DE102022121208A1

DE102022121208A1 - System und Verfahren zum Verwalten von Bedienereinstellungen für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102022121208A1
Application number: DE102022121208.4A
Authority: DE
Inventors: Brian D. Nagel
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2023-03-02
Also published as: US11620603B2; CN115718441A; US20230237414A1; US20230069607A1

Abstract

Eine Arbeitsmaschine (200), wie ein Radlader, die auf einer Baustelle innerhalb eines drahtlosen Steuersystems (120) arbeitet, beinhaltet eine bedienerspezifische Konfiguration (219) von Maschineneinstellungen, die einer Kennung für den Bediener (220) zugeordnet sind. Wenn die Arbeitsmaschine (200) eine Arbeitsfunktion ausführt, werden die Bedienerkennung (218), eine anfängliche bedienerspezifische Konfiguration (219) und erfasste Leistungsmetriken an ein Steuersystem (120) für die Baustelle übertragen. Durch die Verknüpfung der Bedienerkennung (218) mit der anfänglichen bedienerspezifischen Konfiguration (219) oder den Metriken analysiert das Steuersystem (120) die Leistung der Arbeitsmaschine (200) durch den Bediener (220) mit erhöhter Granularität und zeigt mögliche Unregelmäßigkeiten an. Eine modifizierte bedienerspezifische Konfiguration (219) für die Änderung der Bedienerleistung wird an die Arbeitsmaschine (200) zurückgegeben und überschreibt die ursprüngliche bedienerspezifische Konfiguration (219), wenn der Bediener (220) das nächste Mal die Steuerung der Arbeitsmaschine (200) übernimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Verwalten von Bedienereinstellungen für eine Arbeitsmaschine auf Grundlage der von Sensoren erkannten Maschinenleistung. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein System und ein Verfahren zum Bewerten der Leistung einer Arbeitsmaschine, wenn diese von einem Bediener gesteuert wird, und zum Modifizieren bedienerspezifischer Einstellungen für die Arbeitsmaschine, um die Nutzung durch den Bediener auf Grundlage der Leistung zu ändern.
Hintergrund
Maschinen zum Durchführen von schweren Arbeiten im Freien, wie in dem Baugewerbe, dem Straßenbau oder dem Bergbau, beinhalten Bagger, Löffelbagger, Planierraupen, Lader und dergleichen. Diese in der Regel großen und komplexen Maschinen können von mehreren Benutzern auf einer Baustelle gemeinsam genutzt werden. Beispielsweise müssen verschiedene Bediener die Maschine während einer Arbeitsschicht steuern, um spezielle, für die Baustelle erforderliche Aufgaben durchzuführen. Oder es können verschiedene Bediener die Steuerung der Maschine übernehmen, wenn das Personal zwischen den Arbeitsschichten wechselt.
Diese großen Maschinen weisen oft zahlreiche Einstellungen auf, die der Bediener vor oder während einer Arbeitstätigkeit wählen kann. Beispielhafte Einstellungen reichen von Bedienerkomfort, wie der Sitzposition oder der Temperatur in der Bedienerkabine, bis hin zu Betriebsarten für die Maschine, wie die Aktivierung eines „Eco“-Modus oder einer Differenzialsperre. Die von dem Bediener eingestellten Betriebsarten können das Verhalten und die Funktionalität der Maschine verändern, was sich auf die Maschinenleistung auswirken kann. So kann sich beispielsweise eine Betriebsart auf den Kraftstoffverbrauch, den Reifenverschleiß oder die strukturelle Verschlechterung im Laufe der Zeit anders auswirken als eine andere Betriebsart.
Eine ebenso als eine Konfiguration bezeichnete Sammlung von Einstellungen für eine Maschine, die von einem Bediener für dieselbe Arbeitstätigkeit gewählt wird, kann sich von Benutzer zu Benutzer unterscheiden, sei es aufgrund persönlicher Vorlieben oder aufgrund von Erfahrungen bei der Bedienung der Ausrüstung. Entsprechend werden, da die Steuerung der Arbeitsmaschine im Laufe der Zeit von einem Bediener zu dem anderen wechselt, ebenso die Einstellungen der Maschine geändert. Es ist ineffizient, von einem Bediener zu verlangen, alle Maschineneinstellungen manuell vorzunehmen, wenn er die Steuerung der Maschine von einem früheren Bediener übernimmt.
Ein Ansatz für den Zugriff auf und die Anpassung von bedienerspezifischen Konfigurationen für eine Arbeitsmaschine wird in U.S.-Patentanmeld. Veröffentl. Nr. 2021/0061199 („die '199-Anmeldung“) beschrieben. Die '199-Anmeldung beschreibt eine Arbeitsmaschine mit einer elektronischen Steuervorrichtung, die Maschinenparameter speichert, die den jeweiligen Maschinenbedienern zugeordnet sind. Die Arbeitsmaschine empfängt Signale von einer Benutzervorrichtung, wie einem Mobiltelefon, die einen neuen Bediener für die Maschine identifizieren. Als Reaktion darauf meldet die elektronische Steuervorrichtung den neuen Bediener an der Maschine an, ruft die gespeicherten Maschinenparameter ab, die dem neuen Bediener entsprechen, und richtet die Maschine entsprechend den abgerufenen Maschinenparametern ein. Das in der '199-Anmeldung beschriebene System berücksichtigt jedoch nicht die Auswirkungen, die die Maschinenparameter und ihre entsprechenden Betriebsarten auf die Maschinenleistung haben. Ebenso bewertet das System der ’199-Anmeldung nicht die von dem Bediener gewählten Maschinenparameter im Hinblick auf die Bedienbarkeit der Arbeitsmaschine.
Die Beispiele der vorliegenden Offenbarung zielen darauf ab, die Mängel solcher Systeme zu überwinden.
Kurzdarstellung
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren das Empfangen einer Bedieneridentifikation, die einem Bediener der Arbeitsmaschine zugeordnet ist, durch eine elektronische Steuervorrichtung einer Arbeitsmaschine und das Empfangen einer Konfiguration für die Arbeitsmaschine, die spezifisch für die Bedieneridentifikation ist, durch die elektronische Steuervorrichtung. Die Konfiguration beinhaltet eine oder mehrere Maschineneinstellungen für einen Betrieb der Arbeitsmaschine. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ausführen des Betriebs der Arbeitsmaschine unter Verwendung der einen oder der mehreren Maschineneinstellungen der Konfiguration, die wenigstens teilweise auf ersten elektronischen Befehlen basieren, die den Komponenten der Arbeitsmaschine von der elektronischen Steuervorrichtung bereitgestellt werden. Ein oder mehrere Sensoren an der Arbeitsmaschine erkennen Metriken, die sich auf die Leistung der Arbeitsmaschine beziehen, und wenigstens die Bedieneridentifikation, die Konfiguration und die Metriken werden über eine Netzwerkverbindung von der Arbeitsmaschine an einen oder mehrere Server übermittelt. Die Maschine empfängt dann drahtlos die Bedieneridentifikation und eine für die Bedieneridentifikation spezifische, modifizierte Konfiguration der Arbeitsmaschine, wobei sich die geänderte Konfiguration wenigstens teilweise von der Konfiguration aufgrund der Metriken unterscheidet. Schließlich wird der Betrieb der Arbeitsmaschine unter Verwendung einer oder mehrerer modifizierter Einstellungen der modifizierten Konfiguration ausgeführt, die wenigstens teilweise auf einem oder mehreren zweiten elektronischen Befehlen basieren, die den Komponenten der Arbeitsmaschine von der elektronischen Steuervorrichtung bereitgestellt werden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System eine Arbeitsmaschine und einen oder mehrere Server, die über ein drahtloses Netzwerk mit der Arbeitsmaschine gekoppelt sind. Die Arbeitsmaschine weist wenigstens einen oder mehrere Sensoren und eine Steuervorrichtung auf. Der eine oder die mehreren Sensoren sind dazu konfiguriert, Leistungsmerkmale der Arbeitsmaschine während einer ersten Instanz einer von einem Bediener ausgeführten Arbeitstätigkeit zu erkennen, und die Steuerung ist dazu konfiguriert, zu bewirken, dass die Leistungsmerkmale und eine anfängliche bedienerspezifische Konfiguration für die Arbeitsmaschine über das drahtlose Netzwerk hinweg übertragen werden, wobei die anfängliche bedienerspezifische Konfiguration einer Identifikation des Bedieners zugeordnet ist. Der eine oder die mehreren Server beinhalten einen oder mehrere Prozessoren und ein oder mehrere computerlesbare Medien, wobei auf dem einen oder den mehreren computerlesbaren Medien computerausführbare Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren veranlassen, Vorgänge durchzuführen. Die Vorgänge beinhalten das Empfangen der Leistungsmerkmale und der anfänglichen bedienerspezifischen Konfiguration von der Arbeitsmaschine, den Zugriff auf Benchmark-Daten, die wenigstens einem der Leistungsmerkmale und der anfänglichen bedienerspezifischen Konfiguration zugeordnet sind, und das Erzeugen einer neuen bedienerspezifischen Konfiguration für die Arbeitsmaschine, die wenigstens teilweise auf den Benchmark-Daten basiert. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung der Arbeitsmaschine ferner dazu konfiguriert, die anfängliche bedienerspezifische Konfiguration mit der neuen bedienerspezifischen Konfiguration für eine zweite Instanz der von dem Bediener ausgeführten Arbeitstätigkeit zu überschreiben.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Maschine wenigstens einen Motor, ein Arbeitswerkzeug, einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, Leistungsmerkmale der Maschine während der Ausführung einer Arbeitstätigkeit zu erkennen, und eine elektronische Steuervorrichtung auf. Die elektronische Steuervorrichtung ist dazu konfiguriert, eine Bedieneridentifikation zu empfangen, die einem Bediener der Maschine zugeordnet ist, Anfangseinstellungen für die Maschine zu empfangen, die für die Bedieneridentifikation spezifisch sind, eine erste Ausführung der Arbeitstätigkeit durch die Maschine unter Verwendung der Anfangseinstellungen zu veranlassen und zu veranlassen, dass die Bedieneridentifikation, die Anfangseinstellungen und die Leistungsmerkmale über eine Netzwerkverbindung an einen oder mehrere Server gesendet werden. Die elektronische Steuervorrichtung ist ferner dazu konfiguriert, modifizierte Einstellungen für die Maschine zu empfangen, die spezifisch für die Bedieneridentifikation sind, wobei sich die modifizierten Einstellungen von den ursprünglichen Einstellungen wenigstens teilweise aufgrund der von dem einen oder den mehreren Sensoren erkannten Leistungsmerkmale unterscheiden, und eine zweite Ausführung der Arbeitstätigkeit unter Verwendung der modifizierten Einstellungen zu veranlassen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Systems und einer Baustelle gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Arbeitsmaschine und eines möglichen Bedieners aus 1 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verwalten von Bedienerkonfigurationen gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Wo immer möglich, werden in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen. Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Beispielsystem 100 eine oder mehrere Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 beinhalten, die auf einer Baustelle 112 arbeiten, um verschiedene Aufgaben durchzuführen. Der Begriff „Maschine“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, bezieht sich auf jede Maschine, die irgendeine Art von Arbeitsvorgang ausführt, der einer Branche zugeordnet ist, wie Bergbau, Baugewerbe, Landwirtschaft, Landschaftsbau oder Transportwesen. Das System 100 kann beispielsweise eine oder mehrere Aushubmaschinen 102, eine oder mehrere Lademaschinen 104, eine oder mehrere Verdichtungsmaschinen 105, eine oder mehrere Fördermaschinen 106, eine oder mehrere Planiermaschinen 107 und/oder andere Arten von Maschinen beinhalten, die für Bau-, Bergbau-, Pflaster-, Aushub- und/oder andere Vorgänge auf der Baustelle 112 verwendet werden.
