JP7143479B1 - 作業管理システムおよび作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械と作業者とが接触する蓋然性の高い接近事象を効率的に抽出することが可能な作業管理システムを提供する。【解決手段】管理サーバ１０は、作業機械位置計測装置２ｂ１，２ｂ２で計測された作業機械２００の位置情報と作業者位置計測装置１ｂで計測された作業者１００の位置情報とに基づいて作業機械２００と作業者１００との接近の有無を判定し、接近有と判定した場合に、予め設定された接近状態定義１０ｃに基づき、前記接近の判定時に作業機械状態計測装置２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｄにより計測された作業機械２００の状態から前記接近の接近状態を判定し、前記接近の判定時に計測された作業機械２００の状態を、前記接近状態に対応させて記録するとともに、接近状態に対応させて表示装置３へ出力するものとする。【選択図】 図２

Description

本発明は、作業機械の周囲で作業する作業者の安全を管理する作業管理システムに関する。

土木施工現場では、周囲作業者と作業機械が接触する恐れがあり、周囲作業者と作業機械の接触を防ぐための機能に対するニーズがある。特に周囲作業者と作業機械の接触の未然防止を目的として、周囲作業者や作業機械に取り付けたセンサから得た位置情報を管理サーバに集約し、周囲作業者方向への作業機械の接近や、周囲作業者の侵入禁止領域への侵入といった不適切事象を監視、警告、表示するシステムが実用化され始めている。このようなシステムの導入により、現場内で発生した不適切事象を、施工現場の管理者が簡便にかつリアルタイムに把握することが可能となった。

周囲作業者及び作業機械の位置情報を管理サーバに集約して、不適切事象を監視および管理者に提示する先行技術の一例として、特許文献１のような技術が開示されている。特許文献１では、機械周囲の所定領域内への障害物の侵入を検知し、検知結果の履歴と侵入時の関連情報に基づき、所定領域内への障害物の侵入度合いと侵入関連情報との関係を確認可能な表を生成する管理装置が示されている。

国際公開第２０１８／０８４１６１号公報

周囲作業者と作業機械の接触は、周囲作業者又は作業機械を操作するオペレータのヒューマンエラーに起因して発生する。作業機械のオペレータ側が原因となる状況としては、作業機械のオペレータが機械動作休止中に車体のロックを怠って意図せず操作レバーに触れることや、周囲作業者の近傍で不用意に作業機械を操作することが想定される。一方で、周囲作業者側が原因となる状況として、オペレータが視認しづらい方向から作業機械に接近することや、接近前の合図の怠り等が想定される。したがって、接触事象の蓋然性をより正確に評価するためには、接近事象発生時の周囲作業者と作業機械双方の状態を考慮する必要がある。

特許文献１に記載されるようなシステムでは、接近が検知された位置、時刻、作業機械の操作状況といった情報を管理者に提供するが、周囲作業者と作業機械のオペレータがそれぞれどのような状況にあったかを考慮していない。したがって、発生した接近事象における接触の蓋然性を管理者が正しく判断することが難しく、提供された膨大な接近情報の中から、その後のリスクアセスメントや現場作業者への安全教育に活用すべき接近情報を選択することが困難である。周囲作業者と作業機械の接近は頻繁に発生することが想定されるため、今後是正されるべき接近事象のみを管理者が効率的に抽出できることが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業機械と作業者とが接触する蓋然性の高い接近事象を効率的に抽出することが可能な作業管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、管理サーバと、前記管理サーバから出力された情報を表示する表示装置とを備えた作業管理システムにおいて、前記管理サーバは、作業機械の操作が制限された状態にあるか否かの可動状態、前記作業機械が動作しているか否かの動作状態、前記作業機械と前記作業機械の周囲で作業を行う作業者との距離状態、および前記作業者が前記作業機械の死角領域に存在しているか否かの死角状態の組み合わせからなる接近状態を予め定義した接近状態定義を記憶しており、前記作業機械のフロント装置の姿勢を含む前記作業機械の状態を計測する作業機械状態計測装置の計測情報を基に、前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態を算出し、前記作業機械の位置情報を計測する作業機械位置計測装置で計測された前記作業機械の位置情報と前記作業者の位置情報を計測する作業者位置計測装置で計測された前記作業者の位置情報とに基づいて前記作業機械と前記作業者との接近の有無を判定し、前記接近有と判定した場合に、前記接近状態定義に基づき、前記接近有の判定時に算出した前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態から前記接近の接近状態を判定し、前記接近の情報を、前記接近の接近状態に対応させて記録するとともに、前記接近の接近状態に対応させて前記表示装置へ出力するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、作業機械と作業者との接近の判定結果が、接近判定時の作業機械の状態を考慮した接近状態と対応して表示されるため、作業機械と作業者とが接触する蓋然性の高い接近事象を効率的に抽出することが可能となる。その結果、管理者によるリスクアセスメントおよび安全教育の効果と効率が大きく向上する。

本発明に係る作業管理システムによれば、作業機械と作業者とが接触する蓋然性の高い接近事象を効率的に抽出することが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る作業管理システムの概要を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る作業管理システムの処理機能を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例における接近判定部の処理フローを示す図である。 本発明の第１の実施例における接近状態判断部の処理フローを示す図である。 第１の実施例における接近状態定義の一例を示す図である。 第１の実施例における接近結果可視化部が出力する接近結果の一例を示す図である。 第１の実施例による発明の効果を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る作業管理システムの処理機能を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施例における接近状態定義の一例を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る作業管理システムの処理機能を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施例における接近結果可視化部が出力する接近結果の一例を示す図である。 本発明の第４の実施例における接近状態判断部の処理フローを示す図である。 本発明の第４の実施例による係る過失度合いの表現方法の一例と発明の効果を示す図である。 本発明の第５の実施例に係る作業管理システムの処理機能を示す機能ブロック図である。 本発明の第５の実施例における接近状態定義に対する対策定義の一例を示す図である。

