專利名稱：分析航行效率的制作方法
技術領域：
本公開一般涉及船舶操作，并具體涉及分析船舶性能的方法和設備。還更具體地， 本公開提供用于在起點和目的點之間行進時分析和比較船舶的航行效率的計算機實現的方法、設備和計算機可用的程序代碼。
背景技術：
商船從一個港口運載貨物、貨品、乘客和/或材料到另一港口。商船可包括例如油輪、散裝貨輪、集裝箱輪和客輪。全世界數以萬計的船只從一個港口到另一港口在海上航行。典型的貨船無論在哪里每年都做出10到30次航行。經常地，在任何時候，1000到3000 艘商船在海上。在船舶晚于預定的時間到達目的地時可出現問題。例如，可能不能使用計劃的泊位和港口。結果，船舶可能必須等待另一泊位另外的時間。進一步地，船舶晚于預定到達目的地也可干擾塢邊勞動設施的工作調度。也可失去連接，并且到賣主的產品輸送被延遲。這些類型的問題可增加用船舶運輸貨物的成本。通過提高船速從而早到達，船舶可能仍必須在港口等待預定泊位。進一步地，提高速度而早到達可降低燃料效率。在一些情況下，船舶可準時到達但可能需要也可降低燃料效率的速度爆發(fā)。這些狀況也可增加航行需要的成本。在航行時，希望以提高安全性、效率和/或較低燃料消耗的方式航行。天氣預報、 歷史數據、海圖和優(yōu)化軟件應用程序當前被用來生成達到這些目標和/或關于進行航行的船舶的其它目標的路線。然而，這些類型的處理依賴天氣預報。然而，天氣預報在預報進一步不及時的時候變得更不正確?？赡茈y以識別可為特別船舶提供最優(yōu)結果的解決方案。識別為船舶提供最優(yōu)效率的解決方案可減少航行的成本。另外，更好的解決方案也可增加準時到達的發(fā)生和減少在港口混亂的可能性。因此，具有應對上面討論的問題中一個或更多的方法和設備是有利的。

發(fā)明內容
在一個有利實施例中，給出分析航行效率的方法。獲得船舶已完成航行的歷史數據。使用船舶模型和歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為已完成航行生成基線航行解決方案?；€航行解決方案和用于已完成航行的實際航行解決方案相比較從而形成比較結果。在另一有利實施例中，數據處理系統包含具有存儲在其上的程序代碼的存儲裝置以及與存儲裝置通信的處理器單元。處理器單元執(zhí)行程序代碼來獲得船舶已完成航行的歷史數據。處理器單元進一步執(zhí)行程序代碼來使用船舶模型和歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為已完成航行生成基線航行解決方案。處理器單元進一步執(zhí)行程序代碼來比較基線航行解決方案和用于已完成航行的實際航行解決方案從而形成比較結果。
在還另一有利實施例中，分析航行效率的計算機程序產品包含計算機可記錄存儲介質和存儲在計算機可記錄存儲介質上的程序代碼?？山o出用于獲得船舶完成航行的歷史數據的程序代碼。也可給出用于使用船舶模型和歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為已完成航行生成基線航行解決方案的程序代碼。進一步地，可給出用于比較基線航行解決方案和用于已完成航行的實際航行解決方案從而形成比較結果的程序代碼。特性、功能和優(yōu)點可在本公開的各種實施例中獨立實現，或可在其它實施例中組合實現，其中參考下面的描述和附圖可見進一步細節(jié)。


被認為是有利實施例的特征的新穎特性在權利要求中闡述。然而，有利實施例及其用法的優(yōu)選模式、進一步目標和其優(yōu)點通過參考在結合附圖閱讀時的本公開有利實施例的下面詳細描述將被最佳理解，其中圖1是根據有利實施例的數據處理系統的圖示；圖2是根據有利實施例的模型開發(fā)環(huán)境的圖示；圖3是根據有利實施例的航行分析環(huán)境的圖示；圖4是根據有利實施例的船舶模型的圖示；圖5是圖解根據有利實施例的歷史數據的圖示；圖6是圖解根據有利實施例的航行解決方案的路線的圖示；圖7是根據有利實施例分析航行效率的處理的流程圖；圖8是根據有利實施例分析航行效率的處理的流程圖；圖9是根據有利實施例比較航行解決方案的處理的流程圖；以及圖10是根據有利實施例識別對船舶的修改以提高船舶性能的處理的流程圖。
具體實施例方式現在參考附圖并具體參考圖1，根據有利實施例描述數據處理系統的圖示。數據處理系統100是可用來實施不同有利實施例的數據處理系統的例子。數據處理系統100可設置在船舶上、總公司或一些其它合適位置。數據處理系統100可根據不同有利實施例中一個或更多實施例實施分析航行效率所需的處理。在該圖解例子中，數據處理系統100包括通信架構102，通信架構102在處理器單元104、內存存儲器106、持久存儲器108、通信單元110、輸入/輸出(I/O)單元112、傳感器 113和顯示器114之間提供通信。處理器單元104用來為可加載到內存存儲器106中的軟件執(zhí)行指令。處理器單元104可以是一組一個或更多處理器，或可以是多處理器核，這取決于特定的實施。進一步地，處理器單元104可使用其中主處理器與二級處理器在單芯片上的一個或更多異構處理器系統實現。作為另一圖解例子，處理器單元104可以是含有同類多個處理器的對稱多處理器系統。內存存儲器106和持久存儲器108是存儲裝置109的例子。存儲裝置是能夠臨時和/或永久存儲信息的任何硬件塊，信息例如是但不限于數據、功能形式的程序代碼和/或其它合適信息。在這些例子中，內存存儲器106可以是例如隨機存取存儲器或任何其它合適的易失或非易失存儲裝置。持久存儲器108可采取各種形式，這取決于特定的實施。例如，持久存儲器108可含有一個或更多組件或裝置。例如，持久存儲裝置108可以是硬盤驅動器、閃存、可重寫光盤、可重寫磁帶或以上裝置的某個組合。持久存儲器108使用的介質也可以是可移除的。例如，可移除硬盤驅動器可用于持久存儲器108。在這些例子中，通信單元110提供與其它數據處理系統或裝置的通信。在這些例子中，通信單元110是網絡接口卡。