JP2009074486A - エンジンメンテナンス時期決定法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な手法で適切なエンジンメンテナンス時期を決定できるようにしたエンジンメンテナンス時期決定法を提供する。
【解決手段】作業機械11の稼働データを作業機械11から管理部15に無線通信で送信し、管理部15で受信した稼働データを端末機器17，19に提供する作業機械遠隔稼働管理システム10を用いて作業機械11のエンジンのメンテナンス時期を決定する。管理部15は、作業機械11の累積燃料消費量または累積アクセルダイアル使用数値などのエンジン負荷と関連する数値を累積させた累積負荷ポイントと、この累積負荷ポイントに応じて一意的に決まるダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性78を備えており、この累積負荷・ダメージ特性78を用いて、エンジンメンテナンス時期を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械遠隔稼働管理システムを用いたエンジンメンテナンス時期決定法に関する。

現場で稼働される作業機械のエンジン耐久寿命を推定することは困難であり、エンジンに異常が発生すると、メンテナンス時間を要し、エンジン出力の低下、オイル漏れ、異音または異常高温の発生、燃焼効率の低下、負荷の増大、耐用時間の低下などにつながるので、一般的には、エンジンの定期的なメンテナンス、不具合対策をする必要がある。

現場で作業機械のエンジンに不具合が発生してから対策をする場合は、対策が後手となってしまい、また、一般的には、オペレータ以外がエンジン不具合の予兆を知ることは困難である。

これに対し、油圧ショベルの稼働状況を管理するデータ記録ユニットにおいて、油圧ショベルの複数の稼働情報を稼働データとして取り込んで記憶し、この記憶された複数の稼働データから、最優先の稼働データを抽出し、衛星通信を介して管理側に送信する建設機械の稼働情報管理システムがある。例えば、油圧ショベルの累積エンジン稼働時間（アワメータ）や累積各操作時間等の各種累積稼働データから各種機器の寿命予測ができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、燃料噴射量と比例関係にあるエンジン負荷率のサンプルから平均負荷率を算出し、エンジン負荷率および平均負荷率から標準偏差を算出し、平均負荷率および標準偏差からメンテナンス間隔時間を算出し、さらに次回メンテナンスまでの残存時間を算出することで、エンジンのメンテナンス時期を的確に予測することができ、エンジン寿命を向上することができる建設機械のエンジンメンテナンス時期予測方法がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１４９３１０号公報（第１３，１５頁、図７，１０） 特開２００５−１７１９４０号公報（第９頁、図５）

特許文献１の累積エンジン稼働時間からエンジンの寿命予測をするものでは、エンジン負荷が一定ではないので、正確なエンジン寿命予測ができない。

特許文献２のエンジン負荷率のサンプルから、平均負荷率、標準偏差、メンテナンス間隔時間を順次算出して、次回メンテナンスまでの残存時間を算出するものは、サンプル数が多くないと、エンジンのメンテナンス時期を的確に予測することができない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単な手法で適切なエンジンメンテナンス時期を決定できるようにしたエンジンメンテナンス時期決定法を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、作業機械の稼働データを作業機械から管理部に無線通信で送信し、管理部で受信した稼働データを端末機器に提供する作業機械遠隔稼働管理システムにおいて、管理部は、エンジン負荷を累積させた累積負荷ポイントと、この累積負荷ポイントに応じて一意的に決まるダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性を用いて、作業機械の稼働データの中から選択したエンジン負荷の累積値よりエンジンメンテナンス時期を決定するエンジンメンテナンス時期決定法である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載のエンジンメンテナンス時期決定法において、管理部が、累積負荷・ダメージ特性と、累積負荷・ダメージ特性におけるエンジンメンテナンスが必要な領域と、累積負荷・ダメージ特性における現在の状態とを、端末機器に表示させるものである。

請求項１に記載された発明によれば、遠隔地にある作業機械の稼働状態を管理部で管理できる作業機械遠隔稼働管理システムにおいて、管理部は、エンジン負荷を累積させた累積負荷ポイントとダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性を用いて、エンジン負荷の累積値よりエンジンメンテナンス時期を決定するので、簡単な手法で適切なエンジンメンテナンス時期を決定できる。

請求項２に記載された発明によれば、累積負荷・ダメージ特性に、エンジンメンテナンスが必要な領域と、現在の状態とを表示させるので、現在の累積負荷ポイントと対応するダメージポイントが、エンジンメンテナンスが必要な領域に接近している状態も検知できるので、エンジンのメンテナンスに必要な部品の調達などの準備期間を確保できる。