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において、当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、本発明の第１の実施例に係る作業管理システムの概要を示す図である。作業管理システム５００は、作業者１００に取り付けられた作業者計測装置１、作業機械２００に取り付けられた機械計測装置２、表示装置３、通信設備４、管理サーバ１０等により構成される。作業者１００は施工現場内で作業を行う者であり作業機械２００の作業補佐、作業機械２００とは直接関係のない周囲作業等を行う。作業者１００は、作業者計測装置１、通信端末５を有しており、これら作業者計測装置１、通信端末５は、作業者１００が身に着けるヘルメットや作業服等に装着されているものとする。本実施例では、作業者計測装置１として、作業者１００の位置情報を計測するためのセンサ１ｂと、センサ１ｂが計測した情報を処理して外部と通信するためのデータ処理装置１ａが備えられるものとする。センサ１ｂは、作業者１００の位置情報を計測する作業者位置計測装置を構成している。センサ１ｂには、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）やBeacon等が用いられることを想定する。

作業機械２００は、施工現場で稼働する建設機械や運搬車両など作業を行うあらゆる機械が含まれる。図１では、作業機械２００として油圧ショベル２００ａおよびホイールローダ２００ｂを例示している。油圧ショベル２００ａには、機械計測装置２、通信端末５が備えられている。本実施例では、機械計測装置２として、油圧ショベル２００ａの上部旋回体２０１ａの位置および方位を計測するセンサ２ｂ、油圧ショベル２００ａのフロント装置２０２ａの姿勢を計測するセンサ２ｃ、油圧ショベル２００ａの可動状態を取得するセンサ２ｄ、およびセンサ２ｂ，２ｃ，２ｄが計測した情報を処理して外部と通信するためのデータ処理装置２ａが備えられるものとする。センサ２ｂには、少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナが用いられ、位置と方位の両方が演算できるように構成する。また、センサ２ｃには、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）やストロークセンサ等が用いられ、フロント装置２０２ａを構成する各リンクに備えられる。センサ２ｄは、車体の動作をロックするロックレバーのＯＮ／ＯＦＦ状態を電気的に検出するロックレバーセンサを想定するが、エンジンのＯＮ／ＯＦＦ状態やエンジン回転数を検出するセンサを用いてもよい。

ホイールローダ２００ｂには、機械計測装置２、通信端末５が備えられている。本実施例では、機械計測装置２として、ホイールローダ２００ｂの位置および方位を計測するセンサ２ｂ、ホイールローダ２００ｂの可動状態を取得するセンサ２ｄ、およびセンサ２ｂ，２ｄが計測した情報を処理して外部と通信するためのデータ処理装置２ａが備えられるものとする。センサ２ｂには、少なくとも２つのＧＮＳＳアンテナが用いられ、位置と方位の両方が演算できるように構成する。センサ２ｄは、車体の動作をロックするパーキングブレーキのＯＮ／ＯＦＦ状態を電気的に検出するパーキングブレーキセンサを想定するが、エンジンのＯＮ／ＯＦＦ状態やエンジン回転数を検出するセンサを用いてもよい。

通信設備４は、作業者１００および作業機械２００に備えられた通信端末５を含む、施工現場内のあらゆるコントローラおよびセンサを同一のネットワークに接続可能とする設備であり、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントなどにより構成される。管理サーバ１０は、通信設備４の通信ネットワークに接続されたコンピュータである。本実施例では、管理サーバ１０は事務所３００に備えられているものとし、ユーザからの入力を受け付けるあるいは分析結果を表示出力するためのパソコン等に設けられた表示装置３と接続されているものとする。なお、管理サーバ１０をクラウド上の仮想マシンとして用意し、通信設備４が提供するネットワーク経由でクラウドと通信できるように構成してもよい。作業者１００および作業機械２００に備えられた通信端末５は、通信設備４の提供する通信ネットワークに接続可能であり、同一ネットワークに接続されている管理サーバ１０に計測情報を送信することが可能なものとする。

図２は、本実施例に係る作業管理システム５００の処理機能を示す機能ブロック図である。作業管理システム５００の機能ブロックは、作業者計測装置１、機械計測装置２、表示装置３、管理サーバ１０から構成される。なお、機械計測装置２については、油圧ショベル２００ａに搭載されることを想定して記載している。

作業者計測装置１は、データ処理装置１ａと、作業者１００の位置情報を計測するＧＮＳＳ１ｂとを有する。ＧＮＳＳ１ｂは、作業者位置計測装置を構成している。データ処理装置１ａは、作業者計測装置１を所持している作業者１００の個体識別ＩＤ（Identification）、位置、計測された時刻を、通信端末５を介して管理サーバ１０に送信する。機械計測装置２は、データ処理装置２ａ、油圧ショベル２００ａの上部旋回体２０１ａの位置および姿勢を計測するためのセンサであるＧＮＳＳ右２ｂ１、ＧＮＳＳ左２ｂ２、油圧ショベル２００ａのフロント装置２０２ａの姿勢を計測するためのセンサであるブームＩＭＵ２ｃ１、アームＩＭＵ２ｃ２、バケットＩＭＵ２ｃ３、ロックレバーセンサ２ｄから構成される。ＧＮＳＳ右２ｂ１、ＧＮＳＳ左２ｂ２は、作業機械２００の位置を計測する作業機械位置計測装置を構成している。ブームＩＭＵ２ｃ１、アームＩＭＵ２ｃ２、バケットＩＭＵ２ｃ３、ロックレバーセンサ２ｄは、作業機械２００の状態を計測する状態計測装置を構成している。データ処理装置２ａは、備えられた機械の個体識別ＩＤ、位置、方位、フロント姿勢、レバー状態、それらが計測された時刻の情報を、作業機械２００に備えられた通信端末５を介して管理サーバ１０に送信する。

