F E A T U R E J A P A N


O P TI MI SI N G O P E R A TI O N S C H E D U L E S U SI N G M E T E O R O L O GI C A L A N D O C E A N O G R A P HI C D A T A A N D O P TI M A L R O U T E P L A N NI N G SI M U L A TI O N


B y Y o s hi k o S at o , Mi n a y o H at a a n d C at h a ri n a Tr o n e s, J a p a n W e at h er A s s o ci ati o n


I n J a p a n' s c o a st al s hi p pi n g i n d u str y, t h e p ot e nti al n e e d s f or o p e ni n g n e w s er vi c e r o ut e s a n d c o n str u cti o n of n e w s hi p s f or f erri e s a n d r o-r o s hi p s h a v e i n cr e a s e d i n r e c e nt y e ar s. T h er e ar e m ai nl y t w o r e a s o n s f or t hi s. T h e fir st i s t h at t h e J a p a n e s e g o v er n m e nt h a s a n n o u n c e d it s ai m t o b e c o m e c ar b o n n e utr al b y 2 0 5 0, a n d t h e m o v e m e nt t o r e d u c e gr e e n h o u s e g a s ( G H G) e mi s si o n s i s a c c el er ati n g. S e c o n dl y, t h e l o gi sti c s i n d u str y i s f a ci n g a s h ort a g e of tr u c k dri v er s, t h e ‘ 2 0 2 4 pr o bl e m’, a n d t h e r e d u cti o n r e g ul ati o n s of G H G e mi s si o n s.


O n t h e ot h er h a n d, t h er e ar e f e w e x a m pl e s of s hi p o p er ati o n s c h e d ul e s t h at c o n si d er t h e e ff e ct s of w e at h er a n d s e a c o n diti o n s w h e n o p e ni n g n e w s er vi c e r o ut e s. T h er ef or e, w e pl a n n e d a n o p er ati o n al s c h e d ul e f or t h e n e w s er vi c e r o ut e, u si n g o pti m al r o ut e pl a n ni n g si m ul ati o n w hi c h t a k e s i nt o a c c o u nt t h e w e at h er a n d s e a c o n diti o n s a n d t h e pr o p ul si o n p erf or m a n c e of t h e s hi p. W e al s o v eri fi e d t h e r e d u cti o n e ff e ct of f u el oil c o n s u m pti o n.


I n t hi s arti cl e, w e pr e s e nt a n e x a m pl e of a c o a st al r o -r o s hi p pi n g c o m p a n y' s n e w s er vi c e r o ut e b et w e e n K y u s h u a n d T o k ai. T hi s n e wl y pl a n n e d r o ut e i s a li n er s er vi c e wit h t h e ai m of r e d u ci n g l o gi sti c s c o st s b y s h ort e ni n g tr a n s p ort ati o n ti m e. I n or d er t o ai m f or arri v al at t h e m ar k et i n t h e e arl y m or ni n g t h e d a y a tt er s hi p m e nt, w e a s s u m e d t h e s c h e d ul e d d e p art ur e at 2 3: 0 0 a n d arri v al i n l e s s t h a n 2 0 h o ur s. H o w e v er, t hi s s c h e d ul e i s li k el y t o b e ti g ht f or s hi p s t h at will s er v e t hi s r o ut e. T h er ef or e, t h e f e a si bilit y of t h e o p er ati o n w a s pr eli mi n aril y v eri fi e d t hr o u g h a r o ut e pl a n ni n g si m ul ati o n t o e v al u at e it s v ali dit y.


El e m e nt al t e c h ni q u e s of t h e o pti m al r o ut e pl a n ni n g si m ul ati o n T hi s o pti m al r o ut e pl a n ni n g si m ul ati o n u s e s t hr e e el e m e nt al t e c h n ol o gi e s: m et e or ol o gi c al a n d o c e a n o gr a p hi c i nf or m ati o n, s hi p pr o p ul si o n p erf or m a n c e e sti m ati o n, a n d r o ut e pl a n ni n g c al c ul ati o n.


