in the ship-to-shore communication equipment - Spoofing of the maneuvering plan transmitted to the ship control system 60
<Results>
- Unreasonable maneuvering commands that exceed the control capabilities of the autonomous ship 1 could cause damage to the rudder or engine.
- Failing to avoid obstacles such as other ships or drifting debris, resulting in a collision.
<Measures>
- Regularly check the control performance of the autonomous ship 1 and update the information held by the autonomous navigation system 20.
- Prevent input information errors by improving the reliability and redundancy of sensors, onboard systems, and ship-to-shore communications.
本実施形態のように、自動運航船1を対象に、UMLのクラス図の応用によりシステム構成をモデル化し、そのモデルを用いてSWIFTによりハザードを同定する手法により、人間とソフトウェアの相互作用(人間による承認)や、情報の送受信に関するハザードを同定することができる。また、それらハザードの原因として、従来のリスク解析で扱われていた機器の不具合等に加え、人間によるソフトウェアへの入力の誤りや、確認不足、判断の誤り、自動化システムのヒューマンマシンインターフェイスの問題(誤解を招く情報の提示方法)を抽出できる。
なお、リスク解析ステップにおいては、STAMP/STPAを適用することもできる。STAMP/STPAは、システムの構成要素間の相互作用に潜むハザードを解析するという手法上の特徴から、自動運航船1のリスク解析に適している。リスク解析にSTAMP/STPAを適用する場合は、STAMP/STPA用のワークシートを用いる。
As in this embodiment, by modeling the system configuration by applying a UML class diagram to the autonomous ship 1 and using the model to identify hazards with SWIFT, it is possible to identify hazards related to human-software interaction (human approval) and the transmission and reception of information. Furthermore, in addition to equipment malfunctions and the like that have been dealt with in conventional risk analysis, it is possible to extract causes of these hazards such as errors in human input into the software, insufficient confirmation, errors in judgment, and problems with the human-machine interface of the automation system (misleading methods of presenting information) as the causes of these hazards.
In addition, STAMP/STPA can also be applied to the risk analysis step. STAMP/STPA is suitable for risk analysis of the autonomous ship 1 due to its methodological feature of analyzing hazards hidden in interactions between system components. When STAMP/STPA is applied to risk analysis, a worksheet for STAMP/STPA is used.
このように、本発明のリスク解析システム又はリスク解析方法を用いることで、提示された図表に基づいて自動運航船1に関するリスク解析を適切に行うことができる。 In this way, by using the risk analysis system or risk analysis method of the present invention, risk analysis regarding the autonomous ship 1 can be appropriately performed based on the presented diagrams.
また、図6に示す例では、A社、B社、研究機関等のC機関、及びホストコンピュータ201が情報通信網で接続されている。
A社及びB社にはノートパソコン等の端末コンピュータ202が設置されており、端末コンピュータ202は、構成要素設定手段211及び要素関係設定手段212として機能する入力手段210と、表示部230を有する他、構成要素設定手段211及び要素関係設定手段212により設定された設定情報を出力する出力部205と、情報通信網を介した通信に用いる通信部203を有する。
サーバー等のホストコンピュータ201は、図表化手段200として機能する。また、ホストコンピュータ201は、出力手段(図表提示手段)220、表示部230、記憶手段240の他に、情報通信網を介した通信に用いる通信部203を有する。また、マウスやキーボード等の入力部204が接続されている。
なお、出力手段(図表提示手段)220からの出力は、情報通信網を介して、少なくとも設定情報が入力された入力手段210に返信し、端末コンピュータ202の表示部230を出力手段(図表提示手段)220として機能させることもできる。
また、ホストコンピュータ201、入力手段210、出力手段(図表提示手段)220は、任意に組み合わせて情報通信網で接続することができる。
このように、リスク解析システムは、コンピュータ200、入力手段210、及び出力手段220を、情報通信網を介して別の場所に設置することができる。これにより、入力から出力までを一つのコンピュータで完結させずともリスク解析を行うことが可能となり、リスク解析システムの導入負担を軽減することができ、例えば、情報通信網を介して複数の利用者が利用することが可能となる。
In the example shown in FIG. 6, company A, company B, organization C such as a research institute, and a host computer 201 are connected via an information and communications network.
Company A and Company B are equipped with terminal computers 202 such as laptop computers, and the terminal computers 202 have input means 210 functioning as component setting means 211 and element relationship setting means 212, a display unit 230, as well as an output unit 205 that outputs setting information set by the component setting means 211 and element relationship setting means 212, and a communication unit 203 used for communication via an information and communication network.
