JP2022143335A - 作業機械の故障診断システムおよび故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械に搭載されたコンポーネントの故障を容易に特定する。【解決手段】コントローラは、第１の期間に検出された時系列データを第１のスナップショットデータとして取得し、第１の期間よりも後の第２の期間に検出された時系列データを第２のスナップショットデータとして取得する。記憶部には、コンポーネントの動作状況を監視するための物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因であるコンポーネントの故障とが関連付けられた情報が記憶されている。コントローラは、第１のスナップショットデータと、第２のスナップショットデータと、記憶部に記憶されている情報とに基づいて、コンポーネントの故障を特定する。【選択図】図１２

Description

本開示は、作業機械の故障診断システムおよび故障診断方法に関する。

特開２０１６－１５１０８６号公報（特許文献１）には、診断対象ショベルの稼働状態を示す時系列データと、データベースから取得された典型的時系列データと、が対比されて表示装置に表示される、ショベル支援装置が開示されている。上記文献には、診断対象ショベルの時系列データと典型的時系列データとを対比させることで、診断対象ショベルに異常が生じている場合に異常を直感的に確認できると記載されている。

特開２０１６－１５１０８６号公報

１つの時系列データを取得して分析したとしても、真の故障原因を特定することが困難な場合がある。

本開示では、コンポーネントの故障を容易に特定できる、作業機械の故障診断システムおよび故障診断方法が提案される。

本開示のある局面に従うと、作業機械の故障診断システムが提案される。故障診断システムは、作業機械に搭載されたコンポーネントと、コンポーネントの動作状況を監視するために所定の物理量を検出する検出部と、コントローラと、記憶部とを備えている。コントローラは、所定期間に検出された物理量の時系列データを、スナップショットデータとして取得する。コントローラは、検出部が検出した物理量が正常な範囲にあるか否かを判定する。記憶部は、物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因であるコンポーネントの故障と、が関連付けられた情報を記憶する。コントローラは、第１の期間に検出された時系列データを、第１のスナップショットデータとして取得する。コントローラは、第１の期間よりも後の第２の期間に検出された時系列データを、第２のスナップショットデータとして取得する。コントローラは、第１のスナップショットデータと、第２のスナップショットデータと、記憶部に記憶されている情報とに基づいて、コンポーネントの故障を特定する。

本開示のある局面に従うと、作業機械の故障診断方法が提案される。作業機械は、コンポーネントと、コンポーネントの動作状況を監視するために所定の物理量を検出する検出部とを備えている。検出部が検出した物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因であるコンポーネントの故障とが関連付けられた情報が、記憶部に記憶されている。故障診断方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、第１の期間に検出された物理量の時系列データを、第１のスナップショットデータとして取得することである。第２のステップは、第１の期間よりも後の第２の期間に検出された物理量の時系列データを、第２のスナップショットデータとして取得することである。第３のステップは、第１のスナップショットデータと、第２のスナップショットデータと、記憶部に記憶されている情報とに基づいて、コンポーネントの故障を特定することである。

本開示に係る故障診断システムおよび故障診断方法によれば、作業機械に搭載されたコンポーネントの故障を容易に特定することができる。

本開示の実施形態に基づく作業機械の構成を概略的に示す図である。 エンジンの冷却システムの系統図である。 実施形態に基づくシステムの構成を示すブロック図である。 故障原因データベースの第１の例を示す模式図である。 故障原因データベースの第２の例を示す模式図である。 各物理量が正常な範囲にあるときのスナップショットデータの図である。 物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第１の例の図である。 物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第２の例の図である。 物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第３の例の図である。 物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第４の例の図である。 物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第５の例の図である。 実施形態に基づくコンポーネントの故障を特定する処理の流れを示すフロー図である。 故障の発生から時間が経過した時点でのスナップショットデータの図である。 第二実施形態に基づくシステム構成を示すブロック図である。 第三実施形態に基づくシステム構成を示すブロック図である。

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第一実施形態］
＜作業機械の全体構成＞
図１は、本開示の実施形態に基づく作業機械の一例としての油圧ショベル１の構成を概略的に示す側面図である。図１に示されるように、油圧ショベル１は、走行体２と、旋回体３と、作業機４とを主に備えている。走行体２と旋回体３とにより、油圧ショベル１の車体が構成されている。

走行体２は、左右一対の履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動されることにより、油圧ショベル１が自走する。

旋回体３は、走行体２に対して旋回自在に設置されている。旋回体３は、キャブ７と、エンジンルーム５と、カウンタウェイト６とを主に有している。キャブ７は、旋回体３のたとえば前方左側に配置されている。油圧ショベル１を操作するオペレータは、キャブ７に搭乗する。キャブ７の内部には、オペレータが着座するための運転席が配置されている。エンジンルーム５は、キャブ７に対して旋回体３の後方側に配置されている。エンジンルーム５は、エンジンユニット（後述するエンジン１０、排気処理構造体など）を収納している。カウンタウェイト６は、エンジンルーム５の後方に配置されている。

作業機４は、旋回体３の前方側に装着されている。作業機４は、キャブ７のたとえば右側に配置されている。作業機４は、油圧シリンダにより駆動可能である。この駆動により、作業機４は、旋回体３に対して上下に回動可能である。

＜冷却システムの構成＞
図２は、エンジン１０の冷却システムの系統図である。エンジン１０は、図１に示される旋回体３に搭載される。エンジン１０は、エンジンルーム５内に収納される。エンジン１０の冷却システムは、冷却水が循環する冷却水循環路２０を備えている。冷却水ポンプ２２、ウオータジャケット２１Ａ、サーモスタット２４、およびラジエータ２６が、この順に冷却水配管２１を介して連結されている。冷却水ポンプ２２で加圧された冷却水は、ウオータジャケット２１Ａ、サーモスタット２４、およびラジエータ２６の順に流れる。図２中の、冷却水循環路２０に沿う矢印は、冷却水の流れ方向を示す。

冷却水ポンプ２２は、エンジン１０の発生する駆動力によって駆動されて、冷却水を圧送する。ウオータジャケット２１Ａは、エンジン１０の内部、たとえば、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの内部に設けられた、冷却水の流路である。エンジン１０の内部で発生した熱が、ウオータジャケット２１Ａを流れる冷却水に伝達されて、エンジン１０が冷却される。エンジン１０から熱を受けた冷却水は、ラジエータ２６で空気との熱交換により冷却される。ラジエータ２６で冷却された冷却水が、冷却水ポンプ２２へ戻る。

サーモスタット２４は、エンジン１０内の冷却水の温度を制御する。エンジン１０内の冷却水の温度が低いと、サーモスタット２４は閉状態とされ、冷却水がラジエータ２６に流れなくなる。エンジン１０内だけで循環する冷却水の流路が形成されることにより、エンジン１０の温度上昇が促進される。エンジン１０内の冷却水の温度が高くなると、サーモスタット２４が開状態になり、冷却水がラジエータ２６に流れる。ラジエータ２６で冷却された冷却水がエンジン１０に循環することにより、冷却水への放熱によってエンジン１０が冷却されるようになる。

ラジエータ２６に、リザーバタンク２８が接続されている。リザーバタンク２８内に、冷却水の一部が貯留される。ラジエータ２６からリザーバタンク２８へ、またはその逆方向へ、冷却水が適宜に流れることにより、適切な量の冷却水が冷却水循環路２０を循環できるようになっている。

