KR20200002867A - 쇼벨, 쇼벨관리장치, 및 쇼벨관리지원장치 - Google Patents

쇼벨, 쇼벨관리장치, 및 쇼벨관리지원장치 Download PDF

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KR20200002867A
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타케야 이즈미카와
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스미토모 겐키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 서버(22)는, 하부 주행체(1)와, 하부 주행체(1)에 선회기구(2)를 통하여 탑재되는 상부 선회체(3)와, 상부 선회체(3)에 장착되는 굴삭어태치먼트를 구비하는 쇼벨(50)을 관리한다. 서버(22)는, 쇼벨(50)의 연비에 관한 연비정보, 및 조작자에 의하여 설정된 쇼벨(50)의 작업모드를 나타내는 작업모드정보를 취득하는 상태취득부(245)와, 연비정보를 작업모드별로 집계하는 정보집계부(248)를 구비한다.

Description

쇼벨, 쇼벨관리장치, 및 쇼벨관리지원장치
본 발명은, 쇼벨, 쇼벨관리장치, 및 쇼벨관리지원장치에 관한 것이다.
종래, 건설기계의 연료소비량을 기록하는 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 장치는, 작업내용이 굴삭작업인지 적재작업인지를 판정하고, 작업내용별로 연료소비량을 기록하고 있다. 구체적으로는, 작업시간에 차지하는 작업단독조작시간의 비율이 임계값보다 큰 경우에 굴삭작업이라고 판정하고, 그 비율이 임계값 이하인 경우에 적재작업이라고 판정하고 있다. 작업시간은, 엔진의 가동시간으로부터 무조작시간 및 주행단독조작시간을 감산한 시간이다. 무조작시간은, 엔진이 가동하고 있는 동안에 조작장치로부터 조작신호가 입력되지 않았던 시간이다. 주행단독조작시간은, 엔진이 가동되고 있는 동안에 주행장치에 대한 조작신호만이 입력된 시간이다. 작업단독조작시간은, 엔진이 가동되고 있는 동안에 작업장치에 대한 조작신호만이 입력된 시간이다. 이 장치는, 엔진의 실(實)회전수가 임계값 이상이면 엔진이 가동중이라고 판정하고, 엔진의 실회전수가 임계값 미만이면 엔진이 정지 중이라고 판정하고 있지만, 엔진의 설정회전수별로 연료소비량을 연산하는 경우는 없다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2015-183438호
그러나, 연료소비량은, 작업내용이 동일해도, 엔진회전수의 설정에 따라 크게 변동한다. 그 때문에, 엔진회전수의 차이를 고려하지 않고 작업내용별로 연료소비량을 기록했다고 해도, 적확한 연비정보를 얻을 수 없다.
예를 들면, 굴삭작업에서는, 엔진의 설정회전수가 높게 설정된 상태에서 경부하작업이 행해져 버리는 경우가 있고, 엔진의 설정회전수가 낮게 설정된 상태에서 중부하작업이 행해져 버리는 경우도 있다. 어느 경우도, 엔진의 설정회전수와 부하의 크기가 균형이 잡혀 있지 않기 때문에 연비를 악화시켜 버리지만, 작업내용별로 연료소비량을 연산하는 구성에서는, 이와 같은 상황이 발생하고 있는 것을 파악할 수 없다.
상기의 과제를 감안하여, 연비에 관한 정보를 보다 적확하게 취득하는 쇼벨관리장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 관한 쇼벨관리장치는, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 선회기구를 통하여 탑재되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트를 구비하는 쇼벨을 관리하는 쇼벨관리장치이며, 상기 쇼벨의 연비에 관한 연비정보, 및 조작자에 의하여 설정된 상기 쇼벨의 작업모드를 나타내는 작업모드정보를 취득하는 상태취득부와, 상기 연비정보를 상기 작업모드별로 집계하는 정보집계부를 구비한다.
상술의 수단에 의하여, 연비에 관한 정보를 보다 적확하게 취득하는 쇼벨관리장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨의 구성예를 나타내는 개략측면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 관한 관리시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 관리장치의 구성예를 나타내는 기능블록도이다.
도 4는, 서버의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 5는, 서버의 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 이력정보의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은, 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은, 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 9는, 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은, 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은, 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명이 적용되는 건설기계로서의 쇼벨(굴삭기)(50)의 구성예를 나타내는 개략측면도이다. 