JP6430272B2

JP6430272B2 - 作業機械の操作支援装置

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Publication number: JP6430272B2
Application number: JP2015016031A
Authority: JP
Inventors: 幸仁鈴木; 邦嗣冨田; 啓範石井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: WO2016121243A1; JP2016141940A

Description

本発明は、解体作業や建築作業、土木作業等に使用される作業機械の操作を支援するための操作支援装置に係わる。

油圧ショベルやクレーンなどの作業機械は、様々な作業で使用できることが求められており、各種作業において効率的に作業を行うことが求められている。

従来では、例えば特許文献１のように、効率的な作業を行うために、省エネルギー化に観点を置き、燃料消費量の改善を促すガイダンスを表示する機能を備えた建設機械が知られている。

具体的には、特許文献１では、建設機械の運転状況に関する所定状態値の頻度分布に対する設定目標値を設定し、所定状態値を検出して、検出手段により検出された所定状態値の頻度分布を計算し、計算された頻度分布と設定手段により設定された設定目標値とを比較し、その比較結果に応じて、予め用意してあるメッセージを出力している。

特許第４１７３１２１号

上記特許文献１の記載によれば、特に燃料消費量の改善を促すメッセージを表示することによって作業機械の燃料消費量を改善するための効率の良い作業を行うことが可能になるとされている。

しかしながら、この特許文献１は燃料消費量を改善することが主な目的であり、その結果、作業時間が増加する、あるいは、作業量が減少するといった問題が起こり得る。

すなわち、特許文献１にはこれまでにオペレータが行った作業の効率を総合的に評価する手法が開示されておらず、オペレータは自らのスキルレベルを把握できない。このため、作業効率の良し悪し、スキルレベルの高低は、オペレータ自身の判断に依存し、作業効率、スキルレベルの向上という観点では必ずしもサポートされているとは言えない。

本発明は、燃料消費量だけではなく、作業時間や作業量を含むオペレータの作業効率・スキルレベルの向上を図ることができる作業機械の操作支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、作業機械の作業量を計測する第１計測装置と、前記作業機械の作業時間を計測する第２計測装置と、前記作業機械の動力消費量を計測する第３計測装置と、前記作業量、前記作業時間および前記動力消費量に基づいて作業の効率を表す作業成績を求める作業成績演算装置と、前記作業成績演算装置で求められた前記作業成績を出力する作業成績出力装置とを備えた作業機械の操作支援装置において、前記作業成績に対する前記作業量、作業時間および動力消費量の相対的な影響度を求める影響度演算装置を更に備え、前記作業成績演算装置は、前記作業量、前記作業時間および前記動力消費量をそれぞれの目標値で正規化し、前記正規化した作業量、作業時間および動力消費量に基づき前記作業成績を求め、前記作業成績出力装置は、前記作業成績および前記影響度を出力することを特徴とするものである。

かかる構成により、作業機械が使用される様々な作業において、作業量、作業時間、燃料消費量の各状態量から作業効率・スキルレベルを総合的に評価するための作業成績を演算し、オペレータに提示することが可能となる。この作業成績を参照することで、オペレータは自らの作業効率・スキルレベルを把握することができ、作業効率・スキルレベルの向上を図ることができる。

本発明によれば、オペレータは、燃料消費量だけでなく作業量や作業時間も考慮された自身の作業成績を把握することができ、作業効率・スキルレベルの向上を図ることができるようになる。

本発明の第１の実施例における作業機械の側面図である。本発明の第１の実施例における作業機械の制御回路および油圧回路の構成図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作装置の概略を示す図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の構成図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示画面の一例を示す図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の設定画面の表示の一例を示す図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の状態量の演算処理のフローチャート図である。本発明の第１の実施例における状態量のうち、レバー操作量の演算に用いるレバー操作量信号に対するレバー操作量の関係を示す図である。本発明の第１の実施例における状態量のうち、作業量の演算に用いる圧力センサの検出値に対するシリンダ圧力の関係を示す図である。本発明の第１の実施例における状態量のうち、燃料消費量の演算に用いる燃料消費量信号に対する燃料消費量の関係を示す図である。本発明の第１の実施例における状態量のうち、レバー操作量のタイムチャートである。本発明の第１の実施例における状態量のうち、作業量のタイムチャートである。本発明の第１の実施例における状態量のうち、燃料消費量のタイムチャートである。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績演算装置の演算処理のフローチャート図である。本発明の第１の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示処理のフローチャート図である。本発明の第２の実施例における作業機械の操作支援装置の構成図である。本発明の第２の実施例における作業機械の操作支援装置の影響度演算装置の演算処理のフローチャート図である。本発明の第２の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示画面の一例を示す図である。本発明の第３の実施例における作業機械の操作支援装置の構成図である。本発明の第３の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示画面の一例を示す図である。本発明の第３の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績演算装置の演算処理のフローチャート図である。本発明の第４の実施例における作業機械の操作支援装置の構成図である。本発明の第４の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示画面の一例を示す図である。本発明の第４の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示処理のフローチャート図である。本発明の第５の実施例における作業機械の操作支援装置の構成図である。本発明の第５の実施例における作業機械の操作支援装置の作業機械の外部でのレポート表示方法の一例を示す図である。本発明の第６の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の設定画面の表示の一例を示す図である。本発明の第６の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績演算装置の演算処理のフローチャート図である。本発明の第６の実施例における作業機械の操作支援装置の作業成績出力装置の表示処理のフローチャート図である。本発明の作業機械の操作支援装置を備える作業機械の他の態様の側面図である。本発明の作業機械の操作支援装置を備える作業機械更に他の態様の側面図である。

以下に本発明の作業機械の操作支援装置の実施例を、図面を用いて説明する。

＜第１の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第１の実施例を、図１乃至図１１を用いて説明する。なお、図１乃至図１１においては、作業機械として油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて説明する。

＜全体構成＞
図１は本発明の第１の実施例に係わる操作支援装置が備えられた作業機械の外観の一例を示す側面図である。

図１において、油圧ショベル１００は、左走行体及び右走行体を備えた走行体１１と、走行体１１上に旋回可能に取り付けられた旋回体１２とを有し、その旋回体１２の前部に運転室１３が取り付けられている。また、旋回体１２の前部には上下回動自在な作業フロント１０１が取り付けられている。旋回体１２の後部には燃料タンク２０、エンジン２１、メインポンプ２２、作動油タンク２３等が取り付けられている。

＜フロント構成＞
作業フロント１０１は旋回体１２に対して上下回動自在に取り付けられたブーム１４と、このブーム１４に上下回動自在に取り付けられたアーム１５と、このアーム１５に上下回動自在に取り付けられた作業具１０２とを備えている。このうち、ブーム１４は、旋回体１２とブーム１４とに連結されたブームシリンダ１６によって上下方向に回動される。アーム１５は、ブーム１４とアーム１５とに連結されたアームシリンダ１７によって上下方向に回動される。作業具１０２は、アーム１５と作業具１０２とに連結された作業具シリンダ１８によって上下方向に回動される。