図２にはまた、作動油が循環する作動油循環路３０が図示されている。本例において作動油とは、油圧アクチュエータ４０を作動するために、それらの油圧アクチュエータ４０に供給される油をいう。油圧アクチュエータ４０は、たとえば、作業機４を駆動するための油圧シリンダ、旋回体３を走行体２に対して旋回させる旋回モータ、および、走行体２を走行させるための走行モータを含む。

作動油ポンプ３２、メインバルブ３４、オイルクーラ３６、および作動油タンク３８が、この順に作動油配管３１を介して連結されている。作動油ポンプ３２で加圧された作動油は、メインバルブ３４、オイルクーラ３６、および作動油タンク３８の順に流れる。図２中の、作動油循環路３０に沿う矢印は、作動油の流れ方向を示す。

作動油タンク３８には、作動油が貯留されている。作動油ポンプ３２は、エンジン１０の出力軸１２に連結されており、出力軸１２を介してエンジン１０の発生する駆動力を受ける。作動油ポンプ３２は、エンジン１０の駆動力によって駆動されて、作動油タンク３８内の作動油をメインバルブ３４へ圧送する。

メインバルブ３４には、図示しないスプールが内蔵されている。メインバルブ３４は、スプールがその軸方向に移動することによって、各油圧アクチュエータ４０に供給される作動油の流量および方向を制御する。油圧アクチュエータ４０からメインバルブ３４へ戻った作動油は、オイルクーラ３６で空気との熱交換により冷却される。オイルクーラ３６で冷却された作動油が、作動油タンク３８へ戻る。

メインバルブ３４とオイルクーラ３６との間の作動油配管３１に、バイパス弁３７が設けられている。バイパス弁３７は、一部の作動油をオイルクーラ３６へ供給して冷却するとともに、残りの作動油をオイルクーラ３６へ供給せずに直接作動油タンク３８へ戻す。作動油の温度が低いと、作動油が流れるときの抵抗が大きくなり、燃費が低下する。オイルクーラ３６で冷却される作動油の量がバイパス弁３７によって調整されることにより、作動油の温度が適切に制御されている。

エンジン１０の出力軸１１に、冷却ファン１６が連結されている。冷却ファン１６は、出力軸１１を介してエンジン１０の駆動力を受けて回転駆動されることにより、ラジエータ２６とオイルクーラ３６とを通る空気の流れを生成する。ラジエータ２６は、冷却ファン１６によって生成された空気流れに放熱させることにより、冷却水を冷却する。オイルクーラ３６は、冷却ファン１６によって生成された空気流れに放熱させることにより、作動油を冷却する。ラジエータ２６とオイルクーラ３６とは、隣り合って配置されている。ラジエータ２６とオイルクーラ３６とは、冷却ファン１６の発生する空気の流れ方向に並べられてもよい。

エンジン１０の出力軸１１に、ファンクラッチ１８が設けられている。冷却ファン１６は、ファンクラッチ１８を介して、エンジン１０に連結されている。ファンクラッチ１８は、冷却ファン１６の回転数を調節可能である。エンジン１０の回転数、冷却水温、および作動油温が比較的低く、冷却水および作動油の冷却の必要性が小さいとき、たとえばエンジン１０の起動直後に、エンジン１０から冷却ファン１６への駆動力の伝達を低減することにより、騒音を低減でき、冷却ファン１６を駆動するための損失を低減できる。エンジン１０の回転数が上昇して冷却水温および作動油温が上昇すると、ファンクラッチ１８が完全に繋がった状態になり、冷却ファン１６に駆動力を伝達して冷却ファン１６の回転数を増大することにより、冷却水および作動油の冷却を促進する。

＜検出部６０＞
図２に示される冷却システムには、所定の物理量を検出する検出部６０が設けられている。検出部６０は、水温センサ６１、油温センサ６２、ファン回転数センサ６３、水位センサ６４、燃料噴射量センサ６５、およびエンジン回転数センサ６６を含む。

水温センサ６１は、冷却水の温度を検出する。冷却水の温度は、冷却ファン１６、冷却水ポンプ２２、サーモスタット２４、およびラジエータ２６の動作状況を監視するために使用される。油温センサ６２は、作動油の温度を検出する。作動油の温度は、冷却ファン１６、作動油ポンプ３２、オイルクーラ３６、およびバイパス弁３７の動作状況を監視するために使用される。ファン回転数センサ６３は、冷却ファン１６の回転数を検出する。冷却ファン１６の回転数は、冷却ファン１６の動作状況を監視するために使用される。また、冷却ファン１６の回転数は、水温センサ６１および油温センサ６２が検出する各温度に応じて、コントローラ５０によって制御される。

水位センサ６４は、リザーバタンク２８内の冷却水の水位を検出する。リザーバタンク２８内の冷却水の水位は、リザーバタンク２８および冷却水循環路２０を構成する各機器の動作状況を監視するために使用される。燃料噴射量センサ６５は、エンジン１０への燃料の供給量を検出する。エンジン１０への燃料の供給量は、エンジン１０の動作状況を監視するために使用される。エンジン回転数センサ６６は、エンジン１０の回転数を検出する。エンジン１０の回転数は、エンジン１０の動作状況を監視するために使用される。

検出部６０はまた、外気温センサ６７を含む。外気温センサ６７は、冷却システムの近傍における外気温を検出する。外気温センサ６７によって、ラジエータ２６およびオイルクーラ３６に供給される空気の温度が検出される。

上述したエンジン１０、冷却ファン１６、冷却水循環路２０、冷却水ポンプ２２、サーモスタット２４、ラジエータ２６、リザーバタンク２８、作動油ポンプ３２、オイルクーラ３６、およびバイパス弁３７は、作業機械の一例としての油圧ショベル１に搭載されたコンポーネントに含まれるものである。検出部６０は、コンポーネントの動作状況を確認するために、所定の物理量を検出する。各検出部６０によって検出された物理量を示す検出信号は、コントローラ５０に入力される。

図２に示される水温センサ６１は、エンジン１０の内部に設けられているが、水温センサ６１は冷却水循環路２０の任意の位置に配置されてもよい。図２に示される油温センサ６２は、作動油タンク３８に設けられているが、油温センサ６２は作動油循環路３０の任意の位置に配置されてもよい。

＜コントローラ５０の構成＞
図３は、実施形態に基づくシステムの構成を示すブロック図である。図３に示されるように、コントローラ５０は、作動制御部５０Ａと、物理量取得部５０Ｂと、状態判定部５０Ｃと、スナップショットデータ取得部５０Ｄと、演算処理部５０Ｅと、記憶部５０Ｆとを含む。

図３に示される操作装置５２は、油圧ショベル１を起動させるためのオペレータの操作を受け付ける。操作装置５２は、たとえばキャブ７の内部に配置されている。操作装置５２はたとえば、エンジンキースイッチである。作動制御部５０Ａは、操作装置５２から、オペレータにより操作装置５２が操作されたことを示す検出信号の入力を受けて、油圧ショベル１を作動させるための指示信号を生成する。コントローラ５０から、各コンポーネントに制御信号が出力されることにより、各コンポーネントが動作する。たとえば、作動制御部５０Ａからエンジン１０に指示信号が出力されることにより、エンジン１０が始動する。

