JP6392251B2 - ショベルの管理装置、及び支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、ショベルの管理装置、及びショベルの保守を支援する支援装置に関する。

ショベルに搭載された各種のセンサで取得された信号に基づいて、ショベルにどのような異常が発生しているかを判断し、異常コードと異常内容とを表示する作業機械の故障診断装置が公知である（特許文献１）。この故障診断装置では、センサで検出された値が異常であるという異常内容は表示されるが、具体的にどの部品が故障しているのか、及びどのような対応をすべきなのかという情報は提供されない。

ショベルの稼働情報等に基づいて、故障が発生していると推定される被疑部品を推定し、推定結果を表示するショベルの管理装置が公知である（特許文献２）。

一般的に、サービスマンは、異常コードごとに準備されているトラブルシューティングマニュアル等を参照して、故障箇所の探索を行う。サービスマンが故障箇所を特定し、修理を行った場合、従来は、修理内容を紙媒体に記録していた。

特開２００７−２２４５３１号公報 国際公開第２０１３／０４７４０８号

ショベルに発生した異常と、実際に行った修理内容とを対応付けた情報が紙媒体で蓄積される。このため、実際に行った修理経験を、将来の修理作業に活かすことが困難である。本発明の目的は、過去の修理経験を、将来の修理作業に容易に活かすことが可能なショベルの管理装置を提供することである。本発明の他の目的は、このショベルの管理装置と通信する支援装置を提供することである。

本発明の一観点によると、
入力装置と、
通信装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
前記通信装置を介して、ショベルから当該ショベルの機体識別情報、及び当該ショベルの稼働状況を表す稼働情報を受信し、
前記通信装置を介して、携帯型端末である支援装置からショベルの機体識別情報、及び当該ショベルの故障種別情報を受信し、
前記故障種別情報と前記稼働情報とを機体識別情報に基づき対応させて、前記記憶装置に格納するショベルの管理装置が提供される。

本発明の他の観点によると、
入力装置と、
通信装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、前記入力装置から、ショベルに発生していた故障種別が入力されると、ショベルから送信される稼働情報と前記故障種別情報とを機体識別情報に基づき対応させて記憶する管理装置に対し、前記通信装置を介して前記故障種別と機体識別情報を送信する携帯型端末である支援装置が提供される。

故障種別情報と稼働情報とが関連付けられて記憶装置に格納されているため、これらの情報を、将来の故障対応に利用することが容易である。ショベルの支援装置から管理装置に故障種別が入力されることにより、稼働情報と故障種別とを対応付けたデータを、容易に更新することができる。

図１は、実施例によるショベルの管理装置及び支援装置を含む管理システム、及び管理対象のショベルの概略図である。 図２Ａは、稼働情報の一例を示す図表であり、図２Ｂは、異常コードと故障探索支援情報との一例を示す図表である。 図３Ａは、故障種別情報の一例を示す図表であり、次３Ｂは、故障対応情報の一例を示す図表であり、図３Ｃは、配備情報の一例を示す図表である。 図４は、ショベルの管理装置のブロック図である。 図５は、故障種別推定モデルを用いて推定される推定故障種別情報の一例を示す図表である。 図６は、ショベルの支援装置のブロック図である。 図７は、実施例によるショベルの支援装置及び管理装置の処理シーケンスを示すシーケンス図である。 図８は、実施例によるショベルの支援装置及び管理装置の処理シーケンスを示すシーケンス図である。 図９は、実施例によるショベルの支援装置及び管理装置の処理シーケンスを示すシーケンス図である。 図１０は、実施例によるショベルの支援装置及び管理装置の処理シーケンスを示すシーケンス図である。 図１１Ａは、支援装置の初期画面を示す図であり、図１１Ｂは、機体識別情報が入力された支援装置の画面を示す図である。 図１１Ｃは、支援装置の異常コード入力画面を示す図であり、図１１Ｄは、故障探索支援情報を表示した支援装置の画面を示す図である。 図１１Ｅ及び図１１Ｆは、支援装置の故障種別入力画面を示す図である。 図１２Ａは、周辺検索を行ったときの支援装置の画面を示す図であり、図１２Ｂは、１つのショベルを選択した時の支援装置の画面を示す図である。 図１３は、故障種別推定結果を表示した支援装置の画面を示す図である。 図１４Ａは、故障探索支援情報を表示した支援装置の画面を示す図であり、図１４Ｂは、ショベルから受信した制御データを表示した支援装置の画面を示す図である。 図１５は、複数のショベルから管理装置に稼働情報を送信するときの送信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。 図１６は、ショベルが実行する処理のフローチャートである。 図１７は、評価波形の一部分を例示するグラフである。 図１８は、規格化参照ベクトルの分布及び規格化評価ベクトルの一例を示すグラフである。 図１９は、ショベル、支援装置、及びショベルの管理装置の処理シーケンスを示すシーケンス図である。 図２０は、複数の稼働情報に対してそれぞれ求められた規格化評価ベクトルの一例を示す

図１に、実施例によるショベルの管理装置６０及び支援装置５０を含む管理システム、及び管理対象のショベル３０の概略図を示す。ショベル３０、管理装置６０、及び支援装置５０が、ネットワーク４０を介して相互に通信を行う。ショベル３０と支援装置５０とは、後述するように、ネットワークを介さず直接通信することも可能である。

ショベル３０に、車両コントローラ３１、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２、表示装置３３、通信装置３４、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機３５、種々のセンサ３６、近距離無線通信装置３７等が搭載されている。