Die Maschinen 102, 104, 105, 106 und 107 führen eine Vielzahl von Aufgaben aus, die Durchschnittsfachleuten hinreichend bekannt sind. Beispielsweise bezieht sich der Begriff „Aushubmaschine 102“ auf jede Maschine, die auf der Baustelle 112 Material für nachfolgende Arbeiten reduziert (z. B. zum Sprengen, Laden, Transportieren und/oder für andere Vorgänge), und beinhaltet unter anderem Bagger, Löffelbagger, Planierraupen, Bohrmaschinen, Grabenfräsen und Schleppketten. Lademaschine 104 bezieht sich auf jede Maschine, die Material, das von einer oder mehreren Aushubmaschinen 102 reduziert wurde, anhebt, transportiert, verlädt und/oder entfernt und beinhaltet einen Rad- oder Raupenlader, eine Frontschaufel, einen Bagger, einen Seilbagger und ein Stapelrückladegerät von anderen Arten von Lademaschinen 104. Transportmaschine 106 bezieht sich auf jede Maschine, die die ausgehobenen Materialien zwischen verschiedenen Orten innerhalb der Baustelle 112 transportiert, und beinhaltet einen Sattelschlepper, einen geländegängigen Lkw, einen Straßenmuldenkipper und einen Radschlepperkratzer von anderen Arten von Transportmaschinen 106. Verdichtungsmaschine 105 bezieht sich auf jede Maschine, die konfiguriert ist, eine Belastung auf eine Arbeitsoberfläche 110 der Baustelle 112 auszuüben und eine Verdichtung des Bodens darauf zu bewirken, und/oder eine akzeptable Oberflächenbeschaffenheit erzielt. Grader 107 bezieht sich auf jede Maschine, die dazu konfiguriert ist, durch Planieren von Material, wie Boden auf der Baustelle 112 eine ebene Oberfläche für nachfolgende Vorgänge beispielsweise für einen Verdichtungsvorgang zu schaffen, und beinhaltet Kratzer, Planierraupen, Motorgrader und andere ähnliche Maschinen, die in dem Stand der Technik gewöhnlich dafür bekannt sind, während des Betriebs eine flache Oberfläche zu schaffen.
Wie hierin beschrieben, können die Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 halb- oder vollautonom betrieben werden. Der Begriff „autonom“ ist im weitesten Sinne als jeder Vorgang zu verstehen, der entweder vollständig automatisch oder im Wesentlichen automatisch abläuft, das heißt ohne nennenswerte menschliche Beteiligung an dem Vorgang. Ein autonomes Fahrzeug (z. B. die Maschinen 102, 104, 105, 106, 107) ist im Allgemeinen unbemannt, d. h. ohne menschlichen Piloten oder Kopiloten. Ein autonomes Fahrzeug kann jedoch ebenso gefahren oder auf andere Weise automatisch betrieben werden und einen oder mehrere menschliche Insassen aufweisen. Ähnlich ist der Begriff „halbautonom“ im weitesten Sinne als jeder Vorgang zu verstehen, der wenigstens teilweise automatisch ist und wenigstens teilweise durch menschliche Beteiligung an dem Vorgang herbeigeführt wird, das heißt mit wenigstens einer gewissen menschlichen Beteiligung an dem Vorgang.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 kann das System 100 ein Steuersystem 120 und eine Systemsteuervorrichtung 122 für die Steuerung und/oder Koordinierung der Datenübertragung zwischen verschiedenen Elementen innerhalb des Systems 100 beinhalten. In einigen Beispielen befinden sich das Steuersystem 120 und/oder die Systemsteuervorrichtung 122 in einer Kommandozentrale (nicht gezeigt), die von der Baustelle 112 entfernt ist. In anderen Beispielen befinden sich die Systemsteuervorrichtung 122 und/oder eine oder mehrere Komponenten des Steuersystems 120 auf der Baustelle 112. Unabhängig von dem Standort sind die Komponenten des Steuersystems 120 dazu konfiguriert, die Kommunikation zwischen den Aushubmaschinen 102, den Lademaschinen 104, den Fördermaschinen 106, den Verdichtungsmaschinen 105, den Planiermaschinen 107 und/oder anderen Maschinen des Systems 100 zu erleichtern, ihnen Informationen bereitzustellen und Informationen von diesen zu empfangen. In jedem der hierin beschriebenen Beispiele kann die Funktionalität der Systemsteuervorrichtung 122 derart verteilt sein, dass bestimmte Vorgänge auf der Baustelle 112 und andere Vorgänge aus der Ferne durchgeführt werden, wie beispielsweise in der vorstehend erwähnten entfernten Kommandozentrale.
Die Maschinensteuervorrichtung 122 ist eine elektronische Steuervorrichtung, die auf logische Weise betrieben wird, um Vorgänge durchzuführen, wie Steueralgorithmen auszuführen, Daten zu speichern und abzurufen und andere ähnliche Vorgänge. Der Systemsteuervorrichtung 122 kann zusätzlich alle anderen Komponenten beinhalten, die für die Ausführung einer Anwendung erforderlich sind, einschließlich, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, Zugriffsspeicher, sekundäre Speichervorrichtungen, Prozessoren und dergleichen. Der Speicher und die sekundären Speichervorrichtungen können in der Form eines Festwertspeichers (ROM) oder eines Direktzugriffsspeicher (RAM) oder einer integrierten Schaltung vorliegen, auf die die Steuervorrichtung zugreifen kann. Verschiedene andere Schaltungen können der Systemsteuervorrichtung 122 zugeordnet sein, einschließlich, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Stromversorgungsschaltungen, Signalkonditionierungsschaltungen, Treiberschaltungen und andere Arten von Schaltungen.
Der Systemsteuervorrichtung 122 kann eine einzelne Steuervorrichtung sein oder mehr als eine Steuervorrichtung beinhalten. In Beispielen, in denen die Systemsteuervorrichtung 122 mehr als eine Steuervorrichtung beinhaltet, beinhaltet die Systemsteuervorrichtung 122 zusätzliche Steuervorrichtungen, die Aushubmaschinen 102, Lademaschinen 104, Fördermaschinen 106, Verdichtungsmaschinen 105, Planiermaschinen 107 und/oder anderen Maschinen des Systems 100 zugeordnet sind, die dazu konfiguriert sind, verschiedene Funktionen und/oder Merkmale des Systems 100 zu steuern. Der hierin verwendete Begriff „Steuervorrichtung“ soll in seinem weitesten Sinne eine oder mehrere Steuervorrichtungen, Prozessoren, zentrale Verarbeitungseinheiten und/oder Mikroprozessoren beinhalten, die dem System 100 zugeordnet sein können und die bei dem Steuern verschiedener Funktionen und Vorgänge der Maschinen, die in dem System 100 beinhaltet sind, zusammenarbeiten können. Die Funktionalität der Systemsteuervorrichtung 122 kann in einer Hardware und/oder in einer Software ohne Rücksicht auf die Funktionalität implementiert werden. Die Systemsteuervorrichtung 122 kann sich auf eine oder mehrere Datenkarten, Nachschlagetabellen, neuronale Netze, Algorithmen, maschinelle Lernalgorithmen und/oder andere Komponenten stützen, die sich auf die Betriebsbedingungen und die Betriebsumgebung des Systems 100 beziehen, die in dem Speicher der Systemsteuervorrichtung 122 gespeichert sein können. Die vorstehend genannten Datenkarten können eine Sammlung von Daten in der Form von Tabellen, Diagrammen und/oder Gleichungen beinhalten, um die Leistung und Wirksamkeit des Systems 100 und seines Betriebs zu maximieren.
Die Komponenten des Steuersystems 120 können über ein Netzwerk 124 mit allen Komponenten des Systems 100 kommunizieren und/oder anderweitig betriebsfähig verbunden sein. Das Netzwerk 124 kann ein lokales Netzwerk („LAN“), ein größeres Netzwerk wie ein Weitverbundnetz („WAN“) oder eine Sammlung von Netzwerken, wie das Internet, sein. Protokolle für die Netzwerkkommunikation, wie Übertragungsprotokoll/Internetprotokoll (TCP/IP), können für die Implementierung des Netzwerks 124 verwendet werden. Obwohl hierin Beispiele beschrieben werden, die ein Netzwerk 124 wie das Internet verwenden, können andere Verteilungstechniken implementiert werden, die Informationen über Speicherkarten, Flash-Speicher oder andere tragbare Speichervorrichtungen übertragen.
Es versteht sich ebenso, dass die Aushubmaschinen 102, die Lademaschinen 104, die Fördermaschinen 106, die Verdichtungsmaschine 105, die Planiermaschine 107 und/oder andere Maschinen des Systems 100 jeweilige Steuervorrichtungen beinhalten können, und die jeweiligen hierin beschriebenen Steuervorrichtungen (einschließlich der Systemsteuervorrichtung 122) können miteinander kommunizieren und/oder auf andere Weise über das Netzwerk 124 betriebsfähig verbunden sein. Beispielsweise kann das Netzwerk 124 eine Komponente eines drahtlosen Kommunikationssystems des Systems 100 umfassen, und als Teil eines solchen drahtlosen Kommunikationssystems können die Aushubmaschinen 102, die Lademaschinen 104, die Fördermaschinen 106, die Verdichtungsmaschinen 105, die Planiermaschinen 107 und/oder andere Maschinen des Systems 100 entsprechende Kommunikationsvorrichtungen 126 beinhalten. Solche Kommunikationsvorrichtungen 126 können dazu konfiguriert sein, die drahtlose Übertragung einer Mehrzahl von Signalen, Anweisungen und/oder Informationen zwischen der Systemsteuervorrichtung 122 und den jeweiligen Steuervorrichtungen der Aushubmaschinen 102, der Lademaschinen 104, der Fördermaschinen 106, der Verdichtungsmaschinen 105, der Planiermaschinen 107 und/oder anderer Maschinen des Systems 100 zu ermöglichen.
In einigen Beispielen können die Kommunikationsvorrichtungen 126 ebenso die Kommunikation (z. B. über die Zentralstation 108 und über das Netzwerk 124) mit einem oder mehreren Tablets, Computern, Mobiltelefonen/Drahtlos-Telefonen, persönlichen digitalen Assistenten, mobilen Vorrichtungen oder anderen elektronischen Vorrichtungen 128 ermöglichen, die sich an dem Arbeitsplatz 112 und/oder entfernt von dem Arbeitsplatz 112 befinden. Solche elektronischen Vorrichtungen 128 können beispielsweise Mobiltelefone und/oder Tablets von Projektmanagern (z. B. Vorarbeitern) umfassen, die die Arbeiten auf der Baustelle 112 oder an einem Standort ohne Sichtverbindung (non-line-of-sight, NLOS) in Bezug auf die Baustelle 112 überwachen. Wie hierin verwendet soll der Begriff „ohne Sichtverbindung (NLOS)“ im weitesten Sinne als jeder Standort in Bezug auf die Baustelle 112 verstanden werden, der durch ein physisches Objekt behindert wird, sodass sich elektromagnetische Wellen nicht zwischen dem Standort und der Baustelle 112 ausbreiten können.