物理量取得部５０Ｂは、図２を参照して説明した各々の検出部６０から、検出部６０が検出した物理量を示す信号の入力を受ける。

スナップショットデータ取得部５０Ｄは、検出部６０によって検出され物理量取得部５０Ｂに入力された物理量に基づいて、各物理量の時系列データを生成する。スナップショットデータ取得部５０Ｄは、所定期間に検出された複数の物理量の時系列データを纏めたデータを、スナップショットデータとして取得する。なお、取得したスナップショットデータは、記憶部５０Ｆに保存されるが、所定の時間が経過した際に消去、または新たに取得されたスナップショットデータに更新されるようにする。スナップショットデータの詳細は後述する。

状態判定部５０Ｃは、検出部６０によって検出され物理量取得部５０Ｂに入力された各物理量が、正常な範囲にあるか、または正常な範囲から逸脱しているかを判定する。状態判定部５０Ｃは、スナップショットデータに基づいて、各物理量が正常な範囲にあるか否かを判定してもよい。

スナップショットデータ取得部５０Ｄは、作動制御部５０Ａが指示信号を生成した後の、いずれかの物理量が正常な範囲から逸脱していると状態判定部５０Ｃが最初に判定した時点からさかのぼった所定期間に検出された物理量の時系列データを、初出スナップショットデータとして取得する。初出スナップショットデータは、記憶部５０Ｆに保存される。

演算処理部５０Ｅは、いずれかの物理量が正常な範囲から逸脱していると状態判定部５０Ｃが判定した場合に、スナップショットデータ取得部５０Ｄが取得したスナップショットデータに基づいて、その物理量の正常な範囲からの逸脱の原因であるコンポーネントの故障を特定する。記憶部５０Ｆには、故障原因データベース５０ＦＤＢが格納されている。故障原因データベース５０ＦＤＢは、物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因であるコンポーネントの故障とが関連付けられた情報を含んでいる。演算処理部５０Ｅは、故障原因データベース５０ＦＤＢを記憶部５０Ｆから読み出し、特定の物理量が正常な範囲から逸脱したときにその逸脱の原因となるコンポーネントの故障を、１つまたは複数特定する。

故障原因データベース５０ＦＤＢは、コンポーネントの故障と、その故障に対する対策とが関連付けられた情報をさらに含んでいる。演算処理部５０Ｅは、物理量の正常な範囲からの逸脱の原因として特定したコンポーネントの故障に対する対策を出力する。演算処理部５０Ｅはたとえば、コンポーネントの故障に対する対策をモニタ５４に表示する。モニタ５４は、たとえばキャブ７の内部に配置されている。モニタ５４は、たとえば運転席の前方に配置されている。キャブ７に搭乗して油圧ショベル１を操作するオペレータは、モニタ５４の表示を見ることにより、コンポーネントの故障とその故障に対する対策とを認識することができる。

図３に示されるコントローラ５０の各機能ブロックが、必ずしも１台のコントローラによって実現されなくてもよい。機能ブロックの一部を含むコントローラの複数台の組み合わせによって、図３に示されるコントローラ５０が実現されてもよい。たとえば、物理量取得部５０Ｂと、演算処理部５０Ｅとが、別々のハードウェアで構成されてもよい。

＜故障原因データベース５０ＦＤＢ＞
図４は、故障原因データベース５０ＦＤＢの第１の例を示す模式図である。図４には、フォルトツリーが示されている。図４では、フォルトツリーが対象とする事象は、エンジン１０の冷却水のオーバーヒートとされている。エンジン１０の冷却水のオーバーヒートが、上述した、物理量の正常な範囲からの逸脱の一例に相当する。

エンジン１０の冷却水のオーバーヒートが発生したことは、水温センサ６１によって検出される冷却水の温度が、正常な範囲から逸脱していることで、判別される。エンジン回転数センサ６６によって検出されるエンジン１０の回転数が正常な範囲から逸脱しておりエンジン１０の出力が低下していることを、補助的にオーバーヒートの発生の判別に使用してもよい。

冷却水のオーバーヒートは、冷却水の放熱不足、またはエンジン１０の発熱が過大であることにより発生する。

冷却水の放熱不足は、冷却水量の不足、冷却水の循環不良、冷却水から熱を放散させるためにラジエータ２６に当てられる風量の不足、または、冷却水から熱を放散させるためにラジエータ２６に当てられる風の温度が高いことにより発生する。

冷却水量の不足が発生したことは、水位センサ６４によって検出されるリザーバタンク２８内の冷却水の水位が、正常な範囲から逸脱していることで、判別される。

冷却水量の不足は、冷却水の漏れ、または、冷却水の蒸発により発生する。冷却水の漏れは、冷却水配管２１、リザーバタンク２８、またはラジエータ２６において発生し得る。冷却水の蒸発は、ラジエータ２６において発生し得る。したがってこの場合、故障が発生したコンポーネントは、冷却水配管２１、リザーバタンク２８、またはラジエータ２６のいずれかであると特定される。冷却水配管２１、リザーバタンク２８、またはラジエータ２６における冷却水の漏れまたは蒸発という故障の事象と、その故障に対する対策としての目視点検とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

冷却水の循環不良は、冷却水ポンプ２２の不良、または、サーモスタット２４の不良により発生する。

冷却水ポンプ２２の不良は、冷却水ポンプ２２において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントは冷却水ポンプ２２であると特定される。冷却水ポンプ２２の不良という故障の事象と、その故障に対する対策としての冷却水ポンプ２２の交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

サーモスタット２４の不良は、サーモスタット２４において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントはサーモスタット２４であると特定される。サーモスタット２４の不良という故障の事象と、その故障に対する対策としてのサーモスタット２４の交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

冷却水から熱を放散させるための風量不足は、冷却ファン１６の回転数不足、または、ラジエータ２６の放熱面が目詰まりしていることにより発生する。以下、ラジエータ２６の目詰まりとは、ラジエータ２６の放熱面に目詰まりが発生していることを示す。

冷却ファン１６を原因として風量不足が発生したことは、ファン回転数センサ６３によって検出される冷却ファン１６の回転数が、正常な範囲から逸脱していることで、判別される。油温センサ６２によって検出される作動油の温度が正常な範囲から逸脱しており、冷却水のオーバーヒートと作動油のオーバーヒートが同時に発生していることを、補助的に風量の不足の発生の判別に使用してもよい。

冷却ファン１６の回転数不足は、冷却ファン１６の動作不良、または、ファンクラッチ１８の動作不良により発生する。この場合、故障が発生したコンポーネントは、冷却ファン１６またはファンクラッチ１８であると特定される。冷却ファン１６の動作不良という故障の事象と、その故障に対する対策としての冷却ファン１６の点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。ファンクラッチ１８の動作不良という故障の事象と、その故障に対する対策としてのファンクラッチ１８の点検、交換および補修後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

ラジエータ２６の目詰まりは、ラジエータ２６において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントはラジエータ２６であると特定される。ラジエータ２６の目詰まりという故障の事象と、その故障に対する対策としてのラジエータ２６の目視点検および清掃とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

冷却水から熱を放散させるためにラジエータ２６に当たる風の温度が高いことは、外気温が高いことに関係する。外気温が高いことは、外気温センサ６７によって検出される外気温が正常な範囲から逸脱していることで、判別される。オペレータは、モニタ５４に表示される外気温を目視することにより、外気温が高いという不具合の原因を確認できる。