以下、本発明を、図１乃至図４に示された実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、作業機械遠隔稼働管理システム10の概要を示し、この作業機械遠隔稼働管理システム10は、作業機械11の動態管理を無線通信を利用して遠隔地で行なうもので、作業機械11は、無線通信機能を有するとともに、グローバル・ポジショニング・システム用衛星（以下、GPS衛星12という）により位置測位機能を有する動態管理用コントローラ（後で説明する）を備えている。なお、図１で図示された作業機械11は油圧ショベルであるが、作業機械11としては、ブルドーザ、ローダ、ダンプトラックなどでも良い。

作業機械11の動態管理用コントローラは、中継局13および無線キャリアネットワーク14を介して、管理部15と通信可能に構成されている。無線キャリアネットワーク14は、携帯電話通信と衛星通信とを併用して、作業機械11の動態管理用コントローラと管理部15とを結ぶ携帯電話回路網である。

管理部15は、例えば作業機械11を生産するメーカ社内に設置され、この管理部15には、インターネット回線網16を介して端末機器としての顧客端末機器17が通信可能に構成されているとともに、メーカ系列のイントラネット回線網18を介して端末機器としての社内端末機器19が通信可能に構成されている。

管理部15は、作業機械11の動態管理用コントローラから無線通信で送信させた車両情報、動態データ（すなわち稼働データおよび位置情報）を受信して保存するとともに、ウェブサイトに反映させ、顧客およびメーカ社内または販売店のサービスマンに対して、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて、ウェブ（Ｗｅｂ）またはメーラにて情報提供を行なう。

顧客端末機器17または社内端末機器19は、顧客またはサービスマンが、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて管理部15にアクセスして、ウェブブラウザまたはメーラにより自分の所有または担当する作業機械11の稼働データを閲覧する主としてパーソナルコンピュータ（以下、単に「パソコン」という）であるが、携帯電話も含む。

稼働データは、稼働情報（稼働時間、燃料消費量、燃料残量など）、機械情報（エンジン稼働状態、アクセルダイアル使用状況、油圧機器状態など）、警告情報（未承認キー挿入、異常検出など）、メンテナンス情報（オイル交換時期、フィルタ交換時期など）を含む。

図２は、作業機械遠隔稼働管理システム10を管理部15を中心に示し、特に、作業機械11の車両情報（車両名称（号機情報）、機種、建機本体シリアル番号など）、稼働データ（稼働情報、機械情報、警告情報、メンテナンス情報）および位置情報（GPS衛星12による地図表示）などを作業機械11から遠隔地の管理部15に無線通信で送信させ、管理部15で受信したこれらの情報をウェブサイト（会員サイト）に反映させて顧客またはサービスマンに提供することで、顧客またはサービスマンがインターネットまたはイントラネットに接続されたパソコンなどを使ってホームページ上で作業機械11を管理する管理部15側のアプリケーションを示し、管理部通信部21と、データ連結処理部22と、データベース23と、メール配信部24と、ネット回線用情報処理部25とを備えている。

管理部通信部21は、無線キャリアネットワーク14を利用できる通信機器、すなわち無線キャリアネットワーク14を介して作業機械11の動態管理用コントローラ26とデータ通信をするためのデータ受信部27、データ送信部28および情報制御部29を備えている。

作業機械11内では、動態管理用コントローラ26と機体制御用コントローラ30とが、車載電子機器ネットワークにより接続されている。これらのコントローラ26，30の説明は、後で詳述する。

また、作業機械遠隔稼働管理システム10のデータ連結処理部22は、ＸＭＬデータ形式などの標準化技術を用いて、種々のシステム間で異なる言語のコンピュータシステム同士を対話させたり情報を交換するウェブサービス22wsを備えている。すなわち、データ連結処理部22は、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）などの標準化技術を用いて、例えば作業機械11の動態管理用コントローラ26と、顧客端末機器17（顧客パソコン17pc、顧客携帯電話17ph）またはメンテナンス実行側（メーカ社内および販売店）の社内端末機器19（社内パソコン19pc、社内携帯電話19ph）などとの間で行なわれるデータ授受を制御し、その処理を行なうウェブサーバを備えている。

顧客パソコン17pcおよび顧客携帯電話17phは、いずれもインターネット回線網16を介して管理部15が運営するウェブサイトにアクセスできる環境にあり、顧客携帯電話17phは、電子メールを受信保存できる機能を有する。

社内パソコン19pcおよび社内携帯電話19phは、いずれもメーカ系列のイントラネット回線網18を介して管理部15が運営するウェブサイトにアクセスできる環境にあり、社内携帯電話19phは、電子メールを受信保存できる機能を有している。