通信單元110可通過使用物理和無線通信鏈接中的一個或兩個來提供通信。輸入/輸出單元112允許與可連接到數據處理系統100的其它裝置輸入和輸出數據。例如，輸入/輸出單元112可通過鍵盤和鼠標為用戶輸入提供連接。另一例子是傳感器113的使用。傳感器113可以是專用傳感器例如多軸運動監(jiān)視器。此外，輸入/輸出單元112可向打印機發(fā)送輸出。顯示器114提供向用戶顯示信息的機構。操作系統和應用程序或程序的指令位于持久存儲器108上。這些指令可加載到內存存儲器106中，以便由處理器單元104執(zhí)行。不同實施例的處理可通過處理器單元104 使用可設置在內存存儲器例如內存存儲器106中的計算機實現的指令來執(zhí)行。這些指令被稱為可通過處理器單元104中的處理器讀取和執(zhí)行的程序代碼、計算機可用程序代碼或計算機可讀程序代碼。在不同實施例中的程序代碼可收錄在不同物理或實體計算機可讀介質上，例如內存存儲器106或持久存儲器108上實施。程序代碼116以功能形式被設置在計算機可讀介質118上，并可加載到或轉移到數據處理系統100，以便由處理器單元104執(zhí)行。在這些例子中程序代碼116和計算機可讀介質118形成計算機程序產品120。計算機可讀介質118也是存儲裝置的例子。處理器單元104可與存儲裝置通信從而執(zhí)行程序代碼116。處理器單元104也可使用通信架構102 與存儲裝置通信。在一個例子中，計算機可讀介質118可以是實體形式，例如插入或放置到是持久存儲器108的一部分的驅動器或其它裝置的光盤或磁盤，以轉移到存儲裝置，例如是持久存儲器108的部分的硬盤驅動器上。在實體形式中，計算機可讀介質118也可采取持久存儲器的形式，例如連接到數據處理系統100的硬盤驅動器或閃存。計算機可讀介質118的實體形式也被稱為計算機可記錄的存儲介質?？商鎿Q地，程序代碼116可從計算機可讀介質118通過到通信單元110的通信鏈接，和/或通過到輸入/輸出單元112的連接轉移到數據處理系統100。在圖解例子中通信鏈接和/或連接可以是物理的或無線的。計算機可讀介質也可采取非實體介質的形式，例如含有程序代碼的通信鏈接或無線傳輸。在數據處理系統100中圖解的不同組件不表示提供對可實施不同實施例的方式的架構限制。不同的圖解實施例可在數據處理系統中實施，該數據處理系統包括為數據處理系統100圖解說明的組件之外的組件，或替代為數據處理系統100圖解說明的組件的組件。在圖1中示出的其它組件可不同于示出的圖解例子。不同實施例可使用能夠執(zhí)行程序代碼的任何硬件裝置或系統實施。例如，數據處理系統可包括與無機組件集成的有機組件，和/或可完全由除人類之外的有機組件組成。 例如，存儲裝置可由有機半導體組成。
作為另一例子，在數據處理系統100中的存儲裝置是可存儲數據的任何硬件設備。內存存儲器106、持久存儲器108和計算機可讀介質118是實體形式存儲裝置的例子。 在另一例子中，總線系統可被用來實施通信架構102，并可由一條或更多總線，例如系統總線或輸入/輸出總線組成。當然，總線系統可使用在附連到總線系統的不同組件或裝置之間提供數據轉移的任何合適類型的架構實施。另外，通信單元可包括用來傳輸和接收數據的一個或更多裝置， 例如調制解調器或網絡適配器。此外，存儲器可以是例如內存存儲器106或緩存，例如在可存在于通信架構102中的接口和存儲器控制器集線器中找到的那些。不同的有利實施例認識和考慮到分析或評估用來計劃航行的軟件的能力是有用的。不同的有利實施例認識和考慮到通過分析用來計劃航行的軟件的能力，分析可被用來改善和/或改進該類型的軟件。即，不同的有利實施例認識和考慮到理想的是具有分析用于航行優(yōu)化的軟件執(zhí)行得有多好以及給定改變條件時航行被優(yōu)化得多好的能力。不同的有利實施例可提供分析航行效率的方法和設備。可為船舶的已完成航行獲得歷史數據?？墒褂么澳Ｐ秃蜌v史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為已完成航行生成基線航行解決方案?；€航行解決方案可和用于已完成航行的實際解決方案比較從而形成比較結果。借助該信息，不同有利實施例中的一個或更多可能能夠分析軟件應用程序的性能，并可能識別改善。此外，不同的有利實施例可用來比較不同軟件應用程序，從而識別可提供某個期望性能水平的一個或更多應用程序。現在參考圖2，根據有利實施例示出模型開發(fā)環(huán)境的圖示。模型開發(fā)環(huán)境200可使用一個或更多數據處理系統，例如圖1中的數據處理系統100實施。模型開發(fā)環(huán)境200可用初始模型202開始。模型創(chuàng)建處理201可用來創(chuàng)建初始模型202。在這些圖解例子中，初始模型202可以是船舶的模型。初始模型202是可用來為船舶執(zhí)行模擬和/或生成航行解決方案的模型。如在此使用的，航行解決方案是船舶從起始點到目的地旅行的計劃。計劃可包括例如，但不限于若干速度、若干方向和/或用于執(zhí)行航行的其它相關因素中的至少一個。航行解決方案可以是靜態(tài)的，或可在航行發(fā)生時改變。模型創(chuàng)建處理201可改變初始模型202，從而提高船舶模擬的精確性。模型，例如初始模型202，可納入詳細的船舶特定數據。該船舶特定數據可包括例如船體形狀、附件例如舭龍骨和穩(wěn)定片、發(fā)動機功率特征、螺旋槳曲線、耐海性模型、用戶定義的安全操作限制、 船舶吃水和縱傾、穩(wěn)心高度和可用試車以及其它測試和/或航行數據。可選船載傳感器通過自適應的學習處理提高模型精確性。在這些圖解實施例中，模擬處理204可用初始模型202執(zhí)行模擬206。Jeppesen的航行和船只最優(yōu)化解決方案(VV0Q是一個這樣的模擬應用程序。在這些圖解例子中模擬 206也使用歷史數據208。可為船舶的先前完成的航行獲得歷史數據。