エンジン１０の発熱が過大であることは、エンジン１０への燃料噴射量が過大であること、または、エンジン１０で発生する抵抗もしくは負荷が大きいことにより発生する。

エンジン１０への燃料噴射量が過大であることは、燃料噴射量センサ６５によって検出されるエンジン１０への燃料の供給量が正常な範囲から逸脱していることで、判別される。

エンジン１０への燃料噴射量が過大であることは、エンジン１０への燃料供給系統に設けられた噴射ポンプ１４の動作不良により発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントは、噴射ポンプ１４であると特定される。噴射ポンプ１４の動作不良という故障の事象と、その故障に対する対策としての噴射ポンプ１４の点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

エンジン１０で発生する抵抗が大きいことは、ピストンまたはピストンリングなどのエンジン１０の構成部品に、たとえば摩耗または破損などの不良が発生することにより、抵抗または負荷が発生することであり、この場合、故障が発生したコンポーネントは、ピストンまたはピストンリングであると特定される。ピストンまたはピストンリングの不良という故障の事象と、その故障の対策としてのピストンおよびピストンリングの点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

このように、コンポーネントの故障に関連した検出部６０の検出結果を解析することによって、エンジン１０の冷却水のオーバーヒートの原因であるコンポーネントの故障を容易に特定でき、加えて、故障に対する対策を容易に把握することができる。

図５は、故障原因データベース５０ＦＤＢの第２の例を示す模式図である。図４と同様に図５にはフォルトツリーが示されている。図５では、フォルトツリーが対象とする事象は、作動油のオーバーヒートとされている。作動油のオーバーヒートが、上述した、物理量の正常な範囲からの逸脱の一例に相当する。作動油のオーバーヒートが発生したことは、油温センサ６２によって検出される作動油の温度が、正常な範囲から逸脱していることで、判別される。

作動油のオーバーヒートは、作動油から熱を放散させるためにオイルクーラ３６に当てられる風量の不足、作動油から熱を放散させるためにオイルクーラ３６に当てられる風の温度が高いこと、または、作動油の循環不良により、発生する。

作動油から熱を放散させるための風量不足は、冷却ファン１６の回転数不足、または、オイルクーラ３６の放熱面が目詰まりしていることにより発生する。以下、オイルクーラ３６の目詰まりとは、オイルクーラ３６の放熱面に目詰まりが発生していることを示す。

冷却ファン１６を原因として風量不足が発生したことは、ファン回転数センサ６３によって検出される冷却ファン１６の回転数が、正常な範囲から逸脱していることで、判別される。冷却ファン１６の回転数不足は、冷却ファン１６の動作不良、または、ファンクラッチ１８の動作不良により発生する。この場合、故障が発生したコンポーネントは、冷却ファン１６またはファンクラッチ１８であると特定される。冷却ファン１６の動作不良という故障の事象と、その故障に対する対策としての冷却ファン１６の点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。ファンクラッチ１８の動作不良という故障の事象と、その故障に対する対策としてのファンクラッチ１８の点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

オイルクーラ３６の目詰まりは、オイルクーラ３６において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントはオイルクーラ３６であると特定される。オイルクーラ３６の目詰まりという故障の事象と、その故障に対する対策としてのオイルクーラ３６の目視点検および清掃とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

作動油から熱を放散させるためにオイルクーラ３６に当たる風の温度が高いことは、外気温が高いことに関係する。外気温が高いことは、外気温センサ６７によって検出される外気温が正常な範囲から逸脱していることで、判別される。オペレータは、モニタ５４に表示される外気温を目視することにより、外気温が高いという不具合の原因を確認できる。

作動油の循環不良は、作動油ポンプ３２の不良、または、バイパス弁３７の不良により発生する。

作動油ポンプ３２の不良は、作動油ポンプ３２において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントは作動油ポンプ３２であると特定される。作動油ポンプ３２の不良という故障の事象と、その故障に対する対策としての作動油ポンプ３２の点検、交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

バイパス弁３７の不良は、バイパス弁３７において発生し、この場合、故障が発生したコンポーネントはバイパス弁３７であると特定される。バイパス弁３７の不良という故障の事象と、その故障に対する対策としてのバイパス弁３７の交換および交換後の効果確認とが、関連付けられて、記憶部５０Ｆに記憶されている。

このように、コンポーネントの故障に関連した検出部６０の検出結果を解析することによって、作動油のオーバーヒートの原因であるコンポーネントの故障を容易に特定でき、加えて、故障に対する対策を容易に把握することができる。

＜スナップショットデータ＞
次に、所定期間に検出された複数の物理量の時系列データを纏めたデータ、すなわちスナップショットデータについて説明する。図６は、各物理量が正常な範囲にあるときのスナップショットデータの図である。

図６および後述のスナップショットデータを示す図面には、横軸を時間とし縦軸を温度とする冷却水温の時系列データのグラフ、横軸を時間とし縦軸を温度とする作動油温の時系列データのグラフ、横軸を時間とし縦軸を温度とする外気温度の時系列データのグラフ、横軸を時間とし縦軸を回転数とする冷却ファン１６の回転数の時系列データのグラフ、横軸を時間とし縦軸を回転数とするエンジン１０の回転数の時系列データのグラフ、横軸を時間とし縦軸を水位レベルとするリザーバタンク２８内の冷却水の水位の時系列データのグラフ、および、横軸を時間とし縦軸を燃料噴射量とするエンジン１０への燃料の供給量の時系列データのグラフが示されている。１つの図中に示される、すなわち、１つのスナップショットデータに含まれるこれらの時系列データは、同一の期間における各物理量の時間推移を示す。

図６には、各物理量が正常な範囲にあるときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間において、サーモスタット２４を開弁する閾値よりも高く冷却水がオーバーヒートとなる閾値よりも低い範囲に保たれている。作動油温は、所定期間において、作動油がオーバーヒートとなる閾値よりも低い範囲、より特定的には、冷却ファン１６の回転数を最大にする閾値よりも低い範囲に保たれている。外気温度は、所定期間において、使用環境限界温度、たとえば４５℃、よりも低い範囲に保たれている。

冷却ファン１６の回転数は、所定期間において、ほぼ最大の回転数に保たれている。エンジン１０の回転数は、所定期間において、エンジン１０の発生する駆動力が最大となる定格の回転数にほぼ保たれている。リザーバタンク２８内の冷却水の水位は、所定期間において、水位レベル高となる閾値よりも低く水位レベル低となる閾値よりも高い水位、より特定的には、水位レベル高となる閾値よりも少し低い水位にほぼ保たれている。エンジン１０への燃料の噴射量は、エンジン１０の発生する駆動力が最大となる定格回転に対応する噴射量にほぼ保たれている。

図７は、物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第１の例の図である。図７には、冷却水温と作動油温とが正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却ファン１６の回転数を最大にする閾値を越えて、作動油がオーバーヒートとなる閾値に達している。

外気温度は、所定期間における時間の経過とともに緩やかに上昇している。冷却水温および作動油温がオーバーヒートとなる閾値に到達したことに伴って、ラジエータ２６およびオイルクーラ３６を通過して排出される空気の温度が上昇しており、これにより、冷却システムの近傍における外気温が上昇したことを外気温センサ６７が検出したものと考えられる。

エンジン１０の回転数の時間推移、リザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移、およびエンジン１０への燃料の噴射量の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。