管理サーバ１０は、接近判定部１０ａ、接近状態判断部１０ｂ、接近状態定義１０ｃ、記録装置１０ｄ、接近結果可視化部１０ｅから構成される。

図３は、本実施例における接近判定部１０ａの処理フローを示す図である。接近判定処理は、図３（ａ）に示すフローに沿って行われる。ここでは、作業機械２００として、処理が比較的複雑となる油圧ショベル２００ａを例にとって説明する。まず、処理Ｆａ１において、作業者計測装置１、機械計測装置２から取得した計測情報を時刻同期して取得する。時刻同期とは、各計測装置１，２が出力した計測時刻がある一定時刻範囲内に収まるように、複数の計測情報をグルーピングする処理とする。次に、処理Ｆａ２において、得られた複数の作業者１００、作業機械２００の組み合わせの中から、作業者１００が１人、作業機械２００が１台選択された１つの組み合わせを決定する。

次に、処理Ｆａ３において、作業者１００が事前に設定された接近判定領域Ｒａの中に存在するかどうかを判断する。図３（ｂ）に、本実施例における接近判定領域Ｒａの定義を示す。接近判定領域Ｒａは、作業機械２００の位置Ｘｍを中心とした円として定義する。円の半径は、機械計測装置２が計測したフロント装置２０２ａの姿勢から演算されるフロント長さＬｍに応じて増減するものとし、本実施例ではフロント長さＬｍに対して一定のマージンを加算した長さを接近判定領域Ｒａの半径とする。この接近判定領域Ｒａの内部に存在する作業者１００を接近状態、外部に存在する作業者１００を非接近状態と定義する。例えば、図３（ｂ）に示す作業者１００ａは接近状態、作業者１００ｂは非接近状態として処理される。なお、接近判定領域Ｒａの表現方法は上記記載の方法に限られず、楕円や矩形等にしてもよい。

図３（ａ）に戻り、処理Ｆａ３において、作業者１００が接近状態にあると判断されれば、処理Ｆａ４へ移行する。一方で、作業者１００が非接近状態であると判断されれば、処理Ｆａ２に戻り、未処理の作業者１００、作業機械２００の組み合わせを決定する。次に、処理Ｆａ４において、すべての組み合わせに対して接近判定処理が行われたかどうかを判断する。まだ接近判定されていない組み合わせが残っている場合には、処理Ｆａ２に戻り、未処理の作業者１００、作業機械２００の組み合わせを決定する。一方で、すべての組み合わせについて接近判定処理が完了した場合には、処理Ｆａ５に移行し、接近判定されたすべての組み合わせの情報を、接近状態判断部１０ｂへ出力し、接近状態判断部１０ｂの処理を開始する。

図２に戻り、接近状態判断部１０ｂは、予め定義されて管理サーバ１０内に保存された接近状態定義１０ｃに基づいて、接近判定処理された作業者１００および作業機械２００の接近状態を判断する。

図４は、本実施例における接近状態判断部１０ｂの処理フローを示す図である。接近状態判断処理は、図４（ａ）に示すフローに沿って行われる。ここでは、作業機械２００として、処理が比較的複雑となる油圧ショベル２００ａを例にとって説明する。まず、処理Ｆｂ１において、接近判定部１０ａにおいて接近状態にあると判断された作業者１００および作業機械２００の情報が取得される。この時、機械計測装置２から、対応する作業機械２００の稼働状態も取得され、時間同期されるものとする。次に、処理Ｆｂ２において、得られた複数の作業者１００、作業機械２００の組み合わせの中から、作業者１００が１人、作業機械２００が１台のある１つの組み合わせを選択する。次に、処理Ｆｂ３において、判定対象となった作業機械２００の動作が可動状態にあるかどうかを、機械計測装置２から得られたレバー状態に応じて判断する。可動状態とは、作業機械２００のレバー操作や自律動作が制限された状態にあるか否かを示す２値のフラグ値とする。

次に、処理Ｆｂ４において、作業機械２００が動作状態にあるかどうかを判断する。動作状態であるかどうかの判定は、作業機械２００の位置Ｘｍを時間方向に数値差分することで得られた速度Ｖｍと、フロント装置２０２ａの姿勢情報に基づいて演算されるフロント装置２０２ａの先端位置Ｘｅを時間方向に数値差分することで得られた速度Ｖｅに基づいて実施される。速度Ｖｍ，Ｖｅに対して、事前に設定した閾値Ｖｔｈ１とＶｔｈ２を参照し、Ｖｔｈ１＞｜Ｖｍ｜またはＶｔｈ２＞｜Ｖｅ｜の少なくとも一方が満たされた場合を動作状態、そうでない場合を停止状態と定義する。なお、機械速度Ｖｍとフロント装置先端位置速度Ｖｅの大きさに対する条件をそれぞれ判断し、作業機械２００の走行状態（走行速度）と、フロント装置２０２ａの動作状態（フロント装置２０２ａが有する複数の関節の各回動速度）を分けて定義してもよい。

次に、処理Ｆｂ５において、作業者１００が作業機械２００の至近距離に存在しているかどうかを判断する。至近距離にいるかどうかの判定は、作業機械２００の位置Ｘｍ、フロント装置２０２ａの先端位置Ｘｅと、作業者１００の位置Ｘｈ間の距離に基づいて実行される。図４（ｂ）に示すように、機械位置Ｘｍと作業者位置Ｘｈ間の距離をＤｍ、フロント装置先端位置Ｘｅと作業者位置Ｘｈ間の距離をＤｅと定義する。距離ＤｍとＤｅのそれぞれについて、予め距離閾値Ｄｔｈ１、Ｄｔｈ２を定義し、Ｄｔｈ１＞ＤｍまたはＤｔｈ２＞Ｄｅの一方が満たされた場合を近距離状態、そうでない場合を非近距離状態と定義する。