例如，歷史數據208 可含有關于航行210的信息。歷史數據208可包括航行210的環(huán)境信息212。在這些例子中，航行210是已完成的航行。環(huán)境信息212可包括例如，但不限于在航行210期間存在的天氣條件、波高、海流和/或其它相關環(huán)境信息。該環(huán)境信息可以是例如后報(hindcast)。后報是天氣的精確歷史記錄。后報風和波浪是使用基于預報或記錄的天氣數據并通過物理數據驗證的現有技術水平數值模型生成的風速和方向和波高、速度和方向的分析預測。在這些例子中該數據可從Oceanweather 公司獲得。天氣信息可包括例如但不限于表面風速和方向；波高、速度和方向；表面海流速度和方向以及其它相關信息。歷史數據208也可包括航行210的實際路線214。該數據也可包括記錄的天氣信息。記錄的天氣信息是實際記錄的天氣數據，并可具有與天氣預報相同類型的信息。通過使用船載傳感器225和到現有的船用儀器226的接口，實時數據可被包括。環(huán)境信息也可包括海流數據。海流數據是例如但不限于潮汐和/或主要海流方向、 路線和速度。從除天氣和/或后報數據之外的來源獲得該數據。模擬處理204可使用環(huán)境信息212和實際路線214執(zhí)行模擬206，從而創(chuàng)建模擬航行216。模擬航行216含有來自模擬206的結果。例如，模擬航行216可包括燃料使用 218、到達時間220和/或其它相關信息中的至少一個。如在此使用的，短語“中的至少一個”在與一列條目一起使用時，表示可使用條目中一個或更多的不同結合，并且可能需要列表中每個條目中的僅一個。例如，“條目A、條目B和條目C中的至少一個”可包括例如但不限于條目A或條目A和條目B。該例子也可包括條目和條目B和條目C，或條目B和條目C。通過模型創(chuàng)建處理201，模擬航行216可與航行210比較。模擬航行216與航行 210的比較可包括將信息例如燃料使用218和到達時間210與在航行210的歷史數據208 內的對應信息比較。模型創(chuàng)建處理201可從模擬航行216與航行210的比較生成相關系數222，在圖解例子中航行210是實際航行。相關系數222可被用來改變初始模型202。例如，相關系數 222可被用來調整初始模型202從而匹配實際記錄的船舶性能。船舶性能可以是例如但不限于燃料效率、速度、按時到達目的地的可能性中的至少一個。相關系數222也可針對改變而被調整，例如對船體設計做出的修改、船體或螺旋槳粗糙度改變、燃料質量或使用不同船體涂層材料。此外，相關系數222也可被用來針對缺少或錯誤的數據糾正模型。由于為船舶性能收集另外的數據，因此相關系數222可被重調整?？蓮呐c傳感器和/或船用儀器接合和/或在維護或修理之后收集另外的數據。例如，船體粗糙度的相關系數可以以螺旋槳伴流因數表示。假設螺旋槳沒有損壞， 在軸馬力、船速和每分鐘發(fā)動機轉數之間具有固定關系。該關系遵循包括伴流因數的螺旋槳曲線。使用關于軸馬力、速度和每分鐘轉數的測量數據，可得出伴流因數。當船舶是新船時，螺旋槳伴流因數范圍可從大約20%到大約25%。在由于污垢而使得船體狀況惡化時，螺旋槳伴流因數可增大到超過40%。該改變可導致增加的實滑移 (true slip)，實滑移對于相同船速要求增加的馬力。增大的螺旋槳伴流因數可在性能模型中被更新，以調查在螺旋槳拋光上的投資回報，從而基于船舶的未來航行減小伴流因數、要求的馬力和燃料消耗。在這些例子中，多個相關系數，例如相關系數222可通過模型創(chuàng)建處理201識別， 從而生成和/或修改模型224。多個系數，例如相關系數222被用來校準模型模擬結果從而匹配實際測量的航行性能。系數可被用來例如糾正由于船體或螺旋槳粗糙度、吃水差、縱傾或對船舶的修改、發(fā)動機調節(jié)狀態(tài)，和/或燃料質量引起的阻力誤差。在執(zhí)行這些改變之后，可使用模擬206運行額外的模擬，從而使用對初始模型202 的改變模擬航行。這些額外的模擬可使用船舶的航行210和其它已完成航行執(zhí)行。這些模擬、比較和改變可重復執(zhí)行，直到模擬航行216在期望的精確度水平內對應航行210。在模擬完成時，模型創(chuàng)建處理201可然后形成模型224。模型2M可被用來根據一個或更多有利實施例識別航行解決方案和/或執(zhí)行比較。耐海性和速度保持模型是可用來實現模型224的模型類型的例子。這些模型是艦船設計師己知的，例如在 Principles of Naval Architecture, Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME), ISBN 0-939773-00-7(I),0-939773-01-5(II) 和0-939773-02-3(111)中找到的模型?，F在參考圖3，示出根據有利實施例的航行分析環(huán)境。在該例子中，航行分析環(huán)境 300可使用一個或更多數據處理系統實施，例如在圖1中的數據處理系統100。在該圖解例子中，在航行分析環(huán)境300內的分析處理302可使用歷史數據304和模型306，從而執(zhí)行航行的分析。例如，在歷史數據304中的已完成航行308可通過分析處理302獲得。歷史數據304可含有相似于圖2中歷史數據208的信息。歷史數據304可包括例如但不限于在航行時段期間為航行經過位置記錄的環(huán)境信息、航行的實際路線和其它相關信息。環(huán)境信息可包括例如但不限于天氣條件、波高、海流和其它相關環(huán)境信息。在這些例子中，該環(huán)境信息可采取后報的形式。已完成的航行308含有船舶已完成的航行的歷史數據。在分析處理302中的路線選擇處理310可使用已完成航行308的歷史數據和模型312生成基線航行解決方案314。 可用來實現路線選擇處理310的軟件應用程序的例子是可從波音公司的hppesen獲得的 Jeppesen的船只和航行優(yōu)化解決方案(VVOS)。