Das Netzwerk 124, die Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder andere Komponenten des drahtlosen Kommunikationssystems können jedes beliebige System oder Protokoll implementieren oder nutzen, einschließlich einer Mehrzahl von Kommunikationsstandards. Die Protokolle erlauben die Kommunikation zwischen der Systemsteuervorrichtung 122, einer oder mehreren Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder anderen Maschinen oder Komponenten des Systems 100. Beispiele für drahtlose Kommunikationssysteme oder -protokolle, die von dem System 100 verwendet werden können, beinhalten ein drahtloses persönliches Netzwerk wie Bluetooth RTM. (z. B. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15), ein lokales Netzwerk wie IEEE 802.1 1b oder 802.11g, ein zellulares Netzwerk oder ein beliebiges anderes System oder Protokoll für die Datenübertragung. Andere drahtlose Kommunikationssysteme und -konfigurationen werden bedacht. In einigen Fällen kann die drahtlose Kommunikation direkt zwischen dem Steuersystem 120 und einer Maschine des Systems 100 oder zwischen solchen Maschinen übertragen und empfangen werden. In anderen Fällen kann die Kommunikation automatisch verlegt werden, ohne dass eine erneute Übertragung durch entferntes Personal erforderlich ist.
In Beispielausführungsformen können eine oder mehrere Maschinen des Systems 100 (z. B. Aushubmaschinen 102, Lademaschinen 104, Fördermaschinen 106, Verdichtungsmaschinen 105, Planiermaschinen 107 und andere Maschinen) einen Standortsensor 130 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, den Standort, die Geschwindigkeit, die Richtung und/oder die Ausrichtung der jeweiligen Maschine zu bestimmen. In solchen Ausführungsformen kann die Kommunikationsvorrichtung 126 der jeweiligen Maschine dazu konfiguriert sein, Signale zu erzeugen und/oder zu übertragen, die solche bestimmten Standorte, Geschwindigkeiten, Richtungen, Ausrichtungen, Transportentfernungen und/oder abgedeckten Flächen anzeigen, beispielsweise an die Systemsteuervorrichtung 122 und/oder an die anderen jeweiligen Maschinen des Systems 100, wie sie von dem Standortsensor 130 erkannt werden. In einigen Beispielen können die Standortssensoren 130 der jeweiligen Maschinen eine Komponente eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) oder eines globalen Positionierungssystems (GPS) beinhalten und/oder umfassen. Alternativ können universelle Totalstationen (UTS) genutzt werden, um die jeweiligen Positionen der Maschinen zu lokalisieren. In Beispielausführungsformen kann einer oder mehrere der Standortsensoren 130 einen GPS-Empfänger, Sender, Transceiver, Laserprismen und/oder eine anderes derartige Vorrichtung umfassen, und der Standortsensor 130 steht mit einem oder mehreren GPS-Satelliten 132 und/oder UTS in Kommunikation, um einen jeweiligen Standort der Maschine zu bestimmen, mit der der Standortsensor 130 kontinuierlich, im Wesentlichen kontinuierlich oder in verschiedenen Zeitintervallen verbunden ist. Eine oder mehrere zusätzliche Maschinen des Systems 100 können ebenso mit einem oder mehreren GPS-Satelliten 132 und/oder UTS in Kommunikation stehen, und diese GPS-Satelliten 132 und/oder UTS können ebenso dazu konfiguriert werden, die jeweiligen Standorte dieser zusätzlichen Maschinen zu bestimmen.
Maschinendaten können von einer Reihe von Sensoren 134, die mit den Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 gekoppelt sind, erkannt, von der Maschinensteuervorrichtung 136 der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 verarbeitet und an andere Rechenvorrichtungen wie die Systemsteuervorrichtung 122, elektronische Vorrichtungen 128 und/oder andere Datenverarbeitungsvorrichtungen innerhalb des Systems 100 übertragen werden. Obwohl ein Sensor 134 in Verbindung mit jeder der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 dargestellt ist, kann jede Maschine eine Mehrzahl von Sensoren 134 beinhalten, die dazu verwendet werden, eine Mehrzahl von verschiedenen Umgebungs- und anderen Parametern, die den Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 zugeordnet sind, zu erkennen. Die Sensoren 134 können jeden Parameter erkennen, wie beispielsweise Licht, Bewegung, Temperatur, Magnetfelder, elektrische Felder, Schwerkraft, Schnelligkeit, Beschleunigung in eine beliebige Anzahl von Richtungen, Feuchtigkeit, Nässe, Vibration, Druck und Schall sowie andere Parameter. So können die Sensoren 134 Beschleunigungsmesser, Thermometer, Näherungssensoren, Näherungssensoren für elektrische Felder, Magnetometer, Barometer, Seismometer, Drucksensoren und akustische Sensoren unter anderen Arten von Sensoren beinhalten. Entsprechende, der Sensorart zugeordnete Daten können gesammelt werden. So können die über die Sensoren gewonnenen Daten an die Maschinensteuervorrichtung 136 der jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 für die weiteren Übertragung und/oder Verarbeitung übertragen werden. Beispiele für Maschinendaten, die von den Sensoren 134 gesammelt werden, beinhalten die Bedienermanipulation der Eingabevorrichtungen, des Werkzeugs oder der Leistungsquelle, die Maschinenschnelligkeit, den Maschinenstandort, den Fluiddruck, die Fluiddurchflussrate, die Fluidtemperatur, den Fluidverschmutzungsgrad, die Fluidviskosität, den elektrischen Strompegel, den elektrischen Spannungspegel, die Fluid- (z. B. Kraftstoff, Wasser, Öl) Verbrauchraten, die Nutzlasthöhe, den Nutzlastwert, den Prozentsatz der maximal zulässigen Nutzlastgrenze, die Nutzlasthistorie, die Nutzlastverteilung, das Leistungsverhältnis des Getriebes, die Zykluszeit, die Leerlaufzeit, die Steigung, die kürzlich durchgeführte Wartung oder die kürzlich durchgeführte Reparatur.
Die Maschinendate können Maschinentelematikdaten sein, die beispielsweise den Standort der Maschinen, Nutzungsdaten, die die Art, den Standort, die Dauer und die Funktionen, die von den Maschinen verwendet werden, definieren, Spezifikationen der Maschinen, den Zustand der Maschinen, die von den Sensoren 134 erhaltenen Daten und andere Telematikdaten beinhalten. Telematik, wie hierin verwendet, bedeutet das vollständige Messen, Übertragen und Empfangen von Daten, die einen Wert einer Größe in einer Entfernung definieren, durch elektrische Übersetzungsmittel wie ein verdrahtetes oder drahtloses Kommunikationsnetz einschließlich des Netzwerkes 124.
Beispielsweise können Informationen von Sensoren 134 an den jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 und/oder von Stellensensoren in der Nähe eines Benutzers, wie den Bedienern der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 und/oder des Personals auf der Baustelle 112, wo die Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 betrieben werden, empfangen werden. Sensoren können beinhalten: ein Thermometer für die Messung der Temperatur, ein Anemometer für die Messung der Windgeschwindigkeit, eine Windfahne für die Messung der Windrichtung, ein Hygrometer für die Messung der Luftfeuchtigkeit, ein Barometer für die Messung des Luftdrucks, einen optischen Sensor für die Messung der Sichtweite/Entfernung, einen Regenmesser für die Messung des Niederschlags, Boden-/Erdbodensensoren für die Messung der Bodenfeuchtigkeit, Erdbodenbeschaffenheitssensoren für die Messung der Verdichtung, der Stabilität und der Feuchtigkeit, Gassensoren für die Messung von CO, Methan, Schwefelwasserstoff, Stickstoffdioxid und Sauerstoffmangel usw. Die Zentralstation 108 kann die Daten analysieren und Informationen über einen hierin definierten Kommunikationskanal übertragen.
Die an die Zentralstation 108 übertragenen Daten können Bedienerdaten, Maschinenidentifikationsdaten, Leistungsdaten, Baustellendaten, Daten über den Zustand der Baustelle, Diagnosedaten und andere Daten beinhalten, die automatisch an Bord der Maschine überwacht und/oder manuell von den Maschinenbedienern beobachtet und eingegeben werden können. Die per Fernübertragung an die Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 übertragenen Informationen können elektronische Geländekarten, Maschinenkonfigurationsbefehle, Anweisungen, Empfehlungen und/oder dergleichen beinhalten.
In einem Beispiel beinhalten die Telematikdaten maschinenspezifische Daten, wie Identifikationsdaten, die einer Maschinenart (z. B. Graben, Laden, Transportieren usw.), einer Marke und einem Modell der Maschine (z. B. Caterpillar 797 OHT), einem Herstellungsdatum oder Alter der Maschine, einer Nutzungs- oder Wartungs-/Reparaturhistorie usw. zugeordnet sind. Die Identifikationsdaten für einige Beispiele beinhalten eine eindeutige Kennung für jede der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107, wie ein Nummernschild, eine Fahrzeugidentifikationsnummer (VIN) und eine Medienzugriffssteuer- (MAC-) Adresse, die Maschinensteuervorrichtungen 136 und/oder Kommunikationsvorrichtungen 126 der jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 zugeordnet sind, unter anderen Arten von eindeutigen Kennungen. In einem Beispiel kann die eindeutige Kennung einer Maschine 102, 104, 105, 106, 107 zugewiesen und in einem Speicher gespeichert werden, wie in einem Speicher, der der Systemsteuervorrichtung 122 und/oder der Maschinensteuervorrichtung 136 der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 zugeordnet ist.
Bedienerspezifische Daten können eine Identifizierung eines aktuellen Bedieners, Informationen über den aktuellen Bediener (z. B. eine Qualifikations- oder Erfahrungsstufe, eine Berechtigungsstufe, eine Menge der während der aktuellen Schicht protokollierten Zeit, eine Nutzungshistorie usw.), eine Historie früherer Bediener beinhalten. Standortspezifische Daten können eine gerade von dem Bediener durchgeführte Aufgabe, einen aktuellen Standort auf der Baustelle 112, eine Standorthistorie, eine Materialzusammensetzung in einem bestimmten Bereich der Baustelle 112, eine auf der Baustelle geltende Geschwindigkeitsbegrenzung usw. beinhalten.
Leistungsdaten können aktuelle und historische Daten, die dem Betrieb einer beliebigen Maschine auf der Baustelle 112 zu geordnet sind, beinhalten. Leistungsdaten können beispielsweise Nutzlastinformationen, Effizienzinformationen, Produktivitätsinformationen, Kraftstoffverbrauchsinformationen, Geschwindigkeitsinformationen, Verkehrsinformationen, Wetterinformationen, Straßen- und/oder Oberflächenzustandsinformationen, Manövrierinformationen (z. B. Bremsen, Lenken, Radschlupf usw.), Ausfallzeit- und Reparatur- oder Wartungsinformationen usw. beinhalten.
Diagnosedaten können aufgezeichnete Parameterinformationen beinhalten, die bestimmten Komponenten und/oder Systemen der Maschine zugeordnet sind. Diagnosedaten können beispielsweise Motortemperaturen, Motordrücke, Motor- und/oder Fahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen, Fluideigenschaften (z. B. Füllstände, Verunreinigungen, Viskosität, Temperatur, Druck usw.), Kraftstoffverbrauch, Motoremissionen, Bremsbedingungen, Getriebeeigenschaften (z. B. Schaltvorgänge, Drehmomente und Geschwindigkeiten), Luft- und/oder Abgasdrücke und -temperaturen, Motorkalibrierungen (z. B. Einspritz- und/oder Zündzeitpunkte), Raddrehmoment, Rollwiderstand, Systemspannung usw. beinhalten. Einige Diagnosedaten können direkt überwacht werden, während andere Daten aus den überwachten Parametern abgeleitet oder berechnet werden können. Auf Wunsch können die Diagnosedaten für die Bestimmung der Leistungsdaten verwendet werden.
GPS-Satelliten 132, UTS und/oder die Zentralstation 108 kann verwendet werden, um Maschinendaten von Aushubmaschinen 102, Lademaschinen 104, Fördermaschinen 106, Verdichtungsmaschinen 105, Planiermaschinen 107 und/oder anderen Maschinen des Systems 100 zu empfangen. Ferner können die GPS-Satelliten 132, UTS und/oder die Zentralstation 108 verwendet werden, um Maschinendaten an die Systemsteuervorrichtung 122 oder eine andere Datenverarbeitungsvorrichtung oder ein anderes -system innerhalb des Systems 100 zu übertragen.