また、作業フロント１０１の姿勢を算出するために、旋回体１２とブーム１４との連結部近傍に設けられたブーム角度センサ１４Ａ、ブーム１４とアーム１５との連結部近傍に設けられたアーム角度センサ１５Ａ及びアーム１５と作業具１０２との連結部近傍に設けられた作業具角度センサ１０２Ａを備えている。

＜制御回路の基本構成＞
図１の作業機械の制御回路の一例を図２示す。

図２の制御回路において、メインポンプ２２はエンジン２１により駆動される。燃料タンク２０よりエンジン２１を駆動するのに必要な燃料が供給される。このときの燃料消費量は燃料消費量計測器３７にて計測される。

また、ブーム操作レバー３０の操作量を電圧値として計測するブームレバー操作量計測器３３ａと、アーム操作レバー３１の操作量を電圧値として計測するアームレバー操作量計測器３３ｂと、作業具操作レバー３２の操作量を電圧値として計測する作業具レバー操作量計測器３３ｃとを備えている。これら各レバー操作量計測器３３ａ〜３３ｃで計測された電圧値に従ってコントロール弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃの駆動方向および開口面積が調整され、メインポンプ２２から吐出された圧油がコントロール弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃを経てブームシリンダ１６，アームシリンダ１７，作業具シリンダ１８に対して各々供給される。

また、ブームシリンダ１６は、ブームシリンダ１６内のボトム側の圧力を計測する圧力計測器３４ａ、ロッド側の圧力を計測する圧力計測器３４ｂを備えている。同様に、アームシリンダ１７は、アームシリンダ１７内のボトム側の圧力を計測する圧力計測器３５ａ、ロッド側の圧力を計測する圧力計測器３５ｂを備えている。同様に、作業具シリンダ１８は、作業具シリンダ１８内のボトム側の圧力を計測する圧力計測器３６ａ、ロッド側の圧力を計測する圧力計測器３６ｂを備えている。

前述の各種計測器から出力された計測信号はコントローラ２００に入力され、操作支援装置２０１の演算に使用される。この演算結果はモニタ装置３０３に表示される。このうち、油圧ショベル１００の作業量を演算するために必要な状態値を計測する第１計測装置は、ブーム角度センサ１４Ａ，アーム角度センサ１５Ａ，作業具角度センサ１０２Ａ，圧力計測器３４ａ，圧力計測器３４ｂによって構成される。また、油圧ショベル１００の作業時間を演算するために必要な状態値を計測する第２計測装置は、レバー操作量計測器３３ａ，レバー操作量計測器３３ｂ，レバー操作量計測器３３ｃによって構成される。また、油圧ショベル１００の燃料消費量（動力消費量）を演算するために必要な状態値を計測する第３計測装置は、燃料消費量計測器３７によって構成される。

＜シリンダ駆動＞
図２において、ブームシリンダ１６のボトム側油室１６ａへメインポンプ２２から吐出された圧油が供給された場合には、ブーム１４は旋回体１２に対して上方向に回動駆動される。反対にロッド側油室１６ｂにメインポンプ２２から吐出された圧油が供給された場合には、ブーム１４は旋回体１２に対して下方向に回動駆動される。

アームシリンダ１７のボトム側油室１７ａへ圧油が供給された場合には、アーム１５はブーム１４に対して下方向に回動駆動される。反対にロッド側油室１７ｂに供給された場合には、アーム１５はブーム１４に対して上方向に回動駆動される。

作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａへ圧油が供給された場合には、作業具１０２はアーム１５に対して下方向に回動駆動される。反対にロッド側油室１８ｂに供給された場合には、作業具１０２はアーム１５に対して上方向に回動駆動される。

＜操作系＞
コントロール弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、コントローラ２００によって、ブーム操作レバー３０、アーム操作レバー３１、作業具操作レバー３２の操作量に応じた弁位置（スプール位置）に制御される。

コントロール弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃの制御に必要な、ブーム操作レバー３０の操作量はレバー操作量計測器３３ａ、アーム操作レバー３１の操作量はレバー操作量計測器３３ｂ、作業具操作レバー３２の操作量はレバー操作量計測器３３ｃにて計測される。図３に各操作レバーの配置を表す模式図を示す。

図３に示す右操作レバー３８は、ブーム操作レバー３０および作業具操作レバー３２を兼ねている。右操作レバー３８が図３中３０（ａ）の方向へ操作されると、操作量に応じた流量の圧油がブームシリンダ１６のボトム側油室１６ａへ供給される。反対に、右操作レバー３８が図３中３０（ｂ）の方向へ操作されると、操作量に応じた流量の圧油がブームシリンダ１６のロッド側油室１６ｂへ供給される。右操作レバー３８が図３中３２（ａ）の方向に操作されると、操作量に応じた流量の圧油が作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａへ供給される。反対に、右操作レバー３８が図３中３２（ｂ）の方向に操作されると、操作量に応じた流量の圧油が作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂへ供給される。

図３に示す左操作レバー３９は、アーム操作レバー３１および旋回操作レバーを兼ねている。左操作レバー３９が図３中３１（ａ）の方向に操作されると、操作量に応じた流量の圧油がアームシリンダ１７のボトム側油室１７ａへ供給される。反対に、左操作レバー３９が図３中３１（ｂ）の方向に操作されると、操作量に応じた流量の圧油がアームシリンダ１７のロッド側油室１７ｂへ供給される。左操作レバー３９の前後方向の操作については．旋回体１２の走行体１１に対する旋回動作に割り当てられている。左操作レバー３９が図３中旋回右方向に操作されると旋回体１２は走行体１１に対して右方向に旋回し、左操作レバー３９が図３中旋回左方向へ操作されると旋回体１２は走行体１１に対して左方向に旋回する。

＜操作支援装置２０１の基本構成＞
図４に、本実施例における作業機械の操作支援装置２０１の構成を示す。

図４において、コントローラ２００内の操作支援装置２０１の入力となる信号４０〜４７は、レバー操作量計測器３３ａ，３３ｂ，３３ｃ等で計測される右操作レバー３８および左操作レバー３９のレバー操作量信号である。また、信号７０〜７５はブームシリンダ１６、アームシリンダ１７、作業具シリンダ１８の圧力計測器３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂで計測される各シリンダのボトム側とロッド側の圧力信号である。また、信号９０は燃料消費量計測器３７で計測される燃料消費量信号である。また、信号１４Ｂ，１５Ｂ，１０２Ｂは、作業フロント１０１の姿勢を求めるための各角度センサ１４Ａ，１５Ａ，１０２Ａの角度検出信号である。

図４に示すように、作業機械の操作支援装置２０１は、状態量演算装置３００と、作業成績演算装置３０１と、作業成績出力装置３０２と、モニタ装置３０３と、主記憶装置３０４とで構成される。

状態量演算装置３００は、ブーム角度センサ１４Ａ、アーム角度センサ１５Ａ、作業具角度センサ１０２Ａ、圧力計測器３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ、レバー操作量計測器３３ａ，３３ｂ，３３ｃおよび燃料消費量計測器３７によって計測された前述の各信号（状態値）を取得し、各信号の値に基づいて作業量、作業時間および燃料消費量の各状態量を演算する。また、演算した作業量、作業時間および燃料消費量の各状態量を主記憶装置３０４に出力する。