模型312是生成已完成航行308的歷史數據304的船舶的模型306內的模型。基線航行解決方案314可與已完成航行308的歷史數據304中的實際航行解決方案316比較。在這些圖解例子中，實際航行解決方案316可以是已完成航行308遵照的實際計劃。實際航行解決方案316可人工生成，或使用路線選擇處理例如路線選擇處理326 生成。分析處理302可比較基線航行解決方案314中的若干參數318與實際航行解決方案316中的若干參數320。在此使用的若干數量指一個或更多條目。例如，若干參數318是一個或更多參數。若干參數318可以是形成基線航行解決方案314時分析處理302生成的參數。若干參數320可從已完成航行308生成。在這些例子中，若干參數318和若干參數320可采取性能參數的形式。這些參數可包括例如但不限于燃料消耗、速度、到達時間和/或識別航行性能的其它相關參數。在這些例子中選擇若干參數320來對應若干參數318。若干參數318和若干參數 320的比較可導致比較結果322。比較結果322可包括航行效率324。在比較結果322中航行效率3M可識別若干參數318和若干參數320的效率。航行效率3M可表達為給定特定一組限制或參數的船舶消耗的最小可能燃料量對給定相同組的限制或參數的相同船舶消耗的實際燃料量的比率。在這些例子中，百分之百航行效率是在實際消耗燃料量與最小可能消耗燃料量相同時的航行效率。較低百分比表示小于最優(yōu)效率的效率。即，實際消耗的燃料多于最小可能燃料量。例如，如果在被比較的參數中的參數是燃料使用，那么航行效率3M可計算如下V = O= (EXPXH)=優(yōu)化的/實際消耗的燃料
其中，V是航行效率，0是操作效率，E是發(fā)動機效率，P是螺旋槳效率并且H是船體效率。E、P和H通常通過現有的船用儀器監(jiān)視。如果儀器不存在于船上，那么可安裝另外的傳感器。可通過監(jiān)視關于輸出軸扭矩和每分鐘轉數(RPM)的燃料消耗來測量E。該燃料消耗可以是例如以軸馬力(SHP)為單位?？赏ㄟ^監(jiān)視相對于軸馬力和速度的每分鐘轉數來測量P?？赏ㄟ^監(jiān)視關于軸馬力的船速來測量H。0是給定航行的給定分段的全部不同的發(fā)動機效率、螺旋槳效率和船體效率的總和。總的V是從起始地到目的地的給定航行每個分段的全部操作效率的乘積。百分之百的航行效率表示優(yōu)選的最優(yōu)化航行。即，百分之百的航行效率在實際消耗的燃料量與航行應該消耗的最小燃料量相同時出現。小于百分之百的航行效率表示小于最優(yōu)航行的航行效率。在這些實施例中較低百分比表示低于最優(yōu)效率。例如，與應該消耗的最小燃料量相比，實際消耗的燃料可更多。最優(yōu)基線航行是提供最大航行效率的船舶模擬航行的路線、速度和方向。該效率可以是例如在給定和船舶執(zhí)行實際航行相同的出發(fā)和到達時間、起始地和目的地、負載、吃水、縱傾和其它限制時的最小燃料消耗。在這些例子中，使用的參數可包括例如但不限于船舶模型中的不同參數。這些參數可以是例如但不限于船體形狀、船體涂層、螺旋槳設計、船體和螺旋槳粗糙度、吃水、縱傾、發(fā)動機性能、耐海性、速度保持以及安全操作限制、起始地和目的地、出發(fā)和到達時間、 地理限制、天氣、波浪和海流的海洋條件、特殊風暴警報和/或其他相關參數。這樣，不同的有利實施例提供確定與基線航行解決方案314相比在實際航行解決方案316中使用多少燃料的能力。例如，實際航行解決方案316可已經由路線選擇處理3 生成。這樣，可用允許識別哪個路線選擇處理可能是對于為特殊船舶執(zhí)行路線選擇理想的或更好的路線選擇處理的方式，執(zhí)行路線選擇處理310和路線選擇處理3 之間的比較。進一步地，不同的有利實施例也可被用來做出對現有船舶的改進。例如，分析處理 302可修改模型312中的性能參數328，從而確定是否可發(fā)生提高的效率。性能參數3 可包括例如發(fā)動機330、船體332、螺旋槳334和/或其它相關參數。例如，船體332可被調整從而考慮重漆船舶的船體。螺旋槳334可被調整從而考慮不同的螺旋槳、添加若干新螺旋槳、變化間距和/或當前螺旋槳的拋光。發(fā)動機330可被更改從而考慮關于發(fā)動機的維護、對發(fā)動機的改進或其它修改。這些改變可形成新模型336。新模型336可然后與歷史數據304中的已完成航行 308 一起使用，從而生成新航行解決方案338。新航行解決方案338可然后與基線航行解決方案314和/或實際航行解決方案316比較，從而形成新比較結果340。分析處理302可分析新比較結果340和比較結果322，從而確定對新模型336的修改是否為船舶提供更好性能。如果識別性能充分提高，那么新模型336中的改變可在針對新模型336的實際船舶中實施。在這些例子中，路線選擇處理310可為具有固定的運輸持續(xù)時間的從起始點到目的點的航行生成航行解決方案。例如，出發(fā)和到達時間可以是固定的。使關于船舶性能的風、波浪、海流和其它環(huán)境條件的優(yōu)點最大化的理論最優(yōu)通路可用滿足出發(fā)和到達時間限制同時使燃料消耗最少的方式識別。路線選擇處理310可通過創(chuàng)建限制內的網格的或若干跟隨的可能解決方案，發(fā)現最優(yōu)航行解決方案。該路線選擇處理比較可針對最小燃料消耗北京該網格的每個分支。路線選擇處理310考慮的參數可包括例如但不限于船體設計、發(fā)動機功率特征、螺旋槳曲線、 船舶吃水、安全操作限制和/或其它相關參數。不同有利實施例中的一個或更多可使用航行分析環(huán)境30，0從而提供基準檢查或比較通過不同路線選擇處理生成的航行解決方案的能力。例如，路線選擇處理310生成的路線選擇解決方案的比較結果可與路線選擇處理326生成的路線選擇解決方案的比較結果進行比較。在這些例子中，路線選擇處理326為已完成航行308生成實際航行解決方案316。 