So kann, wie hierin beschrieben, jede der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 Produktionsmetriken verschiedener Art melden. In einem Beispiel können die Systemsteuervorrichtung 122, die elektronischen Vorrichtungen 128, eine oder mehrere der Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder andere gewünschte Maschinen oder Komponenten des Systems 100 kontinuierlich oder periodisch Anfragen an die jeweiligen Kommunikationsvorrichtungen 126 der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 senden, um von den Sensoren 134 erhaltene Daten anzufordern. In einem anderen Beispiel können Sensoren 134 die Umgebung erfassen, und diese Daten können kontinuierlich oder periodisch an die Systemsteuervorrichtung 122, die elektronischen Vorrichtungen 128, eine oder mehrere der Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder andere gewünschte Maschinen oder Komponenten des Systems 100 über die Kommunikationsvorrichtungen 126 und/oder die Maschinensteuerungen 136 übertragen werden. In einem Beispiel können die Sensoren 134 die Umgebung erfassen, und diese Daten können beispielsweise in Datenspeichervorrichtungen gespeichert werden, die Kommunikationsvorrichtungen 126, Maschinensteuervorrichtungen 136, Systemsteuervorrichtungen 122, elektronischen Vorrichtungen 128 und/oder anderen gewünschten Maschinen oder Komponenten des Systems 100 zugeordnet sind.
So kann, wie vorstehend beschrieben, jede der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 Produktionsmetriken in der Form von Fortschrittsindikatoren (PIs) unterschiedlicher Art melden. Die von den Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 gelieferten Lkw-Ladungen und/oder die endgültige Neigung (z. B. durch Neigungssteuerung, manuelle Vermessung oder Drohnenflug) der Baustelle 112 können gemessen werden, um den Fortschritt der einzelnen Aufgaben innerhalb des Baustellenplans und des gesamten Baustellenplans zu bestimmen, wie bei einem Massenaushubprojekt, das eine Mehrzahl verschiedener Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 nutzt. Die PIs können verwendet werden, um Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 mit unzureichender Leistung innerhalb des Baustellenplans zu identifizieren sowie es den Aufsichtspersonen, Vorarbeitern, Managern, Besatzungsmitgliedern und anderen Personen, die dem Baustellenplan zugeordnet sind, zu ermöglichen, zu erfahren, wie weit der Baustellenplan fortgeschritten ist und wie viel von dem Baustellenplan möglicherweise noch zu erledigen ist. Die PIs können auf einer Benutzeroberfläche dargestellt werden, beispielsweise auf den Anzeigevorrichtungen der elektronischen Vorrichtungen 128, einer Anzeigevorrichtung, die der Systemsteuervorrichtung 122 zugeordnet ist, und/oder einer anderen Anzeigevorrichtung, die dem System 100 zugeordnet ist.
Mit der Anzeige dieser Produktionsmetriken kann ein Benutzer, wie die Vorgesetzten, Manager, Besatzungsmitglieder oder andere Personen, die dem Baustellenplan zugeordnet sind, jede einzelne Produktionsmetrik, wie sie von den PIs definiert wurde, so verstehen, wie sie sich auf die Aufgaben und den gesamten Baustellenplan bezieht. Die von den Sensoren 134 erfassten und von den Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 übertragenen Daten können beispielsweise von der Systemsteuervorrichtung 122 unter Verwendung einer oder mehrerer Datenkarten, Nachschlagetabellen, neuronaler Netze, Algorithmen, maschineller Lernalgorithmen und/oder anderer Komponenten verarbeitet werden, um den Benutzern die Daten als PIs darzustellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1, und wie vorstehend erwähnt, beinhaltet jede der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 und/oder andere Maschinen des Systems 100 eine Maschinensteuervorrichtung 136. Die Maschinensteuervorrichtung 136 umfasst eine Komponente eines lokalen Steuersystems, das an Bord der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 ist und/oder auf andere Weise von dieser getragen wird. Maschinensteuervorrichtungen 136 sind jedes eingebettete System innerhalb der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107, das wenigstens eines der elektrischen Systeme oder Teilsysteme in den Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 und damit wenigstens eine Funktion der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 steuert.
Solche Maschinensteuervorrichtungen 136 können im Allgemeinen ähnlich oder identisch mit der Systemsteuervorrichtung 122 des Steuersystems 120 sein. Beispielsweise kann jede derartige Maschinensteuervorrichtung 136 einen oder mehrere Prozessoren, einen Speicher und/oder andere hierin in Bezug auf die Systemsteuervorrichtung 122 beschriebene Komponenten umfassen. Die Maschinensteuervorrichtungen 136 können eine elektronische Steuereinheit (ECU) beinhalten, wie beispielsweise ein elektronisches Steuermodul (ECM), ein Triebwerksteuermodul (PCM), ein Getriebesteuermodul (TCM), ein Bremsensteuermodul (EBCM), ein zentrales Steuermodul (CCM), ein zentrales Timing-Modul (CTM), ein allgemeines elektronisches Modul (GEM), ein Körpersteuermodul (BCM), ein Aufhängungssteuermodul (SCM) und eine Steuereinheit, unter anderen Arten von ECUs. Die ECUs können Hardware und eingebettete Software beinhalten, die den Betrieb der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 unterstützen.
In einigen Beispielen kann sich eine Maschinensteuervorrichtung 136 an einer der jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 befinden und kann ebenso Komponenten beinhalten, die sich entfernt von der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 befinden, wie an einer der anderen Maschinen des Systems 100 oder in der hierin beschriebenen Kommandozentrale (nicht gezeigt). So kann in einigen Beispielen die Funktionalität der Maschinensteuervorrichtung 136 derart verteilt werden, dass bestimmte Funktionen an der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 durchgeführt werden und andere Funktionen aus der Ferne durchgeführt werden. In einigen Beispielen kann die Maschinensteuervorrichtung 136 des lokalen Steuersystems, das von einer jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 getragen wird, die autonome und/oder teilautonome Steuerung der jeweiligen Maschine entweder allein oder in Kombination mit dem Steuersystem 120 ermöglichen. Ferner kann die Maschinensteuervorrichtung 136, die sich in der jeweiligen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 befindet, die jeweiligen Kommunikationsvorrichtungen 126 und Standortsensoren 130 anweisen, wie hierin beschrieben und wie beispielsweise von der Systemsteuervorrichtung 122 angewiesen zu funktionieren.
In einigen Ausführungsformen steht die Maschinensteuervorrichtung 136 ebenso in direkter Kommunikation mit den separaten Komponenten und Teilsystemen der jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107, um die manuelle, autonome und/oder Fernüberwachung und/oder -steuerung zu erleichtern. Beispielsweise kann die Maschinensteuervorrichtung 136 mit der Leistungsquelle der jeweiligen Maschinen 102, 104, 105, 106, 107, um die Kraftstoffzufuhr zu steuern, mit dem Getriebe, um das Schalten zu steuern, mit einem Lenkmechanismus, um die Richtung zu steuern, mit einer Differentialsperre, um die Traktion zu steuern, mit einem Bremsmechanismus, um die Verzögerung zu steuern, mit einem Werkzeugaktuator, um den Materialabwurf zu steuern, und mit anderen Komponenten und/oder Teilsystemen in Kommunikation stehen. Auf Grundlage direkter Befehle eines menschlichen Bedieners, von Fembefehlen von der Zentralstation 108 oder einer anderen Maschine 102, 104, 105, 106, 107 auf der Baustelle 112 und/oder durch Selbststeuerung kann die Maschinensteuervorrichtung 136 den Betrieb der Komponenten und Teilsysteme selektiv anpassen, um eine vorbestimmte Aufgabe zu erfüllen.
In einigen Beispielen beinhalten eine oder mehrere Maschinen 102, 104, 105, 106, 107 des Systems 100 ein Arbeitsgerät oder ein anderes Arbeitswerkzeug 140, das mit einem Rahmen der Maschine gekoppelt ist. In dem Fall der Lademaschine 104 ist das Arbeitswerkzeug 140 beispielsweise häufig eine Schaufel, die dazu konfiguriert ist, Material in einem offenen Volumen oder einem anderen im Wesentlichen offenen Raum davon zu transportieren. Die Lademaschine 104 beinhaltet ein oder mehrere Gestänge 142, die beweglich mit einem Rahmen der Lademaschine verbunden sind. Das Arbeitswerkzeug 140 ist mit solchen Gestängen 142 verbunden, und die Gestänge 142 werden verwendet, um das Arbeitswerkzeug 140 (z. B. über einen oder mehrere Hydraulikzylinder, Elektromotoren oder andere damit verbundene Vorrichtungen) in eine Ladeposition abzusenken, in der eine Vorderkante 144 des Arbeitswerkzeugs 140 in der Nähe, neben und/oder auf der Arbeitsoberfläche 110 angeordnet ist und eine Basis des Arbeitswerkzeugs 140 im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsfläche 110 angeordnet ist. Wie die Lademaschinen 104 können ebenso die Aushubmaschinen 102, die Fördermaschinen 106, die Verdichtungsmaschinen 105 und die Planiermaschinen 107 Arbeitswerkzeuge 140 und/oder Gestänge 142 beinhalten, die es den Maschinen ermöglichen, ihre j eweiligen Vorgänge durchzuführen.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Arbeitsmaschine 200 als ein Beispiel, das sich das Ausführen der in der vorliegenden Offenbarung erörterten Grundsätze eignet. Die Arbeitsmaschine 200 ist in 2 als eine Nahaufnahmeseitenansicht einer der Lademaschinen 104 in 1, insbesondere eines Radladers veranschaulicht. Ein Radlader ist nur für Erörterungszwecke repräsentativ, und die Arbeitsmaschine 200 könnte jede Art von Maschine sein, die Arbeiten auf der Baustelle 112 durchführt, wie eine der Maschinen 102, 104, 105, 106, 107.
Wie allgemein in 2 verkörpert, beinhaltet die Arbeitsmaschine 200 unter anderen Komponenten ein Fahrgestell 202, das von Traktionsvorrichtungen 204 (z. B. vier Rädern mit Reifen) getragen wird, einen Motorraum 206, der an dem Fahrgestell 202 in einem hinteren Abschnitt der Arbeitsmaschine 200 montiert ist, und einen Motor 208 innerhalb des Motorraums 206, der zum Antrieb der Traktionsvorrichtungen 204 und damit zum Antrieb der Arbeitsmaschine 200 betriebsfähig ist. Der Motor 208 ist einen Verbrennungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Elektro-Gas-Hybridmotor oder jede andere Motorart, die für einen Fachmann offensichtlich ist. Der Motor 208 treibt ebenso andere Systeme der Arbeitsmaschine 200 an, wie einen oder mehrere Hydraulikzylinder oder andere Mechanismen, die dazu konfiguriert sind, ein Arbeitswerkzeug 140 zu betätigen, das mit der Vorderseite der Arbeitsmaschine 200 verbunden ist. Das Arbeitswerkzeug 140 ist als eine Schaufel gezeigt, die für den Transport von Material, wie Erde oder Schutt, konfiguriert ist. Natürlich gibt es ähnliche mechanische Strukturen in anderen Beispielen der Arbeitsmaschine 200 als einen Radlader, wie in 1 gezeigt. Andere strukturelle Merkmale der Arbeitsmaschine 200 werden entweder in dem entsprechenden Zusammenhang nachstehend erörtert oder nur der Einfachheit halber ausgeschlossen.