次に、処理Ｆｂ６において、作業者１００が作業機械２００の死角領域Ｒｄ内に存在しているかどうかを判断する。死角領域Ｒｄは、作業機械２００の位置Ｘｍを中心とした扇形として定義する。扇形の半径は、接近判定領域Ｒａと同様に、機械計測装置２が計測したフロント装置２０２ａの姿勢から演算されるフロント長さＬｍに応じて増減するものとする。扇形の範囲は、作業機械２００の運転席からオペレータが視認することが困難と予想される角度範囲が予め定められるものとする。図４（ｃ）に示す例では、オペレータから視認困難な作業機械２００の後方や右方を死角領域Ｒｄとして定義している。この接近判定領域Ｒｄの内部に存在する作業者１００を死角状態、外部に存在する作業者１００を非死角状態と定義する。例えば、図４（ｃ）に示す作業者１００ａは死角状態、作業者１００ｂは非死角状態として処理される。なお、接近判定領域Ｒｄの表現方法は上記記載の方法に限られず、楕円や矩形等にしてもよい。

図３（ａ）に戻り、処理Ｆｂ７において、処理Ｆｂ３で判断されたロック状態、処理Ｆｂ４で判断された動作状態、処理Ｆｂ５で判断された距離状態、処理Ｆｂ６で判断された死角状態に基づいて、事前に定義された接近状態定義１０ｃを基に最終的な接近状態を判断する。

図５は、本実施例における接近状態定義１０ｃの一例を示す図である。接近状態は、それぞれ２値のフラグとして与えられる可動状態、動作状態、距離状態、死角状態の４状態の組み合わせによって決定されるものとする。本実施例では、図５に示す７状態を接近状態として定義している。なお、接近状態は図５に示す内容に限られず、取得される作業者１００および作業機械２００の状態に応じて、必要な状態を事前に定義できるものとする。

図４（ａ）に戻り、処理Ｆｂ７で接近状態が決定された後、処理Ｆｂ８においてすべての組み合わせに対して接近状態が決定されたかどうかを判定する。まだ接近状態が決定されていない組み合わせが残っている場合には、処理Ｆｂ２に戻り、未処理の作業者１００、作業機械２００の組み合わせを決定する。一方で、すべての組み合わせについて接近状態判断処理が完了した場合には、処理Ｆｂ９に移行し、接近状態が決定されたすべての組み合わせの情報と、それぞれの接近状態の中で接近に関与した作業者１００および作業機械２００のＩＤを、メモリ等の記録装置１０ｄへ出力して保存する。

図２に戻り、記録装置１０ｄは、接近状態判断部１０ｂが出力した接近評価結果を記録する。接近評価結果とは、接近の発生時刻、接近状態、関与した作業者１００、作業機械２００それぞれのＩＤ、位置、方位、姿勢の情報をまとめた結果とする。また、記録装置１０ｄには、後述する接近結果可視化部が所望するデータを抽出するための検索条件が入力される。検索条件には、表示する時刻範囲、接近状態、作業者１００または作業機械２００のＩＤ等が選択できるものとする。これらの検索条件に従って、記録装置１０ｄに記録された接近評価結果群の中から該当する結果が抽出され、検索結果が接近結果可視化部１０ｅに出力される。

接近結果可視化部１０ｅは、表示装置３に備えられた表示制御部３ａから入力された表示条件に従って、必要なデータを抽出するための検索条件を生成して記録装置１０ｄに出力するとともに、記録装置１０ｄから出力された検索結果に基づいて、発生した各接近とその時の接近状態が明瞭に把握できる形式で、グラフやマップ等で結果を可視化する。可視化された結果は、表示装置３に備えられたモニタ等の表示画面３ｂに出力される。

図６は、本実施例における接近結果可視化部１０ｅが出力する接近結果の一例を示す図である。図６（ａ）は、接近回数を横軸、接近に関与した作業者１００および作業機械２００を縦軸にとった場合に、接近状態をラベルとしたラベル付き帯グラフとして接近結果を可視化した一例である。図６（ａ）のような形式で可視化した場合には、どの作業者１００または作業機械２００がどれぐらい不適切な接近に関与していたかが明瞭に表現される。図６（ｂ）は、発生時刻を横軸、接近回数を縦軸にとった場合に、接近状態をラベルとしたラベル付き帯グラフとして接近結果を可視化した一例である。図６（ｂ）のような形式で可視化した場合には、いつどれぐらい不適切な接近が発生していたかが明瞭に表現される。図６（ｃ）は、各接近をラベル付けして、マップ上に各接近発生位置をプロットして接近結果を可視化した一例である。図６（ｃ）のような形式で可視化した場合には、どこでどれぐらい不適切な接近が数多く発生していたかが明瞭に表現される。なお、図６に示す３例は可視化方法の一例であり、接近状態を各接近に対応したその他の表示形態が用いられることも想定する。

図７は、本実施例による発明の効果を示す図である。図７（ａ）は、接近に関与した作業者１００および作業機械２００の接近回数を、接近状態と対応させることなく表示した結果である。図７（ａ）の表示形式では、接近回数が多い作業者Ａ１００ａ１や作業者Ｂ１００ｂ１が安全教育の対象となると見受けられる。しかし、各作業者１００がどのような接近に関与したかどうかが判断できないため、具体的な行動是正の方針を管理者側から提示することが困難である。