路線選擇處理310可然后從已完成航行308的歷史數據304創(chuàng)建基線航行解決方案314。 分析處理302可比較這些航行解決方案從而生成航行效率324。在這些圖解例子中，航行效率3M可被用來識別哪個路線選擇處理提供更好的路線選擇解決方案。該類型的比較可用許多不同類型的路線選擇處理形成，從而識別與其它路線選擇處理相比可提供更好路線選擇解決方案的特殊路線選擇處理?，F在轉到圖4，根據有利實施例示出船舶模型的圖示。在該例子中，模型400是可在模型開發(fā)環(huán)境200和/或航行分析環(huán)境300中找到的模型的例子。例如，模型400可用來實現初始模型202、模型224、模型312和新模型336。模型400含有關于船舶的信息，并可被用來模擬船舶性能。模型400可包括例如船體設計402、發(fā)動機功率特征404、螺旋槳曲線406、船舶吃水和縱傾408、穩(wěn)心高度410和 /或其它相關信息。發(fā)動機功率特征404可被用來識別船舶的發(fā)動機效率。螺旋槳曲線406可被用來識別螺旋槳效率。船體設計402、船舶吃水和縱傾408和穩(wěn)心高度410可被用來識別船舶的船體效率。這些不同效率可被結合從而在路線選擇處理或其它模擬工具使用模型400時形成船舶的操作航行效率?，F在參考圖5，根據有利實施例示出圖解歷史數據的圖示。歷史數據500含有已完成航行502的數據。已完成的航行502可包括數據，例如環(huán)境信息504、路線506和航行約束508。環(huán)境信息504是已完成航行502發(fā)生期間相同時段的信息。環(huán)境信息504可包括例如但不限于天氣510、波浪512、海流514、溫度516和/或在已完成航行502執(zhí)行期間存在的其它相
關環(huán)境信息。路線506可包括例如但不限于起始地518、目的地520和在起始地518和目的地 520之間的路徑522。航行約束508是對船舶運轉和/或移動的方式的約束或限制。例如， 但不限于，航行約束508可包括出發(fā)時間524、到達時間526、最大速度528、最小速度530、 最大橫搖532、最大縱搖534和其它相關約束。限制是航行的限制和/或規(guī)范。限制可以是例如但不限于在船舶模型中使用的參數，例如船體形狀、船體涂層、螺旋槳設計、船體和螺旋槳粗糙度、吃水、縱傾、發(fā)動機性能、 耐海性和速度保持、安全操作限制、起始地和目的地、出發(fā)和到達時間、地理限制、天氣的海洋條件、波浪的海洋條件、海洋和潮流的條件、特殊風暴警報和其它相關信息。在圖2中的模型開發(fā)環(huán)境200、在圖3中的航行分析環(huán)境300、在圖4中的模型400 和在圖5中的歷史數據500的圖解不意味著暗示對可實施不同有利實施例的方式的物理和/或架構限制。一些有利實施例可包括除圖解組件之外的其它組件或替代圖解組件的其它組件。進一步地，在一些有利實施例中，組件中一些可以是非必需的。例如，在一些例子中，在圖2中的模型開發(fā)環(huán)境200可在與圖3中航行分析環(huán)境 300相同的數據處理系統上執(zhí)行。在其它圖解實施例中，這些不同環(huán)境可分布在可通過通信介質例如網絡相互連接的許多不同數據處理系統上。作為另一例子，在一些有利實施例中， 除在圖3中的航行分析環(huán)境300中圖解的兩個路線選擇處理之外，可比較或基準檢查另外的路線選擇處理。進一步地，不同模型，例如在圖2中的初始模型202、在圖2中的模型2 和在圖3中的模型312是表示實際物理船舶或船舶設計的模型?，F在參考圖6，根據有利實施例示出圖解航行解決方案的路線的圖示。在該例子中，路線600可以是在船舶605的起始地602和目的地604之間的船舶航線。路線600是實際完成的航行。路線606是分段608、610和612的總和，并可以是使用已完成航行的歷史數據生成的基線航行解決方案，該已完成航行使用路線600。該歷史數據可以是例如在圖 3中的歷史數據304。在計算路線606時，路線可分為較短分段，例如分段608、610和612以便分析。每個分段都可被分析從而為特別的參數組識別航行效率，該參數例如是但不限于在保持準時到達時的燃料消耗。路線600的實際運行效率可然后與路線606的基線效率比較。在其它有利實施例中，可計算每個航行段的效率。例如，已完成航行的基線航行解決方案的每個分段可和用于已完成航行的實際航行解決方案的對應分段比較?？赏ㄟ^組合每個航行段的效率計算整個路線上的總航行效率。現在參考圖7，根據有利實施例示出分析航行效率的處理流程圖。在圖1中圖解的處理可在處理例如在圖2中的模型創(chuàng)建處理201中實現。模型創(chuàng)建處理201可以是軟件組件。在一些有利實施例中，模型創(chuàng)建處理201可包括用戶或設計師執(zhí)行的操作。通過創(chuàng)建船舶的初始模型開始處理(操作700)。該處理然后獲得船舶先前完成的航行的歷史數據(操作702)。接下來，使用初始模型模擬船舶先前完成航行的模擬從而形成模擬航行(操作 704)。先前完成的航行的性能數據與模擬航行的性能數據比較從而識別相關系數(操作 706)。然后確定相關系數是否為所需的相關系數(操作708)。如果相關系數是所需的值，那么該處理存儲初始模型為船舶模型(操作710)，此后該處理終結。該模型可被用來生成航行解決方案和在路線選擇處理之間做出比較。再次參考操作708，如果相關系數不具有所需的值，那么該處理使用相關系數改變初始模型(操作712)。對模型的其它可能改變包括例如添加缺少的數據、糾正錯誤數據、添加或修改模型參數、提供另外實際記錄的航行數據，以及與專門傳感器和/或其它船用儀