Die Arbeitsmaschine 200 beinhaltet ebenso eine Bedienerkabine 212, die offen oder geschlossen sein kann. Die Fahrerkabine 212 beinhaltet einen Sitz, ein Lenksystem 214 und verschiedene Steuerungen und Elektronik für den Betrieb der Arbeitsmaschine 200. Das Lenksystem 214 kann ein Lenkrad, Hebel und/oder andere Steuerungen aufweisen, um die Arbeitsmaschine 200 zu lenken oder anderweitig zu betreiben, während sie einen von den Traktionsvorrichtungen 204 gefahrenen Weg zurücklegt. In solchen Beispielen sind die verschiedenen Komponenten des Lenksystems 214 mit einem oder mehreren Aktuatoren, einer Drossel der Arbeitsmaschine 200, dem Motor 208 und einer Bremsbaugruppe (nicht gezeigt) verbunden. Das Lenksystem wird dabei von einem Bediener der Arbeitsmaschine 200 verwendet, um die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und/oder andere Aspekte der Arbeitsmaschine 200 während der Verwendung anzupassen.
In einigen Beispielen beinhaltet die Bedienerkabine 212 ebenso eine Steuerschnittstelle, die im Allgemeinen als Steuerschnittstelle 216 auf dem Armaturenbrett der Bedienerkabine 212 gezeigt ist, zum Steuern verschiedener Funktionen der Arbeitsmaschine 200. Die Steuerschnittstelle 216 umfasst eine oder mehrere analoge, digitale und/oder berührungsempfindliche Anzeigen und kann ferner eine Tonquelle, eine Lichtquelle oder eine Kombination davon beinhalten. Die Steuerschnittstelle 216 kann ebenso andere verwandte Funktionen unterstützen, einschließlich beispielsweise und wie nachstehend näher erläutert, den Austausch verschiedener Betriebsdaten mit einer oder mehreren anderen Maschinen, die in Übereinstimmung mit der Arbeitsmaschine 200 arbeiten, und/oder mit einem entfernten Server oder einer anderen elektronischen Vorrichtung. Die Steuerungen und die Elektronik in der Bedienerkabine 212 können eine oder mehrere Steuervorrichtungen (nicht gezeigt) beinhalten, wie Joysticks, Pedale, Hebel, Benutzerschnittstellen, Tasten, Schalter und andere Arten von Anzeige- und Eingabevorrichtungen, um verschiedene Vorgänge, die der Arbeitsmaschine 200 zugeordnet sind, zu steuern, wie die Steuerung des Arbeitswerkzeugs 140 und die Aktivierung der Zugvorrichtungen 204.
Unter Bezugnahme auf 1, die das System 100 auf der Baustelle 112 zeigt, und 2, die eine repräsentative Arbeitsmaschine 200 zeigt, ist 3 ein Flussdiagramm eines Probeverfahrens, das unter Verwendung der Arbeitsmaschine 200 in Übereinstimmung mit den Umsetzungsformen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird. Wie in 3 allgemein zusammengefasst schließt das Verfahren 300 repräsentative Interaktionen zwischen wenigstens der Arbeitsmaschine 200 und dem Steuersystem 120 ein.
Das Verfahren 300 beginnt damit, dass die Arbeitsmaschine 200 eine Bedienerkennung empfängt, wie die in 2 gezeigte Bedienerkennung 218. In einem Beispiel beinhaltet die Steuerschnittstelle 216 in der Bedienerkabine 212 ein oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen, wie eine berührungsempfindliche Anzeige oder ein Tastenfeld mit Anzeige, über die sich ein Bediener manuell in die Arbeitsmaschine 200 einloggen kann. In der Regel wird der Bediener, wie Bediener 220 in 2, Sicherheitsdaten zugeordnet, wie einem Kontonamen oder einem Kennungscode zusammen mit einem Passcode, um sich anmelden und die Arbeitsmaschine 200 bedienen zu können. Um sicher die Steuerung der Arbeitsmaschine 200 zu erlangen, gibt der Bediener 220 die Codes in ein oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen ein, woraufhin der Bediener 220 an der Arbeitsmaschine 200 angemeldet wird. Bis sich der Bediener 220 von der Arbeitsmaschine 200 abmeldet oder den Betrieb der Arbeitsmaschine 200 anderweitig einstellt, ist die Funktion der Arbeitsmaschine 200 dem Kontonamen oder Kennungscode zugeordnet, der den Anmeldevorgang abgeschlossen hat. Dementsprechend kann in einigen Beispielen der Bediener 220 mit der Steuerschnittstelle 216 interagieren, um persönliche Authentifizierungsinformationen, einschließlich der Bedienerkennung 218, in die Steuerschnittstelle 216 der Arbeitsmaschine 200 einzugeben.
Nach dem Einloggen in die Arbeitsmaschine 200 kann ein Bediener ebenso Parameter oder Einstellungen über die eine oder die mehreren Eingabe-/Ausgabevorrichtungen der Steuerschnittstelle 216 für die Steuerung des Betriebs der Arbeitsmaschine 200 eingeben oder überprüfen. Zusammenfassend können die Einstellungen oder Parameter für den Betrieb der Arbeitsmaschine 200 als eine „Konfiguration“ bezeichnet werden Die Konfigurationen für die Arbeitsmaschine 200 können für verschiedene Arten von Maschinen, Arbeitstätigkeiten und Arbeitsumgebungen variieren. Beispiele für Konfigurationen beinhalten Maschineneinstellungen, die in die Arbeitsmaschine 200 gestaltet sind, um eine bestimmte Aktivität oder ein bestimmtes Verhalten zu optimieren, wie der Betrieb in einem „Eco“-Modus, um den Energieverbrauch zu minimieren, oder in einem Traktionssteuermodus, um eine Differenzialsperre auf Grundlage der erfassten Radgeschwindigkeiten zu aktivieren, um die Traktion zu verbessern und den Reifenverschleiß zu verringern.
Viele andere Konfigurationen sind möglich und können auf Grundlage der Art der Maschine variieren. Kaltfräsen und Rückladegeräte können beispielsweise mit einer Laststeuerkonfiguration ausgestattet sein, bei der die Maschineneinstellungen vorgenommen werden, um den Betrieb der Maschine auf Grundlage einer Motordrehmomentkurve und der Rotordrehzahl gesteuert wird, die von der Last abhängt, die das Material auf die Maschine ausübt. In einem anderen Beispiel weisen Verdichter eine Vibrationskontrollkonfiguration auf, bei der die Reaktion des zu verdichtenden Materials erfasst und die Differenz zwischen der Energie, die der Verdichter in das Material einbringt, und der Reaktion des Materials gemessen wird, um zu bestimmen, ob Kraftstoff und Zeit verschwendet werden. In anderen Beispielen weist die Arbeitsmaschine 200 Einstellungen auf, die die Anzahl an Malen erfassen und begrenzen, die die hydraulischen Systeme der Maschine bis zu ihrem Entlastungsdruck belastet werden, d. h. bis die maximale Kraft aufgebracht wird, was dazu beitragen kann, vorzeitige Ausfälle zu vermeiden. Weitere Einstellungssammlungen oder vorbereitete Konfigurationen für die Arbeitsmaschine 200 sind denkbar und liegen in dem Bereich des Wissens und Experimentierens der Durchschnittsfachleute.
Jeder Bediener kann eine Konfiguration für die Arbeitsmaschine 200 bevorzugen, die von der Erfahrung des Bedieners mit der Arbeitsmaschine 200 oder der durchzuführenden Arbeitstätigkeit abhängen könnte. Die Arbeitsmaschine 200 speichert in einigen Beispielen elektronische Daten einer zuvor von einem Bediener eingegebenen Konfiguration, um wenigstens die Ineffizienz zu vermeiden, eine Konfiguration bei jedem Einloggen in eine Maschine wiederholt eingeben zu müssen. Eine Konfiguration oder eine Sammlung von Maschineneinstellungen, die einem bestimmten Bediener zugeordnet sind, kann als „bedienerspezifische“ Konfiguration oder „bedienerspezifische“ Einstellungen bezeichnet werden, wie als bedienerspezifische Konfiguration 219. Die Arbeitsmaschine 200 ordnet die von einem Bediener eingegebene bedienerspezifische Konfiguration 219 dem für diesen Bediener eindeutigen Kennungscode zu, um eine Konfiguration als bedienerspezifische Daten zu speichern. Die Arbeitsmaschine 200 kann dann auf die gespeicherte bedienerspezifische Konfiguration 219 aus dem Speicher zugreifen, wenn die zugeordnete Bedienerkennung 218 das nächste Mal bei der Anmeldung eingegeben wird, sodass der Bediener die Maschine nicht mit der bevorzugten Konfiguration einrichten muss.
In einigen Umsetzungsformen ist die bedienerspezifische Konfiguration 219 in der Maschinensteuervorrichtung 136 der Arbeitsmaschine 200 gespeichert. Die Maschinensteuervorrichtung 136 stellt Speicher und Rechenleistung über einen Prozessor bereit, um Softwareanweisungen für die Koordinierung verschiedener elektronischer Aktionen auszuführen, die für die Unterstützung mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Aktivitäten innerhalb der Arbeitsmaschine 200 verwendet werden können. Beispielsweise kann die Maschinensteuervorrichtung 136 konfiguriert werden, automatisch gespeicherte Einstellungen für die Arbeitsmaschine 200 für einen bestimmten Bediener abzurufen (d. h. bedienerspezifische Konfiguration 219 für die Bedienerkennung 218) und die Arbeitsmaschine 200 automatisch einzustellen, um gemäß den gespeicherten Parametern zu arbeiten. Der Standort, an dem die elektronischen Daten, die für die bedienerspezifische Konfiguration 219 repräsentativ sind, gespeichert werden, ist für die vorliegende Offenbarung nicht von Bedeutung, und die Optionen sind Fachleuten bekannt.
Wie allgemein für die Umsetzungsform von 2 veranschaulicht, kann sich ein Bediener 220 ebenso aus der Ferne über eine drahtlose Verbindung in die Arbeitsmaschine 200 einloggen, anstatt manuell über die Steuerschnittstelle 216. Eine drahtlose Bedienvorrichtung 222, wie ein Mobiltelefon, ein Laptop-Computer, ein Tablet oder ein Schlüsselanhänger, kann über die Kommunikationsvorrichtung 126 an der Arbeitsmaschine 200 eine Netzwerkverbindung mit einer Steuervorrichtung, wie der Maschinensteuervorrichtung 136, herstellen. Die Netzverbindung kann über verschiedene Arten von Konnektivität erfolgen, wie WiFi, GPS, RFID, Nahfeldkommunikation (NFC) usw., und ist im Allgemeinen eine Peer-to-Peer-Verbindung 224 wie Bluetooth. Alternativ ist die Netzwerkverbindung zwischen der Bedienvorrichtung 222 und der Kommunikationsvorrichtung 126 keine Peer-to-Peer-Verbindung und kann beispielsweise über GPS-Koordinaten in Verbindung mit dem GPS-Satelliten 132 oder unter Verwendung einer zellularen oder anderen Art der indirekten Kommunikation zwischen der Bedienvorrichtung 222 und der Kommunikationsvorrichtung 126 erfolgen.