センサ３６は、ショベル３０の種々の運転変数を測定する。センサ３６の測定値が車両コントローラ３１に入力される。運転変数には、例えば、運転時間、油圧ポンプ圧力、冷却水温度、油圧負荷、稼働時間等が含まれる。車両コントローラ３１は、ショベルの機体識別情報、種々の運転変数の測定値、及びＧＰＳ受信機３５で算出された現在位置情報を、通信装置３４から、ネットワーク４０を介して管理装置６０に送信する。車両コントローラ３１は、ショベルに関する種々の情報を表示装置３３に表示する。ＥＣＵ３２は、車両コントローラ３１からの指令に基づき、エンジンを制御する。近距離無線通信装置３７は、近距離に位置する支援装置５０との通信を行う。近距離無線通信規格として、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ等が用いられる。支援装置５０には、例えば携帯電話端末、タブレット端末等が用いられる。

図２Ａ〜図２Ｄ、図３を参照して、本明細書で用いられる用語の定義、及び具体例について説明する。

図２Ａに、稼働情報の一例を示す。稼働情報は、ショベルの運転変数を、決められた収集期間に亘って測定し、測定された値に統計的な処理を施して得られる数値の集合である。稼働情報は、ショベルの稼働状況を表している。運転変数には、例えば、「運転時間」、「ポンプ圧力」、「油圧負荷」、「稼働時間」、「エンジン回転数」、「冷却水温度」等が含まれる。これらの値が、機体識別番号及びデータ収集された年月日と関連付けられている。「運転時間」は、ショベルの起動スイッチが押されてから、停止スイッチが押されるまでの時間、すなわちショベルが起動していた時間を意味する。「稼動時間」は、操作者がショベルを操作していた時間を意味する。図２Ａに示した例では、機体識別情報Ａ００１の機体から、２０１３年５月１０日に取得された種々のデータに統計的処理を施して得られた運転時間がａ１、ポンプ圧力がｂ１、油圧負荷がｃ１、稼働時間がｄ１である。

図２Ｂに、異常コード、及び故障探索支援情報の一例を示す。異常コードは、ショベルに発生している異常な現象を識別するためのコードである。図２Ｂに示した例では、冷却水温異常という異常内容に異常コードＸＳ００１が割り振られている。故障探索支援情報は、ショベルに発生している異常な現象から、故障の内容を探索する支援を行うための情報である。故障探索支援情報は、異常コードに対応付けられて準備されている。故障探索支援情報の１件のデータは、「確認事項」と「不良時の対処」との２つの項目を含む。一例として、冷却水温異常という異常コードに対応付けられた故障探索支援情報は、確認事項の項目として、「防塵ネットの状態を確認」、「ラジエータのコア面を確認」等の内容を含み、不良時の対処の項目として、「清掃実施」等の内容を含む。

図３Ａに、故障種別情報の一例を示す。故障種別情報の１件のデータは、「機体識別情報」、「年月日」、及び「故障種別」の３つの項目からなる。「故障種別」は、ショベルに発生する故障の内容を識別するための情報である。

図３Ｂに、故障対応情報の一例を示す。故障対応情報の１件のデータは、「機体識別情報」、「年月日」、及び「故障対応」の３つの項目からなる。「故障対応」は、故障を修理するために行った処置の内容を識別するための情報である。

以下に、冷却水温に異常が発生した場合について、具体例を示す。「冷却水温異常」という異常に対して、１つの異常コードＸＳ００１（図２Ｂ）が割り当てられている。「冷却水温異常」の異常コードＸＳ００１に対応付けられた故障探索支援情報には、「防塵ネットの状態を確認」、「ラジエータのコア面の状態を確認」、「ファンの状態を確認」、「リザーブタンク内の冷却水量を確認」というような、故障探索を行うための手掛かりとなる情報が含まれる。

サービスマンは、故障探索支援情報を参考にして、故障の探索を行う。故障探索の結果、例えばファンの破損が見つかる場合がある。この場合、故障種別情報の「故障種別」の項目に、「ファンの破損」という内容が設定される。ファンの破損が見つかると、サービスマンは、ファンの交換を行う。この場合、故障対応情報の「故障対応」の項目に、「ファンの交換」という内容が設定される。

図３Ｃに、配備情報の一例を示す。配備情報は、「機体識別情報」及び「現在位置」の２つの項目からなる。「現在位置」の項目には、ＧＰＳ受信機３５（図１）の受信データから求められたショベルの現在位置情報が設定される。現在位置は、例えば緯度及び経度で表される。

図４に、ショベルの管理装置６０のブロック図を示す。管理装置６０は、処理装置６１、通信装置６２、入力装置６３、出力装置６４、及び記憶装置６５を含む。処理装置６１は、稼働情報受信処理部７０、故障種別受信処理部７１、異常コード受信処理部７２、故障種別推定処理部７３、及び配備情報生成処理部７５を含む。これら処理部の機能は、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。

稼働情報受信処理部７０は、複数のショベル３０から定期的に稼働情報（図２Ａ）を受信し、記憶装置６５に格納する。なお、ショベル３０の各々から、種々のデータに統計的処理を施す前の基礎データを受信し、稼働情報受信処理部７０が、受信した基礎データに統計的処理を施して、稼働情報を生成してもよい。

図５を参照して、故障種別推定処理部７３の機能について説明する。故障種別推定処理部７３は、ショベル３０（図１）に何らかの異常が発生したとき、当該ショベル３０から収集された稼働情報に、故障種別推定モデル７８を適用することにより、推定故障種別情報７９を生成する。

推定故障種別情報７９の１つのデータは、優先順位、確率、及び故障種別の３つの項目を含む。「故障種別」の項目は、ショベルに発生していると推定される故障種別を表している。「確率」の項目は、当該故障種別に対応する故障が発生している確率を表す。「優先順位」の項目は、確率の高い順番を表す。図５に示した例では、「エンジンインジェクタ異常」が発生している確率が５０％であり、「エンジンオイルクーラ異常」が発生している確率が１０％であり、「エンジンオルタネータ異常」が発生している確率が５％であり、「旋回モータ異常」が発生している確率が３％である。故障種別及び確率の推定方法として、例えば国際公開番号第２０１３／０４７４０８に開示されている方法を適用することができる。