器接合。海流數據是潮汐和/或主要海流方向、路線和速度。該數據從天氣和/或后報數據之外的來源獲得。記錄的航行數據是路線、速度、方向、出發(fā)時間、到達時間、負載、吃水、 縱傾、燃料消耗、發(fā)動機轉速、每分鐘發(fā)動機轉數、馬力和與完成或在進行過程中的航行關聯的其它相關數據。該處理然后返回操作702以執(zhí)行另外的模擬?，F在參考圖8，根據有利實施例示出分析航行效率的處理流程圖。在圖8中圖解的處理可在處理例如在圖3中示出的分析處理302中實現。處理可包括軟件和/或用戶實施的操作。通過獲得船舶已完成航行的歷史數據開始處理(操作800)。該處理然后使用船舶模型和歷史數據以在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序生成已完成航行的基線航行解決方案(操作802)。該處理然后比較基線航行解決方案和用于已完成航行的實際航行解決方案，從而形成比較結果(操作804)，此后該處理終結。現在參考圖9，根據有利實施例示出比較航行解決方案的處理流程圖。在圖9中圖解的處理是圖8中操作804的更詳細圖解。通過識別針對基線航行解決方案的第一數量的參數開始處理(操作900)。該第一數量的參數是感興趣的參數數量。例如，但不限于，第一數量的參數可以是燃料消耗。該處理然后識別針對用于已完成航行的實際航行解決方案的第二數量的參數(操作902)。該處理然后比較第一數量的參數和第二數量的參數，從而形成比較結果(操作904)。比較可包括識別第一數量的參數和第二數量的參數之間的差異，從而形成表達為百分比的比較結果。此后該處理終結。現在參考圖10，根據有利實施例示出識別提高船舶性能的對船舶的修改的處理流程圖。在圖10中圖解的處理可使用處理例如在圖3中的分析處理302實現。該處理可采取軟件和/或用戶實施的操作的形式。通過獲得船舶的已完成航行的歷史數據開始圖10中圖解的處理(操作1000)。該處理然后為已完成航行生成基線航行解決方案(操作1002)。該處理然后比較基線航行解決方案和實際航行解決方案(操作1004)。該處理然后改變船舶模型從而形成船舶的新模型(操作1006)。然后使用船舶的新模型和歷史數據為已完成航行生成新航行解決方案(操作1008)。在新航行解決方案和實際航行解決方案之間做出比較從而形成新比較結果(操作1010)。確定對模型的改變是否充分的(操作1012)。如果對模型的改變不充分，那么該處理可返回操作1006。如果對模型的改變充分，那么可對船舶做出對模型做出的改變(操作 1014)，此后該處理終結。在不同的示出實施例中的流程圖和框解說明設備、方法和計算機程序產品的一些可能實施的架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框都可表示包含用于實施特定功能或多個特定功能的一個或更多可執(zhí)行指令的計算機可用或可讀程序代碼的模塊、分段或部分。在合適時方框也可包括用戶實施方操作。在一些可替換實施中，在方框中提到的功能或多個功能可以以圖中提到順序之外的順序發(fā)生。例如，在一些情況下，順次示出的兩個方框可基本同時執(zhí)行，或方框可有時以顛倒順序執(zhí)行，這取決于涉及的功能。這樣，不同的有利實施例中的一個或更多可被用來識別對船舶的改善。這些改善可包括對船舶的船體涂漆、清潔船舶的船體、拋光螺旋槳、改變螺旋槳、執(zhí)行對發(fā)動機的維護、修改自動駕駛儀、穩(wěn)定翼片功能和/或其它相關處理。進一步地，如先前提及的，不同的有利實施例可被用來比較不同軟件應用程序，從而識別可提供某個期望水平的性能的一個或更多應用程序。軟件應用程序可具有在方框中識別或在各實施例中先前描述的功能中的一個或更多。源自第一船舶的航行解決方案的比較可用源自若干船舶的航行解決方案的比較來分析，從而確定軟件應用程序是否比若干其它軟件應用程序更精確。例如，處理器可執(zhí)行程序代碼從而獲得第一船舶的第一已完成航行的第一歷史數據，并生成第一已完成航行的第一基線航行解決方案。用第一軟件應用程序使用第一船舶的第一模型和第一歷史數據生成第一基線航行解決方案。通過比較第一基線航行解決方案和用于第一已完成航行的第一實際航行解決方案，形成第一船舶的第一比較結果。處理器進一步執(zhí)行程序代碼從而獲得若干船舶的若干已完成航行的歷史數據，并為若干已完成航行生成若干基線航行解決方案。使用若干軟件應用程序，使用若干船舶的若干模型和若干歷史數據生成若干基線航行解決方案。通過比較若干基線航行解決方案和用于若干已完成航行的若干對應的實際航行解決方案，形成若干比較結果。最終，分析第一比較結果和若干比較結果，從而識別第一軟件應用程序和若干軟件應用程序中哪個更精確。仍進一步地，不同的有利實施例也可被用來識別船舶模型和船舶何時性能偏離。 該偏離可被用來識別在使用期間已經對船舶發(fā)生的、不可在模型中反映的改變。例如，隨時間推移，在船舶的船體上的油漆可劣化。該劣化可導致實際航行偏離通過路線選擇處理生成的航行解決方案。通過使用不同有利實施例中的一個或更多做出對已完成航行的比較， 在航行解決方案和實際結果之間隨時間推移發(fā)生的偏離可被用來表示對模型的更新，和/ 或可能需要對船舶執(zhí)行維護。進一步地，不同的有利實施例也可被用來為源自燃料燃燒的排放物，例如二氧化碳和其它溫室氣體(GHG)建立基線。源自基于石油的燃料燃燒的碳排放直接與燃料消耗成比例。該排放系數可然后被用來監(jiān)視、記錄和/或證明溫室氣體排放量的改變，以便符合操作規(guī)定和/或碳信用交易。因此，不同的有利實施例提供分析航行效率的方法和設備。不同有利實施例中的一個或更多提供比較不同的路線選擇處理從而識別特定路線選擇處理是否可生成更好路線選擇解決方案的能力。不同的有利實施例通過使用模型和已完成航行的歷史數據識別效率或其它參數之間的差異來生成比較結果。在不同的有利實施例中，可比較和基準檢查的參數之一是燃料消耗。不同的有利實施例提供比較最優(yōu)燃料消耗和實際燃料消耗的能力。如上面描述的，不同的有利實施例可使用記錄數據重創(chuàng)建實際船舶航行，并然后使用路線選擇處理發(fā)現最優(yōu)解決方案。實際航行或航行解決方案的比較和通過路線選擇處理做出的解決方案比較。