主記憶装置３０４は、状態量演算装置３００で演算された各状態量と、後述する作業成績演算装置３０１で演算された作業成績とを記憶する。また、作業成績演算装置３０１の求めに応じて記憶している作業成績や各状態量を出力する。

作業成績演算装置３０１は、状態量演算装置３００で演算された作業量、作業時間および燃料消費量の各状態量に基づいて作業の効率を表す作業成績を演算する。演算した作業成績は、主記憶装置３０４や作業成績出力装置３０２に対して出力する。

作業成績出力装置３０２は、作業成績演算装置３０１で演算された作業成績をモニタ装置３０３に対して出力する。また、作業成績出力装置３０２は、作業成績に加えて、作業成績演算時に使用した作業量、作業時間、燃料消費量をモニタ装置３０３に対して出力する。

モニタ装置３０３は、油圧ショベル１００の運転室１３内部に設けられており、作業成績出力装置３０２の出力した作業成績を表示する。また、モニタ装置３０３は、作業成績に加えて、作業量、作業時間、燃料消費量の各状態量を表示する。

＜モニタ装置の画面構成＞
図５に、本実施例におけるモニタ装置３０３の表示画面の一例を示す。

図５において、モニタ装置３０３の表示画面は、作業成績演算スイッチ８００と作業成績を表示する作業成績表示領域７００と計測した各状態量とを表示する状態量表示領域７０１と、表示設定をする設定スイッチ７０４と、各状態量を表示するか否かを選択する状態量表示選択領域８０１と、作業成績演算装置３０１で演算した作業成績と合わせて表示したい過去の作業成績の作業回数を指定する過去の作業成績表示設定領域８０２とで構成される。

なお、本実施例において、作業回数は、作業成績演算スイッチ８００の押下回数である。また、例えば、過去の作業成績表示設定領域８０２に３が入力された場合、作業成績演算装置３０１で演算した作業成績から過去３回分の作業成績が作業成績表示領域７００に表示される。

また、本実施例におけるモニタ装置３０３の設定スイッチ７０４が押下された場合に表示される設定表示画面の一例を図６に示す。

図６において、設定表示画面は、作業成績演算装置３０１で使用する各状態量の重みを設定する重み設定領域８０７と、押下することで図５の表示画面に戻る復帰スイッチ８２０で構成されている。

次に、本実施例における作業機械の操作支援装置２０１の動作を、状態量演算装置３００、作業成績演算装置３０１および作業成績出力装置３０２の各部を参照して説明する。

＜状態量演算装置の処理動作＞
まず、状態量演算装置３００が行う演算処理の一例について図７に示すフローチャートを用いて説明する。

図７に示す状態量演算装置３００の演算処理は、エンジン２１の始動時から停止時まで、あらかじめ設定されたサンプリングタイムで実行され、各時刻における、作業量、燃料消費量、作業時間（操作レバー３８，３９が操作された時間の総和）を出力する。

まず、状態量演算装置３００は、図８Ａ乃至図８Ｃに示す各関係を用いて、レバー操作量信号４０〜４７、各シリンダの圧力信号７０〜７５、燃料消費量信号９０および各角度検出信号１４Ｂ，１５Ｂ，１０２Ｂの各信号値（状態値）を各々の物理量に変換する（ステップＳ５００）。

例えば、図８Ａに示すようなレバー操作量信号とレバー操作量との関係から、ブーム操作レバー３０、アーム操作レバー３１、作業具操作レバー３２の各々の操作量を演算する。また、図８Ｂに示すような各シリンダの圧力信号とシリンダ圧力との関係から、ブームシリンダ１６、アームシリンダ１７、作業具シリンダ１８のシリンダ圧力を演算する。また、図８Ｃに示すような燃料消費量信号と燃料消費量との関係から、エンジン２１を駆動するのに要した燃料の消費量を演算する。

次に、各操作レバーの操作量を読み込む（ステップＳ５０１）。

次に、図８Ａに示すように、先のステップＳ５０１において読み込んだ各操作レバーの操作量のうち、何れか一つのレバー操作量信号があらかじめ設定された不感帯以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。そして、何れかのレバー操作量が不感帯以上と判定されるときには「操作あり」と識別し、ステップＳ５０３に処理を進める。これに対し、何れのレバー操作量も不感帯未満であると判定されるときは、ステップＳ５０６に処理を進める。

ステップＳ５０２において「操作あり」と判定された場合は、次いで、１サンプル前のレバー操作量が「操作あり」か否かを判定する（ステップＳ５０３）。１サンプル前のレバー操作量が「操作あり」と判定されるときはステップＳ５０４に処理を進め、「操作なし」と判定されるときはステップＳ５０６に処理を進める。

ステップＳ５０３において１サンプル前のレバー操作量が「操作あり」と判定された場合は、次いで、「操作あり」となる回数を加算する（ステップＳ５０４）。その後、この「操作あり」となる回数とサンプリングタイムの積を演算する（ステップＳ５０５）。この演算結果が各時刻の作業時間となる。例えば、サンプリングタイムが１分で、エンジン始動後の時刻が５分の場合、図９Ａに示すようにその時点（図９Ａでは現在時刻と表示）でのレバー操作量と１サンプル前のレバー操作量が「操作あり」となる回数が３回である。

次に、例えば特開２０１２−１０３０２９号公報に記載されたように、ブーム角度センサ１４Ａ、アーム角度センサ１５Ａおよび作業具角度センサ１０２Ａにて計測された計測信号から作業フロント１０１の姿勢を演算する。また、この演算された作業フロント１０１の姿勢と、ステップＳ５００で変換したブームシリンダ１６の圧力信号とから作業具１０２にかかる荷重を演算する。この演算した荷重を各時刻の作業量とする（ステップＳ５０６）。例えば、エンジン始動後５分の場合、作業量は図９Ｂ（現在時刻と表示）のようになる。なお、このステップＳ５０６における姿勢の演算は、例えば不図示の作業量計測スイッチが押下されたタイミングで行われるようにしても良いし、サンプリングタイムとは別の任意のタイミング、例えば所定時間経過ごとに行うようにしても良い。

次に、ステップＳ５００において燃料消費量信号から変換した燃料消費量を、各時刻の燃料消費量とみなす（ステップＳ５０７）。エンジン始動後５分の場合、図９Ｃ（現在時刻と表示）のようになる。

次に、ステップＳ５０５で求めた作業時間、ステップＳ５０６で求めた作業量、ステップＳ５０７で求めた燃料消費量の各状態量を主記憶装置３０４に出力する（ステップＳ５０８）。