Bei der Peer-to-Peer-Verbindung 224 wird die Netzwerkverbindung in der Regel automatisch auf Grundlage der Nähe der Bedienvorrichtung 222 für die Arbeitsmaschine 200 hergestellt. Wenn die Bedienervorrichtung 222 in Reichweite kommt, stellt eine Anwendung oder andere Software in der Bedienervorrichtung 222 eine Verbindung mit der Kommunikationsvorrichtung 126 in der Arbeitsmaschine 200 her und stellt automatisch Authentifizierungsinformationen bereit, die dem Bediener 220 zugeordnet sind, z. B. die Bedienerkennung 218 und einen Passcode. Die Reichweite für Bluetooth-Verbindungen beispielsweise beträgt in der Regel etwa 10 Meter, während die NFC-Reichweite bei etwa 4 Zentimetern liegt, sodass die Bedienvorrichtung 222 nahe an einen Detektor auf der Arbeitsmaschine 200 gehalten werden muss. Nachdem die Peer-to-Peer-Verbindung 224 hergestellt und die Authentifizierungsinformationen erfolgreich elektronisch bereitgestellt wurden, wird der Bediener 220 an der Arbeitsmaschine 200 angemeldet. Wenn in der Arbeitsmaschine 200 eine bedienerspezifische Konfiguration 219 gespeichert ist, die der Bedienerkennung 218 entspricht, wird diese Konfiguration abgerufen und die Arbeitsmaschine 200 entsprechend für den Betrieb eingerichtet.
In einigen Fällen überträgt die Bedienvorrichtung 222 die Einstellungen für die Arbeitsmaschine 200, wie die bedienerspezifische Konfiguration 219, über die Netzwerkverbindung, wie die Peer-to-Peer-Verbindung 224. Wenn beispielsweise der Bediener 220 die Arbeitsmaschine 200 noch nie bedient hat, hat die Arbeitsmaschine 200 keine Konfiguration für den Bediener 220 gespeichert. Anstatt dass der Bediener 220 die bedienerspezifische Konfiguration 219 manuell laden muss, kann die Bedienvorrichtung 222 die Konfiguration mit der Bedienerkennung ferngesteuert bereitstellen. Wenn der Bediener 220 die Arbeitsmaschine 200 bereits bedient hat, aber die Maschine mit einer anderen Konfiguration als der in der Arbeitsmaschine 200 gespeicherten einrichten möchte, kann die Bedienvorrichtung 222 die andere Konfiguration über die Peer-to-Peer-Verbindung 224 bereitstellen.
Nach dem Empfang der Bedienerkennung 218 und der bedienerspezifischen Konfiguration 219 von dem Bediener 220 an der Arbeitsmaschine 200 fährt das Verfahren 300 von 3 mit der Ausführung eines Vorgangs der Arbeitsmaschine 200 unter Verwendung der einen oder der mehreren Maschineneinstellungen der bedienerspezifischen Konfiguration 219 fort. Wie in 304 gezeigt, führt die Arbeitsmaschine 200, insbesondere die Maschinensteuervorrichtung 136, einen Betrieb der Arbeitsmaschine 200 unter Verwendung der Maschineneinstellungen der bedienerspezifischen Konfiguration 219 aus. Ein Beispiel für eine bedienerspezifische Konfiguration 219 kann der Eco-Modus für den Motor 208 sein. Mit der bedienerspezifischen Konfiguration 219, die dem Eco-Modus entspricht, stellt die Arbeitsmaschine 200 verschiedene Betriebsbedingungen für den Motor 208 und die Bedienerkabine 212 ein, um Kraftstoff zu sparen. Diese können das Betreiben des Motors 208 mit einer geringeren Drehzahl, das Hemmen der Beschleunigung des Motors 208, das Verringern der Änderungsrate der Klimaanlage in der Fahrerkabine 212 und andere Einstellungen beinhalten. Die Maschinensteuervorrichtung 136 leitet entsprechende elektronische Signale an die Teilsysteme und Komponenten in dem Motor 208 und an anderen Stellen der Arbeitsmaschine 200 weiter, sodass die Arbeitsmaschine 200 weniger Energie und weniger Kraftstoff als normal verbraucht. Ein weiteres Beispiel ist die Aktivierung einer Differentialsperre für die Unterstützung von Traktion und Lenkung. Diese verschiedenen Betriebsarten werden aus der bedienerspezifischen Konfiguration 219 ausgelesen und von der Arbeitsmaschine 200 während des Betriebs einer Arbeitstätigkeit für den Bediener 220 auf der Baustelle 112 ausgeführt.
Während der Ausführung dieser Arbeitstätigkeit durch die Arbeitsmaschine 200 erkennen die Sensoren 134 die Betriebsbedingungen und sammeln die Leistungsdaten der Arbeitsmaschine 200 auf die vorstehend beschriebene Weise. Insbesondere sammeln die Sensoren 134 in der gesamten Arbeitsmaschine 200 Daten über den Betrieb der Maschine, wie Informationen über Geschwindigkeit, Manöver und Motordiagnose. In Bezug auf den Eco-Modus erkennen die Sensoren 134 in einigen Umsetzungsformen beispielsweise Daten in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch, die Temperatur in der Fahrerkabine 212, das Beschleunigungsverhalten des Motors 208 und auf ähnliche Merkmale. Die Arbeitsmaschine 200 kann viele andere Arten von Telematikdaten sammeln, wie vorstehend beschrieben und wie sie Fachleuten bekannt sind.
In einem nachfolgenden Schritt 308 übermittelt die Arbeitsmaschine 200 wenigstens die Bedienerkennung 218, die bedienerspezifische Konfiguration 219 und die erfassten Daten als Leistungsmetrik (oder Telematikdaten) über das Netzwerk 124 an das Steuersystem 120 auf die vorstehend beschriebene Weise. In einigen Beispielen speichern das Steuersystem 120 und die Systemsteuervorrichtung die empfangenen Informationen und bewerten die Metriken möglicherweise auf Leistungsunregelmäßigkeiten. In bestimmten Fällen können die empfangenen Daten auf Grundlage individueller Regeln für einen bestimmten Benutzer, einen Standort, eine Organisation oder ein Szenario analysiert werden. Wie vorstehend erörtert, kann die Systemsteuervorrichtung 122 einen oder mehrere Server mit einem oder mehreren Prozessoren und einem oder mehreren computerlesbaren Medien umfassen. Auf den computerlesbaren Medien sind computerausführbare Anweisungen als Software gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren veranlassen, verschiedene Vorgänge durchzuführen, die mit der Bewertung der Metriken auf Leistungsunregelmäßigkeiten zusammenhängen.
Nach oder während des Empfangens der der Bedienerkennung 218 zugeordneten Telematikdaten analysiert die Systemsteuervorrichtung 122 die Daten. In einigen Beispielen erfolgt die Analyse durch die Suche nach Leistungsmetriken, die für den Bediener 220 spezifisch sind und durch die bedienerspezifische Konfiguration 219 informiert werden. Während eine Maschine mechanische, elektrische und/oder hydraulische Probleme aufweisen kann, die für diese Maschine charakteristisch sind, kann das Funktionieren der Maschine ebenso direkt von den Entscheidungen und Verhaltensweisen des Bedieners beeinflusst werden, wenn die Leistungsmetriken erzeugt werden. Obwohl Telematikdaten, die von der Systemsteuervorrichtung 122 für die Arbeitsmaschine 200 empfangen werden, im Allgemeinen eine Grundlage für die Bewertung der Arbeitsmaschine 200 zusammen mit anderen Maschinen einer Flotte auf Maschinenebene bereitstellen können, stellt die Zuordnung der Leistungsmetriken für die Bedienerkennung 218 und für die bedienerspezifischen Konfiguration 219 eine Grundlage für die Analyse der Metriken auf Bedienerebene bereit.
Die Analyse der Leistungsmetriken, die wenigstens der Bedienerkennung 218 zugeordnet sind, kann Unregelmäßigkeiten in der Leistung der Arbeitsmaschine 200 identifizieren, während die Maschine von dem Bediener 220 gesteuert wurde. Für die Zwecke dieser Offenbarung kann eine Leistungsunregelmäßigkeit als eine nicht fehlerhafte Abweichung von einer historischen, erwarteten oder gewünschten Maschinen- oder Baustellenleistung (z. B. Produktivität, Effizienz, Emissionen, Verkehrsstaus oder ähnliche Leistungen) definiert werden, die von dem System 100 überwacht, berechnet oder anderweitig empfangen wird.
In einem Aspekt wird eine Menge Abweichung, die erforderlich ist, um als Unregelmäßigkeit zu qualifizieren, von einem Vorgesetzten, einem Geschäftsinhaber oder einer anderen für die Arbeitsmaschine 200 verantwortlichen Person eingestellt. Diese Einheit interagiert mit Daten, die von der Arbeitsmaschine 200 durch die Systemsteuervorrichtung 122 über ein oder mehrere elektronische Vorrichtungen 128 gesammelt werden. Eine der elektronischen Vorrichtungen 128 könnte als ein Überwachungscomputer bezeichnet werden. Der Überwachungscomputer stellt eine Schnittstelle für die Eingabe von Parametern durch den Vorgesetzten oder den Geschäftsinhaber für die Bestimmung einer Basislinie oder eines Benchmarks bereit, anhand derer die Nutzung einer Maschine durch einen Bediener beurteilt wird. Beispielsweise könnte ein Eigentümer über die elektronische Vorrichtung 128 angeben, dass der Bediener 220 eine bestimmte Menge an Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit oder für eine bestimmte Arbeitstätigkeit nicht überschreiten sollte. Die Systemsteuervorrichtung 122 kann dann die für den Bediener 220 geltenden Leistungsmetriken analysieren, die mit der Bedienerkennung 218 und der bedienerspezifischen Konfiguration 219 verknüpft sind, um zu bestimmen, ob der Bediener 220 die von dem Eigentümer eingestellte Basislinie oder Benchmark erfüllt hat.
In einigen Beispielen erzeugt die Systemsteuervorrichtung 122 Ergebnisse aus der Analyse, die eine Produktivitätsanalyse, eine wirtschaftliche Analyse (z. B. Effizienz, Kraftstoffverbrauch, Betriebskosten usw.), eine Zykluszeitanalyse, eine Umweltanalyse (z. B. Motoremissionen, Straßenbedingungen, Baustellenbedingungen usw.) oder eine andere Analyse beinhalten, die für die Arbeitsmaschine 200, jede Maschinenkategorie innerhalb der Baustelle 112 (d. h. für Aushubmaschinen 102, Lademaschinen 104, Verdichtungsmaschinen 105, Transportmaschinen 106 oder Planiermaschinen 107), jede an einem Standort befindliche Maschine und/oder für die Baustelle 112 als Ganzes spezifisch ist. In einem Aspekt können die Ergebnisse der Analyse nach der Zeit indiziert werden, beispielsweise nach einer bestimmten Arbeitsschicht, einem bestimmten 24-Stunden-Zeitraum oder einem anderen geeigneten Parameter (z. B. Zeitspanne, Liter an Kraftstoff, Kosten usw.).
In einigen Optionen präsentiert die elektronische Vorrichtung 128 die Ergebnisse der Datenanalyse dem Eigentümer oder einer anderen Einheit, wie über eine Anzeige auf dem Überwachungscomputer, d. h. der elektronischen Vorrichtung 128. Die Ergebnisse der Analyse können in der Form von detaillierten Berichten vorliegen oder sie können als eine visuelle Darstellung, wie beispielsweise in einem interaktiven Diagramm, zusammengefasst werden. Die Ergebnisse können verwendet werden, um eine historische Leistung, eine aktuelle Leistung und/oder eine erwartete Leistung des Betreibers 220 zu zeigen. Dementsprechend ermöglicht es das Verfahren 300 einem Eigentümer oder Flottenmanager, die Leistung und andere Analyseergebnisse nach Bediener (bei dem Sammeln von Daten von Bediener 220 und anderen Bedienern, die mit der Flotte arbeiten) sowie auf Wunsch ebenso nach Maschine anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich können die Ergebnisse verwendet werden, um den Verlauf der Vorgänge auf der Baustelle 112 vorherzusagen und die Zeit abzuschätzen, bevor die Produktivität, Effizienz oder eine andere Leistungsmessung des Bedieners 220 unregelmäßig wird (d. h. einen gewünschten oder erwarteten Grenzwert über- oder unterschreitet). Die Ergebnisse der Analyse können beispielsweise anzeigen, wann eine Leistungsunregelmäßigkeit aufgetreten ist, gerade auftritt oder in Zukunft erwartet wird. In einigen Fällen kann die Systemsteuervorrichtung 122 über die elektronische Vorrichtung 128 entweder zu dem Zeitpunkt des Auftretens der Unregelmäßigkeit oder während der Analysephase, wenn die Unregelmäßigkeit zum ersten Mal erkannt und/oder erwartet wird, ein Kennzeichen bereitstellen oder den Eigentümer benachrichtigen.