不同的有利實施例可采取完全硬件實施例、完全軟件實施例或含有硬件和軟件元件的實施例的形式。一些實施例可以在包括但不限于例如防火墻、常駐軟件和微代碼形式的軟件實現。此外，不同的有利實施例可采取從提供程序代碼的計算機可用或計算機可讀介質可存取的計算機程序產品的形式，該程序代碼通過或連同執(zhí)行指令的計算機或任何裝置或系統使用。為了本公開的目的，計算機可用或計算機可讀介質可通常為任何實體設備，其可含有、存儲、傳遞、傳播或運輸通過或連同指令執(zhí)行系統、設備或裝置使用的程序。計算機可用或計算機可讀介質可以是例如但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統或傳播介質。計算機可讀介質的非限制例子包括半導體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計算機軟盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤和光盤。光盤可包括壓縮盤-只讀存儲器(CD-ROM)、壓縮盤-讀/寫(CD-R/W)和DVD。進一步地，計算機可用或計算機可讀介質可含有或存儲計算機可讀或可使用方程序代碼，以使在計算機上執(zhí)行計算機可讀或可用程序代碼時，該計算機可讀或可用程序代碼的執(zhí)行導致計算機經由通信鏈接傳輸另一計算機可讀或可用的程序代碼。該通信鏈接可使用介質，例如但不限于物理或無線介質。適合存儲和/或執(zhí)行計算機可讀或可用程序代碼的數據處理系統包括通過通信架構，例如系統總線直接或間接耦合到存儲器元件的一個或更多處理器。存儲器元件可包括在程序代碼實際執(zhí)行期間采用的本地存儲器、大容量存儲器和提供至少一些計算機可讀或可用程序代碼的臨時存儲從而減少代碼執(zhí)行期間可從大容量存儲器重獲代碼的次數的緩存存儲器。輸入/輸出或I/O裝置可直接或通過介于其間的I/O控制器耦合到系統。這些裝置可包括例如但不限于鍵盤、觸摸屏顯示器和指點裝置。不同通信適配器也可耦合到系統， 從而使數據處理系統能夠通過介于其間的私有或公共網絡耦合到其它數據處理系統或遠程打印機或存儲裝置。非限制例子是調制解調器和網絡適配器，并僅是少量當前可用類型的網絡適配器。為說明和描述的目的已經給出不同的有利實施例的描述，并且不希望詳盡于或限于公開形式的實施例。許多修改和變化對于本領域技術人員來說是明顯的。進一步地，不同的有利實施例可提供與其它有利實施例相比的不同優(yōu)點。選擇的實施例或多個實施例經挑選和描述以便最優(yōu)解釋實施例的原理、實用的應用，并使其它本領域技術人員能夠理解具有適合預期特殊使用的各種修改的各種實施例的公開內容?？捎杀菊f明支持的其它權利要求是15. —種數據處理系統，包含存儲裝置，其中所述存儲裝置包括程序代碼；以及與所述存儲裝置通信的處理器單元，其中所述處理器單元能夠執(zhí)行所述程序代碼，從而獲得船舶的已完成航行的歷史數據；使用所述船舶的模型和所述歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為所述已完成航行生成基線航行解決方案；以及比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的實際航行解決方案，從而形成比較結果。16.根據權利要求15所述的數據處理系統，其中在執(zhí)行所述程序代碼從而比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案從而形成所述比較結果時，所述處理器單元能夠執(zhí)行所述程序代碼從而識別為所述基線航行解決方案生成的第一數量的參數；識別為用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案生成的第二數量的參數；以及比較所述第一數量的參數和所述第二數量的參數，從而形成所述比較結果。17.根據權利要求16所述的數據處理系統，其中在執(zhí)行所述程序代碼從而比較所述第一數量的參數和所述第二數量的參數從而形成所述比較結果時，所述處理器單元能夠執(zhí)行所述程序代碼從而識別在所述第一數量的參數和所述第二數量的參數之間的差異，從而形成表示為百分比的所述比較結果。18.根據權利要求15所述的數據處理系統，其中在執(zhí)行所述程序代碼從而比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案從而形成所述比較結果時，所述處理器單元能夠執(zhí)行所述程序代碼從而比較所述已完成航行的所述基線航行解決方案中多個分段的每個分段和用于所述已完成航行的實際航行解決方案中多個分段的對應分段，從而形成所述比較結果。 19.根據權利要求15所述的數據處理系統，其中所述船舶是第一船舶，歷史數據是所述第一船舶的所述歷史數據，所述已完成航行是第一已完成航行，所述基線航行解決方案是所述第一船舶的第一基線航行解決方案，所述軟件應用程序是第一軟件應用程序， 所述模型是所述第一船舶的第一模型，以及所述比較結果是所述第一船舶的第一比較結果，以及其中所述處理器單元進一步執(zhí)行所述程序代碼從而獲得若干船舶的若干已完成航行的歷史數據；使用所述若干船舶的若干模型和所述歷史數據，用若干軟件應用程序為所述若干已完成航行生成若干基線航行解決方案；比較所述若干基線航行解決方案和用于所述若干已完成航行的若干對應的實際航行解決方案，從而形成若干比較結果；以及分析所述第一比較結果和所述若干比較結果，從而識別所述第一軟件應用程序和所述若干軟件應用程序中哪個更精確。
權利要求
1.一種分析航行效率的方法，所述方法包含 獲得船舶的已完成航行的歷史數據；使用所述船舶的模型和所述歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為所述已完成航行生成基線航行解決方案；以及比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的實際航行解決方案從而形成比較結果。