＜作業成績演算装置の処理動作＞
次に、本実施例における作業成績演算装置３０１の演算処理を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、作業成績演算装置３０１は、図５に示すような作業成績演算スイッチ８００が押下されたか否かを判定する（ステップＳ５１０）。押下されたと判定されるときはステップＳ５１１に処理を進め、押下されていないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５１０において作業成績演算スイッチ８００が押下されたと判定された場合、あらかじめ設定された過去から現在までの時間（例えば５分）における各状態量を主記憶装置３０４から取得する（ステップＳ５１１）。なお、主記憶装置３０４から取得する各状態量はあらかじめ設定された過去から現在までの時間としているが、時間指定ではなく前回の作業から今回までのように作業回数で指定し、その指定期間の時間の状態量を取得するようにしても良い。

次に、ステップＳ５１１で取得した各状態量のうち、作業量と燃料消費量の時間平均値を演算する（ステップＳ５１２）。

次に、ステップＳ５１１で取得した作業時間、ステップＳ５１２で演算した作業量および燃料消費量の時間平均値を正規化する（ステップＳ５１３）。本実施例においては、作業成績演算時に使用する各状態量は０から１の値になるようにあらかじめ設定した値（たとえば、過去同一作業で取得した作業量、作業時間、燃料消費量）で正規化する。

次に、ステップＳ５１３で正規化した各状態量を用いて次式１にて作業成績を演算する（ステップＳ５１４）。作業成績の演算式を式１に示す。

ここで、式１のα、β、γは図５の設定スイッチ７０４が押下された時に表示される図６の設定画面上の重み設定領域８０７で設定された重みとし、任意に変更が可能な値である。

次に、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を、主記憶装置３０４に格納する（ステップＳ５１５）。その後、作業成績出力装置３０２に対し演算が終了したことを伝える信号を出力する（ステップＳ５１６）。

なお、作業量は値が大きいほど、作業時間と燃料消費量は値が小さいほど効率的であるという前提で作業成績を算出しているため、作業時間と燃料消費量は逆数として演算したが、前提条件が異なることが想定される場合は、前提条件に応じて実数、又は、逆数いずれかを用いて作業成績を演算することができる。

さらに、式１において、作業成績演算時に使用した各状態量のうち作業量と燃料消費量は、あらかじめ設定された過去から現在までの時間当たりの平均値としたが、その間の最大値、最小値を用いて作業成績を演算するようにしても良い。

また、各状態量を加算することで作業成績を演算したが、乗算によって演算するようにしても良い。

＜作業成績出力装置の処理動作＞
次に、本実施例における作業成績出力装置３０２が行う処理の一例を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、作業成績出力装置３０２は、図５に示すような作業成績演算装置３０１から演算終了の信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ５２０）。押下されたと判定されるときはステップＳ５２１に処理を進め、押下されていないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５２０において作業成績演算スイッチ８００が押下されたと判定された場合、作業成績演算装置３０１で演算された作業成績および状態量演算装置３００で演算された作業成績演算時に使用した各状態量を主記憶装置３０４から読み込む（ステップＳ５２１）。

次に、図５の状態量表示選択領域８０１により、表示する状態量を決定する（ステップＳ５２２）。

次に、作業成績表示設定領域８０２に入力された値に従った過去の作業成績と、その作業成績演算に使用し、ステップＳ５２２において決定された各状態量を主記憶装置３０４から読み込む（ステップＳ５２３）。

次に、ステップＳ５２１及びステップＳ５２３で読み込んだ作業成績と各状態量とを合せてモニタ装置３０３に出力する（ステップＳ５２４）。モニタ装置３０３では、図５の表示画面に従って、作業成績表示領域７００に作業成績を表示し、作業成績演算時に使用した各状態量を状態量表示領域７０１に表示する。本実施例の状態量表示領域７０１の各状態量のグラフの横軸は作業回数であり、縦軸は正規化された各状態量である。

なお、作業成績演算装置３０１からの演算終了信号を受信することで作業成績出力装置３０２による処理が実行されるようにしたが、作業成績出力用の別のスイッチを設け、このスイッチからの信号を受信することにより処理を実行するようにしても良い。

＜本実施例のまとめ＞
上記のように構成され動作する本実施例の作業機械の操作支援装置では、油圧ショベル１００が行った作業に対して、作業成績演算スイッチ８００が押下された場合に、あらかじめ設定された時間（例えば５分）における作業量と燃料消費量の時間当たりの平均値とその間の各状態量を求めるとともに、これら各状態量から作業成績を演算する。その上で演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を表示する。

これにより、油圧ショベル１００のオペレータに対して自身の作業成績を通知することができ、効率的な作業が行われているか否かを総合的に評価することが可能となる。したがって、燃料消費量だけではなく、作業時間や作業量を含むオペレータの作業効率・スキルレベルの向上（改善）に寄与することができる。

また、前述の作業成績に加えて各状態量と過去の作業成績とその作業成績演算時に使用した各状態量を合わせて表示することで、オペレータは、自身の作業効率の改善、スキルレベルの向上も確認でき、更なる作業効率、スキルレベルの向上が期待できる。

なお、図５および図６はタッチパネルを想定した表示画面となっているが、通常のモニタ装置でも同様の表示を実現することができる。

また、本実施例において、モニタ装置３０３の表示画面は図５および図６に示した態様としたが、各領域の配置はこの限りではない。また表示する領域の種類もこれらに限定されない。

＜第２の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第２の実施例を図１２乃至図１４を用いて説明する。

本実施例の作業機械の操作支援装置は、以下に記述する内容以外については前述した第１の実施例の作業機械の操作支援装置と略同じ構成であり、詳細は省略する。

＜操作支援装置の基本構成＞
図１２に本実施例における作業機械の操作支援装置２０２の構成を示す。図４との相違点は、影響度演算装置３０５が追加されたことにある。

図１２において、影響度演算装置３０５は、作業成績に対する各状態量の相対的な影響度合いを表す影響度を演算する装置であり、作業成績演算時に使用した各状態量と作業成績演算装置３０１で演算した作業成績から、後述する演算方法で影響度を演算する。

また、作業成績出力装置３０２は、影響度演算装置３０５によって演算された作業成績に対する作業量、作業時間、燃料消費量の影響度をモニタ装置３０３に対して出力する。

＜影響度演算装置の処理動作＞
次に、影響度演算装置３０５が行う演算処理を図１３に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、影響度演算装置３０５は、作業成績演算装置３０１から演算が終了した旨の信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ５２９）。受信していない場合には処理を終了し、受信している場合には次のステップＳ５３０へ移行する。次のステップＳ５３０では、作業成績演算装置３０１で演算した作業成績と各状態量を主記憶装置３０４から取得する（ステップＳ５３０）。

次に、作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量から次式２〜４に示す演算方法で作業成績に対する各状態量の影響度を演算する（ステップＳ５３１）。

次に、演算した影響度を相互に比較し「良、中、悪」で評価する（ステップＳ５３２）。たとえば、作業量＝０．７５、作業時間＝０．８、燃料消費量＝０．８３となった場合、α，β，γ＝１とすると式１より作業成績＝３．２と演算され、求めた各値を式２〜４にそれぞれ代入することで各状態量の作業成績に対する影響度は以下の式５〜７のように演算される。