El e m e nt s C o a st al o c e a n wi n d s C o a st al o c e a n w a v e s


O c e a n a n d ti d al c o a st al c urr e nt s


M o d el M S M, G S M


( J a p a n M et e or ol o gi c al A g e n c y)


J W a v e


( J a p a n W e at h er A s s o ci ati o n) J C O P E 2


( J A M S T E C) * A c c ur a c y of all f or e c a st e d d at a i s hi g hl y i m pr o v e d b y a s si mil ati o n b y o b s er v e d d at a


S p ati al r e s ol uti o n: 3. 7 k m ( 1 / 3 0 d e g)


Ti m e r e s ol uti o n: 1 h o ur


O n c e a d a y


F or t h e m et e or ol o gi c al a n d o c e a n o gr a p hi c i nf or m ati o n, w e u s e d hi g h- pr e ci si o n a n d hi g h-r e s ol uti o n f or e c a st d at a f or t h e ar e a ar o u n d J a p a n pr o vi d e d b y t h e J a p a n W e at h er A s s o ci ati o n ( T a bl e 1). T h e s p ati al r e s ol uti o n i s t w o mi n ut e s l atit u d e a n d l o n git u d e ( a p pr o xi m at el y 3. 7 k m), t h e t e m p or al r e s ol uti o n i s o n e h o ur, a n d t h e f or e c a st p eri o d i s u p t o 9 6 h o ur s a h e a d. F or e c a st s ar e u p d at e d ei g ht ti m e s a d a y f or wi n d s a n d w a v e s, a n d o n c e a d a y f or o c e a n a n d ti d al c urr e nt s. M or e o v er, e a c h el e m e nt i m pr o v e s t h e pr e di cti o n a c c ur a c y b y d at a a s si mil ati o n, a s s h o w n i n t h e e x a m pl e of w a v e s o ff t h e c o a st of K o c hi, Fi g ur e 1. I n t h e c a s e of r o ut e pl a n ni n g f or J a p a n e s e c o a st al v e s s el s, w h et h er t o u s e t hi s hi g h-r e s ol uti o n a n d hi g h- pr e ci si o n m et e or ol o gi c al a n d o c e a n o gr a p hi c i nf or m ati o n h a s a gr e at i m p a ct o n t h e r e s ult s.


S hi p pr o p ul si o n p erf or m a n c e di ff er s fr o m s hi p t o s hi p. W e e sti m at e d t h e pr o p ul si o n p erf or m a n c e of t hi s i n di vi d u al s hi p r at h er t h a n t h e st a n d ar d h ull f or m.


F or t h e e sti m ati o n, w e r e c ei v e d i nf or m ati o n fr o m t h e s hi p pi n g c o m p a n y o n t h e m ai n f e at ur e s of t h e i n di vi d u al s hi p a n d t h e r e s ult s of s e a tri al s, w hi c h w e u s e d a s t h e b a si s f or e sti m ati n g r e si st a n c e l o s s. F urt h er m or e, w e p erf or m e d r e gr e s si o n a n al y si s u si n g a bl o g ( a b str a ct l o g) d at a f or a c ert ai n p eri o d a n d t u n e d t h e p erf or m a n c e d at a s o t h at t h e r e si st a n c e l o s s m ulti pli e d b y t h e o bt ai n e d r e gr e s si o n c o e ffi ci e nt a n d t h e pr o p ul si o n o ut p ut w er e i n b al a n c e.


T h e r o ut e pl a n c al c ul ati o n u s e s a d y n a mi c pr o gr a m mi n g. Ori gi n all y, i n or d er t o f or m ul at e a n o pti m al r o ut e pl a n, a c o m bi n ati o n of m e s h e s t h at mi ni mi s e s f u el oil c o n s u m pti o n ( F O C) i s o bt ai n e d b y o pti mi s ati o n c al c ul ati o n. T hi s si m ul ati o n fi n d s t h e o pti m al r o ut e wit h t h e mi ni m u m F O C b y o pti mi s ati o n c al c ul ati o n. H o w e v er, i n t hi s c a s e, t h e p ur p o s e i s t o pl a n t h e o p er ati o n s c h e d ul e f or t h e n e w s er vi c e r o ut e. T h er ef or e, w e


R e s ol uti o n F r e q u e n c y 8 ti m e s a d a y


T A B L E 1. O U T LI N E O F W E A T H E R A N D O C E A N O G R A P HI C I N F O R M A TI O N


3 2 T H E N A V A L A R C HI T E C T


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48  |  Page 49  |  Page 50  |  Page 51  |  Page 52  |  Page 53  |  Page 54  |  Page 55  |  Page 56  |  Page 57  |  Page 58  |  Page 59  |  Page 60