对于每一个船长来说，制定一个同时兼顾安全、高效、准时、节省燃料四个方面的航行计划是非常困难的。船长往往要考虑很多因素，例如：租船合同中的要求、航行中可能遇到的风险、环境/监管要求以及天气预报的不确定性，这些都增加了问题的复杂性。海洋气象导航服务的提供商通常会在开船前与承租人或船舶经理签订合同，通过电子邮件向船长提供所谓的“最佳航线”，而不是其他“标准路线”。在航行期间，会利用岸上或船上气象导航软件依据最新的天气预报和船舶位置，对这个“最佳航线”进行实时更新。

　　大多数提供海洋气象导航服务的公司在进行船舶的气象定线时，用的是对风浪的某一确定性的预报作为其算法的输入值。虽然世界各地大多数的天气预报中心会预测出超过15天的长期天气情况，但针对船舶航线规划来说，对大型风暴周围风浪情况的预报的可接受精度通常为3至5天，对于热带风暴而言，天数甚至更短。由于地球大气层固有的复杂性质，再加上对这种状态的描述可能不甚完善，所以要求的精度会高一些。一个被忽略的小扰动可能在几天后发展成一场大风暴。风暴轨迹和强度的突然变化会极大地影响船舶航行的安全性和预期燃料消耗量，以及船舶的预计到达时间。

　　另一个挑战是如何将这些不断变化的风浪情况转化为船舶的响应和适航能力，从而实现船舶的安全操作。如果只是简单地躲避⻛暴，⽽不对特定船舶装载条件下船舶的纵摇/横摇情况和加速度进行预测，可能会导致危险的发生，例如造成参数横摇等情况的发生。艏倾过大可能导致推进器空转，在遇到风浪时发动机容易停摆。每年都有成千上万的集装箱因船舶在恶劣天气中航行而受到损坏或者直接丢失。

　　我们开发了一种基于风险的航行模拟器(RBVS)，结合了船舶响应模型和综合预报系统来估计超过用户指定安全限度的风险，在目前的船舶气象定线方法基础上继续加以完善。该模拟器使用的是多个风浪预报数据来对船舶航次的情况进行预测。

　　1. 基于美国国家海洋与大气管理局(NOAA)全球集合预报系统(GEFS)的综合预报系统，该系统会生成1个总体上的预报以及包含30个点位的集合预报；

　　3. 船舶推进模型，预测船舶阻力、发动机马力和转速，从而保持合适的航速和航向；

　　利用高速多处理器的云计算设备下载和处理天气预报数据，进行船舶预报并更新船舶模型。该模拟器需要大量的云存储空间来容纳31个点位上的数据，包含长达15天的全球风浪预测数据、船舶历史性能数据，以及不断更新的船舶性能和运动预测模型库。

　　通过该模拟器，用户只要通过网络浏览器就可在世界任何地方访问这项服务。用户可以导入航线进行仿真，也可以在PC端上创建/修改/保存航线显示了该程序在浏览器上打开的页面。接下来，用户可以输入船舶航行的相关信息，然后单击“SIMULATE”就可以利用综合预报功能来模拟这些航线对三条航线的仿真示例

　　仿真完成后，系统将结果传输给用户。在此基础上，用户能够测试许多假定的场景。在系统中，这些假定的情景使用各变量超过指定阈值的小时数表示，如图2所示。推导的理论依据在附录中有所说明。

　　点击航线部分可以显示仿真的细节。任何超过指定阈值的参数将显示为红色。同时，预测中还包括了横摇和纵摇的周期。参数横摇一般会发生在船舶横摇周期约为纵摇周期的两倍时。

　　用户还可以快速浏览31个点位上的具体情况，查看航线上超出了安全阈值的部分，如图2页面底部所示。单击“SERIES”可以显示每个点位预测值的大体情况。点击“HISTOGRAM”可以显示某一变量值在31个点位上的概率分布以及均值和标准差。

　　图3 波高超限的仿线中的平均值和标准差反映的是模型预测出的结果超过用户指定波高限制的情况。图4则显示的是船舶航行中超过指定横摇角度阈值的小时数，通过比较图中的三个路线可知，第二种航线的横摇角度始终不会超过15度的阈值。

　　单击“FUEL”和“DURATION“显示的是平均值和标准差的分布情况，如图5所示。这些指标为用户在选择航线时提供了可靠的参考。例如，第三条航线基本是最佳选择，燃料消耗最少。因为Rt 3既避免了沿北线)可能会遇到的风暴，同时也比走南线)要更近一些，到达时间也大致相同。

　　该航行模拟器是通过B2B模式提供软件服务的，提供定制的船舶响应模型。每艘船按月收取订阅费。同时，还提供了系统集成的API，从而进一步为用户提供定制化的图表和船队管理页面以及其他服务。

　　B2B7CS通过整合准确、最新的船舶响应模型、综合预报和复杂的风险评估系统，开发了这一前所未有的最先进的气象导航模拟工具。无论是船长还是船队操作中心的管理人员，都可以利用该工具对船舶在各种航线上航行的安全性和效率有一个大致的了解。随着进一步的完善，该工具将成为能够兼顾航行安全和商业价值的得力工具，基于计算而得的风险数据，帮助用户实现对航行进行整体的合理优化，而不是盲目的决策。