データベース23は、車両データベース31と、顧客情報データベース32と、社内データ更新部33とから構成され、車両データベース31には、作業機械11から送信された車両情報（号機情報など）、稼働データ（稼働情報、機械情報など）および位置情報が保存され、顧客情報データベース32には、社内のイントラネット回線網18を介して顧客マスタから供給され社内データ更新部33で逐次更新される顧客に関するデータが保存される。後述するように、各データベース31，32の情報は、ヒモ付けされた態様で顧客またはサービスマンに提供される。

メール配信部24は、電子メールを顧客携帯電話17ph、顧客パソコン17pcおよび社内携帯電話19phに送信するためのメールサーバを備え、作業機械11側から警告情報が送信された場合は、車両情報に対応する顧客に警告情報があった旨の電子メールを送信し、また、後述する部品交換時期、耐久寿命などが設定範囲内に入った場合は、車両情報に対応する顧客に部品交換時期、耐久寿命情報などを知らせる電子メールを送信する。このため、送信すべき顧客携帯電話17ph、顧客パソコン17pcおよび社内携帯電話19phのアドレスがメールサーバのメモリに保存されている。

ネット回線用情報処理部25は、データ連結処理部22に情報制御部34を介して接続され、ウェブサイトを管理する顧客向情報処理部35および社内向情報処理部36を備え、ウェブサイトを通じて顧客パソコン17pcおよび社内パソコン19pcとデータの授受を行う。

ウェブサイトから所定のデータの取得要求を行わせるために、ＩＤとパスワードによるログインを条件としており、このため、アクセスを許容する顧客および社内（販売店も含む）のサービスマンには、それぞれＩＤとパスワードを付与しておく。

作業機械11の位置情報は、作業機械遠隔稼働管理システム10により顧客パソコン17pcまたは社内パソコン19pcで確認することができるとともに、管理部15の情報制御部34に接続された地図情報検索サイトの地図情報データベース41を通じて、顧客携帯電話17phまたはサービスマンの社内携帯電話19phでも確認できるので、移動しながら、部品交換作業現場などのメンテナンス対象車両の位置を探索するのに役立つ。

また、作業機械遠隔稼働管理システム10のデータ連結処理部22のウェブサービス22wsに、作業機械遠隔稼働管理システム外部のソフト書換えシステム（ＥＴ）42が、このソフト書換えシステム42に取付けられた同一データ形式のウェブサービス42wsを介して接続され、作業機械遠隔稼働管理システム外部のデータベースとしての諸情報データベース43が、この諸情報データベース43に取付けられた同一データ形式のウェブサービス43wsを介して接続され、作業機械遠隔稼働管理システム外部の修理業務システム44が、この修理業務システム44に取付けられた同一データ形式のウェブサービス44wsを介して接続され、作業機械遠隔稼働管理システム外部のレンタルシステム45が、このレンタルシステム45に取付けられた同一データ形式のウェブサービス45wsを介して接続され、作業機械遠隔稼働管理システム外部の取説取得用イントラネット回線網46が、この取説取得用イントラネット回線網46に取付けられた同一データ形式のウェブサービス46wsを介して接続されている。

ソフト書換えシステム42は、作業機械11から発生したエラーログ（エラーコード）を読取って作業機械11の状態（エンジン回転速度、圧力、温度など）を監視する機能と、作業機械11の制御用ソフトウェアを書換えることによって作業機械11の機体制御プログラムを変更する機能とを備えている。

諸情報データベース43は、社内データ更新部33に提供される更新前の顧客基礎情報を格納したデータベースであり、前記社内データ更新部33は、この諸情報データベース43の顧客に関するデータを更新して、顧客情報データベース32に入力する。

さらに、この諸情報データベース43は、作業機械11に関する機械情報、構造物耐久寿命、修理履歴、部品注文、販社情報などを格納したデータベースであり、構造物耐久寿命、修理履歴などの内部情報を活用して次回部品交換時期を推定し、次回部品交換時期が設定範囲内に入ったか否かを判断する部品交換時期管理システムを有する。

修理業務システム44は、作業機械遠隔稼働管理システム10から修理業務を遂行する上で必要なデータをもらうためのものである。

レンタルシステム45は、作業機械11のレンタル業務における在庫情報などを管理するとともに請求書を発行するための会計処理をするシステムであり、車両情報（号機情報）とともに、レンタル先顧客情報などが保存されている。