図７（ｂ）は、接近に関与した作業者１００および作業機械２００の接近回数を、接近状態の詳細ＬＢと対応して、ラベル付きの帯グラフで表示した結果である。図７（ｂ）の表示形式では、各作業者が関与した接近の接近状態の詳細ＬＢが明瞭に表現されている。したがって、接近回数という観点で接触の蓋然性が高いと判断されやすかった作業者Ａ１００ａ１は、機械非可動中の比較的接触の可能性の低い接近の回数が大半を占めていることが分かるため、安全教育の対象としての優先度は比較的低くなる。一方で、作業者Ｂ１００ｂ１は、可動状態の作業機械２００への接近や、死角からの接近、作業機械２００の動作中の接近といった接触の蓋然性が高い接近の回数が大半を占めている。したがって、接近回数が多い作業者Ａ１００ａ１よりも、作業者Ｂ１００ｂ１の方が安全教育の対象としての優先度が高いと判断できる。さらに、接近状態の詳細ＬＢと各作業者１００および作業機械２００の接近結果を照らし合わせることで、管理者は具体的な行動是正の方針を提示することが容易となる。例えば、作業者Ｂ１００ｂ１は機械動作中の接近が多いため、特に機械動作中の接近に気を付けるように作業者Ｂ１００ｂ１の意識を改善させる必要があると判断できる。

（まとめ）
本実施例では、管理サーバ１０と、管理サーバ１０から出力された情報を表示する表示装置３とを備えた作業管理システム５００において、作業機械２００の位置情報を計測する作業機械位置計測装置２ｂ１，２ｂ２と、作業機械２００の状態を計測する作業機械状態計測装置２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｄと、作業機械２００の周囲で作業を行う作業者１００の位置情報を計測する作業者位置計測装置１ｂとを備え、管理サーバ１０は、作業機械位置計測装置２ｂ１，２ｂ２で計測された作業機械２００の位置情報と作業者位置計測装置１ｂで計測された作業者１００の位置情報とに基づいて作業機械２００と作業者１００との接近を判定し、前記接近を判定した場合に、予め設定された接近状態定義１０ｃに基づき、前記接近の判定時に作業機械状態計測装置２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｄにより計測された作業機械２００の状態から前記接近の接近状態を判定し、前記接近の判定時に計測された作業機械２００の状態を、前記接近状態に対応させて記録するとともに、表示装置３へ出力する。

以上のように構成した本実施例によれば、作業機械２００と作業者１００との接近の判定結果が、接近判定時の作業機械２００の状態を考慮した接近状態と対応して表示されるため、作業機械２００と作業者１００とが接触する蓋然性の高い接近事象を効率的に抽出することが可能となる。その結果、管理者によるリスクアセスメントおよび安全教育の効果と効率が大きく向上する。

また、本実施例における作業機械状態計測装置２ｄは、作業機械２００の可動状態を計測する。これにより、作業機械２００の可動状態を考慮した接近状態を判定することが可能となる。

また、本実施例における作業機械２００は、複数の関節を有するフロント装置２０２ａを有し、作業機械状態計測装置２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３は、前記複数の関節の各角度を計測する。これにより、フロント装置２０２ａの姿勢を考慮した接近状態を判定することが可能となる。

また、作業機械状態計測装置２ｂ１，２ｂ２，２ｃ１，２ｃ３，２ｄは、作業機械２００の走行速度とフロント装置２０２ａが有する複数の関節の各回動速度とを計測する。これにより、作業機械２００の走行速度およびフロント装置２０２ａの動作速度を考慮して接近状態を判定することが可能となる。

なお、本実施例では、作業者計測装置１、管理サーバ１０、および表示装置３を作業機械２００から独立した装置として説明したが、これらを作業機械２００に搭載してもよい。そのように構成した作業機械２００においても、本実施例と同様の効果が達成される。

図８は、本発明の第２の実施例に係る作業管理システム５００の処理機能を示す機能ブロック図である。作業者計測装置１は、作業機械２００との接触を回避することを促すブザー等の警報装置１ｃを作業者側の回避装置として含む。データ処理装置１ａは、警報装置１ｃが作動した時刻、所有する作業者のＩＤ、警報装置１ｃの作動状況を接近状態判断部１０ｂに出力する。ここで、作業者１００が所持する回避装置は警報装置１ｃに限られず、作業機械２００のオペレータと交信するための無線機等を含んでもよい。

機械計測装置２は、ブザー等の警報装置２ｅを機械側の回避装置として含む。データ処理装置２ａは、警報装置２ｅが作動した時刻、搭載された機械のＩＤ、回避装置の作動状況を接近状態判断部１０ｂに出力する。ここで、作業機械２００に搭載される回避装置は警報装置２ｅに限られず、作業機械２００の動作を自動的に減速および停止させるような減速制御装置７（図１４に示す）等を含んでもよい。

図９は、本実施例における接近状態定義１０ｃの一例を示す図である。接近状態定義１０ｃは、作業者１００が所持する警報装置１ｃ等の作業者側の回避装置の作動状況の２値フラグと、作業機械２００に搭載された警報装置２ｅ等の機械側の回避装置の作動状況の２値フラグを考慮する。作業者側の回避装置と機械側の回避装置の両方の回避装置が非動作であった場合に接触の蓋然性が高まっていたことを、この接近状態定義１０ｃの表より解釈することができる。

（まとめ）
本実施例に係る作業管理システム５００は、作業機械２００と作業者１００との接触を回避させる回避装置１ｃ，２ｅを備え、管理サーバ１０は、予め設定された接近状態定義１０ｃに基づき、作業機械２００と作業者１００との接近の判定時に計測された作業機械２００の状態および前記接近の判定時の回避装置１ｃ，２ｅ，７の作動状況から作業機械２００と作業者１００との接近状態を判定する。また、本実施例における回避装置１ｃ，２ｅ，７は、作業機械２００の操作者または作業者１００に対して警報を発する警報装置１ｃ，２ｅ、または、作業機械２００を減速または停止させる減速制御装置７で構成される。