A host computer 201 such as a server functions as a diagramming means 200. The host computer 201 also has an output means (diagram presentation means) 220, a display unit 230, a storage means 240, and a communication unit 203 used for communication via an information and communication network. An input unit 204 such as a mouse and a keyboard is also connected.
In addition, the output from the output means (diagram presentation means) 220 can be sent back to the input means 210 to which at least the setting information was input via an information and communication network, and the display unit 230 of the terminal computer 202 can function as the output means (diagram presentation means) 220.
Furthermore, the host computer 201, input means 210, and output means (diagram presentation means) 220 can be combined in any desired manner and connected via an information communication network.
In this way, the risk analysis system can install the computer 200, the input means 210, and the output means 220 in separate locations via an information and communication network. This makes it possible to perform risk analysis without completing the entire process from input to output on a single computer, reducing the burden of introducing the risk analysis system and enabling, for example, multiple users to use the system via an information and communication network.
次に、本発明の他の実施形態による自動運航船の運航システムについて説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材については同一符号を付して説明を省略する。
図11は本実施形態による運航システムを示す図である。
本実施形態においては、運航設計領域確認手段10、自動運航システム20、判断/警報手段70、船上貨物監視システム80、及び気象海象情報提供システム90についても、自動運航船1に設けている。この場合、陸上制御センター2に配置されている陸上職員3は、通信回線を通じて運航システムにアクセスする。
また、運航システムを構成する各手段やシステム等は、図1又は図11に示す配置以外にも、陸上制御センター2と自動運航船1における機能として必須のもの以外は、任意に振り分けて設置することが可能である。
また、本実施形態の運航システム、及びその他の設置態様の運航システムにおいても、上記した実施形態における自動運航船の運航方法、リスク解析方法、及びリスク解析システムを同様に適用することができる。
Next, a navigation system for an autonomous ship according to another embodiment of the present invention will be described. Note that the same functional components as those in the above embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described.
FIG. 11 is a diagram showing an operating system according to this embodiment.
In this embodiment, the autonomous ship 1 is also provided with an operation design area confirmation means 10, an autonomous operation system 20, a judgment/warning means 70, an on-board cargo monitoring system 80, and a weather and oceanographic information system 90. In this case, a shore staff member 3 located in a shore control center 2 accesses the operation system through a communication line.
In addition, the various means and systems that make up the operation system can be arranged in any manner other than that shown in Figure 1 or Figure 11, except for those functions that are essential for the land control center 2 and the autonomous ship 1.
In addition, the autonomous ship operation method, risk analysis method, and risk analysis system in the above-mentioned embodiments can be similarly applied to the operation system of this embodiment and operation systems of other installation configurations.
本発明を適用ことで、自動運航船を安全かつ適切に運航すること、また自動運航船の運航上のリスクを適切に解析することができる。また、本発明は自動運航船への適用を基本とするが、他の自動運航される移動体にも適用が可能であり、その場合は、本発明の技術的な表現を、その移動体に適合した表現に読み替えるものとする。 By applying this invention, it is possible to operate an autonomous ship safely and appropriately, and to properly analyze the operational risks of an autonomous ship. Furthermore, while the present invention is primarily intended for application to autonomous ships, it can also be applied to other autonomously operated moving objects, in which case the technical expressions used in this invention should be interpreted as expressions appropriate to that moving object.