取説取得用イントラネット回線網46は、作業機械11の部品カタログや取扱説明書を取得するためのイントラネット回線網である。

そして、この図２に示された作業機械遠隔稼働管理システム10における管理部15とその周辺では、顧客パソコン17pcおよび社内パソコン19pcからアクセスされ、動態データの取得要求がされるウェブサイトを運営するデータ連結処理部22のウェブサーバと、作業機械11から通信手段を介して取得した動態データおよびこの動態データに関連する関連データを保存する内部のデータベース23と、この内部のデータベース23を管理する管理サーバと、内部のデータベース23に保存されるべき関連データを保存している外部の諸情報データベース43と、この外部の諸情報データベース43を管理する管理サーバとを備え、前記データ連結処理部22のウェブサーバは、前記関連データを、自身に接続された外部の諸情報データベース43から取り出して内部のデータベース23に保存させるとともに、内部のデータベース23に保存される動態データ（稼働データ）を、それと関連する関連データ（顧客情報）とともに、ウェブサイトに反映させるものであって、前記ウェブサーバを介したデータ授受のデータ形式をＸＭＬデータ形式として、少なくとも、前記ウェブサーバをサービスリクエスタに、ウェブサーバに接続される各サーバを、サービスプロバイダにそれぞれ機能させる。

この管理部15の管理システムは、いわゆるＸＭＬウェブサービスを作業機械11の作業機械遠隔稼働管理システム10に利用した技術であり、そのＸＭＬウェブサービスとは、ＸＭＬデータ形式のデータ交換によってネットワーク上に散在する各アプリケーションを連携させる技術をいう。ＸＭＬ(eXtensible Markup Language)は、マークアップ言語の一つで、最大の特徴は、各システムのプラットフォームに依存することなくシステム間でデータを送受信でき、またプログラムが解釈できる言語なので、異なるシステム間のサーバ同士でのデータの送受信に使用できる点にある。

そして、ＸＭＬデータ形式のオブジェクトをネットワーク経由で利用できる通信プロトコルとしてＳＯＡＰ(Simple Object Access Protcol)が知られている(下位プロトコルとして汎用されるＨＴＴＰなどを利用可能)。したがって、例えばＨＴＴＰで接続されたネットワーク環境においてＳＯＡＰを使用し、例えば第１サーバからネットワーク上にある第２サーバに前記ＸＭＬデータを送信させることで、第２サーバで処理をさせ、その処理後のＸＭＬデータを第１サーバに返すことも可能であり、さらに第１サーバでウェブサイトを運営していれば、取得したデータをこのウェブサイトに反映させることも可能となる。

前記サービスリクエスタおよびサービスプロバイダは、いずれもＸＭＬウェブサービス上の概念であり、サービスリクエスタとはデータ要求をするＸＭＬデータの送信元をいい(例えば第１サーバ)、サービスプロバイダとは、そのデータの送信先であって、そのデータに記述される処理をした後、処理後のデータをサービスリクエスタに返す相手方サーバをいう(例えば第２サーバ)。

管理部15においては、データ連結処理部22のウェブサーバがサービスリクエスタとして機能し、それに接続される内外のデータベース23，43の管理サーバがサービスプロバイダとして機能するので、ウェブサーバからのＸＭＬデータ形式の指令データにより各管理サーバが指令の処理を行い、処理後のデータをウェブサーバに返信することになる。返信されるデータが外部の諸情報データベース43からの関連データであれば、ウェブサーバでは、それをそのまま内部のデータベース23の管理サーバに送信して保存させる。返信されるデータが内部のデータベース23からの動態データ（稼働データ）およびそれにヒモ付けされた関連データ（顧客情報）であれば、ウェブサーバは自身が運営するウェブサイトに反映させる。

それゆえ、この装置において、顧客またはサービスマンが例えば自己の所有または担当する作業機械11の動態データを知りたいときは、自己の端末から管理部15のウェブサイトにアクセスし、データ取得要求の指示を出すことができる。

管理部15のウェブサーバでは、この指示を受けて、内部のデータベース23の管理サーバに対してＸＭＬデータ形式の指令データを送信するので、管理サーバは、内部のデータベース23から所望の作業機械のＸＭＬデータ形式の動態データを取り出すとともに、関連データも取り出して、ウェブサーバに返信する。ウェブサーバでは、動態データと関連データをヒモ付けさせてウェブサイトに反映させる。これにより、顧客またはサービスマンは動態データを関連データとともに取得できる。顧客またはサービスマンが自己の端末との間に自身のデータベースを接続させている場合は、前記ウェブサイトから取得する動態データはＸＭＬデータ形式なので、直接そのデータベースに取り込むことも可能となる。

作業機械11と管理部15との間のデータ授受もＸＭＬデータ形式とし、作業機械側データ取得手段をサービスプロバイダとして機能させる。データ連結処理部22のウェブサーバとＸＭＬデータ形式でデータ授受を行なうソフト書換えシステム42、修理業務システム44、レンタルシステム45および取説取得用イントラネット回線網46の各サーバも、諸情報データベース43と同様にサービスプロバイダとして機能させる。