図７に示される第１の例では、冷却水温と作動油温との両方がオーバーヒートとなる閾値に達している。図４に示される冷却水のオーバーヒートの原因と、図５に示される作動油のオーバーヒートの原因とにおける、共通する原因が、冷却水温と作動油温との両方がオーバーヒートとなった原因と推定される。つまり、冷却水および作動油から放熱させるための風量の不足が、オーバーヒートの原因であると推定される。

そこで、冷却ファン１６の回転数の時間推移を参照すると、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで回転数が急増して、所定期間の後半ではほぼ最大の回転数に保たれていると認識される。図４，５に示される、風量の不足を引き起こす原因のうち、冷却ファン１６の回転数不足は、原因ではないと推定される。したがって、ラジエータ２６およびオイルクーラ３６の目詰まりが発生していると、故障の事象が特定される。

このようにして、演算処理部５０Ｅ（図３）が、コンポーネントの故障を特定する。演算処理部５０Ｅはさらに、コンポーネントの故障に対する対策を出力する。この場合演算処理部５０Ｅは、ラジエータ２６およびオイルクーラ３６の目詰まりを解消するための清掃をオペレータに通知するような出力をする。たとえば演算処理部５０Ｅは、モニタ５４に、ラジエータ２６およびオイルクーラ３６の目詰まりを解消するための清掃を促す表示をする。

図８は、物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第２の例の図である。図８にもまた、冷却水温と作動油温とが正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、作動油がオーバーヒートとなる閾値に達している。

外気温度は、所定期間に亘って均衡しているが、図６に示される正常な範囲にあるときよりも高くなっている。エンジン１０の回転数の時間推移、リザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移、およびエンジン１０への燃料の噴射量の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。

図８に示される第２の例においても、図７に示される第１の例と同様に、冷却水および作動油から放熱させるための風量の不足が、冷却水温と作動油温との両方がオーバーヒートとなった原因であると推定される。

そこで、冷却ファン１６の回転数の時間推移を参照すると、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで回転数が増加しているが、最大の回転数にまで増加していない。所定期間の後半に亘って、冷却ファン１６の回転数は、中程度の回転数と最大の回転数との間の値をとっている。図４，５に示される、風量の不足を引き起こす原因のうち、冷却ファン１６の回転数不足が原因であると推定される。したがって、冷却ファン１６またはファンクラッチ１８の動作不良が発生していると、故障の事象が特定される。

このようにして、演算処理部５０Ｅが、コンポーネントの故障を特定する。演算処理部５０Ｅはさらに、コンポーネントの故障に対する対策を出力する。この場合演算処理部５０Ｅは、冷却ファン１６およびファンクラッチ１８の点検、交換および交換後の効果確認を、オペレータに通知するような出力をする。たとえば演算処理部５０Ｅは、モニタ５４に、冷却ファン１６およびファンクラッチ１８の点検、補修および交換ならびにその後の効果確認を促す表示をする。

図９は、物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第３の例の図である。図９には、冷却水温が正常な範囲から逸脱しているが、作動油温は均衡しているときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間において、冷却ファン１６の回転数を最大にする閾値よりも低い範囲に保たれている。

外気温度は、所定期間に亘って均衡している。冷却ファン１６の回転数は、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで急増して、所定期間の後半ではほぼ最大の回転数に保たれている。エンジン１０の回転数の時間推移、リザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移、およびエンジン１０への燃料の噴射量の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。

図９に示される第３の例では、作動油温は均衡したまま冷却水温のみを上昇させた原因は、図４に示される冷却水のオーバーヒートの原因に含まれ、図５に示される作動油のオーバーヒートの原因に含まれない、冷却水のオーバーヒートを引き起こす特有の原因であると推定される。つまり、風量の不足および風の温度が高いことは、冷却水のオーバーヒートの原因でないと推定される。リザーバタンク２８内の冷却水の水位レベルが下がっていないことから、冷却水量の不足も原因でないと推定される。燃料噴射量が均衡していることから、燃料噴射量が過大であることも原因ではないと推定される。これらより、冷却水の循環不良が発生していると、故障の事象が特定される。

このようにして、演算処理部５０Ｅが、コンポーネントの故障を特定する。演算処理部５０Ｅはさらに、コンポーネントの故障に対する対策を出力する。この場合演算処理部５０Ｅは、冷却水ポンプ２２およびサーモスタット２４の交換および交換後の効果確認を、オペレータに通知するような出力をする。たとえば演算処理部５０Ｅは、モニタ５４に、冷却水ポンプ２２およびサーモスタット２４の交換および交換後の効果確認を促す表示をする。

図１０は、物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第４の例の図である。図１０にもまた、冷却水温が正常な範囲から逸脱しているが、作動油温は均衡しているときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間において、冷却ファン１６の回転数を最大にする閾値よりも低い範囲に保たれている。

外気温度は、所定期間に亘って均衡している。冷却ファン１６の回転数は、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで急増して、所定期間の後半ではほぼ最大の回転数に保たれている。エンジン１０の回転数の時間推移、およびエンジン１０への燃料の噴射量の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。

リザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移を参照すると、冷却水の水位は、所定期間における時間の経過とともに減少し、水位レベル低となる閾値よりもさらに低くなっている。

図１０に示される第４の例では、リザーバタンク２８内の冷却水の水位レベルが低下していることから、冷却水量の不足が冷却水のオーバーヒートの原因であると推定される。したがって、冷却水配管２１、リザーバタンク２８、またはラジエータ２６における冷却水の漏れ、またはラジエータ２６における冷却水の蒸発が発生していると、故障の事象が特定される。

このようにして、演算処理部５０Ｅが、コンポーネントの故障を特定する。演算処理部５０Ｅはさらに、コンポーネントの故障に対する対策を出力する。この場合演算処理部５０Ｅは、冷却水配管２１、リザーバタンク２８、およびラジエータ２６の目視点検を、オペレータに通知するような出力をする。たとえば演算処理部５０Ｅは、モニタ５４に、冷却水配管２１、リザーバタンク２８、およびラジエータ２６の目視点検を促す表示をする。

図１１は、物理量が正常な範囲から逸脱したときのスナップショットデータの第５の例の図である。図１１にもまた、冷却水温が正常な範囲から逸脱しているが、作動油温は均衡しているときのスナップショットデータが示されている。具体的に、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間において、冷却ファン１６の回転数を最大にする閾値よりも低い範囲に保たれている。

外気温度は、所定期間に亘って均衡している。冷却ファン１６の回転数は、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで急増して、所定期間の後半ではほぼ最大の回転数に保たれている。エンジン１０の回転数の時間推移、およびリザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。

エンジン１０への燃料の噴射量の時間推移を参照すると、燃料噴射量は、エンジン１０の発生する駆動力が最大となる定格の噴射量を超過している。狙いの値よりも実際の燃料噴射量が大きくなっており、そのため燃費が低下していることになる。

図１１に示される第５の例では、エンジン１０への燃料噴射量が定格回転に対応する噴射量よりも大きいことから、燃料噴射量が過大であることが冷却水のオーバーヒートの原因であると推定される。したがって、噴射ポンプ１４の動作不良が発生していると、故障の事象が特定される。

このようにして、演算処理部５０Ｅが、コンポーネントの故障を特定する。演算処理部５０Ｅはさらに、コンポーネントの故障に対する対策を出力する。この場合演算処理部５０Ｅは、噴射ポンプ１４の点検、補修および交換ならびにその後の効果確認を、オペレータに通知するような出力をする。たとえば演算処理部５０Ｅは、モニタ５４に、噴射ポンプ１４の点検、交換および交換後の効果確認の目視点検を促す表示をする。