図４に示した処理装置６１の他の処理部の機能については、後に、図７〜図１０を参照して説明する。

図６に、ショベルの支援装置５０のブロック図を示す。支援装置５０は、処理装置５１、近距離無線通信装置５２、通信装置５３、入力装置５４、及び表示装置５５を含む。一例として、タッチパネルが、入力装置５４と表示装置５５とを兼ねる。近距離無線通信装置５２は、近くのショベル３０（図１）と直接無線通信を行う。通信装置５３は、ネットワーク４０を介して管理装置６０（図１）と通信を行う。

処理装置５１は、故障種別入力処理部８０、異常コード入力処理部８１、故障探索支援情報受信処理部８２、故障種別推定依頼処理部８３、故障種別受信処理部８４、配備情報問合せ処理部８６、制御データ収集処理部８７、及び機番問合せ処理部８８を含む。これらの処理部の機能は、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。

図７〜図１４Ｂを参照して、ショベルの管理装置６０（図１）、及び支援装置５０（図１）の動作について説明する。

図７に、ショベル３０、支援装置５０、及びショベルの管理装置６０の処理シーケンスを示す。定期的に、ショベル３０から管理装置６０に稼働情報（図２Ａ）が送られる。管理装置６０の稼働情報受信処理部７０（図４）は、受信した稼働情報を記憶装置６５（図４）に格納する。

ショベル３０に異常が発生してから、修理が完了するまでの工程が、機体識別情報入力工程Ｓ１、準備工程Ｓ２、修理工程Ｓ３、後工程Ｓ４に分類される。

［機体識別情報入力工程Ｓ１］
以下、機体識別情報入力工程Ｓ１について説明する。サービスマンが、異常の発生しているショベルが配備されている現場に到着し、支援装置５０を起動させると、支援装置５０に初期画面（図１１Ａ）が表示される。初期画面に、ショベルの型式の入力領域５６１、機番の入力領域５６２、機番取得ボタン５６３、及び周辺検索ボタン５６４が表示されている。

サービスマンが、機番取得ボタン５６３を選択（タップ）すると、支援装置５０の機番問合せ処理部８８（図６）が起動され、図７に示したように、近距離無線通信装置５２（図６）を通して、ショベル３０に機体識別情報問合せコマンドを送信する。ショベル３０は、機体識別情報問合せコマンドを受信すると、当該ショベル３０の型式及び機番（機体識別情報）を支援装置５０に返信する。

支援装置５０がショベル３０から機体識別情報を受信すると、機番問合せ処理部８８（図６）が、表示装置５５（図６）に、受信した型式５６５及び機番５６６を表示するとともに、次の処理を選択するためのボタンを表示する（図１１Ｂ）。例えば、表示装置５５に、稼働情報ボタン５６７、機歴ボタン５６８、警報ボタン５６９、所在地情報ボタン５７０、異常コード入力ボタン５７１、故障種別推定ボタン５７２が表示される。

稼働情報ボタン５６７がタップされると、支援装置５０は管理装置６０から当該ショベル３０の稼働情報を取得し、表示装置５５に稼働情報を表示する。機歴ボタン５６８がタップされると、当該ショベル３０の部品交換履歴、修理履歴等が表示装置５５に表示される。警報ボタン５６９がタップされると、当該ショベル３０に過去に発生した異常コード等が日付とともに表示される。所在地情報ボタン５７０がタップされると、表示装置５５に地図が表示されるとともに、地図上にショベル３０の現在位置を示すアイコンが表示される。異常コード入力ボタン５７１、及び故障種別推定ボタン５７２がタップされると、準備工程Ｓ２（図７）が実行される。

図８に、機体識別情報入力工程Ｓ１の他の処理シーケンスを示す。この処理シーケンスでは、図７に示した支援装置５０からショベル３０への機体識別情報問合せを行う必要はない。図１１Ａに示した初期画面において、周辺検索ボタンがタップされると、支援装置５０の配備情報問合せ処理部８６が起動され、管理装置６０に配備情報問合せコマンドを送信される。配備情報問合せコマンドには、支援装置の現在位置情報が含まれる。

管理装置６０が配備情報問合せコマンドを受信すると、配備情報生成処理部７５（図４）が、支援装置５０の現在位置情報、及び記憶装置６５に格納されている配備情報（図３Ｃ）に基づいて、支援装置５０の現在位置からショベル３０の現在位置までの近さの順番に、複数のショベル３０から少なくとも１つのショベル３０を抽出する（ステップＳ１１）。配備情報生成処理部７５は、抽出されたショベル３０の現在位置情報を支援装置５０に送信する。

支援装置５０が、抽出されたショベル３０の現在位置情報を受信すると、配備情報問合せ処理部８６（図６）が、表示装置５５にショベル選択情報を表示し（ステップＳ１２）、入力装置５４を、１つのショベルを選択するための入力が可能な状態にする。例えば、図１２Ａに示すように、表示装置５５に地図を表示するとともに、地図上に、ショベルのアイコンを表示する。さらに、近隣に配備されているショベルの型式及び機番を、表形式で表示する。サービスマンは異常が発生しているショベルに相当するアイコンをタップすることにより、簡易に修理対象のショベルを選択することができる（ステップＳ１３）。

１つのショベルが選択されると、図１２Ｂに示すように、選択されたショベルの型式及び機番が表示装置５５に表示される。この状態は、図１１Ｂに示した状態と同一である。サービスマンは、修理対象のショベル以外のショベルに対応するアイコンをタップすることにより、近隣地域で稼働しているショベルの機歴（修理履歴）や異常コードの発生状況を確認することができる。これらの修理履歴は、修理対象のショベルを修理する際に有益な情報となる。

なお、図１１Ａの初期画面が表示されている状態で、サービスマンが、ショベルの型式の入力領域、及び機番の入力領域に、異常が発生している対象ショベルの型式及び機番を直接入力してもよい。