以上説明したように、この作業機械遠隔稼働管理システム10における管理部15側のアプリケーションは、データ連結処理部22のウェブサーバとデータ授受のデータ形式をＸＭＬデータ形式とし、少なくとも前記ウェブサーバをサービスリクエスタに、このウェブサーバに接続される各サーバを、サービスプロバイダにそれぞれ機能させているため、サービスプロバイダから返信される動態データや関連データもＸＭＬデータ形式となっており、それらデータを管理部15内にそのまま取り込むことも、さらに、そのデータを例えば顧客側や外部システムがウェブサーバを介してそのまま取り込むことも容易となっている。

すなわち、建設業界の標準形式であるＸＭＬデータ形式に対応できるとともに、このＸＭＬデータ形式は全世界に通ずる全世界共通データ形式でもあるので、外部からデータ提供の依頼があったときでも、そのままデータを渡すことができる。さらに、態様によっては、外部のシステムと接続させ、データ連結処理部22のウェブサーバをサービスリクエスタとして機能させて、ウェブサーバが取得した動態データを、直接その外部のシステムに取り込むようにすることも可能である。

また、管理部15のウェブサイトに接続されるサービスプロバイダとしてのサーバを増やすことも容易となり、その場合、管理システム自体の処理を増加させることも可能になる。一方、データ連結処理部22のウェブサーバはサービスリクエスタとして機能すれば足りるので、管理部自体の負担は増えず、機構が簡単なまま、しかも低コストで装置がグレードアップする効果が得られる。

すなわち、システム構築につき、従来のように他のシステムとの連携を含めたシステム構成を１つ１つ作成する必要がなく、連携コネクタすなわちデータ連結処理部22のウェブサービスを１つ作るだけで、ソフト書換えシステム42、諸情報データベース43、修理業務システム44、レンタルシステム45、取説取得用イントラネット回線網46などの各業務における様々な他のシステムと、それらのウェブサービス42ws，43ws，44ws，45ws，46wsを介して簡単に連携できるので、それぞれの独自インターフェイスとの繋ぎ合わせが容易にでき、低コストで作成できる。

さらに、作業機械遠隔稼働管理システム10の完成後における別システムの追加、改変が容易であり、例えば、ソフト書換えシステム42、諸情報データベース43、修理業務システム44、レンタルシステム45、取説取得用イントラネット回線網46のような別システムを連携させることになっても、これらの別システムを作業機械遠隔稼働管理システム10内に入れるためのシステム開発は不要であり、これらの別システムにウェブサービス42ws，43ws，44ws，45ws，46wsを取付けるだけで、別システムの追加が可能となる。

次に、図３は、作業機械11の内外へのデータ授受を制御する動態データ管理装置である動態管理用コントローラ26と、作業機械11の種々の機器を制御する機体制御用コントローラ30とを示す。動態管理用コントローラ26と、機体制御用コントローラ30は、通信線などの車載電子機器ネットワーク51によって接続されている。

動態管理用コントローラ26は、作業機械11のバッテリ(図示せず)に直接接続される主電源回路に対し、エンジン始動回路(図示せず)とパラレルに接続されている。したがって、エンジン始動回路のエンジンキースイッチをオフにしても、主電源スイッチをオフにしない限り、動態管理用コントローラ26は主電源の供給を受けて稼働状態を維持できる。これに対し、機体制御用コントローラ30は、前記動態管理用コントローラ26と異なり、エンジンキースイッチ回路に接続され、エンジンキースイッチのオン/オフと連動する。

機体制御用コントローラ30は、演算処理部52および記憶部53を備え、演算処理部52は、有線通信部54を介して車載電子機器ネットワーク51に接続されるとともに、入出力信号処理部55を介して、作業機械に搭載されたエンジンを制御するためのエンジンコントローラ（ＥＣＭ）、作業機械に搭載された油圧回路の油圧ポンプを制御するポンプコントローラおよびセンサ類などの各種機器56に接続されている。

上記エンジンコントローラ（ＥＣＭ）には、エンジン回転速度を設定するアクセルダイアル57が接続されている。このアクセルダイアル57は、作業機械のオペレータが作業内容によりアクセル値を選択するダイアルであり、例えば、掘削作業などの重負荷作業時は高アクセル値（例えば、10，９など）を選択し、均し作業などの軽負荷作業時は低アクセル値を選択する。