Die Identifizierung einer tatsächlichen oder potenziellen Leistungsunregelmäßigkeit, die für die Nutzung der Arbeitsmaschine 200 durch einen Bediener spezifisch ist, kann durch die Analyse verschiedener Arten von Daten erfolgen, die von der Arbeitsmaschine 200 empfangen werden. In einigen Beispielen wird eine Leistungsunregelmäßigkeit durch Auswertung der empfangenen Telematikdaten in Verbindung mit der Bedienerkennung 218 identifiziert. In diesem Fall kann die Systemsteuervorrichtung 122 anhand der empfangenen Telematikdaten bestimmen, dass die Bedienervorrichtung 222 außerhalb einer Basislinie oder eines Benchmarks der Leistung arbeitet, während der Bediener 220 die Maschine steuert. Beispielsweise kann die Systemsteuervorrichtung 122 zum Schluss kommen, dass der Bediener 220 die Arbeitsmaschine 200 mit einer Geschwindigkeit, einer Lastkapazität, einer Dauer oder einem anderen Parameter betreibt, die nicht mit den Werten übereinstimmen, die von der Systemsteuervorrichtung 122 als erwünscht identifiziert wurden, unabhängig von den besonderen Maschineneinstellungen innerhalb der bedienerspezifischen Konfiguration 219. Diese Informationen aus den Telematikdaten können darauf hinweisen, dass der Bediener 220 die Arbeitsmaschine 200 auf eine Weise steuert, die zu einer vorzeitigen Verschlechterung oder einem Ausfall der Arbeitsmaschine 200 oder zu einem erhöhten Risiko für den Bediener 220 oder andere Personen auf der Baustelle 112 führen kann.
In anderen Situationen kann eine Leitungsunregelmäßigkeit nur durch die Analyse der Bedienerkennung 218 und der bedienerspezifischen Konfiguration 219 identifiziert werden. Das heißt, die Systemsteuervorrichtung 122 kann die bedienerspezifische Konfiguration 219 auswerten und Abweichungen der von dem Bediener 220 verwendeten Maschineneinstellungen von denen, die für die Basis- oder Benchmark-Leistung der Arbeitsmaschine 200 geeignet sind, identifizieren. Wenn der Eigentümer oder Vorgesetzte beispielsweise erwartet, dass der Bediener 220 die Arbeitsmaschine 200 in dem Eco-Modus betreibt, die empfangene bedienerspezifische Konfiguration 219 für die Bedienerkennung 218 jedoch anzeigt, dass der Bediener 220 nicht in dem Eco-Modus arbeitet, können die Arbeitsmaschine 200 und der Bediener 220 als eine Leistungsunregelmäßigkeit gekennzeichnet werden. Tatsächliche Leistungsmetriken, die von der Kommunikationsvorrichtung 126 auf der Arbeitsmaschine 200 empfangen werden, sind für diese Schlussfolgerung nicht unbedingt erforderlich. In anderen Situationen können tatsächliche oder potenzielle Unregelmäßigkeiten, die mit dem Bediener 220 verknüpft sind, identifiziert werden, indem die gesamte Bedienerkennung 218, die bedienerspezifische Konfiguration 219 und die von der Arbeitsmaschine 200 empfangenen Telematikdaten bewertet werden.
Wenn die Analyse durch die Systemsteuervorrichtung 122 oder die Berichte, die dem Eigentümer über die elektronische Vorrichtung 128 bereitgestellt werden, auf eine tatsächliche oder potenzielle Unregelmäßigkeit der Leistung des Bedieners 220 hinweisen, können Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Die Rückmeldung aus den bedienerspezifischen Daten kann einem Eigentümer oder Flottenmanager einen detaillierteren Einblick in die Leistung der Flotte bereitstellen, der über die Ausrüstung selbst hinausgeht. In einigen Beispielen kann der Eigentümer dem Bediener 220 die Notwendigkeit eines veränderten Verhaltens mitteilen oder ein Coaching initiieren, um den Bediener 220 besser in dem bevorzugten Verfahren der Bedienung der Arbeitsmaschine 200 zu schulen. Wenn der Eigentümer beispielsweise über bedienerspezifische Daten in Bezug auf den Betrieb von Ausrüstung wie der Arbeitsmaschine 200 verfügt, kann er mit dem Bediener 220 die Vorteile des Betriebs der Arbeitsmaschine 200 in dem Eco-Modus erörtern, was dazu beitragen kann, das zukünftige Verhalten des Bedieners 220 zu modifizieren. Bei Anwendung auf eine ganze Maschinenflotte kann eine Schulung, die sich nur an jene Bediener richtet, die eine schlechte Leistung gezeigt haben, effizienter zu einer wesentlichen Veränderung führen, wie zu einer flottenweiten Verringerung des Kraftstoffverbrauchs oder der Maschinenausfälle. Die Schulungsempfehlungen können von der Systemsteuervorrichtung 122 an die auf der Bedienervorrichtung 222 laufende Anwendung für die Überprüfung und Verwendung durch den Bediener 220 weitergeleitet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Systemsteuervorrichtung 122 ein Verzeichnis von Bedienerprofilen für die Personen führen, die die Ausrüstung in der Flotte des Eigentümers steuern. Unter anderen möglichen Daten beinhalten die Bedienerprofile wenigstens die Bedienerkennung 218 und die bedienerspezifische Konfiguration 219, wie sie von der Arbeitsmaschine 200 empfangen wird. Wenn der Eigentümer eine Korrekturmaßnahme für den Bediener 220 wünscht, empfängt die Systemsteuervorrichtung 122 über die elektronische Vorrichtung 128 eine Eingabe des Eigentümers, die eine gewünschte Änderung der bedienerspezifischen Konfiguration 219 angibt, um die Leistungsunregelmäßigkeit zu beheben. Wenn der Eigentümer beispielsweise anhand der empfangenen Telematikdaten und/oder der bedienerspezifischen Konfiguration 219 feststellt, dass der Bediener 220 eine übermäßige Menge an Kraftstoff verbraucht oder anderweitig nicht in dem Eco-Modus arbeitet, kann er eine Eingabe an die elektronische Vorrichtung 128 bereitstellen, um eine Änderung der von dem Bediener 220 für die Arbeitsmaschine 200 verwendeten Konfiguration zu erzwingen. Dementsprechend erzeugt die Systemsteuervorrichtung 122 eine modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219, in der die Parameter für die Bedienerkennung 218 die Einstellung der Maschine für den Betrieb in dem Eco-Modus beinhalten. Die aktualisierte oder modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 wird als Teil des Bedienerprofils für den Bediener 220 in dem Steuersystem 120 gespeichert. Zusätzlich oder alternativ wird in einigen Beispielen die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 in eine Anwendung heruntergeladen, die auf der Bedienervorrichtung 222 läuft, und in der Bedienervorrichtung 222 für die späteren Verwendung gespeichert.
Unter erneuter Bezugnahme auf das Verfahren 300 in 3, empfängt die Arbeitsmaschine 200, insbesondere die Kommunikationsvorrichtung 126, in Schritt 310 drahtlos die Bedienerkennung 218 und die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 für die Arbeitsmaschine 200 von dem Steuersystem 120. Wenn sich der Bediener 220 das nächste Mal an der Arbeitsmaschine 200 anmeldet, wird die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 als der Parametersatz für den Bediener 220 für die Bedienung der Arbeitsmaschine 200 angewendet. Diese aktualisierten Daten können auf verschiedene Weise drahtlos übertragen werden. In einigen Beispielen wird die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 von der Maschinensteuervorrichtung 136 installiert, wenn sich der Bediener 220 der Arbeitsmaschine 200 nähert und die auf der Bedienervorrichtung 222 laufende Anwendung verwendet, um eine Peer-to-Peer-Verbindung 224 herzustellen, wie vorstehend für 2 erörtert. Wenn die Anwendung auf der Bedienervorrichtung 222 nicht bereits über eine modifizierte betreiberspezifische Konfiguration 219 verfügt, kann die Bedienervorrichtung 222, die beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Tablet sein kann, über seine Anwendung über eine Mobilfunkdatenverbindung, Wi-Fi oder einen ähnlichen Weg auf die Bedienerkennung 218 und die modifizierte betreiberspezifische Konfiguration 219 zugreifen. Nachdem die Bedienervorrichtung 222 akzeptierte Authentifizierungsinformationen bereitstellt und die Bedienerkennung 218 als der Bediener für die Arbeitsmaschine 200 registriert ist, überträgt die Anwendung in der Bedienervorrichtung 222 die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 in Verbindung mit der Bedienerkennung 218 an die Kommunikationsvorrichtung 126. Die modifizierte Bedienerkennung 218 wird eingestellt, um alle zuvor gespeicherten Konfigurationen für den Bediener 220 außer Kraft zu setzen, um sicherzustellen, dass der Bediener 220 die Einstellungen des Eigentümers einhält. Folglich wird die Arbeitsmaschine 200 mit der modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219 geladen, wenn der Bediener 220 das nächste Mal versucht, die Arbeitsmaschine 200 zu bedienen.
In anderen Beispielen werden die Bedienerkennung 218 und die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 aus dem aktualisierten Benutzerprofil für den Bediener 220 drahtlos von der Systemsteuervorrichtung 122 über das Netzwerk 124 auf die Kommunikationsvorrichtung 126 in der Arbeitsmaschine 200 heruntergeladen. Auch hier wird die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 eingestellt, um alle vorherigen Parameter und Einstellungen, die der Bedienerkennung 218 zugeordnet sind, außer Kraft zu setzen, und kann die Arbeitsmaschine 200 dann die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 in Verbindung mit der Bedienerkennung 218 in dem Speicher für den zukünftigen Zugriff in Bezug auf den Bediener 220 speichern.
Schließlich führt der Bediener 220 in Schritt 312 erneut die Bedienung der Arbeitsmaschine 200 durch, indem er eine Arbeitstätigkeit ausführt. Zu diesem Zeitpunkt greift die Maschinensteuervorrichtung 136 auf die Einstellungen der Arbeitsmaschine 200 zu, die der Bedienerkennung 218 zugeordnet sind, und ruft die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 ab. Die Maschinensteuervorrichtung 136 erzeugt dann geeignete elektronische Signale für die Steuerung des Betriebs der Arbeitsmaschine 200 entsprechend der modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219. Die Maschinensteuervorrichtung 136 zwingt den Bediener 220, indem beispielsweise die Arbeitsmaschine 200 gemäß der modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219 betrieben wird, dazu, gemäß den Einstellungen der modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219 zu arbeiten, was ebenso den Betrieb der Arbeitsmaschine 200 in dem Eco-Modus beinhalten kann, um Kraftstoff zu sparen.