［準備工程Ｓ２］
図７に示した準備工程Ｓ２において、異常コード入力ボタン５７１（図１１Ｂ、図１２Ｂ）がタップされると、異常コード入力処理部８１（図６）が表示装置５５に、異常コード入力画面（図１１Ｃ）を表示する。異常コード入力画面は、異常コード入力領域５７３を含む。ショベル３０に異常が発生している場合、異常コードが、ショベル３０の表示装置３３（図１）に表示されている。サービスマンは、この表示を読み取り、異常コード入力領域５７３に異常コードを入力する（ステップＳ２１）。なお、近距離無線通信により、ショベル３０から支援装置５０に、ショベル３０に発生している異常コードを送信してもよい。

異常コードが入力されると、異常コード入力処理部８１（図６）が、入力された異常コードを管理装置６０に送信する。管理装置６０が異常コードを受信すると、異常コード受信処理部７２（図４）が、異常コードに基づいて、対応する故障探索支援情報（図３）を抽出する（ステップＳ２２）。故障探索支援情報の抽出後、抽出された故障探索支援情報を支援装置５０に送信する。

支援装置５０が故障探索支援情報を受信すると、故障探索支援情報受信処理部８２（図６）が起動され、表示装置５５に故障探索支援情報が表示される（ステップＳ２３）。図１１Ｄに、故障探索支援情報５７４が表示された状態の支援装置５０を示す。サービスマンは、故障箇所を探索する際に、支援装置５０に表示された故障探索支援情報５７４を有益な情報として利用することができる。

図９に、準備工程Ｓ２の他の処理シーケンスを示す。この処理シーケンスは、ショベル３０に何らかの異常が発生しているが、異常コードを特定できない場合に実行される。サービスマンは、異常コードを特定できない場合、故障種別推定ボタン（図１１Ｂ、図１２Ｂ）をタップする。故障種別推定ボタンがタップされると、支援装置５０の故障種別推定依頼処理部８３が起動され、故障種別問合せコマンドが管理装置６０に送信される。故障種別問合せコマンドには、機体識別情報及び年月日情報が含まれている。

管理装置６０が故障種別問合せコマンドを受信すると、故障種別推定処理部７３（図４）が、機体識別情報、年月日情報、及び記憶装置６５に格納されている稼働情報（図２Ａ）に基づいて、故障種別推定モデル７８（図５）を適用し、修理対象のショベル３０に発生している故障種別を推定する（ステップＳ２４）。故障種別推定処理部７３（図４）は、推定結果を支援装置５０に送信する。

支援装置５０が故障種別の推定結果を受信すると、故障種別受信処理部８４が起動され、故障種別の推定結果が表示装置５５に表示される（ステップＳ２５）。

図１３に、故障種別の推定結果が表示された支援装置５０を示す。表示装置５５に、優先順位づけされた故障種別が表示されるとともに、ショベルの概略図が表示される。ショベルの概略図には、故障が発生している可能性が高い部品の位置にマーク（例えば丸印）が付される。サービスマンは、故障箇所を探索する際に、支援装置５０に表示された故障種別の推定結果を有益な情報として利用することができる。

［修理工程Ｓ３］
図７に示した修理工程Ｓ３において、サービスマンは、図１１Ｄに示した故障探索支援情報や、図１３に示した故障種別の推定結果を参考にして、故障探索を行う。故障箇所が特定されたら、修理を行う。

図１０に、修理工程Ｓ３の他の処理シーケンスを示す。図１４Ａに、故障探索支援情報が表示された支援装置５０を示す。図１４Ａにおいては、図１１Ｄに示した表示装置５５に表示されている故障探索支援情報に加えて、制御データ収集ボタンが表示されている。制御データ収集ボタンがタップされると、制御データ収集処理部８７（図６）が起動され、図１０に示すように、修理対象のショベル３０に、近距離無線通信装置５２（図６）を介して制御データ収集要求コマンドを送信する。ショベル３０は、制御データ収集要求コマンドを受信すると、制御データを支援装置５０に返信する。

ここで、「制御データ」は、ショベルの車両コントローラ３１及びＥＣＵ３２（図１）等で処理される種々のデータである。「制御データ」には、例えばメインポンプのレギュレータの斜板角度、メインポンプの吐出圧力、貯蔵タンク内の作動油の温度、油圧制御のためのパイロット圧、エンジン回転数の設定値等が含まれる。なお、制御データは、一定の時間刻み幅で検出された実際の値で構成されており、統計的な処理を施す前のデータである。

支援装置５０が制御データを受信すると、制御データ収集処理部８７（図６）が表示装置５５（図６）に制御データの時間変化をグラフで表示する（ステップＳ３１）。図１４Ｂに、制御データの時間変化が表示された支援装置５０を示す。サービスマンは、図１１Ｄに示した故障探索支援情報や、図１３に示した故障種別の推定結果に加えて、制御データの時刻歴を参考にして、故障探索を行う（ステップＳ３２）。

［後工程Ｓ４］
次に、図７の後工程Ｓ４について説明する。故障の探索及び修理が完了すると、サービスマンは、支援装置５０を操作して、表示装置５５に故障種別入力画面（図１１Ｅ）を表示させる。故障種別入力画面には、故障種別入力領域５７５、故障対応入力領域５７６、その他の対応ボタン５７７、及び交換または修理した部品名の入力領域５７８が表示されている。サービスマンは、実際に故障探索を行った結果判明した故障種別、及び実際に行った故障対応を支援装置５０に入力する。予め準備されている典型的な故障種別や修理対応は、プルダウンメニューから選択して入力することができる。該当する故障種別や故障対応がプルダウンメニューに表示されない場合には、サービスマンは、その他の対応ボタン５７７をタップすることにより、任意の文章を入力することができる。