上記ポンプコントローラには、可変容量型ポンプの斜板の傾転角を制御するレギュレータなどが含まれる。このレギュレータは、油圧回路からフィードバックされたネガティブコントロール圧、ポンプ吐出圧（ポンプ圧）、負荷圧とエンジン回転速度に対応したパワーシフト圧などに応じて斜板を制御する。

上記センサ類には、機械各部の温度を検出する温度センサ、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ、ポンプ吐出圧を検出するポンプ圧センサ、油圧回路の負荷圧を検出する負荷圧センサなどが含まれる。

そして、機体制御用コントローラ30の記憶部53には、車両情報（号機情報など）および設定データが保存され、この記憶部53内の設定データに基づきエンジンコントローラ、ポンプコントローラなどに制御信号を出力する。さらに、この機体制御用コントローラ30に取込まれた稼働データは、有線通信部54から車載電子機器ネットワーク51を介して、動態管理用コントローラ26に取込まれる。

動態管理用コントローラ26は、演算処理部61と、この演算処理部61に接続された記憶部62と、有線通信部63と、無線通信部64と、位置測定部65と、日付管理部66と、入出力信号処理部67と、電源制御部68とからなる。

演算処理部61は、動態管理用コントローラ26内のデータの授受等に関して各構成部62〜67に対して指令を出力する。

記憶部62は、機体制御用コントローラ30から車載電子機器ネットワーク51を介して間接的に取込まれた、あるいはエンジンコントローラ、ポンプコントローラおよびセンサ類などの各種機器56から直接的に取込まれた作業機械稼働時間、燃料消費量、燃料残量、負荷圧、ポンプ圧、アクセルダイアル使用数値などの稼働データ（稼働情報、機械情報、メンテナンス情報および警告情報）を記録保存するとともに、演算処理部の指令基準となる条件が記述された設定データを保存する。この記憶部62は、保存されるデータに応じて、記憶領域が稼働データ記憶部71、自発送信データ記憶部72、設定データ記憶部73の３つに分割されている。

有線通信部63は、作業機械内の他のコントローラ(機体制御用コントローラ30)と車載電子機器ネットワーク51を介してデータ通信をする。

無線通信部64は、無線キャリアネットワーク14を利用できる無線通信機器とメモリを備え、その無線キャリアネットワーク14を介して管理部通信部21とデータ通信をする。そのメモリには管理部通信部21の電話番号(連絡先データ)が保存されるほか、この管理部通信部21からの呼出用電子メールを保存する領域が設定されている。

位置測定部65は、GPS受信機を備え、GPS衛星12からの電波を受信して現在位置を測位する。

日付管理部66は、時計手段と充電池を備え、主電源オフ時にも日時を保持して日時データを管理できるように独自の充電池を備え、また予め演算処理部61より設定された日付、時刻になると演算処理部61に出力をする。

入出力信号処理部67は、エンジンコントローラ、ポンプコントローラおよびセンサ類などの各種機器56に接続され、各種機器56から得られた稼働データを動態管理用コントローラ26に取込むとともに、各種機器56のリレーなどに対して出力をするもので、機種によっては機体制御用コントローラ30が設置されない場合にも対応できる。

電源制御部68は、演算処理部61、無線通信部64および日付管理部66に接続され、これらの内部電源のオン/オフを制御する。

そして、前記記憶部62への各データの保存は、前記演算処理部61の指令により処理され、そのうち作業機械11の各種機器56に設けられた稼働時間積算計、燃料残量センサ、エンジン回転速度センサ、温度センサ、圧力センサなどのセンサ類から得られた作業機械稼働時間、燃料消費量、燃料残量、負荷圧、ポンプ圧、アクセルダイアル使用状況などの稼働データ（稼働情報、機械情報、メンテナンス情報）は、入出力信号処理部67および演算処理部61を経て記憶部62の稼働データ記憶部71に記録保存される。

前記の稼働データのうち、警告を発する条件に合致する異常データがあった場合、それは警告情報として、自発送信データ記憶部72にも保存される。この自発送信データ記憶部72に警告情報が保存されている場合、後述するように、管理部15からの呼出用電子メールの有無に関わらず、演算処理部61は管理部15側に警告情報を送信するよう指令を出力する。

演算処理部61の制御指令は、記憶部62の設定データ記憶部73に保存される設定データに基づいているが、更新すべき設定データは、管理部15側から送信され、それが前記設定データ記憶部73に保存される。

車載電子機器ネットワーク51には、サービスツール76を介してノートパソコン77が接続可能となっている。このノートパソコン77は、車載電子機器ネットワーク51を介して動態管理用コントローラ26および機体制御用コントローラ30と通信を行ない、ノートパソコン77上に機械情報などをリアルタイムで表示させる。