2.根據權利要求1所述的方法，其中比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案從而形成所述比較結果的步驟包含識別為所述基線航行解決方案生成的第一數量的參數；識別為用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案生成的第二數量的參數；以及比較所述第一數量的參數和所述第二數量的參數從而形成所述比較結果。
3.根據權利要求2所述的方法，其中比較所述第一數量的參數和所述第二數量的參數從而形成所述比較結果的步驟包含識別在所述第一數量的參數和所述第二數量的參數之間的差從而形成表示為百分比的所述比較結果。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述比較步驟包含將所述已完成航行的所述基線航行解決方案中多個分段中的每個分段和用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案中多個分段中的對應分段比較，從而形成所述比較結果
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述船舶是第一船舶，所述歷史數據是所述第一船舶的所述歷史數據，所述已完成航行是第一已完成航行，所述基線航行解決方案是所述第一船舶的第一基線航行解決方案，所述軟件應用程序是第一軟件應用程序，所述模型是所述第一船舶的所述第一模型，所述實際航行解決方案是所述第一船舶的所述實際航行解決方案，以及所述比較結果是所述第一船舶的第一比較結果，并且所述方法進一步包含獲得若干船舶的若干已完成航行的所述歷史數據；使用所述若干船舶的若干模型和所述歷史數據用若干軟件應用程序為所述若干已完成航行生成若干基線航行解決方案；比較所述若干基線航行解決方案和用于所述若干已完成航行的若干對應實際航行解決方案，從而形成若干比較結果；以及分析所述第一比較結果和所述若干比較結果，從而識別所述第一軟件應用程序和所述若干軟件應用程序中哪個更精確。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包含 創(chuàng)建所述船舶的初始模型；獲得所述船舶的先前完成的航行的歷史數據；使用所述初始模型模擬所述船舶的所述先前完成的航行從而形成模擬航行； 比較所述先前完成的航行的性能數據和所述模擬航行的性能數據從而識別相關系數;以及使用所述相關系數改變所述初始模型。
7.根據權利要求6所述的方法，進一步包含重復以下步驟使用所述初始模型模擬所述船舶的所述先前完成的航行從而形成模擬航行解決方案；比較所述先前完成的航行的性能數據和所述模擬航行的性能數據從而識別所述相關系數；以及使用所述相關系數校準所述初始模型，直到獲得期望的相關系數從而形成所述船舶模型。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包含改變所述船舶模型從而形成所述船舶的新模型；使用所述船舶的所述新模型和所述歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為所述已完成航行生成新航行解決方案；以及比較所述新航行解決方案和用于所述已完成航行的所述實際航行解決方案從而形成新比較結果。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包含如果所述新比較結果提供比所述比較結果更好的性能，那么基于對所述船舶模型的所述改變對所述船舶做出改變。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述性能從燃料效率、速度和準時到達目的地的可能性中的至少一個選擇。
11.根據權利要求9所述的方法，其中對所述船舶的所述改變從對所述船舶的船體涂漆、清潔所述船舶的所述船體、為所述船舶拋光若干螺旋槳、為所述船舶添加若干新螺旋槳和修改所述船體中的至少一個選擇。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述船舶模型包括船體設計、若干發(fā)動機功率特征、若干螺旋槳曲線、船舶吃水和若干安全操作限制中的至少一個。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述歷史數據包含風、波高、海流和溫度中的至少一個。
14.根據權利要求1所述的方法，其中航行效率是所述基線航行解決方案的燃料消耗除以所述已完成航行的實際燃料消耗。
15.一種分析航行效率的計算機程序產品，所述計算機程序產品包含計算機可記錄存儲介質；存儲在所述計算機可記錄存儲介質上的程序代碼，用于獲得船舶的已完成航行的歷史數據；存儲在所述計算機可記錄存儲介質上的程序代碼，用于使用所述船舶的模型和所述歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為所述已完成航行生成基線航行解決方案； 以及存儲在所述計算機可記錄存儲介質上的程序代碼，用于比較所述基線航行解決方案和用于所述已完成航行的實際航行解決方案從而形成比較結果。
全文摘要
介紹用于分析航行效率的方法、設備和計算機程序產品。獲得船舶已完成航行的歷史數據。使用船舶模型和歷史數據用在處理器單元上執(zhí)行的軟件應用程序為已完成航行生成基線航行解決方案?；€航行解決方案和用于已完成航行的實際航行解決方案比較從而形成比較結果。
文檔編號G01P21/00GK102282472SQ200980154843
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權日2009年1月16日
發(fā)明者H·陳, J·R·磨克, P·J·巴羅 申請人:波音公司