以上のように構成した本実施例によれば、回避装置１ｃ，２ｅ，７の作動状況を考慮して接近状態を判定することで、接近発生時の接触の蓋然性を管理者がより正確にかつ詳細に把握することが可能となる。

図１０は、第３の実施例に係る作業管理システム５００の処理機能を示す機能ブロック図である。作業管理システム５００は、作業者１００と作業機械２００によって行われる作業の様子を撮影するカメラ等の撮影装置６を含む。撮影装置６は、画像を撮影した時刻と撮影した画像を、記録装置１０ｄに出力する。本実施例では、撮影装置６は現場内に設置されたポールや建造物等に固定され、通信設備４が提供するネットワークを介して、管理サーバ１０に情報を送信できる構成とする。なお、撮影装置６の設置方法は本実施例の形態に限られず、作業者１００が装着するヘルメット等や、作業機械２００の外装に設置するように構成してもよい。また、撮影装置６の台数は１台に限られず、現場内に複数台の撮影装置６を設置して、通信設備４が提供するネットワークにそれぞれの撮影装置６が接続されるように構成してもよい。

また、管理サーバ１０は、作業者計測装置１と機械計測装置２が計測した作業者１００および作業機械２００の動作を、デジタル環境上にＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ（ＣＧ）等で再現する、デジタル環境再現部１０ｆを含む。デジタル環境再現部１０ｆは、デジタル環境下で再現した作業者１００および作業機械２００の動作を視覚化した再現映像を、時刻に対応した形式で記録装置１０ｄに出力する。

図１１は、本実施例における接近結果可視化部１０ｅが出力する接近結果の一例を示す図である。図１１（ａ）は、ラベル付けしてマップ上にプロットされた各接近発生個所と、表示装置３の表示制御部３ａを介して特定の接近を選択する一例を示している。本実施例では、マウスカーソルＭＣを介して、ユーザが特定の接近（ＩＤ：５）を選択している。接近状態がラベル付けされた結果をユーザに提供しているため、特に接触の蓋然性が高くリスクアセスメントを実施する必要性が高い接近を、ユーザが効率的に選択することが可能である。

図１１（ｂ）は、選択された接近の詳細情報の表示方法の一例を示している。図１１（ｂ）の例では、選択された接近の発生時刻、関与した作業者１００および作業機械２００、それぞれのＩＤ、接近状態をテキストＴ１で表示している。さらに、選択された接近の発生時刻において撮影装置６が撮影した画像Ｐ１を表示している。なお、接近の発生時刻前後の複数の時刻の画像を１つの動画として表示してもよい。また、撮影装置６が撮影した画像Ｐ１の代わりに、デジタル環境再現部１０ｆが生成した再現映像の切り出し画像を表示してもよい。このような詳細情報の表示結果を確認することで、管理者は接触の蓋然性が高い接近発生時の状況を詳細に把握し、リスクアセスメントや安全教育に役立てることができる。

（まとめ）
本実施例に係る作業管理システム５００は、作業機械２００および作業者１００を撮影する撮影装置６を備え、管理サーバ１０は、作業機械２００と作業者１００との接近を判定した場合に、前記接近の判定時に撮影装置６で撮影された作業機械２００および作業者１００の画像を、前記接近状態に対応させて記録するとともに、表示装置３へ出力する。

または、本実施例における管理サーバ１０は、作業機械２００と作業者１００との接近を判定した場合に、前記接近の判定時に計測された作業機械２００の位置情報、作業者１００の位置情報、および作業機械２００の状態を基に、作業機械２００および作業者１００の動作を視覚化した再現映像を作成し、前記再現映像を前記接近状態に対応させて記録するとともに、表示装置３へ出力する。

以上のように構成した本実施例によれば、作業機械２００および作業者１００の画像を接近状態と合わせて表示することで、接触の蓋然性が高い接近が発生した時の状況を管理者が効率的にかつ詳細に把握することが可能となる。

図１２は、第４の実施例に係る接近状態判断部１０ｂの処理フローを示す図である。図１２（ａ）に示す接近状態判断部１０ｂの処理フローは、発生した接近に対する作業者１００および作業機械２００の過失度合いを判定する処理Ｆｂ１０を有する。処理Ｆｂ１０では、作業者計測装置１から取得した位置Ｘｈを時間方向に数値差分することで得られた速度Ｖｈ、機械計測装置２から取得した位置Ｘｍを時間方向に数値差分することで得られた速度Ｖｍ、および機械計測装置２から取得した姿勢情報に基づいて演算されるフロント装置２０２ａの先端位置Ｘｅを時間方向に数値差分することで得られた速度Ｖｅの３つの速度情報に基づいて実施される。なお、過失度合いの判断は速度情報を用いた手法に限られず、回避装置の作動状況や接近状態に応じて決定してもよい。

図１２（ｂ）は、過失度合いの判断に用いられる各状態量の定義を示している。作業者１００の過失度合いの判定については、作業者位置Ｘｈと機械位置Ｘｍおよびフロント装置先端位置Ｘｅを通る２直線と、作業者速度Ｖｈのなす角θｈｍ，θｈｅを利用する。作業者速度Ｖｈに対する閾値Ｖｔｈ３、なす角θｈｍ，θｈｅに対する閾値θｔｈ１，θｔｈ２を事前に定義する。｜Ｖｈ｜＞Ｖｔｈ３かつ｜θｈｍ｜＜θｔｈ１、または｜Ｖｈ｜＞Ｖｔｈ３かつ｜θｈｅ｜＜θｔｈ２が満たされた場合、作業者１００が作業機械２００の方向に接近している可能性があるため、作業者１００が接近の発生に対して過失ありと判断する。