部品名の入力領域５７８には、選択された故障種別及び故障対応の内容に対応して、部品名が表示される。さらに、部品名に関連付けて、個数の入力欄が表示される。サービスマンは、部品名の入力領域５７８に表示された部品名から、実際に交換または修理した部品名を選択すればよい。サービスマンは、選択された部品名に関連付けて、修理または交換した部品の個数を入力する。部品名の入力領域５７８に、故障種別及び故障対応に関連する部品名を表示することにより、部品名の入力の手間を省くことができる。

図１１Ｆに示すように、部品名の入力領域５７８に、部品名に関連付けて、部位及び部品型式を入力する欄を設けてもよい。「部位」は、対応する部品が組み込まれている箇所を示す。「部位」には、例えば、エンジン、ブームトップ、ブームボトム、油圧メインポンプ等が含まれる。

修理または交換した部品名が表示されない場合のために、部品検索機能を備えてもよい。部品検索欄５７９を表示してもよい。表示装置５５に、部品検索欄５７９が表示される。サービスマンが部品検索欄５７９に部品名または部品名の一部を入力すると、入力された部品名が部品名の入力領域５７８に表示される。

故障種別及び故障対応が入力される（ステップＳ４１）と、支援装置５０の故障種別入力処理部８０（図６）が、ショベルの機番、故障種別情報、故障対応情報、及び修理交換部品情報を管理装置６０に送信する。管理装置６０がショベルの機番、故障種別情報、故障対応情報、及び修理交換部品情報を受信すると、故障種別受信処理部７１（図４）が、故障種別情報と稼働情報とを関連付けて、記憶装置６５に格納する（ステップＳ４２）。故障種別情報と稼働情報とは、機体識別情報（図２Ａ、図３Ａ）及び年月日（図２Ａ、図３Ａ）の項目に基づいて、関連付けを行うことができる。

管理装置６０は、ショベルの機体ごとに、修理交換部品データベースを持っている。管理装置６０は、支援装置５０から修理交換部品情報を受信すると、受信した機番のショベルの修理交換部品データベースを更新する。これにより、サービス対象のショベルの修理交換部品データベースを、最新の状態に維持することができる。

管理装置６０の故障種別推定処理部７３（図４）は、稼働情報に基づいて故障種別の推定を行う際に、稼働情報に関連付けられている故障種別情報及び故障対応情報を利用することができる。例えば、稼働情報と故障種別との因果関係をモデル化してデータマイニング手法に取り入れることにより、故障種別の推定精度を高めることができる。このように、新しく記憶装置６５に格納された故障種別情報及び稼働情報は、その後の故障種別の推定に利用することができる。利用可能な故障種別情報及び稼働情報が増えることにより、故障種別の推定結果を支援装置５０に送信する際に、故障種別の推定精度を高めることができる。

例えば、管理装置６０から支援装置５０に送信した推定故障種別情報（図５）と、故障探索の結果判明した実際の故障種別とが不一致である場合、実際の故障種別に基づいて、故障種別推定モデル７８（図５）を修正することが可能である。

さらに、ショベル３０に発生した異常コードと、故障種別情報及び故障対応情報に基づいて、故障探索支援情報（図３）を、より適切なものに修正することが可能である。

上記実施例では、サービスマンが故障探索及び修理（図７の修理工程Ｓ３）を行った後、支援装置５０を操作することにより、支援装置５０に故障種別入力画面（図１１Ｅ）が表示された。ステップＳ２３（図７）において支援装置５０の表示装置５５（図６）に故障探索支援情報（図１１Ｄ）とともに、故障種別の入力を促す情報が表示されるようにしてもよい。または、故障探索支援情報（図１１Ｄ）の表示を終了した後に、故障種別入力画面（図１１Ｅ）が表示されるようにしてもよい。このように、支援装置５０が故障種別の入力を促す情報を表示することにより、故障探索及び修理の後の故障種別の入力忘れを防止することができる。

次に、図１５〜図１８を参照して、他の実施例について説明する。以下、図１〜図１４Ａ、図１４Ｂに示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。上記実施例では、図７を参照して説明したように、定期的にショベル３０から管理装置６０に稼働情報（図２Ａ）が送られる。以下に説明する実施例では、稼働情報が送られる頻度が、ショベル３０の状態によって変更される。

図１５に、複数のショベル３０から管理装置６０に稼働情報を送信するときの送信シーケンスの一例を示す。ショベル３０の各々は、一定の時間間隔で稼働情報を収集する。図１５において、稼働情報の収集時刻Ｔｃを中空または中実の丸記号で表す。稼働情報が収集されると、ショベル３０の各々は、収集された稼働情報が正常範囲内であるか否かを判定する。稼働情報が正常範囲内であると判定された収集時刻Ｔｃを中空の丸記号で表し、正常範囲外であると判定された収集時刻Ｔｃを中実の丸記号で表す。

稼働情報が正常範囲内であると判定されている期間、ショベル３０の各々は、第１の時間間隔ＴＩ１で稼働情報を管理装置６０に送信する。ショベル３０の各々は、稼働情報が正常範囲外であると判定すると、稼働情報を送信する頻度を高める。例えば、稼働情報が正常範囲外であると判定されると、第１の時間間隔ＴＩ１より短い第２の時間間隔ＴＩ２で、稼働情報が管理装置６０に送信される。稼働情報が正常範囲内に復帰すると、稼働情報の送信頻度も元に戻る。

図１６に、ショベル３０が実行する処理のフローチャートを示す。この処理は、例えばショベル３０の車両コントローラ３１（図１）が実行する。ステップＳＡ１において、ショベル３０が既定動作を行っている期間に、ショベル３０の運転変数を一定の時間間隔で取得する。既定動作は、ショベル３０の運転中の種々の動作から選択された一つの動作を意味する。既定動作の例として、アイドリング動作、油圧リリーフ動作、ブーム上げ動作、ブーム下げ動作、旋回動作、前進動作、後退動作等が挙げられる。運転変数として、例えばエンジン回転数が採用される。ショベル３０が取得した運転変数の時間変化を、評価波形ということとする。