上記のように演算した影響度は、作業時間の影響度が一番大きく「良」、次に作業量の影響度が一番小さいため「悪」、燃料消費量は「中」として評価される。

次に、ステップＳ５３２で求めた影響度の評価結果を、作業成績出力装置３０２に出力する（ステップＳ５３３）。

＜作業成績出力装置の処理動作＞
本実施例における作業成績出力装置３０２は、第１の実施例での動作に加えて、前述の影響度の評価結果をモニタ装置３０３に出力する。

＜モニタ装置の画面構成＞
本実施例におけるモニタ装置３０３の表示の一例を図１４に示す。図５との相違点は、影響度表示部７０２と影響度表示選択部８０３が追加されたことにある。

影響度表示選択部８０３の選択によって、影響度表示部７０２に影響度の評価結果を表示するか否かを決定する。

＜本実施例のまとめ＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第２の実施例においても、前述した作業機械の操作支援装置の第１の実施例とほぼ同様な効果が得られる。

加えて、作業成績に対する各状態量の影響度を知ることが可能となる。

例えば、本実施例においては、作業量の影響度が「悪」となるため、作業成績に対する
３つの指標のうち、作業量が燃料消費量や作業時間に比べ作業成績への寄与が小さかったということである。この場合は、例えば１回あたりの掘削土量をこれまでより増やすなど作業量を多くするよう工夫することが、作業時間を短くすることや燃料消費量をより良くすることよりも作業成績を改善するために有効であると見込まれることになる。つまり、オペレータはどの状態量を改善すれば作業成績が良くなり、結果として作業効率を向上させることができるか把握することが可能となり、オペレータのスキルレベルの向上を図ることができる。

なお、本実施例における影響度は、作業量、作業時間、燃料消費量のどの指標が他の指標に比べて良好であるかを示す相対的な指標であり、これら３つの指標のバランスをよくするための指標となっている。そのため、作業量、作業時間、燃料消費量のすべてが平均的に悪いと、作業成績が悪く、各状態量の影響度にほとんど差がないように表示される。この場合には、作業量、作業時間、燃料消費量の全体的な改善が必要であることが分かることになる。また、作業量および作業時間が非常に良好であるのに対して燃料消費量が平均的であれば、作業成績は良好であり、影響度では燃料消費量が悪いと表示され、この場合燃料消費量の改善に注力すればよいことが一目で分かることになる。

なお、本実施例においては、各状態量の影響度の評価結果を表示する際に「良・中・悪」として表示したが、表示例はこの限りではない。例えば、「大、中、小」や、「１位、２位、３位」のように表示することや、演算した影響度を数値で表示することができ、作業成績に対する各状態量の影響度を相対的に判定することができれば表示形態は任意である。

＜第３の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第３の実施例を図１５乃至図１７を用いて説明する。

＜操作支援装置の基本構成＞
図１５に本実施例における作業機械の操作支援装置２０３の構成を示す。図４との相違点は、演算期間設定装置３０６が追加された点にある。

図１５において、演算期間設定装置３０６は、後述する方法で設定された期間内の作業に対して、状態量演算装置３００が各状態量を演算する期間を設定するための装置である。

また、状態量演算装置３００は、演算期間設定装置３０６で設定された基準期間の間の各状態量を求める。

＜モニタ装置の画面構成＞
次に、本実施例におけるモニタ装置３０３の表示画面の一例を図１６に示す。図５との相違点は、表示画面内に演算期間選択部８０４が追加された点にある。

本実施例における演算期間設定装置３０６は、演算期間を選択する演算期間選択部８０４によって選択された演算期間（１分、１時間、１日、１ヵ月）に従って、前述の作業成績演算装置３０１が作業成績演算時に使用する各状態量を求める期間を設定する。

本実施においては、１分、１時間、１日、１ヵ月を選択肢として示したが、設定期間の選択肢はこの限りではなく、期間は任意に設定可能である。

＜作業成績演算装置の処理動作＞
本実施例における作業成績演算装置３０１が行う演算処理の一例を図１７に示すフローチャートを用いて説明する。図１７の図１０との相違点は、演算期間設定装置３０６で設定された演算期間を読み込むステップＳ５４１が追加された点である。

まず、作業成績演算装置３０１は、図５に示すような作業成績演算スイッチ８００が押下されたか否かを判定する（ステップＳ５４０）。押下されたと判定されるときはステップＳ５４１に処理を進め、押下されていないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５４０において作業成績演算スイッチ８００が押下されたと判定された場合、演算期間設定装置３０６にて設定された演算期間を読み込む（ステップＳ５４１）。

次に、ステップＳ５４１で読み込んだ演算期間内に行われた作業の各状態量を取得する（ステップＳ５４２）。

その後、ステップＳ５４２で取得した各状態量を用いて、第１の実施例の図１０のステップＳ５１２〜Ｓ５１５に示す手順と同様の手順で各状態量および作業成績を演算し、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を主記憶装置３０４に格納する（ステップＳ５４６）。その後、演算が終了した旨を伝える信号を作業成績出力装置３０２に出力する（ステップＳ５４７）。

＜本実施例のまとめ＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第３の実施例においても、前述した作業機械の操作支援装置の第１の実施例とほぼ同様な効果が得られる。

加えて、作業成績の演算時に使用する各状態量の期間を任意に設定できることから、１日の作業の中で、作業量の異なる掘削積込み作業や整形作業を切り替えて行うような場合においても、作業成績の演算時に使用する各状態量の期間を設定することで、各作業における作業成績を演算することも可能となり、各作業毎の作業効率・スキルレベルの向上を図ることができ、更なるオペレータの作業効率・スキルレベルの向上を促すことができる。

＜第４の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第４の実施例を図１８乃至図２０を用いて説明する。

＜操作支援装置の基本構成＞
図１８に本実施例における作業機械の操作支援装置２０４の構成を示す。図４との相違点は、外部記憶装置９００と通信するための外部通信装置３１０が追加された点である。

外部通信装置３１０は、作業成績出力装置３０２の求めに応じ、作業成績演算装置３０１が作業成績演算時に用いた作業量、作業時間および燃料消費量の各状態量および演算した作業成績を油圧ショベル１００の外部にある外部記憶装置９００に送信する機能と、他機のオペレータの作業成績とその作業成績の演算時に使用した各状態量を外部記憶装置９００から受信する機能を有しており、後述する方法を用いて外部記憶装置９００との通信を行う。この外部通信装置３１０と外部記憶装置９００との通信は、公知の方法を用いることができる。

外部記憶装置９００は、外部通信装置３１０から送信された作業成績、作業量、作業時間、燃料消費量を作業機械ごとに記憶する。

＜モニタ装置３０３の画面構成＞
次に、本実施例におけるモニタ装置３０３の表示画面の一例を図１９に示す。図５との相違点は、表示画面内に他機のオペレータとの比較選択スイッチ８１０が追加された点と、作業成績表示領域７００と状態量表示領域７０１に他機のオペレータの作業成績、その作業成績演算時に使用した各状態量が自身の作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量とが合わせて表示される点にある。