以上のように、複数の物理量の時系列データを並べたスナップショットデータをコントローラ５０（演算処理部５０Ｅ）が解析することによって、油圧ショベル１の各コンポーネントのうちのどのコンポーネントが故障状態にあるのかを、早期に特定することができる。

演算処理部５０Ｅは、平滑化処理などの数学的処理を用いて、スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障を特定してもよい。または演算処理部５０Ｅは、スナップショットデータからコンポーネントの故障を特定するための人工知能モデルを有してもよい。この人工知能モデルは、あるコンポーネントの故障と、その故障が発生したときに取得されたスナップショットデータとを含む学習用データによって学習済みの人工知能モデルであってもよい。

記憶部５０Ｆ（図３）は、ある特定のコンポーネントの故障が発生したときの典型的なスナップショットデータを、基準スナップショットデータとして予め記憶してもよい。記憶部５０Ｆは、種々の故障に対応する複数の基準スナップショットデータを記憶してもよい。油圧ショベル１の動作中にスナップショットデータを取得した演算処理部５０Ｅは、その取得したスナップショットデータに類似する基準スナップショットデータを識別して、その識別した基準スナップショットデータに対応する故障を読み出すことで、迅速にコンポーネントの故障を特定することができる。

コンポーネントの故障状態と、その故障の原因に対する対策とが関連付けられた情報を記憶部５０Ｆに記憶することで、コンポーネントの故障が特定されるとその情報を記憶部５０Ｆから読み出すことが可能になる。当該情報に基づいて、故障に対する対策を早期に実行することができ、故障からの復帰を早めることができる。

＜コンポーネントの故障の特定＞
次に、本開示の実施形態に基づく、コンポーネントの故障を特定する特徴的な処理について説明する。図１２は、実施形態に基づくコンポーネントの故障を特定する処理の流れを示すフロー図である。

図１２に示されるように、まず、基準スナップショットデータを予め記憶部５０Ｆに記憶させる準備を行う（ステップＳ１）。基準スナップショットデータは、図６に示される各物理量が正常な範囲にあるときのスナップショットデータを含み、また、図７～図１１に示されるような、特定のコンポーネントの故障が発生したときの典型的なスナップショットデータを含む。

オペレータが、油圧ショベル１を起動させるための操作を、操作装置５２（図３）を用いて行う。コントローラ５０（作動制御部５０Ａ）は、操作装置５２から、オペレータにより操作装置５２が操作されたことを示す検出信号の入力を受けて、油圧ショベル１を作動させるための指示信号を生成する（ステップＳ２）。

検出部６０は、油圧ショベル１に搭載されたコンポーネントの動作状況を確認するために、所定の物理量を検出する。コントローラ５０（物理量取得部５０Ｂ）は、各々の検出部６０から、検出部６０によって検出された物理量を取得する（ステップＳ３）。

コントローラ５０（状態判定部５０Ｃ）は、検出部６０によって検出され物理量取得部５０Ｂに入力された各物理量が正常な範囲にあるのか、または物理量が正常な範囲から逸脱しておりその物理量が検出されたコンポーネントが故障状態にあるのか、を判断する（ステップＳ４）。故障状態にないと判断されれば（ステップＳ４においてＮＯ）、以降の故障を特定する処理は実行されずに、ステップＳ３の物理量を取得する処理に戻る。

いずれかのコンポーネントが故障状態にあると判断されれば（ステップＳ４においてＹＥＳ）、コントローラ５０（スナップショットデータ取得部５０Ｄ）は、物理量取得部５０Ｂに入力された各物理量の時系列データを生成し、所定期間に検出された複数の物理量の時系列データを纏めたデータを、スナップショットデータとして取得する。このとき取得されるスナップショットデータは、物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定した時点からさかのぼった所定期間に検出された物理量の時系列データであり、これを初出スナップショットデータと称する（ステップＳ５）。この場合、初出スナップショットデータは、物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定された時点から所定期間分の時間をさかのぼった時点から、物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定された時点まで、の期間に検出された、物理量の時系列データである。

代替的には、物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定された時点から所定期間分の時間を経過するまでに検出された物理量の時系列データを、初出スナップショットデータとしてもよい。物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定された時点を含む所定期間に検出された物理量の時系列データを、初出スナップショットデータとしてもよい。初出スナップショットデータは、実施形態の第１のスナップショットデータに相当する。初出スナップショットデータに含まれる物理量の時系列データが検出される期間は、実施形態の第１の期間に相当する。

コントローラ５０は、ステップＳ５で取得した初出スナップショットデータを、記憶部５０Ｆに保存する（ステップＳ６）。

初出スナップショットデータを取得した期間よりも後の期間における物理量の時系列データを纏めたデータを、稼働中スナップショットデータとして取得する（ステップＳ７）。たとえば、コンポーネントが故障状態にあることを知ったオペレータまたは修理員が、操作装置５２を操作するなどしてスナップショットデータを取得するように指令する信号をコントローラ５０に入力したときに、コントローラ５０（スナップショットデータ取得部５０Ｄ）は、その入力を受けた時点からさかのぼった所定期間のスナップショットデータを、稼働中スナップショットデータとして取得してもよい。この場合、稼働中スナップショットデータは、コントローラ５０が入力を受けた時点から所定期間分の時間をさかのぼった時点から、コントローラ５０が入力を受けた時点まで、の期間に検出された、物理量の時系列データである。

代替的には、コントローラ５０が入力を受けた時点から所定期間分の時間を経過するまでに検出された物理量の時系列データを、稼働中スナップショットデータとしてもよい。コントローラ５０が入力を受けた時点を含む所定期間に検出された物理量の時系列データを、稼働中スナップショットデータとしてもよい。稼働中スナップショットデータは、実施形態の第２のスナップショットデータに相当する。稼働中スナップショットデータに含まれる物理量の時系列データが検出された期間は、実施形態の第２の期間に相当する。

なお、ステップＳ６の後に、各物理量がいずれも正常な範囲から逸脱しない場合、および、オペレータまたは修理員が操作装置５２を操作するなどしてスナップショットデータを取得するように指令する信号をコントローラ５０に入力する動作を何ら行わなかった場合には、ステップＳ７の処理をスキップしてもよい。

ステップＳ４で故障状態にあると判断されたコンポーネントの故障が解消されずコンポーネントが継続して故障状態にある間、コントローラ５０は、連続的にまたは断続的にスナップショットデータを取得してもよい。コントローラ５０は、最新に取得したスナップショットデータを稼働中スナップショットデータとして記憶部５０Ｆに保存し、稼働中スナップショットデータの更新を続けてもよい。オペレータまたは修理員の指令を受けたコントローラ５０は、記憶部５０Ｆに記憶されている最新の稼働中スナップショットデータを読み出して出力してもよい。

稼働中スナップショットデータに基づいて、コンポーネントの故障が特定できるか否かが判断される（ステップＳ８）。

図１３は、故障の発生から時間が経過した時点でのスナップショットデータの図である。図１３においては、冷却水温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、冷却水がオーバーヒートとなる閾値を越えている。作動油温は、所定期間における時間の経過とともに上昇して、作動油がオーバーヒートとなる閾値に達している。