作業機械２００の過失度合いの判定については、機械位置Ｘｍおよびフロント装置先端位置Ｘｅと作業者位置Ｘｈを通る２直線と、機械速度Ｖｍおよびフロント装置先端位置速度Ｖｅそれぞれに対するなす角θｍｈ，θｅｈを利用する。機械速度Ｖｍ、フロント装置先端位置速度Ｖｅに対する閾値Ｖｔｈ４，Ｖｔｈ５、なす角θｍｈ，θｅｈに対する閾値θｔｈ３，θｔｈ４を事前に定義する。｜Ｖｍ｜＞Ｖｔｈ４かつ｜θｍｈ｜＜θｔｈ３、または｜Ｖｅ｜＜Ｖｔｈ４かつ｜θｅｈ｜＞θｔｈ４が満たされた場合、作業機械２００が作業者１００の方向に接近している可能性があるため、作業機械２００が接近の発生に対して過失ありと判断する。なお、本実施例では過失の度合いを過失があるかそうでないかの２値的に判断しているが、速度やなす角の大きさに応じて連続的に判断してもよい。

図１３は、第４の実施例における過失度合いの表現方法の一例と発明の効果を示す図である。図１３（ａ）は、過失度合いを反映せずに、接近回数の帯グラフを表示した一例である。図１３（ａ）のグラフでは、ある接近が発生した場合、接近に関与した作業者１００と作業機械２００の双方について接近回数をカウントする。従って、接近に関与したが過失がなかった作業者１００または作業機械２００については、過失が少なかったにもかかわらず接近回数が多くなるように評価されてしまう。

図１３（ｂ）は、過失度合いを反映して、接近回数の帯グラフを表示した一例である。図１３（ｂ）のグラフでは、ある接近が発生した場合、接近に関与してかつ過失があると判断された作業者１００または作業機械２００のみ接近回数がカウントされる。従って、接近に関与したが過失がなかった作業者１００または作業機械２００については、接近回数が少なくなるように評価される。図１３（ｂ）の例では、作業者１００側に過失があった接近が少なく、作業機械２００側に過失があった接近が多かった場合の結果を示している。過失度合いの結果が反映されているため、作業者１００の接近回数が比較的少なく、作業機械２００の接近回数が比較的多くなるような結果が表示されている。その結果、管理者は過失度合いの多かった作業機械２００のオペレータに対して、安全教育の優先度を高めるように判断することができる。

（まとめ）
本実施例における管理サーバ１０は、作業機械２００と作業者１００との接近を判定した場合に、前記接近の判定時の作業機械位置計測装置２ｂ１，２ｂ２、作業者位置計測装置１ｂ、および作業機械状態計測装置２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３，２ｄの計測情報を基に、作業機械２００の操作者および作業者１００の前記接近の発生に対する過失度合いを算出し、前記過失度合いを作業機械２００と作業者１００との接近状態に対応させて記録するとともに、表示装置３へ出力する。

以上のように構成した本実施例によれば、作業機械２００の操作者および作業者１００の接近の発生に対する過失度合いを接近状態と合わせて表示することで、優先的に教育されるべき作業者１００または作業機械２００の操作者を管理者が効率的にかつ正確に把握することが可能となる。

図１４は、本発明の第５の実施例に係る作業管理システム５００の処理機能を示す機能ブロック図である。本実施例に係る作業管理システム５００は、第２の実施例と同様に、作業者１００が所持する警報装置１ｃと、作業機械２００に搭載された警報装置２ｅを含む。さらに、本実施例に係る作業管理システム５００は、作業機械２００の動作を自動的に減速または停止させる減速制御装置７を含む。警報装置１ｃ，２ｅおよび減速制御装置７は、通信設備４が提供するネットワークを介して、管理サーバ１０から動作指令を受信できる構成とする。作業機械２００が油圧ショベル２００ａの場合には、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータへ供給される圧油を遮断もしくは絞るバルブ等が減速制御装置７に含まれる。作業機械がホイールローダ２００ｂの場合には、前述したバルブの他にブレーキ等が減速制御装置７に含まれる。

図１５は、本実施例における接近状態１０ｃに対する対策の一例を示す図である。図１５に示すような接近状態と対策の対応表ＴＡを事前に定義することによって、ユーザは接近状態に応じて実施される対策を任意に設定することができる。本実施例では、警報装置１ｃ，２ｅによる警報、作業機械２００の減速制御装置７による作業機械２００の減速制御、作業機械２００の減速制御装置７による作業機械２００の停止制御の３通りを用意し、警報レベルが大きくなるほど、直接的な接触回避の効果が高い対策が実施されるようなシステムが運用されることに役立つ。

（まとめ）
本実施例における作業管理システム５００は、作業機械２００と作業者１００との接触の回避させる回避装置１ｃ，２ｅ，７を備え、管理サーバ１０は、作業機械２００と作業者１００との接近状態に応じた指令を回避装置１ｃ，２ｅ，７へ出力する。

以上のように構成した本実施例によれば、作業機械２００と作業者１００との接近状態に応じて回避装置１ｃ，２ｅ，７を過不足なく作動させることにより、現場の作業者１００または作業機械２００の操作者の不適切な行動を適切に是正することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易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。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１…作業者計測装置、１ａ…データ処理装置、１ｂ…ＧＮＳＳ（作業者位置計測装置）、１ｃ…警報装置（回避装置）、２…機械計測装置、２ａ…データ処理装置、２ｂ１…ＧＮＳＳ右（作業機械位置計測装置）、２ｂ２…ＧＮＳＳ左（作業機械位置計測装置）、２ｃ１…ブームＩＭＵ（作業機械状態計測装置）、２ｃ２…アームＩＭＵ（作業機械状態計測装置）、２ｃ３…バケットＩＭＵ（作業機械状態計測装置）、２ｄ…センサ（作業機械状態計測装置）、２ｅ…警報装置（回避装置）、３…表示装置、３ａ…表示制御部、３ｂ…表示画面、５…通信端末、６…撮影装置、７…減速制御装置（回避装置）、１０…管理サーバ、１０ａ…接近判定部、１０ｂ…接近状態判断部、１０ｃ…接近状態定義、１０ｄ…記録装置、１０ｅ…接近結果可視化部、１０ｆ…デジタル環境再現部、１００，１００ａ，１００ｂ…作業者、１００ａ１…作業者Ａ、１００ｂ１…作業者Ｂ、２００…作業機械、２００ａ…油圧ショベル、２００ｂ…ホイールローダ、２０１ａ…上部旋回体、２０２ａ…フロント装置、３００…事務所、５００…作業管理システム