In einigen Beispielen ist die Maschinensteuervorrichtung 136 in der Arbeitsmaschine 200 dazu konfiguriert, den Bediener 220 daran zu hindern, einen Betriebsmodus manuell zu ändern, der durch die bedienerspezifische Konfiguration 219 eingestellt wurde, die von dem Steuersystem 120 empfangen wurde. Auf diese Weise kann der Vorgesetzte oder Eigentümer der Arbeitsmaschine 200 sicherstellen, dass seine Verwaltung der Einstellungen für die Arbeitsmaschine 200 intakt bleibt. Sobald der Bediener 220 eine Konfiguration für die Arbeitsmaschine 200 bereitgestellt hat, lässt die Maschinensteuervorrichtung 136 keine manuelle Änderung der Maschineneinstellungen mehr zu, die von der von dem Steuersystem 120 empfangenen modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219 betroffen sind. Andere Einstellungen könnten noch konfigurierbar sein. Wenn der Besitzer beispielsweise die Verwendung des Eco-Modus überschrieben hat, um dessen Anwendung zu erfordern, könnte der Bediener 220 immer noch in der Lage sein, andere Änderungen an den Maschineneinstellungen zu implementieren, wie über die Steuerschnittstelle 216, um die Lenk- und Traktionsfähigkeiten durch Aktivierung einer Differentialsperre zu beeinflussen.
Danach wird die Arbeitsmaschine 200, wenn sie von dem Bediener 220 bedient wird, gemäß der modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration 219 eingerichtet. Wenn die Maschine in Zukunft verwendet wird und neue Telematikdaten für die Identifizierung des Bedieners 218 gesammelt werden, kann die modifizierte bedienerspezifische Konfiguration 219 erneut aktualisiert werden, um den von dem Eigentümer oder Flottenmanager gewünschten Standards oder Wünschen zu entsprechen. Der Eigentümer oder Flottenmanager kann ein Gleichgewicht herstellen, indem er nur eine Teilmenge der Einstellungen für die Arbeitsmaschine 200 überschreibt, während er dem Bediener 220 die Flexibilität gibt, andere Parameter auszuwählen, um den Betrieb der Maschine individuell einzurichten. Diese Flexibilität und die fortlaufende Erfassung, Messung und Rückmeldung von Daten innerhalb des Systems 100 im Verlauf der Arbeitstätigkeiten sind für Durchschnittsfachleute offensichtlich.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Verwalten von Bedienereinstellungen für Arbeitsmaschinen innerhalb einer Flotte von Arbeitsmaschinen bereit. Ein Steuersystem auf einer Baustelle sammelt bedienerspezifische Konfigurationen, Kennungen der Bediener und Leistungsmetriken, während die Maschinen eine Arbeitstätigkeit ausführen. Der Vergleich der Leistungsmetriken oder der bedienerspezifischen Konfigurationen mit Benchmarks oder historischen Daten für die Flotte ermöglicht die Identifizierung von Leistungsunregelmäßigkeiten für ausgewählte Bediener. Das System und das Verfahren ermöglichen es dem Eigentümer oder Flottenmanager, die Leistung der Flotte nicht nur auf Maschinenebene, sondern ebenso auf Bedienerebene zu bewerten. Das Verhalten des Bedieners kann durch gezielte Schulungsempfehlungen verbessert werden, die auf spezifischen Telematikdaten basieren, die bei früherem Betrieb der Arbeitsmaschinen gesammelt wurden. Außerdem kann der Nutzen der Flotte erhöht werden, da das System modifizierte bedienerspezifische Konfigurationen erzeugen und Maschineneinstellungen überschreiben kann, die zu Leistungsunregelmäßigkeiten geführt haben, wodurch Ausfallzeiten, Reparaturkosten und Kraftstoffverbrauch möglicherweise verringert werden.
Wie vorstehend in Bezug auf die 1-3 angemerkt, beinhaltet ein Beispielverfahren für eine Arbeitsmaschine 200 das Empfangen einer Bedienerkennung 218, die einem Bediener 220 der Arbeitsmaschine zugeordnet ist, durch eine elektronische Steuervorrichtung 136 der Arbeitsmaschine; das Empfangen einer bedienerspezifischen Konfiguration 219 für die Arbeitsmaschine durch die elektronische Steuervorrichtung; das Ausführen eines Vorgangs unter Verwendung einer oder mehrerer Maschineneinstellungen der bedienerspezifischen Konfiguration 219; das Erkennen von Metriken, die sich auf die Leistung des Bedieners 220 beziehen, durch einen oder mehrere Sensoren 134 an der Arbeitsmaschine; und das Übermitteln wenigstens der Bedienerkennung 218, der bedienerspezifischen Konfiguration 219 und der Metriken über eine Netzwerkverbindung von der Arbeitsmaschine an einen oder mehrere Server eines Steuersystems 120. Dementsprechend stellt die Arbeitsmaschine 200 bedienerspezifische Einstellungen und daraus resultierende Leistungsdaten bereit, die eine detaillierte Analyse und Korrektur ermöglichen.
In Beispielen der vorliegenden Offenbarung analysiert ein Steuersystem 120 die empfangenen Informationen und veranlasst die Anzeige einer Differenz zwischen den Leistungsmetriken und einer Basislinie für den Betrieb der Arbeitsmaschine 200 auf einer Benutzerschnittstelle einer elektronischen Vorrichtung 128. Der Eigentümer oder eine andere Einheit kann eine Flotte an Maschinen bewerten, Anomalien identifizieren, die eher von einem Bediener als von einer Maschine veranlasst werden, und die Leistung auf Bedienerebene anpassen. Insbesondere kann der Eigentümer Eingaben bereitstellen, die eine Änderung von einer anfänglichen bedienerspezifischen Konfiguration zu einer modifizierten bedienerspezifischen Konfiguration entsprechend der Bedienerkennung 218 bewirken und frühere Maschineneinstellungen für die spätere Verwendung durch den Bediener 220 überschreiben. Daher kann die Leistung des Bedieners 220 verändert werden, was möglicherweise die Effizienz der Arbeitsmaschine 200 und möglicherweise der Flotte verbessert.
Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene zusätzliche Ausführungsformen durch die Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme und Verfahren in Betracht gezogen werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang dessen, was offenbart wird, abzuweichen. Solche Ausführungsformen sollten in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie er auf Grundlage der Ansprüche und jeglicher Äquivalente davon bestimmt wird.

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen einer Bedienerkennung (218), die einem Bediener (220) der Arbeitsmaschine (200) zugeordnet ist, durch eine elektronische Steuervorrichtung (136) der Arbeitsmaschine (200); Empfangen einer für die Bedienerkennung (218) spezifischen Konfiguration für die Arbeitsmaschine (200) durch die elektronische Steuervorrichtung (136), wobei die Konfiguration eine oder mehrere Maschineneinstellungen für einen Betrieb der Arbeitsmaschine (200) umfasst; Ausführen des Betriebs der Arbeitsmaschine (200) unter Verwendung der einen oder der mehreren Maschineneinstellungen der Konfiguration, die wenigstens teilweise auf ersten elektronischen Befehlen basieren, die den Komponenten der Arbeitsmaschine (200) von der elektronischen Steuervorrichtung (136) bereitgestellt werden; Erkennen von Metriken, die sich auf die Leistung der Arbeitsmaschine (200) beziehen, durch einen oder mehrere Sensoren an der Arbeitsmaschine (200); Übermitteln wenigstens der Bedienerkennung (218), der Konfiguration und der Metriken über eine Netzwerkverbindung (124) von der Arbeitsmaschine (200) an einen oder mehrere Server (122); drahtloses Empfangen der Bedienerkennung (218) und einer modifizierten Konfiguration (219) für die Arbeitsmaschine (200), die für die Bedienerkennung (218) spezifisch ist, wobei sich die modifizierte Konfiguration (219) von der Konfiguration wenigstens teilweise aufgrund der Metriken unterscheidet; und Ausführen des Betriebs der Arbeitsmaschine (200) unter Verwendung einer oder mehrerer modifizierter Einstellungen der modifizierten Konfiguration (219), die wenigstens teilweise auf einem oder mehreren zweiten elektronischen Befehlen basieren, die den Komponenten der Arbeitsmaschine (200) von der elektronischen Steuervorrichtung (136) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Herstellen einer drahtlosen Verbindung (224) zwischen der Arbeitsmaschine (200) und einer Bedienervorrichtung (222); und Durchführen des drahtlosen Empfangens der Bedienerkennung (218) und der modifizierten Konfiguration (219) für die Arbeitsmaschine (200), die für die Bedienerkennung (218) spezifisch ist, über die drahtlose Verbindung (224).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Herstellen der drahtlosen Verbindung umfasst: Erkennen der Bedienvorrichtung (222) innerhalb eines physikalischen Bereichs der Arbeitsmaschine (200) für ein Peer-to-Peer-Netzwerk; Authentifizieren der Bedienerkennung (218) für den Zugriff zum Verwenden eines oder mehrerer Merkmale der Arbeitsmaschine (200); und Ermöglichen des Betriebs der Arbeitsmaschine (200) gemäß der modifizierten Konfiguration (219).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Veranlassen der Anzeige einer Differenz zwischen den Metriken und einer Basislinie für den Betrieb der Arbeitsmaschine (200) auf einer Benutzerschnittstelle eines Überwachungscomputers (128); Empfangen einer Eingabe an dem Überwachungscomputer (128), die eine Änderung von der Konfiguration zu der modifizierten Konfiguration (219) für die Bedienerkennung (218) bewirkt; und Veranlassen der Übertragung der Bedienerkennung (218) und der modifizierten Konfiguration (219) für die spätere Verwendung durch den Bediener (220) an der Arbeitsmaschine (200).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Änderung das Aktualisieren eines Bedienerprofils umfasst, das der in dem einen oder den mehreren Servern (122) gespeicherten Bedienerkennung (218) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Arbeitsmaschine (200) eine aus einer Flotte von Arbeitsmaschinen ist und die Basislinie Daten umfasst, die sich auf die frühere Leistung anderer Arbeitsmaschinen in der Flotte von Arbeitsmaschinen beziehen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Übertragung das Senden der Bedienerkennung (218) und der modifizierten Konfiguration (219) von dem einen oder den mehreren Servern (122) an eine Anwendung auf einer Bedienervorrichtung (222) umfasst.
Maschine, umfassend: einen Motor (208); ein Arbeitswerkzeug (140); einen oder mehrere Sensoren (134), die dazu konfiguriert, Leistungsmerkmale der Maschine (200) während der Ausführung einer Arbeitstätigkeit zu erkennen; eine elektronische Steuervorrichtung (136), die dazu konfiguriert ist, zum Empfangen einer Bedienerkennung (218), die einem Bediener (220) der Maschine zugeordnet ist; Empfangen der für die Bedienerkennung (218) spezifischen Anfangseinstellungen für die Maschine; Veranlassen einer ersten Ausführung der Arbeitstätigkeit durch die Maschine (200) unter Verwendung der Anfangseinstellungen; Veranlassen, dass die Bedienerkennung (218), die Anfangseinstellungen und die Leistungsmerkmale über eine Netzwerkverbindung (124) an einen oder mehrere Server (122) gesendet werden; Empfangen modifizierter Einstellungen (219) für die Maschine, die für die Bedienerkennung (218) spezifisch sind, wobei sich die modifizierten Einstellungen (219) von den Anfangseinstellungen wenigstens teilweise aufgrund der von dem einen oder den mehreren Sensoren (134) erkannten Leistungsmerkmale unterscheiden; und Veranlassen einer zweiten Ausführung der Arbeitstätigkeit mit den modifizierten Einstellungen (219).
Maschine nach Anspruch 8, wobei die elektronische Steuervorrichtung (136) der Maschine (200) ferner dazu konfiguriert ist, zum: Speichern der der Bedienerkennung (218) zugeordneten Anfangseinstellungen in dem Speicher; und Überschreiben der ursprünglichen Einstellungen mit den modifizierten Einstellungen (219).
Maschine nach Anspruch 8, wobei die modifizierten Einstellungen (219) die Leistungsmerkmale der Maschine (200) für die zweite Ausführung der Arbeitstätigkeit ändern.