外気温度は、所定期間における時間の経過とともに緩やかに上昇している。冷却ファン１６の回転数は、冷却水温がサーモスタット２４を開弁する閾値に到達した時刻Ｔで急増して、所定期間の後半ではほぼ最大の回転数に保たれている。エンジン１０の回転数の時間推移、およびエンジン１０への燃料の噴射量の時間推移は、図６に示される正常な範囲にあるときと同様となっている。リザーバタンク２８内の冷却水の水位の時間推移を参照すると、冷却水の水位は、所定期間に亘って、水位レベル低となる閾値よりも低くなっている。

図１３に示される稼働中スナップショットデータは、基準スナップショットデータに含まれる典型的な故障発生のスナップショットデータとは異なる波形を有しており、その稼働中スナップショットデータのみに基づいてコンポーネントの故障を特定することが難しい。

稼働中スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障が特定できないと判断されると（ステップＳ８においてＮＯ）、ステップＳ９に進み、コントローラ５０（演算処理部５０Ｅ）は、記憶部５０Ｆから初出スナップショットデータを読み出す（ステップＳ９）。コントローラ５０（演算処理部５０Ｅ）は、初出スナップショットデータに基づいて、コンポーネントの故障を特定する（ステップＳ１０）。

たとえば、記憶部５０Ｆに保存されている初出スナップショットデータが、図９に示されるスナップショットデータと同じであれば、図９を参照して説明した通り、冷却水の循環不良が発生していると故障の事象が特定される。この場合、故障が発生した時点では、リザーバタンク２８内の冷却水の水位は、水位レベル高となる閾値よりも少し低い水位にあり、十分な冷却水量があったことになる（図９）。冷却水のオーバーヒートが続いたことで冷却水が蒸発して冷却水量が減少し、その結果リザーバタンク２８内の冷却水の水位が低下したと推定される（図１３）。その後、外気温度が上昇したことで、作動油のオーバーヒートに至ったと推定される。

またたとえば、記憶部５０Ｆに保存されている初出スナップショットデータが、図１０に示されるスナップショットデータと同じであれば、図１０を参照して説明した通り、冷却水量の不足が冷却水のオーバーヒートの原因であると推定され、冷却水の漏れまたは蒸発が発生していると故障の事象が特定される。その後、外気温度が上昇したことで、作動油のオーバーヒートに至ったと推定される。

稼働中スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障が特定できる場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）には、ステップＳ９、Ｓ１０の処理は行われない。

続いて、故障に対する対策が複数あるか否かが判断される（ステップＳ１１）。たとえば、図９に示されるスナップショットデータに基づいて冷却水の循環不良が発生していると故障の事象が特定された場合、冷却水ポンプ２２の不良と、サーモスタット２４の不良との二通りの故障の原因が推定される。故障に対する対策として、冷却水ポンプ２２の交換および交換後の効果確認と、サーモスタット２４の交換および交換後の効果確認とが推定される。このような場合、故障に対する対策が複数あると判断される。

故障に対する対策が複数あると判断されると（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、対策に優先度が付けられる（ステップＳ１２）。たとえば上述した冷却水の循環不良の場合、冷却水ポンプ２２の故障および修理の履歴とサーモスタット２４の故障および修理の履歴とがメンテナンス履歴情報として記憶部５０Ｆに予め保存されており、メンテナンス履歴情報を読み取ることで、冷却水ポンプ２２とサーモスタット２４とのどちらのコンポーネントの故障の可能性が高いかを判断できる。その判断の結果、故障の可能性が高いコンポーネントに対応する故障に対する対策が出力される（ステップＳ１３）。この出力は、たとえば、コントローラ５０（演算処理部５０Ｅ）が、コンポーネントの故障に対する対策をモニタ５４に表示することにより、行われる。

故障に対する対策が１つのみと判断されると（ステップＳ１１においてＮＯ）、ステップＳ１２の処理は行われず、ステップＳ１３においては特定された故障に対する対策が出力される。そして、処理を終了する（図１２のエンド）。

＜作用および効果＞
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

実施形態に基づく故障診断システムでは、図１２に示されるように、初出スナップショットデータと、初出スナップショットデータよりも後に取得された稼働中スナップショットデータとに基づいて、コンポーネントの故障が特定される。故障の発生から時間が経過した時点での稼働中スナップショットデータのみに基づいてコンポーネントの故障を特定することが難しい場合に、初出スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障を特定できる。このようにすれば、油圧ショベル１に搭載されたコンポーネントの故障を容易に特定することができる。コンポーネントの故障の原因とその故障の原因に対する対策とを正確に把握し、その対策を速やかに実行することで、迅速に故障からの復帰が可能になる。したがって、油圧ショベル１の停止時間を短縮でき、作業効率を向上することができる。

図１２に示されるように、時系列的に離れた二つのスナップショットデータのうち、先のスナップショットデータを、故障が発生した直後の初出スナップショットデータとすることで、コンポーネントの故障をより精度よく特定することができる。コントローラ５０が油圧ショベル１を作動させるための指示信号を生成することで、油圧ショベル１の始動後に最初に故障が発生したときの初出スナップショットデータを、確実に取得することができる。

図１２に示されるように、初出スナップショットデータを記憶部５０Ｆに保存することで、稼働中スナップショットデータのみに基づいてコンポーネントの故障を特定することが難しい場合に、保存されている初出スナップショットデータを読み出し、初出スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障を特定することが可能になる。

図１２に示されるように、特定された故障に対する対策が出力されるので、オペレータまたは修理員などは、その出力を参照して、故障に対する対策を速やかに実行することができる。

図１２に示されるように、故障に対する対策が複数ある場合に、優先度を付けて対策が出力されるので、オペレータまたは修理員などは、その出力を参照して、故障に対する対策を効率的に実行することができる。

［第二実施形態］
第一実施形態では、作業機械に搭載されたコントローラ５０が、スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障を特定する例について説明した。この例に限られず、作業機械の外部にあるコントローラが、コンポーネントの故障を特定してもよい。図１４は、第二実施形態に基づくシステム構成を示すブロック図である。

図１４に示されるように、油圧ショベル１には、第一実施形態で説明した検出部６０が搭載されている。コントローラ５０は、検出部６０が検出した物理量を取得する。油圧ショベル１は、通信部５６を備えている。通信部５６は、たとえば、無線通信などの通信機能を有している。

油圧ショベル１の外部に、遠隔操作装置７０が設置されている。遠隔操作装置７０は、油圧ショベル１を動作させるためにオペレータが操作する図示しない操作装置を有している。油圧ショベル１が作業する現場から離れた遠隔地において、オペレータが遠隔操作装置７０を操作することにより、油圧ショベル１を用いた作業が行われる。

油圧ショベル１の通信部５６は、遠隔操作装置７０に、検出部６０が検出した物理量を送信する。油圧ショベル１に搭載されたコントローラ５０が、物理量の時系列データ、すなわちスナップショットデータを生成してもよく、この場合通信部５６は、スナップショットデータを遠隔操作装置７０に送信する。

遠隔操作装置７０は、故障診断用コントローラ７１と、故障原因データベース７２と、モニタ７４と、通信部７６とを備えている。通信部７６は、油圧ショベル１の通信部５６が送信した情報を受信する。通信部７６は、受信した物理量に関する情報を、故障診断用コントローラ７１に入力する。

第一実施形態で説明した故障原因データベース５０ＦＤＢと同様に、図１４に示される故障原因データベース７２は、物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因であるコンポーネントの故障とが関連付けられた情報を含んでいる。