Claims (10)

1. 管理サーバと、
   前記管理サーバから出力された情報を表示する表示装置とを備えた作業管理システムにおいて、
   前記管理サーバは、
   作業機械の操作が制限された状態にあるか否かの可動状態、前記作業機械が動作しているか否かの動作状態、前記作業機械と前記作業機械の周囲で作業を行う作業者との距離状態、および前記作業者が前記作業機械の死角領域に存在しているか否かの死角状態の組み合わせからなる接近状態を予め定義した接近状態定義を記憶しており、
   前記作業機械のフロント装置の姿勢を含む前記作業機械の状態を計測する作業機械状態計測装置の計測情報を基に、前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態を算出し、
   前記作業機械の位置情報を計測する作業機械位置計測装置で計測された前記作業機械の位置情報と前記作業者の位置情報を計測する作業者位置計測装置で計測された前記作業者の位置情報とに基づいて前記作業機械と前記作業者との接近の有無を判定し、
   前記接近有と判定した場合に、前記接近状態定義に基づき、前記接近有の判定時に算出した前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態から前記接近の接近状態を判定し、
   前記接近の情報を、前記接近の接近状態に対応させて記録するとともに、前記接近の接近状態に対応させて前記表示装置へ出力する
   ことを特徴とする作業管理システム。
2. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記フロント装置は、複数の関節を有し、
   前記作業機械状態計測装置は、前記複数の関節の各角度を計測する
   ことを特徴とする作業管理システム。
3. 請求項２に記載の作業管理システムにおいて、
   前記作業機械状態計測装置は、前記作業機械の走行速度と前記複数の関節の各回動速度とを計測する
   ことを特徴とする作業管理システム。
4. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記作業機械と前記作業者との接触を回避させる回避装置を備え、
   前記管理サーバは、前記接近状態定義に基づき、前記接近有の判定時に計測された前記作業機械の状態および前記接近有の判定時の前記回避装置の作動状況から前記接近状態を判定する
   ことを特徴とする作業管理システム。
5. 請求項４に記載の作業管理システムにおいて、
   前記回避装置は、前記作業機械の操作者または前記作業者に対して警報を発する警報装置、もしくは、前記作業機械を減速または停止させる減速制御装置で構成される
   ことを特徴とする作業管理システム。
6. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記作業機械および前記作業者を撮影する撮影装置を備え、
   前記管理サーバは、前記接近を判定した場合に、前記接近有の判定時に前記撮影装置で撮影された前記作業機械および前記作業者の画像を、前記接近状態に対応させて記録するとともに、前記表示装置へ出力する
   ことを特徴とする作業管理システム。
7. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記管理サーバは、前記接近を判定した場合に、前記接近有の判定時に計測された前記作業機械の位置情報、前記作業者の位置情報、および前記作業機械の状態を基に、前記作業機械および前記作業者の動作を視覚化した再現映像を作成し、前記再現映像を前記接近状態に対応させて記録するとともに、前記表示装置へ出力する
   ことを特徴とする作業管理システム。
8. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記管理サーバは、前記接近を判定した場合に、前記接近有の判定時の前記作業機械位置計測装置、前記作業者位置計測装置、および前記作業機械状態計測装置の計測情報を基に、前記作業機械の操作者および前記作業者の前記接近の発生に対する過失度合いを算出し、前記過失度合いを前記接近状態に対応させて記録するとともに、前記表示装置へ出力する
   ことを特徴とする作業管理システム。
9. 請求項１に記載の作業管理システムにおいて、
   前記管理サーバは、前記接近状態に応じた指令を、前記作業機械と前記作業者との接触を回避させる回避装置へ出力する
   ことを特徴とする作業管理システム。
10. 管理サーバと、
    前記管理サーバから出力された情報を表示する表示装置とを備えた作業機械において、
    前記管理サーバは、
    前記作業機械の操作が制限された状態にあるか否かの可動状態、前記作業機械が動作しているか否かの動作状態、前記作業機械と前記作業機械の周囲で作業を行う作業者との距離状態、および前記作業者が前記作業機械の死角領域に存在しているか否かの死角状態の組み合わせからなる接近状態を予め定義した接近状態定義を記憶しており、
    前記作業機械のフロント装置の姿勢を含む前記作業機械の状態を計測する作業機械状態計測装置の計測情報を基に、前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態を算出し、
    前記作業機械の位置情報を計測する作業機械位置計測装置で計測された前記作業機械の位置情報と前記作業者の位置情報を計測する作業者位置計測装置で計測された前記作業者の位置情報とに基づいて前記作業機械と前記作業者との接近を判定し、
    前記接近有と判定した場合に、前記接近状態定義に基づき、前記接近有の判定時に算出した前記可動状態、前記動作状態、前記距離状態、および前記死角状態から前記接近の接近状態を判定し、
    前記接近の情報を、前記接近の接近状態に対応させて記録するとともに、前記接近の接近状態に対応させて前記表示装置へ出力する
    ことを特徴とする作業機械。

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