1 自動運航船
2 陸上制御センター
3 陸上職員
4 船上職員
10 運航設計領域確認手段
20 自動運航システム
21 計画策定手段
30 自船情報取得手段
31 船舶状況取得手段
32 船上貨物状態取得手段
33 システム状態情報取得手段
40 周辺情報取得手段
41 気象海象情報取得手段
42 障害物情報取得手段
43 距離情報取得手段
50 提示手段
51 表示手段
60 船舶制御システム
61 アクチュエータ
70 判断/警報手段
80 船上貨物監視システム
90 気象海象情報提供システム
200 図表化手段(コンピュータ)
210 入力手段
211 構成要素設定手段
212 要素関係設定手段
220 図表提示手段(出力手段)
240 記憶手段
S21 構成要素設定ステップ
S22 要素関係設定ステップ
S23 図表化ステップ
S24 リスク解析ステップ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Autonomous ship 2 Land control center 3 Land staff 4 Onboard staff 10 Operation design area confirmation means 20 Autonomous ship operation system 21 Planning means 30 Own ship information acquisition means 31 Ship status acquisition means 32 Onboard cargo status acquisition means 33 System status information acquisition means 40 Surrounding information acquisition means 41 Weather and ocean condition information acquisition means 42 Obstacle information acquisition means 43 Distance information acquisition means 50 Presentation means 51 Display means 60 Ship control system 61 Actuator 70 Judgment/alarm means 80 Onboard cargo monitoring system 90 Weather and ocean condition information provision system 200 Charting means (computer)
210 Input means 211 Element setting means 212 Element relationship setting means 220 Diagram presentation means (output means)
240 Storage means S21 Component setting step S22 Element relationship setting step S23 Diagramming step S24 Risk analysis step
Claims (28)
自動運航システムが前記航海計画を取得するステップと、
前記自動運航システムが正常に作動する運航設計領域を運航設計領域確認手段に設定するステップと、
自船情報取得手段が前記自動運航船の自船情報を取得するステップと、
周辺情報取得手段が周辺情報を取得するステップと、
前記自動運航システムが前記航海計画、前記自船情報、及び前記周辺情報に基づいて操船計画を策定し、前記操船計画を陸上制御センターの陸上職員に承認を求め、承認が得られた前記操船計画を提示手段に送信するステップと、
前記提示手段から前記操船計画を送信された船舶制御システムが前記自動運航船を前記操船計画に基づいて運航させるステップと、
運航設計領域確認手段が取得した前記自船情報及び前記周辺情報に基づいて前記運航設計領域を確認するステップと、
判断/警報手段が前記運航設計領域確認手段の確認結果をもとに、前記運航設計領域から逸脱したかを判断し、前記運航設計領域から逸脱した場合に前記陸上職員に警報し、その後の自動運航を中止するか否かの判断を前記陸上職員に求めるステップとを有することを特徴とする自動運航船の運航方法。 A method for operating an autonomous ship according to a navigation plan, comprising:
An automated navigation system acquires the voyage plan;
A step of setting a flight design domain in which the automatic flight operation system normally operates in a flight design domain confirmation means;
A step in which a ship information acquisition means acquires ship information of the autonomously operated ship;
A step in which a surrounding information acquisition means acquires surrounding information;
a step of the automated navigation system formulating a maneuvering plan based on the navigation plan, the ship information, and the surrounding information, requesting approval of the maneuvering plan from a land-based staff member of a land-based control center, and transmitting the approved maneuvering plan to a presentation means;
a ship control system to which the maneuvering plan is transmitted from the presentation means causes the automatically operated ship to operate based on the maneuvering plan;
A step of confirming the operation design area based on the ship information and the surrounding information acquired by an operation design area confirmation means;
A method for operating an autonomous ship, comprising a step in which a judgment/warning means judges whether the ship has deviated from the operational design area based on the confirmation results of the operational design area confirmation means, and if the ship has deviated from the operational design area, issues a warning to the shore staff and requests the shore staff to decide whether or not to cancel subsequent autonomous operation.
前記運航設計領域に関連する前記運航設計領域確認手段、前記自動運航システム、前記自船情報に関連する前記自船情報取得手段、前記周辺情報に関連する前記周辺情報取得手段、及び前記陸上職員の保有情報と、機能又は役割を明確にして構成要素として設定する構成要素設定ステップと、
前記構成要素間の相互関係を設定する要素関係設定ステップと、
図表化手段が前記構成要素の前記保有情報と、前記機能又は前記役割、及び前記構成要素間の前記相互関係を前記自動運航船の運航上のハザードを同定してリスクを解析するために使用する図表として表現する図表化ステップと、
図表提示手段が前記図表を提示するステップとを有することを特徴とする自動運航船のリスク解析方法。 A risk analysis method for an autonomous ship, which models an autonomous ship operated according to a voyage plan by the autonomous ship operation method according to any one of claims 1 to 9, and analyzes operational risks,
a component setting step of clarifying the functions or roles of the operation design area confirmation means related to the operation design area, the automatic operation system, the ship information acquisition means related to the ship information, the surrounding information acquisition means related to the surrounding information, and the information held by the shore staff, and setting them as components;
An element relationship setting step of setting interrelationships between the elements;
a diagramming step in which a diagramming means expresses the retained information of the components, the functions or roles, and the interrelationships between the components as a diagram used to identify operational hazards of the autonomous ship and analyze risks;
A risk analysis method for an autonomous ship, comprising a step of presenting the chart by a chart presentation means.
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