次に、前記動態管理用コントローラ26内における通信処理を説明する。

演算処理部61では、主電源スイッチがオンになっている限り、管理部15からの呼出用電子メールが受信されて無線通信部64のメモリ内に保存されているか否かを常時チェックしている。

管理部15から呼出用電子メールが送信された場合、無線通信部64で受信し、即座に無線通信部64のメモリに保存する。チェックしている演算処理部61がその保存を確認すると、無線通信部64に無線通信部64のメモリから管理部15の電話番号を取り出させ、管理部15側に架電させる。

無線通信部64が管理部15と通じると、管理部15から設定データがあればそれが送信され、それとともに所望の作業機械11の送信要求が送信される。演算処理部61では、まず設定データを受信したかどうか確認し、受信があれば、それを記憶部62の設定データ記憶部73に保存して更新し、更新完了した結果をデータとして管理部15側に返す。設定データは、上述したように、演算処理部61の制御指令であり、更新以後は更新後の設定に基づき制御が行われる。

次に演算処理部61は、稼働データ要求を確認すると、所望の作業機械11の稼働データを稼働データ記憶部71から取り出して、無線通信部64から管理部15へ送信させる。なお、稼働データを受信した管理部15側では、その稼働データをウェブサイトに反映させ、顧客またはサービスマンに情報提供する。

次に演算処理部61は、記憶部62の自発送信データ記憶部72内に警告情報の有無を確認し、警告情報があれば、そのデータを取り出し、無線通信部64から管理部15へ送信させる。

警告情報を受信した管理部15側では、そのデータをウェブサイトに反映させるとともに、管理部15側に登録されている顧客またはサービスマンの携帯電話17ph，19phに、警告情報を受信した旨の電子メールを送信する。

演算処理部61は、各データ送信後、設定された所定時間が経過すると、強制的に回線を切断させる。なお、管理部15からの呼出用電子メールがない場合、演算処理部61は、記憶部62の自発送信データ記憶部72内に警告情報があるか否かを常時チェックし、データがあれば、無線通信部64から管理部15に架電させて、警告情報を送信させる。

次に、図１に示されるように、管理部15は、作業機械11のエンジンに作用するエンジン負荷を累積させた累積負荷ポイントと、この累積負荷ポイントに応じたエンジン損傷程度を表わすダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性78を、車両データベース31に備えており、または諸情報データベース43から得ることが可能であり、管理部15のサーバは、この累積負荷・ダメージ特性78を用いて、作業機械11の稼働データの中から選択したエンジン負荷の累積値よりエンジンメンテナンス時期を決定する。

累積負荷ポイントは、前回のエンジンメンテナンス時から累積する燃料消費量すなわち累積燃料消費量、または前回のエンジンメンテナンス時から累積するアクセルダイアル使用数値の累積合計値すなわち累積アクセルダイアル使用数値などの、エンジン負荷と関連する数値を累積させたものである。

この累積負荷ポイントとしては、ポンプ制御用レギュレータを制御するパワーシフト圧の頻度分布情報や、ターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧の頻度分布情報から得ることも可能である。

すなわち、ポンプ出力を制御するポンプ制御用レギュレータのパワーシフト圧を自動的に制御してエンジンにかかる負荷を自動的に変化させる制御システムでは、パワーシフト圧センサにより検出したパワーシフト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすパワーシフト圧頻度分布情報を分析することで、エンジンにかかる作業負荷の変動状況を判断できることから、作業機械11の動態管理用コントローラ26は、パワーシフト圧頻度分布情報を一定稼動時間ごとに作成して、無線通信機能により管理部15に送信する。

あるいは、ターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧は、エンジンの出力と関連して自動的に制御されるので、ブースト圧センサにより検出したブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を分析することで、エンジンの出力と関連する作業負荷を判断できることから、作業機械11の動態管理用コントローラ26は、ブースト圧頻度分布情報を一定稼動時間ごとに作成して、無線通信機能により管理部15に送信する。

管理部15では、受信したパワーシフト圧頻度分布情報やブースト圧頻度分布情報を蓄積して、累積負荷ポイントを検出することができる。

ダメージポイントは、累積負荷ポイントに応じてエンジンごとに一意的に決まる固有の特性値であり、予めエンジンに作用する累積負荷ポイントとの関係でデータを収集しておく。

このダメージポイントを得る最も容易な方法は、故障率を用いることである。すなわち、アクセルダイアルの使用比率やパワーシフト圧を定条件にした際に計算される故障率の逆数をダメージポイントにする。

あるいは、設計耐久時間（例えば２０００時間）に対してどの程度経過したかを検出することによっても、ダメージの影響度の大小を設定することができるので、設計耐久時間に対する稼働時間の割合から計算する係数をもとにダメージポイントを演算するようにしてもよい。