図１９に示すような比較選択スイッチ８１０が押下されると、作業成績出力装置３０２は外部通信装置３１０を介して、外部記憶装置９００に記憶された他機のオペレータの作業成績とその作業成績の演算時に使用した各状態量を受信する。作業成績出力装置３０２は、自身の作業成績とその作業成績演算時に使用した各状態量に加えて、この受信した他機のオペレータの作業成績とその作業成績演算時に使用した各状態量を、図１９に示すようにそれぞれ作業成績表示領域７００と状態量表示領域７０１に表示する。

＜作業成績出力装置−外部通信装置−の処理動作＞
本実施例における作業成績出力装置３０２が行う処理の一例を図２０に示すフローチャートを用いて説明する。図１１との相違点は、作業成績と各状態量を外部記憶装置９００に送信するステップＳ５５２、他機のオペレータとの比較選択スイッチ８１０が押下されたか否かを判定するステップＳ５５５、他機のオペレータの作業成績と、その作業成績の演算時に使用した各状態量を受信するステップＳ５５６、自身の作業成績と他機のオペレータの作業成績をモニタ装置３０３に出力するステップＳ５５７が追加された点である。

図２０において、まず作業成績出力装置３０２は、作業成績演算装置３０１から演算が終了した旨の信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ５５０）。受信していると判定されるときはステップＳ５５１に処理を進め、受信していないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５５０において作業成績演算スイッチ８００が押下されたと判定される場合は、作業成績出力装置３０２は、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を主記憶装置３０４から読み込む（ステップＳ５５１）。

次に、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を外部通信装置３１０を介して外部記憶装置９００に対して出力する（ステップＳ５５２）。外部記憶装置９００は、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を作業機械ごとに記憶しておく。

次に、図２０に示す状態量表示選択領域８０１の各状態量のＯＮ／ＯＦＦ状態から、表示する状態量を決定する（ステップＳ５５３）。

次に、過去の作業成績表示設定領域８０２に入力された値に従った過去の作業成績と、その作業成績演算に使用し、ステップＳ５５３に応じた過去の各状態量を主記憶装置３０４から読み込む（ステップＳ５５４）。

次に、他機のオペレータとの比較選択スイッチ８１０が押下されたか否かを判定する（ステップＳ５５５）。比較選択スイッチ８１０が押下されたと判定されるときはステップＳ５５６に処理を進め、比較選択スイッチ８１０が押下されていないと判定されるときは処理をステップＳ５５９に進める。

次に、あらかじめ設定した他機のオペレータの作業成績とその作業成績の演算時に使用した各状態量を外部通信装置３１０を介して外部記憶装置９００から受信する（ステップＳ５５６）。

次いで、図１１に示した第１の実施例の作業成績出力装置３０２のステップＳ５２４と同様に演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を過去の作業成績と過去の作業成績演算時に使用した各状態量とを合わせてモニタ装置３０３へ出力するとともに、他機のオペレータの作業成績とその作業成績の演算時に使用した各状態量をモニタ装置３０３に出力する（ステップＳ５５７）。

これに対し、ステップＳ５５５の判定で他機のオペレータとの比較選択スイッチ８１０が押下されていないと判定された場合は、図１１に示した第１の実施例の作業成績出力装置３０２のステップＳ５２４と同様に、作業成績とその作業成績演算時に使用した各状態量と、過去の作業成績と過去の作業成績演算時に使用した各状態量をモニタ装置３０３に出力する（ステップＳ５５９）。

＜本実施例のまとめ＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第４の実施例においても、前述した作業機械の操作支援装置の第１の実施例とほぼ同様な効果が得られる。

加えて、他機のオペレータの作業成績と自身の作業成績を合わせて表示することが可能となる。これにより、オペレータは自身の作業成績と各状態量を他機のオペレータと比較、例えば自身の作業成績より高い作業成績のオペレータとの比較が可能となり、作業効率・スキルレベルの更なる向上が期待できる。

＜第５の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第５の実施例を図２１および図２２を用いて説明する。

本実施例の作業機械の操作支援装置は、以下に記述する内容以外については前述した第４の実施例の作業機械の操作支援装置と略同じ構成であり、詳細は省略する。

＜操作支援装置の基本構成＞
図２１に本実施例における作業機械の操作支援装置２０５の構成を示す。図２１と図１８との相違点は、各オペレータの作業成績を比較するレポートを作成する作業成績比較装置９０１、各オペレータの作業成績を比較するレポートを表示するモニタ装置７０９が追加された点である。

作業成績比較装置９０１は、外部記憶装置９００に記憶された作業機械ごとの作業成績を比較し、何れの作業機械の作業成績が優れているかなど、各作業機械の作業成績の順位付けを行い、レポートを作成する。

モニタ装置７０９は、作業成績比較装置９０１で比較した各作業機械の比較結果のレポートを表示する。

＜モニタ装置７０９の画面構成、レポートの表示方法＞
図２２に本実施例におけるモニタ装置７０９に表示されるレポートの一例を示す。

図示しない各オペレータの比較スイッチが押下されると、図２２に示すような画面がモニタ装置７０９に表示される。

図２２において、表示領域７１０では、選択したオペレータのあらかじめ設定した作業回数前から直前の作業までの作業成績と、あらかじめ設定した他機のオペレータ（例えば、最高順位のオペレータ、基準となるオペレータ）の作業成績を数値で表示する。表示領域７１１では前述の作業成績を演算する際に使用した各状態量を表示する。表示領域７１２では、外部記憶装置９００内に保存された作業成績と、選択したオペレータの作業成績を比較することで、演算する選択したオペレータの作業成績の順位を表示する。

＜本実施例のまとめ＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第５の実施例においても、前述した作業機械の操作支援装置の第１の実施例とほぼ同様な効果が得られる。

加えて、本実施例の作業機械の操作支援装置によれば、第４の実施例の効果に加えて、作業機械の外部、例えば管理局や事務所等に駐在する管理者が、選択したオペレータの作業成績と、作業成績演算時に使用した各状態量と、当該オペレータの作業成績の順位を確認することができる。これにより各作業機械の作業成績を一元的に管理することができ、このレポートを各オペレータにフィードバックすることで作業機械の稼働する現場全体での作業成績の向上に貢献することができる。また、オペレータは、作業終了時に自分の作業成績をレポートとして受け取ることができ、作業機械上で作業成績を確認していない場合においても、オペレータに作業成績を知らせることが可能となり、より確実にオペレータの作業成績向上を促すことが可能となる。

なお、作業成績比較装置９０１は、外部記憶装置９００に記憶された作業機械ごとの作業成績に加えて、作業成績の演算に使用した各状態量を作業機械ごとに比較し、各作業機械の各状態量の順位付けを行うことができる。

＜第６の実施例＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第６の実施例を図２３乃至図２５を用いて説明する。

＜モニタ装置の画面構成＞
図２３に図５の設定スイッチ７０４が押下された時の設定画面の表示例を示す。

図２３において、図６との相違点は演算方法選択部８０６および目標値設定領域８１１が追加された点にある。各状態量の明確な目標値が存在している作業の場合、オペレータは演算方法選択部８０６の演算方法を目標値ありと選択し、目標値設定領域８１１に各状態量の目標値を設定する。