ステップＳＡ２において、評価波形から特徴量を算出する。「特徴量」とは、波形の形状を特徴付ける種々の統計量を意味する。例えば、特徴量として、平均値、標準偏差、最大波高値、ピークの数、信号非存在時間の最大値等を採用することができる。

図１７を参照して、ピークの数及び信号非存在時間の最大値について説明する。図１７に、評価波形の一部分を例示する。「ピークの数」は、例えば、波形が閾値Ｐｔｈ０を横切る箇所の数と定義される。図１７に示した期間においては、交差箇所Ｈ１〜Ｈ４で、波形が閾値Ｐｔｈ０を横切っている。このため、ピークの数は４と算出される。

波形が閾値Ｐｔｈ１よりも低い区間を信号非存在区間と定義する。図１７に示した例では、信号非存在区間Ｔ１〜Ｔ４が現れている。「信号非存在時間の最大値」は、複数の信号非存在区間の時間幅のうち最大の時間幅を意味する。図１７に示した例では、信号非存在区間Ｔ３の時間幅が、信号非存在時間の最大値として採用される。一般的に、波形に周期の長いうねりがあると、信号非存在時間の最大値が大きくなる。

ステップＳＡ３（図１６）において、評価波形の特徴量を要素とする評価ベクトルを規格化して規格化評価ベクトルを求める。以下、評価ベクトルを規格化する手順について説明する。

予め、ショベル３０が正常状態時に既定動作を行っているときの運転変数が収集されている。ある期間に亘って収集された運転変数から、複数の時間波形を切り出す。この時間波形を参照波形ということとする。複数の参照波形の各々について、特徴量を算出する。複数の参照波形の各々の特徴量を要素とする参照ベクトルが得られる。参照ベクトルの特徴量のそれぞれについて平均が０になり、標準偏差が１になるように規格化することにより、規格化参照ベクトルを求める。この規格化処理には、複数の参照ベクトルの特徴量の各々の平均値及び標準偏差が用いられる。特徴量ｉの平均値をｍ（ｉ）で表し、標準偏差をσ（ｉ）で表すこととする。

評価ベクトルは、参照ベクトルの特徴量ｉの平均値ｍ（ｉ）及び標準偏差σ（ｉ）を用いて規格化される。評価ベクトルの特徴量ｉをａ（ｉ）で表すと、規格化評価ベクトルの特徴量ｉは、（ａ（ｉ）−ｍ（ｉ））／σ（ｉ）で表される。評価波形の形状が参照波形の形状に近い場合には、規格化評価ベクトルの特徴量ｉの各々が０に近くなり、評価波形の形状と参照波形の形状との差が大きい場合には、規格化評価ベクトルの特徴量ｉの絶対値が大きくなる。

図１８に、規格化参照ベクトルの分布及び規格化評価ベクトル９２の一例を示す。図１８では、２つの特徴量Ａ及び特徴量Ｂについて二次元平面で規格化参照ベクトルの分布が示されているが、実際には、規格化参照ベクトル及び規格化評価ベクトルは、特徴量ｉの個数に応じた次元を持つベクトル空間内に分布する。規格化参照ベクトルの終点を中空の丸記号で表す。規格化参照ベクトルのうち約６８％は、半径１σの球体９０内に分布する。ここで、σは標準偏差を表しており、各特徴量が規格化されているため、標準偏差σは１である。

ステップＳＡ４（図１６）において、現時点の稼働情報が正常範囲内か、正常範囲から外れているか否かを判定する。稼働情報が正常範囲内か否かの診断は、稼働情報から求まる規格化評価ベクトル９２（図１８）の長さに基づいて行われる。規格化評価ベクトル９２の長さが正常判定閾値以下の場合、当該稼働情報は正常範囲内であると判定される。規格化評価ベクトルの長さが正常判定閾値を超えている場合には、当該稼働情報は正常範囲外であると判定される。

正常判定閾値として、例えば２σが選択される。図１８に示したベクトル空間において、規格化評価ベクトル９２の終点が半径２σの球体９１内に位置するとき、当該稼働情報は正常範囲内であると判定される。規格化評価ベクトル９２の終点が半径２σの球体９１の外に位置するとき、当該稼働情報は正常範囲外であると判定される。

現時点の稼働情報が正常範囲内であるとき、ステップＳＡ５（図１６）において、稼働情報の送信時間間隔を第１の時間間隔ＴＩ１に設定する。現時点の稼働情報が正常範囲外であるとき、ステップＳＡ６（図１６）において、稼働情報の送信時間間隔を、第１の時間間隔ＴＩ１より短い第２の時間間隔ＴＩ２に設定する。

次に、図１５〜図１８に示した実施例の優れた効果について説明する。ステップＳ４２（図７）において、故障種別と稼働情報との関連付けを、より適正化するために、稼働情報の収集頻度を高めることが好ましい。ところが、収集頻度を高めると、データ通信コストが上昇してしまう。

上記実施例では、稼働情報が正常範囲から外れているときに、稼働情報が正常範囲内の期間と比べて、稼働情報の送信頻度を高くしている。このため、故障種別と稼働情報との関連付けを、より適正化することが可能である。また、稼働情報が正常範囲内の期間は、稼働情報の送信頻度を低くしているため、データ通信コストを抑制することができる。稼働情報が正常範囲内である場合には、当該稼働情報が故障種別と関連付けられることはない。従って、稼働情報の送信頻度を低くしても、故障種別と稼働情報との関連付けの適正化の妨げになることはない。