故障診断用コントローラ７１は、通信部７６で受信した物理量の入力を受けて、物理量のスナップショットデータを生成する。油圧ショベル１のコントローラ５０で生成されたスナップショットデータが通信部７６に送信された場合には、故障診断用コントローラ７１はそのスナップショットデータの入力を受ける。故障診断用コントローラ７１は、故障原因データベース７２を読み出し、第一実施形態と同様に、スナップショットデータと、故障原因データベース７２とに基づいて、特定の物理量が正常な範囲から逸脱したときにその逸脱の原因となるコンポーネントの故障を、１つまたは複数特定する。

故障診断用コントローラ７１は、特定したコンポーネントの故障とその故障に対する対策とを表示させる信号を、モニタ７４に送信する。遠隔操作装置７０を操作するオペレータは、モニタ７４の表示を見ることにより、コンポーネントの故障とその故障に対する対策とを認識することができる。油圧ショベル１が作業する現場から離れた遠隔地でコンポーネントの故障とその故障に対する対策とを正確に把握できるので、その対策を速やかに実行することで迅速に故障からの復帰が可能になる。

［第三実施形態］
図１５は、第三実施形態に基づくシステム構成を示すブロック図である。第三実施形態に基づく油圧ショベル１は、第一実施形態と同様に、キャブ７に搭乗したオペレータが操作する仕様であり、操作装置５２と、コントローラ５０と、検出部６０とを備えている。コントローラ５０は、スナップショットデータを生成し、スナップショットデータに基づいてコンポーネントの故障を特定する。油圧ショベル１はまた、第二実施形態で説明した通信部５６を備えている。

油圧ショベル１は、ネットワーク８０を介して、遠隔監視装置９０と、携帯端末１００とに接続されている。

遠隔監視装置９０は、油圧ショベル１の外部に設置されており、油圧ショベル１の動作状況、油圧ショベル１による作業状況、などを遠隔地から監視する。遠隔監視装置９０は、サーバ９１と、モニタ９４と、通信部９６とを備えている。油圧ショベル１の点検員または修理員が、携帯端末１００を所持する。携帯端末１００はたとえば、スマートフォン、タブレットＰＣなどであってもよい。

油圧ショベル１の通信部５６は、ネットワーク８０を介して、遠隔監視装置９０と携帯端末１００とに、特定したコンポーネントの故障と、故障に対する対策とを送信する。遠隔監視装置９０は、通信部９６で受信したコンポーネントの故障およびその対策を，サーバ９１で処理して、モニタ９４に表示する。携帯端末１００は、受信したコンポーネントの故障およびその対策を、画面に表示する。

遠隔地において遠隔監視装置９０を参照して油圧ショベル１の動作状況を監視するオペレータは、モニタ７４の表示を見ることにより、コンポーネントの故障とその故障に対する対策とを認識することができる。携帯端末１００を所持する点検員および修理員は、携帯端末１００の画面の表示を見ることにより、コンポーネントの故障とその故障に対する対策とを認識することができる。コンポーネントの故障とその故障に対する対策とを正確に把握し、その対策を速やかに実行することで、迅速に故障からの復帰が可能になる。

これまでの実施形態の説明においては、作業機械の一例として油圧ショベル１について説明したが、他の種類の作業機械、たとえばブルドーザ、ホイールローダ、ダンプトラックなどに本開示の思想を適用してもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 油圧ショベル、２ 走行体、３ 旋回体、４ 作業機、５ エンジンルーム、７ キャブ、１０ エンジン、１１，１２ 出力軸、１４ 噴射ポンプ、１６ 冷却ファン、１８ ファンクラッチ、２０ 冷却水循環路、２１ 冷却水配管、２１Ａ ウオータジャケット、２２ 冷却水ポンプ、２４ サーモスタット、２６ ラジエータ、２８ リザーバタンク、３０ 作動油循環路、３１ 作動油配管、３２ 作動油ポンプ、３４ メインバルブ、３６ オイルクーラ、３７ バイパス弁、３８ 作動油タンク、４０ 油圧アクチュエータ、５０ コントローラ、５０Ａ 作動制御部、５０Ｂ 物理量取得部、５０Ｃ 状態判定部、５０Ｄ スナップショットデータ取得部、５０Ｅ 演算処理部、５０Ｆ 記憶部、５０ＦＤＢ，７２ 故障原因データベース、５２ 操作装置、５４，７４，９４ モニタ、５６，７６，９６ 通信部、６０ 検出部、６１ 水温センサ、６２ 油温センサ、６３ ファン回転数センサ、６４ 水位センサ、６５ 燃料噴射量センサ、６６ エンジン回転数センサ、６７ 外気温センサ、７０ 遠隔操作装置、７１ 故障診断用コントローラ、８０ ネットワーク、９０ 遠隔監視装置、９１ サーバ、１００ 携帯端末。

Claims (6)

1. 作業機械に搭載されたコンポーネントと、
   前記コンポーネントの動作状況を監視するために所定の物理量を検出する検出部と、
   所定期間に検出された前記物理量の時系列データをスナップショットデータとして取得するとともに、前記検出部が検出した前記物理量が正常な範囲にあるか否かを判定する、コントローラと、
   前記物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因である前記コンポーネントの故障とが関連付けられた情報を記憶する記憶部とを備え、
   前記コントローラは、
   第１の期間に検出された前記時系列データを第１のスナップショットデータとして取得し、
   前記第１の期間よりも後の第２の期間に検出された前記時系列データを第２のスナップショットデータとして取得し、
   前記第１のスナップショットデータと、前記第２のスナップショットデータと、前記記憶部に記憶されている情報とに基づいて、前記コンポーネントの故障を特定する、作業機械の故障診断システム。
2. 前記コントローラは、
   前記作業機械を作動させるための指示信号を生成し、
   前記指示信号が生成された後、前記物理量が正常な範囲から逸脱していると最初に判定した時点からさかのぼった前記所定期間に検出された前記物理量の時系列データを、前記第１のスナップショットデータとして取得する、請求項１に記載の作業機械の故障診断システム。
3. 前記コントローラは、前記第１のスナップショットデータを前記記憶部に保存する、請求項１または請求項２に記載の作業機械の故障診断システム。
4. 前記記憶部に記憶されている情報は、前記コンポーネントの故障と、その故障に対する対策とが関連付けられた情報を含み、
   前記コントローラは、前記記憶部に記憶されている情報に基づいて、特定した故障に対する対策を出力する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械の故障診断システム。
5. 故障に対する対策が複数ある場合に、前記コントローラは、前記対策に優先度を付けて出力する、請求項４に記載の作業機械の故障診断システム。
6. コンポーネントと、前記コンポーネントの動作状況を監視するために所定の物理量を検出する検出部とを備える作業機械の故障診断方法であって、
   前記検出部が検出した前記物理量の正常な範囲からの逸脱と、その逸脱の原因である前記コンポーネントの故障とが関連付けられた情報が、記憶部に記憶されており、
   第１の期間に検出された前記物理量の時系列データを第１のスナップショットデータとして取得することと、
   前記第１の期間よりも後の第２の期間に検出された前記物理量の時系列データを第２のスナップショットデータとして取得することと、
   前記第１のスナップショットデータと、前記第２のスナップショットデータと、前記記憶部に記憶されている情報とに基づいて、前記コンポーネントの故障を特定することと、を備える、作業機械の故障診断方法。

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