本実施例の作業機械の操作支援装置では、作業成績演算装置３０１は、状態量演算装置３００で演算された作業量、作業時間および燃料消費量の各状態量に基づいて作業の効率を表す作業成績を演算する際に、目標値設定領域８１１で設定された目標値で正規化して演算し、主記憶装置３０４や作業成績出力装置３０２に対して出力する。

＜作業成績演算装置の処理動作＞
本実施例における作業成績演算装置３０１の演算処理の一例をフローチャートとして図２４に示す。図１０との相違点は、演算方法選択部８０６にて選択された演算方法を判定するステップＳ５６３、演算方法選択部８０６に応じて目標値設定領域８１１に入力された目標値を作業成績出力装置３０２に出力するステップＳ５６４、各状態量の目標値で各状態量を正規化するステップＳ５６５が追加された点である。

まず、作業成績演算装置３０１は、図５に示すような作業成績演算スイッチ８００が押下されたか否かを判定する（ステップＳ５６０）。押下されたと判定されるときはステップＳ５６１に処理を進め、押下されていないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５６０において作業成績演算スイッチ８００が押下されたと判定された場合、あらかじめ設定された過去から現在までの時間（たとえば５分）における各状態量を主記憶装置３０４から取得する（ステップＳ５６１）。

次に、ステップＳ５６１で取得した各状態量のうち、作業量と燃料消費量の時間平均値を演算する（ステップＳ５６２）。

次に、図２３に示す演算方法選択部８０６の選択が目標値なし（１）と目標値あり（２）のいずれが選択されているかを判定する（ステップＳ５６３）。

「目標値あり（２）」の作業成績演算方法が選択されたと判定されるときは、目標値を作業成績出力装置３０２に送信する（ステップＳ５６４）。

次に、ステップＳ５６２で演算した作業量と燃料消費量の時間平均値と、ステップＳ５６１で取得した作業時間を図２３の目標値設定領域８１１に入力された各状態量の目標値で正規化する（ステップＳ５６５）。たとえば、作業量の時間平均値が１［ｔ］、図２３の目標値設定領域８１１の作業量の目標値が４［ｔ］となる場合、作業量は次式８のように計算できる。

次に、ステップＳ５６５で正規化した各状態量を用いて、第１の実施例のステップＳ５１４と同様に上述の式１を用いて作業成績を演算する（ステップＳ５６６）。

次に、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を、主記憶装置３０４に格納する（ステップＳ５６７）。その後、作業成績出力装置３０２に演算が終了した旨を伝える信号を出力する（ステップＳ５６８）。

また、ステップＳ５６３で「目標値なし（１）」が選択されたと判定されるときは、ステップＳ５６２で演算した作業量と燃料消費量の時間平均値を正規化し（ステップＳ５６８）、その後、ステップＳ５６８で正規化した各状態量を用いて、第１の実施例のステップＳ５１４と同様に上述の式１を用いて作業成績を演算する（ステップＳ５６６）。

＜作業成績出力装置の処理動作＞
本実施例における作業成績出力装置３０２が行う処理の一例をフローチャートとして図２５に示す。図１１との相違点は、作業成績演算装置３０１から演算終了信号を受信した場合に、演算方法選択部８０６にて選択された演算方法を判定するステップＳ５７１、演算方法選択部８０６に応じて目標値設定領域８１１に入力された目標値と演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を主記憶装置３０４から読み込むステップＳ５７２が追加された点である。

まず、作業成績出力装置３０２は、図５に示すように作業成績演算装置３０１から演算終了信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ５７０）。受信したと判定されるときはステップＳ５７１に処理を進め、受信していないと判定されるときは処理を終了する。

ステップＳ５７０において作業成績演算スイッチ８００が受信したと判定された場合、図２３に示す演算方法選択部８０６の選択が目標値なし（１）と目標値あり（２）のいずれが選択されているかを判定する（ステップＳ５７１）。

「目標値あり（２）」の作業成績演算方法が選択されたと判定されるときは、目標値設定領域８１１に入力された目標値と演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を、主記憶装置３０４に出力する（ステップＳ５７２）。

その後、図５の状態量表示選択領域８０１の状態量のＯＮ／ＯＦＦ状態から、表示する状態量を決定（ステップＳ５７３）し、過去の作業成績表示設定領域８０２に入力された値に従った過去の作業成績と、その作業成績演算に使用した過去の各状態量を主記憶装置３０４から読み込む（ステップＳ５７４）。その後、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を過去の作業成績と過去の作業成績演算時に使用した各状態量とを合わせてモニタ装置３０３に出力する（ステップＳ５７５）。モニタ装置３０３では、図５の表示画面に従って、作業成績表示領域７００に作業成績を表示し、作業成績演算時に使用した各状態量を状態量表示領域７０１に表示する。

また、ステップＳ５７１で「目標値なし（１）」が選択されたと判定されるときは、演算した作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を、主記憶装置３０４に出力（ステップＳ５７６）し、ステップＳ５７３に処理を進める。

＜本実施例のまとめ＞
本発明の作業機械の操作支援装置の第６の実施例においても、前述した作業機械の操作支援装置の第１の実施例とほぼ同様な効果が得られる。

加えて、各状態量の明確な目標値が存在する作業において、作業成績演算時に使用する各状態量を各状態量の目標値で正規化することができる。そして目標値で正規化した各状態量を用いて作業成績を演算することで、効率的な作業が行われているか否かをより正確に評価することが可能となる。また、作業成績と作業成績演算時に使用した各状態量を表示することで、オペレータは改善すべき状態量をより正確に把握できるため、作業効率・スキルレベルの更なる向上を促すことができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

例えば、上述の実施例の状態量演算装置３００では、作業フロント１０１の姿勢（ブーム１４、アーム１５、作業具１０２の角度）を、ブーム角度センサ１４Ａ、アーム角度センサ１５Ａおよび作業具角度センサ１０２Ａにて計測された計測信号から演算し、その姿勢とブームシリンダ１６の圧力信号とを比較することで作業量を演算する構成としたが、作業量を演算できる構成であれば演算方法は任意である。例えば、作業フロント１０１の作業具１０２取付け部にロードセルを装着し、ロードセルで作業量を計測する構成とすることができる。また、各シリンダ１６〜１８の図示しないストローク計測器のストローク信号から、作業フロント１０１の姿勢を演算し、作業フロント１０１の姿勢とステップＳ５００で変換したブームシリンダ１６の圧力信号と比較することで、作業具１０２にかかる作業量を演算する構成とすることができる。

また、上述の実施例の状態量演算装置３００では、作業量計測スイッチが押下された場合に作業量を計測する構成としたが、作業量を計測できればその構成は任意である。例えば、あらかじめ設定した姿勢時に作業量を計測する構成とすることができる。

更に、上述の実施例の状態量演算装置３００では、レバー操作量信号４０〜４７から作業時間を演算する構成としたが、作業時間を演算できる構成であればその構成は任意である。例えば、作業機械の作業フロント１０１を計測できる位置にカメラを設置し、カメラを用いてフロントが動いているか否かを検出し、作業フロント１０１が動作している時間を作業時間として計測する構成とすることができる。