次に、図１９及び図２０を参照して、さらに他の実施例について説明する。以下、図１〜図１４Ａ、図１４Ｂに示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図１９に、ショベル３０、支援装置５０、及びショベルの管理装置６０の処理シーケンスを示す。予め設定された送信条件の下で、ショベル３０から管理装置６０に稼働情報（図２Ａ）が送られる。送信条件には、例えば、図１５に示したように一定の送信周期で送信するという条件、及びショベル３０で異常が検知されたという条件が含まれる。管理装置６０の稼働情報受信処理部７０（図４）は、受信した稼働情報を記憶装置６５の稼働情報記憶領域６６に格納する。稼働情報記憶領域６６には、１つのショベル３０に関して、直近に取得された稼働情報、及び、過去に取得された複数の稼働情報が記憶されている。

ここで、「直近に取得された稼働情報」とは、予め設定された送信条件の下で送信された稼働情報のうち最新のものを意味する。「過去に取得された稼働情報」とは、予め設定された送信条件の下で送信された稼働情報のうち最新の稼働情報以外のものを意味する。

管理装置６０の処理装置６１（図４）は、直近に取得された稼働情報、及び過去に取得されていた複数の稼働情報に基づいて、ショベル３０が正常か否かの診断を行う。以下、処理装置６１が実行する診断の方法について説明する。管理装置６０は、直近に取得された稼働情報、及び過去に取得されていた稼働情報の各々について、規格化評価ベクトルを求める。規格化評価ベクトルを求める方法は、図１６のステップＳＡ１〜ＳＡ３の方法と同一である。

図２０に、複数の稼働情報に対してそれぞれ求められた規格化評価ベクトルの一例を示す。一部の規格化評価ベクトルは正常範囲９５に含まれ、他の規格化評価ベクトルは正常範囲９５の外側まで延びている。ここで、正常範囲９５として、例えば半径３σの球体が採用される。半径３σの球体である正常範囲９５の外側の領域は、いずれかの特徴量の値が、正常時の特徴量の平均値から標準偏差の３倍以上離れていることを意味する。

正常範囲９５の外側まで延びる規格化評価ベクトルは、ショベル３０に何らかの異常が発生していることを示唆している。運転変数の時間波形は、ショベル３０に発生している異常の種別に依存すると考えられる。このため、規格化評価ベクトルの方向に、ショベル３０に発生している異常の種別が反映されていると考えることができる。

処理装置６１（図４）は、規格化評価ベクトルの長さ及び方向に基づいて、稼働情報の各々について当該稼働情報が正常の範囲内であるか否かを判定する。これにより、稼働情報ごとに判定結果が得られる。処理装置６１は、得られた複数の判定結果に基づいて、ショベル３０の診断を行う。

本実施例においては、複数の判定結果から、多数決によって、ショベル３０の診断結果を得る。図２０に示した例では、正常範囲９５から外れた複数の規格化評価ベクトルのうち３本の規格化評価ベクトルが正常を示唆し、４本の規格化評価ベクトルが異常Ｘを示唆し、１本の規格化評価ベクトルが異常Ｙを示唆している。この場合、多数決により、ショベル３０に異常Ｘが発生していると判定される。

図１９に示すように、診断の結果、ショベル３０に異常Ｘが発生していると判定された場合には、管理装置６０は支援装置５０に、ショベル３０の機体識別情報とともに異常Ｘが発生していることを通知する。支援装置５０は、この通知を受信すると、ショベル３０に異常が発生していることを機体識別情報とともに表示装置５５（図６）に表示する。これにより、サービスマンは、異常が発生しているショベル３０の故障探索及び修理を迅速に行うことが可能になる。

複数の規格化評価ベクトルから、多数決によって正常か否かの診断を行う際に、重み付き多数決を採用してもよい。過去に取得された稼働情報よりも、直近に取得された稼働情報に、現在のショベル３０の状況がより正確に反映されていると考えられる。従って、取得された時期が新しい稼働情報の規格化評価ベクトルほど、重み係数を大きくすることが好ましい。

多数決または重み付き多数決に代えて、複数の規格化評価ベクトルの平均ベクトルに基づいて、正常か否かの判定を行ってもよい。

次に、図１９及び図２０に示した実施例の優れた効果について説明する。一時的な環境変化等の特殊事情によって運転変数の時間波形が乱れる場合がある。一時的に乱れた時間波形から生成された規格化評価ベクトルに基づいてショベル３０の診断を行うと、診断結果の信頼性が損なわれる。図１９及び図２０に示した実施例では、直近に取得された稼働情報のみならず、過去に取得されていた稼働情報を含めて、ショベル３０の診断が行われる。このため、一時的な環境変化等の特殊事情による影響を排除し、診断の信頼性を高めることができる。

診断の精度を高めるために十分なサンプリング数を確保することが好ましい。十分なサンプリング数を確保するために、１日以上前に取得されていた稼働情報を「過去に取得されていた稼働情報」として採用してもよい。これにより、診断結果が、日ごとの環境変化の影響を受けにくくなる。多数決によってショベル３０の診断結果を決定する場合には、直近に取得された稼働情報と、過去に取得されていた少なくとも２つの稼働情報とが、診断の基礎となる稼働情報として採用される。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