したがって、累積負荷・ダメージ特性78は、エンジンごとに予め作成して、車両データベース31または諸情報データベース43に格納しておく。図１に示されるように、この累積負荷・ダメージ特性78には、ダメージポイントの臨界点があり、この臨界点より上側は、エンジンメンテナンスが必要な領域（以下、「エンジンメンテナンス必要領域」という）Ａである。

管理部15は、累積負荷・ダメージ特性78と、累積負荷・ダメージ特性78におけるエンジンメンテナンス必要領域Ａと、累積負荷・ダメージ特性78における現在の状態Ｂとを、端末機器17，19のディスプレイおよび作業機械11のモニタに表示させる機能を備えている。

そして、図４に示されるように、管理部15は、累積燃料消費量または累積アクセルダイアル使用数値などにより、エンジン負荷を累積して、累積負荷ポイントを求め（ステップS1）、累積負荷ポイントが一定のダメージ量（臨界点）を超えたか否かを判断し（ステップS2）、累積負荷ポイントが一定のダメージ量（臨界点）を超えた場合、すなわち累積負荷・ダメージ特性78における現在の状態Ｂがエンジンメンテナンス必要領域Ａに入った場合は、エンジンのメンテナンスが必要であるから、メンテナンス要求信号を出力する（ステップS3）。

このメンテナンス要求信号は、管理部15から外部の修理業務システム44に送信されて保存されるとともに、顧客向情報処理部35、社内向情報処理部36を経て顧客端末機器17、社内端末機器19に送信され、同時に無線キャリアネットワーク14などを経て作業機械11にも送信され、作業機械11のキャブ内に設置されたモニタなどに表示されるので、顧客などにもエンジンメンテナンスの必要性を伝えることができる。

このようにして、遠隔地にある作業機械11の稼働状態を管理部15で管理できる作業機械遠隔稼働管理システム10において、管理部15は、エンジン負荷に関する燃料消費量またはアクセルダイアル使用数値などのエンジン負荷データを監視するとともに、そのエンジン負荷データを蓄積して、エンジンに対し作用する負荷の累積値を記憶し、エンジンの疲労状況を推定し、エンジンメンテナンス時期が近づいた作業機械11をフォローして、そのエンジンが故障する前にメンテナンスを行なうことで、ユーザの休車時間を低減でき、ランニングコストを低減でき、設計部門などでの不具合対応を迅速化でき、従来のメンテナンス作業の大幅な効率化を達成できる。

また、上記管理部15は、エンジン負荷を累積させた累積負荷ポイントとダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性78を用いて、エンジン負荷の累積値よりエンジンメンテナンス時期を決定するので、簡単な手法で適切なエンジンメンテナンス時期を決定できる。

さらに、累積負荷・ダメージ特性78に、エンジンメンテナンス必要領域Ａと、現在の状態Ｂとを表示させるので、現在の累積負荷ポイントと対応するダメージポイントが、エンジンメンテナンス必要領域Ａすなわち臨界点に接近している状態も検知できるので、エンジンのメンテナンスに必要な部品の調達などの準備期間を確保できる。

本発明は、作業機械のエンジン耐久寿命の延長に役立つエンジンメンテナンス時期決定法に利用可能である。

本発明に係るエンジンメンテナンス時期決定法に用いられる作業機械遠隔稼働管理システムの一実施の形態を示す概要図である。 同上システムの管理部における構成を示すブロック図である。 同上システムの作業機械における構成を示すブロック図である。 同上決定法の一実施の形態を示すフローチャートである。

符号の説明

10 作業機械遠隔稼働管理システム
11 作業機械
15 管理部
17，19 端末機器としての顧客端末機器、社内端末機器
78 累積負荷・ダメージ特性

Claims (2)

1. 作業機械の稼働データを作業機械から管理部に無線通信で送信し、管理部で受信した稼働データを端末機器に提供する作業機械遠隔稼働管理システムにおいて、
   管理部は、エンジン負荷を累積させた累積負荷ポイントと、この累積負荷ポイントに応じて一意的に決まるダメージポイントとの関係を予め求めた累積負荷・ダメージ特性を用いて、作業機械の稼働データの中から選択したエンジン負荷の累積値よりエンジンメンテナンス時期を決定する
   ことを特徴とするエンジンメンテナンス時期決定法。
2. 管理部は、累積負荷・ダメージ特性と、累積負荷・ダメージ特性におけるエンジンメンテナンスが必要な領域と、累積負荷・ダメージ特性における現在の状態とを、端末機器に表示させる
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンメンテナンス時期決定法。

Images