また、上述の実施例では、状態量表示領域７０１に表示する状態量の表示方法を図５、図１４、図１６または図１９のような画面としたが、状態量を表示する構成はこれに限定されない。例えば、数値の表示、散布図、レーダチャート、円グラフなど、状態量を表示する構成であればその表示形態は任意に選択することができる。同様に、作業成績表示領域７００には、作業成績を数値で表示したが、数値以外の散布図、レーダチャート、円グラフなどその表示形態は任意である。

更に、上述の実施例では、作業機械としての油圧ショベルに取り付けられた作業フロント１０１の作業具１０２として、いわゆるバケットが取り付けられている場合について説明したが、作業具１０２は作業機械の作業内容に応じて任意に交換可能である。例えば、図２６に示すようなグラップル１０３、図２７に示すようなリフティングマグネット１０４や、カッタ、ブレーカ、その他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能であり、交換後の油圧ショベルに対しても本発明の作業機械の操作支援装置を適用することができる。

また、上述の実施例では、作業フロント１０１として、図１に示すようなアーム１５に上下回動自在に取り付けられた作業フロント１０１が設けられた構成としたが、作業フロント１０１はこの限りではない。作業フロント１０１は最低限１つのアクチュエータを有する構成であればよく、フロント数やフロント関節数、作業具の種類など、その構成は任意である。

更に、上述の実施例では操作装置の構成を図３に示した態様としたが、操作装置の態様はこの限りではない。操作装置は、各アクチュエータの駆動を指示可能な操作デバイスであれば良く、その幾何配置も任意である。また、操作レバーの操作軸と作業フロントの動作アクチュエータの関係についても任意の構成が取りうる。

また、上述の実施例では、油圧ショベルの動力源としてメインポンプを駆動するエンジンを用いる場合について説明したが、動力源はエンジンに限られず、内蔵バッテリまたは外部電源を電力源とする電動モータを用いてメインポンプを駆動することができる。この場合、動力消費量は「燃料消費量」ではなく「電力消費量」とし、電力消費量計測器によって電力消費量を計測する。また、ハイブリッド式油圧ショベルの場合、動力消費量は燃料消費量および電力消費量とする。

更に、上述の実施例では、作業機械として油圧ショベルを例に示して説明したが、作業機械は油圧ショベルに限定されず、ホイールローダやダンプトラック、ブルドーザーなどの作業機械に対しても本発明の作業機械の操作支援装置を適用することができる。

１１…走行体、
１２…旋回体、
１３…運転室、
１４…ブーム、
１４Ａ…ブーム角度センサ、
１４Ｂ，１５Ｂ，１０２Ｂ…角度検出信号、
１５…アーム、
１５Ａ…アーム角度センサ、
１６…ブームシリンダ、
１６ａ，１７ａ，１８ａ…ボトム側油室、
１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ…ロッド側油室、
１７…アームシリンダ、
１８…作業具シリンダ、
２０…燃料タンク、
２１…エンジン、
２２…メインポンプ、
２３…作動油タンク、
２４…コントロール弁、
３０…ブーム操作レバー、
３１…アーム操作レバー、
３２…作業具操作レバー、
３３ａ…ブームレバー操作量計測器、
３３ｂ…アームレバー操作量計測器、
３３ｃ…作業具レバー操作量計測器、
３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ…圧力計測器、
３７…燃料消費量計測器、
３８…右操作レバー、
３９…左操作レバー、
４０〜４７…レバー操作量信号、
７０〜７５…圧力信号、
９０…燃料消費量信号、
１００…油圧ショベル、
１０１…作業フロント、
１０２…作業具、
１０２Ａ…作業具角度センサ、
１０３…グラップル、
１０４…リフティングマグネット、
２００…コントローラ、
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５…操作支援装置、
３００…状態量演算装置、
３０１…作業成績演算装置、
３０２…作業成績出力装置、
３０３…モニタ装置、
３０４…主記憶装置、
３０５…影響度演算装置、
３０６…演算期間設定装置、
３１０…外部通信装置、
７００…作業成績表示領域、
７０１…状態量表示領域、
７０２…影響度表示部、
７０４…設定スイッチ、
７０９…モニタ装置、
８００…作業成績演算スイッチ、
８０１…状態量表示選択領域、
８０２…過去の作業成績表示設定領域、
８０３…影響度表示選択部、
８０４…演算期間選択部、
８０６…演算方法選択部、
８０７…重み設定領域、
８１０…比較選択スイッチ、
８１１…目標値設定領域、
８２０…復帰スイッチ、
９００…外部記憶装置、
９０１…作業成績比較装置。

Claims

作業機械の作業量を計測する第１計測装置と、
前記作業機械の作業時間を計測する第２計測装置と、
前記作業機械の動力消費量を計測する第３計測装置と、
前記作業量、前記作業時間および前記動力消費量に基づいて作業の効率を表す作業成績を求める作業成績演算装置と、
前記作業成績演算装置で求められた前記作業成績を出力する作業成績出力装置とを備えた作業機械の操作支援装置において、
前記作業成績に対する前記作業量、作業時間および動力消費量の相対的な影響度を求める影響度演算装置を更に備え、
前記作業成績演算装置は、前記作業量、前記作業時間および前記動力消費量をそれぞれの目標値で正規化し、前記正規化した作業量、作業時間および動力消費量に基づき前記作業成績を求め、
前記作業成績出力装置は、前記作業成績および前記影響度を出力する
ことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
請求項１に記載の作業機械の操作支援装置において、
前記作業機械の運転室内部に設けられ、前記作業成績出力装置の出力した前記作業成績および前記影響度を表示する表示装置を更に備え、
前記作業成績出力装置は、前記作業成績および前記影響度に加えて、前記正規化した作業量、前記作業時間、前記動力消費量を前記表示装置に対して出力し、
前記表示装置は、前記作業成績および前記影響度に加えて、前記正規化した作業量、前記作業時間、前記動力消費量を表示する
ことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
請求項１または２に記載の作業機械の操作支援装置において、
前記作業成績を演算する基準期間を設定する演算期間設定装置を更に備え、
前記作業成績演算装置は、前記演算期間設定装置で設定された前記基準期間の間の前記作業成績を求める
ことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の作業機械の操作支援装置において、
前記作業機械の外部に対して前記正規化した作業成績、前記作業量、前記作業時間、前記動力消費量を送信する外部通信装置を更に備えた
ことを特徴とする作業機械の操作支援装置。
請求項４に記載の作業機械の操作支援装置において、
前記外部通信装置から送信された前記正規化した作業成績、前記作業量、前記作業時間、前記動力消費量を作業機械ごとに記憶する外部記憶装置と、
この外部記憶装置に記憶された作業成績を他の作業機械の作業成績と比較する作業成績比較装置と、
この作業成績比較装置で比較した結果を表示する外部表示装置とを更に備えた
ことを特徴とする作業機械の操作支援装置。