３０ ショベル
３１ 車両コントローラ
３２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３３ 表示装置
３４ 通信装置
３５ 全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機
３６ センサ
３７ 近距離無線通信装置
４０ ネットワーク
５０ 支援装置
５１ 処理装置
５２ 近距離無線通信装置
５３ 通信装置
５４ 入力装置
５５ 表示装置
６０ 管理装置
６１ 処理装置
６２ 通信装置
６３ 入力装置
６４ 出力装置
６５ 記憶装置
６６ 稼働情報記憶領域
７０ 稼働情報受信処理部
７１ 故障種別受信処理部
７２ 異常コード受信処理部
７３ 故障種別推定処理部
７５ 配備情報生成処理部
７８ 故障種別推定モデル
７９ 推定故障種別情報
８０ 故障種別入力処理部
８１ 異常コード入力処理部
８２ 故障探索支援情報受信処理部
８３ 故障種別推定依頼処理部
８４ 故障種別受信処理部
８６ 配備情報問合せ処理部
８７ 制御データ収集処理部
８８ 機番問合せ処理部
９０、９１ 球体
９５ 正常範囲
５６１ ショベルの型式の入力領域
５６２ 機番の入力領域
５６３ 機番取得ボタン
５６４ 周辺検索ボタン
５６５ 型式
５６６ 機番
５６７ 稼働情報ボタン
５６８ 機歴ボタン
５６９ 警報ボタン
５７０ 所在地情報ボタン
５７１ 異常コード入力ボタン
５７２ 故障種別推定ボタン
５７３ 異常コード入力領域
５７４ 故障探索支援情報
５７５ 故障種別入力領域
５７６ 故障対応入力領域
５７７ その他の対応ボタン
５７８ 交換または修理した部品名の入力領域
５７９ 部品検索欄
Ｓ１ 機体識別情報入力工程
Ｓ２ 準備工程
Ｓ３ 修理工程
Ｓ４ 後工程

Claims (14)

1. 通信装置と、
   記憶装置と、
   処理装置と
   を有し、
   前記処理装置は、
   前記通信装置を介して、ショベルから当該ショベルの機体識別情報、及び当該ショベルの稼働状況を表す稼働情報を受信し、
   前記通信装置を介して、携帯型端末である支援装置からショベルの機体識別情報、及び当該ショベルの故障種別情報を受信し、
   前記故障種別情報と前記稼働情報とを機体識別情報に基づき対応させて、前記記憶装置に格納するショベルの管理装置。
2. 前記記憶装置は、ショベルに発生している異常を示す複数の異常コードと、複数の故障探索支援情報とを相互に対応付けて記憶しており、
   前記処理装置は、前記支援装置から前記異常コードを受信すると、受信した前記異常コードに基づいて、複数の前記故障探索支援情報から少なくとも１つの前記故障探索支援情報を抽出し、抽出された前記故障探索支援情報を前記支援装置に送信する請求項１に記載のショベルの管理装置。
3. 前記処理装置は、ショベルの稼働情報に基づいて、当該ショベルに発生している故障種別を推定する機能を有し、
   前記通信装置を介して、前記支援装置からショベルの機体識別情報、及び故障種別を問い合わせるコマンドを受信すると、受信した前記機体識別情報に対応する機体から受信した前記稼働情報に基づいて故障種別を推定し、
   推定された故障種別を前記支援装置に送信する請求項１または２に記載のショベルの管理装置。
4. 前記処理装置は、前記支援装置から、実際に行われた故障対応を示す故障対応情報を受信し、前記故障対応情報を、前記故障種別情報及び前記稼働情報と対応させて、前記記憶装置に格納する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のショベルの管理装置。
5. 前記処理装置は、
   複数のショベルから受信した現在位置情報を前記記憶装置に記憶しており、
   前記支援装置から、当該支援装置の現在位置情報を受信すると、当該支援装置の現在位置から前記ショベルの現在位置までの近さの順番に、前記複数のショベルから少なくとも１つのショベルを抽出し、抽出したショベルの現在位置情報を前記支援装置に送信する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のショベルの管理装置。
6. 前記ショベルは、当該ショベルの稼働情報が正常範囲内か、正常範囲から外れているかを診断する機能を有し、前記稼働情報が前記正常範囲内である場合、前記稼働情報が前記正常範囲から外れている場合よりも少ない頻度で、前記処理装置が前記稼働情報を受信する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のショベルの管理装置。
7. 前記稼働情報は、前記ショベルの稼働状況に依存する複数の運転変数を測定して得られた前記運転変数の時間波形に基づいて算出された値を含み、
   前記処理装置は、同一のショベルから取得された複数の稼働情報のうち、直近に取得された前記稼働情報、及び、過去に取得されていた前記稼働情報に基づいて、前記ショベルが正常か否かを判定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のショベルの管理装置。
8. 前記処理装置は、複数の前記稼働情報の各々について、当該稼働情報が正常の範囲内か否かを判定し、複数の判定結果に基づいて、前記ショベルが正常であるか否かを判定する請求項７に記載のショベルの管理装置。
9. 入力装置と、
   通信装置と、
   処理装置と
   を有し、
   前記処理装置は、前記入力装置から、ショベルに発生していた故障種別が入力されると、ショベルから送信される稼働情報と前記故障種別情報とを機体識別情報に基づき対応させて記憶する管理装置に対し、前記通信装置を介して前記故障種別と機体識別情報とを送信する携帯型端末である支援装置。
10. 前記処理装置は、前記入力装置から、実際に行われた故障対応を示す故障対応情報が入力されると、前記通信装置を介して前記管理装置に、入力された前記故障対応情報を送信する請求項９に記載の支援装置。
11. さらに、表示装置を有し、
    前記処理装置は、前記通信装置を通して、前記管理装置から、前記ショベルの故障種別を特定するための故障探索支援情報を受信すると、前記表示装置に、受信した前記故障探索支援情報を表示する請求項９または１０に記載の支援装置。
12. 前記処理装置は、前記通信装置を介して前記管理装置から、近くに配備されているショベルの現在位置情報を受信すると、前記表示装置に、受信されたショベルを特定するためのショベル選択情報を表示し、前記入力装置を、表示されたショベル選択情報に基づいて１つのショベルを選択するための入力が可能な状態にする請求項１１に記載の支援装置。
13. 入力装置と、
    表示装置と、
    通信装置と、
    処理装置と
    を有し、
    前記処理装置は、
    前記表示装置に、ショベルに発生していた故障種別の入力を促す表示を行い、
    前記入力装置を通して前記故障種別が入力されると、入力された前記故障種別に基づいて処理を行う携帯型端末である支援装置。
14. 前記処理装置は、入力された前記故障種別を、前記通信装置を介して管理装置に送信する請求項１３に記載の支援装置。

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