쇼벨(50)의 하부 주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부 선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)에는 붐(4)이 장착되고, 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되며, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 굴삭어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부 선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)에는, 쇼벨(50)의 방향에 관한 방향정보를 취득하는 방향정보취득장치(32), 및 쇼벨(50)의 동작상태에 관한 동작상태정보를 취득하는 동작상태정보취득장치(34)가 탑재되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 제어장치(30), 기억장치(35), 표시장치(37), 및 작업모드정보취득장치(38)가 탑재되고, 캐빈(10)의 천장부에는, 본체위치정보취득장치(31) 및 통신장치(36)가 탑재되어 있다. 굴삭어태치먼트에는, 굴삭어태치먼트의 자세에 관한 자세정보를 취득하는 자세정보취득장치(33)가 탑재되어 있다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 관한 관리시스템(100)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 관리시스템(100)은, 주로, 쇼벨(50), 기지국(21), 서버(22), 및 통신단말(23)로 구성되어 있다. 통신단말(23)은, 휴대통신단말(23a), 고정통신단말(23b) 등을 포함한다. 기지국(21), 서버(22), 및 통신단말(23)은, 각각, 인터넷 등의 통신네트워크(20)를 통하여 서로 접속된다. 쇼벨(50), 기지국(21), 서버(22), 및 통신단말(23)의 각각은, 1개여도 되고, 복수여도 된다.
기지국(21)은, 쇼벨(50)이 송신하는 정보를 수신하는 고정시설이며, 예를 들면, 위성통신, 휴대전화통신, 협역(狹域)무선통신 등을 통하여 쇼벨(50)과의 사이에서 정보를 송수신한다.
서버(22)는, 쇼벨(50)이 송신하는 정보를 보존하고 또한 관리하는 쇼벨관리장치의 일례이며, 예를 들면, CPU, ROM, RAM, 입출력인터페이스 등을 구비한 컴퓨터이다. 구체적으로는, 서버(22)는, 통신네트워크(20)를 통하여, 기지국(21)이 수신한 정보를 취득·보존하고, 조작자(관리자)가 필요에 따라서 그 보존한 정보를 참조할 수 있도록 관리한다. 쇼벨관리장치는, 복수의 서버(22)에 의하여 구성되어도 된다. 본 실시예에서는, 쇼벨관리장치는, 5개의 다른 장소에 설치된 5개의 서버(22)에 의하여 구성되어 있다.
통신단말(23)은, 서버(22)에 보존된 정보를 조작자(관리자)에게 제공함으로써 쇼벨(50)의 관리를 지원하는 쇼벨관리지원장치의 일례이며, 예를 들면, CPU, ROM, RAM, 입출력인터페이스, 입력장치, 디스플레이 등을 구비한 컴퓨터이다. 구체적으로는, 통신단말(23)은, 통신네트워크(20)를 통하여 서버(22)에 액세스하여, 쇼벨(50)에 관한 정보를 조작자(관리자)가 열람할 수 있도록 한다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨(50)에 탑재되는 관리장치(150)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 관리장치(150)는, 주로, 제어장치(30), 본체위치정보취득장치(31), 방향정보취득장치(32), 자세정보취득장치(33), 동작상태정보취득장치(34), 기억장치(35), 통신장치(36), 표시장치(37), 및 작업모드정보취득장치(38)로 구성된다.
제어장치(30)는, 관리장치(150)의 동작을 제어하는 장치이며, 예를 들면, CPU, RAM, ROM 등을 구비하는 컴퓨터이다. 구체적으로는, 제어장치(30)는, 상태산출부(300), 작업내용추정부(301) 및 작업량추정부(302)의 각 기능요소에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 독출하고 RAM에 로드하여, 각 기능요소에 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다. 제어장치(30)는, 각 기능요소에 의하여 얻어진 정보를 RAM에 기억한다.
제어장치(30)는, 본체위치정보취득장치(31), 방향정보취득장치(32), 자세정보취득장치(33), 동작상태정보취득장치(34), 및 작업모드정보취득장치(38)로부터 정보가 입력된다. 제어장치(30)는, 입력된 정보와, 당해 정보의 취득시각(입력시각)을 대응지어 RAM에 기억한다. 그 후, 제어장치(30)는, RAM에 기억된 정보를 서버(22)에 대하여 송신하도록, 통신장치(36)를 제어한다. 이로써, 제어장치(30)에 입력된 정보나, 당해 정보에 근거하여 생성된 정보가, 서버(22)에 송신된다. 제어장치(30)는, RAM에 기억된 정보를, 소정 시간마다(예를 들면, 1분마다나 1시간마다) 송신해도 되고, 소정 시각에 송신해도 되며, 소정의 타이밍(예를 들면, 엔진정지의 타이밍이나, 후술하는 작업모드가 변경된 타이밍)에 송신해도 된다. 제어장치(30)는, 상기의 정보를, 기억장치(35)에 기억시켜도 된다.
본체위치정보취득장치(31)는, 건설기계본체의 위치에 관한 본체위치정보를 취득한다. 본 실시예에서는, 본체위치정보취득장치(31)는, GPS(Global Positioning System)수신기에 의하여 GPS안테나를 통하여 GPS위성이 출력하는 신호를 수신하여 본체위치정보(예를 들면, 위도, 경도, 고도임)를 측위·연산하는 GPS장치이다. 구체적으로는, 본체위치정보취득장치(31)는, 캐빈(10)의 천장부에 탑재되고, 쇼벨(50)의 기준위치(예를 들면, 선회중심임)에 대응하는 본체위치정보를 취득하며, 취득한 본체위치정보를 제어장치(30)에 대하여 출력한다.
방향정보취득장치(32)는, 건설기계의 방향에 관한 방향정보를 취득한다. 본 실시예에서는, 방향정보취득장치(32)는, 굴삭어태치먼트가 위치하는 측을 전측으로 하고 쇼벨(50)의 방향(방위)을 취득하는 지자기(地磁氣)센서이며, 검출한 방향정보를 제어장치(30)에 대하여 출력한다.
방향정보취득장치(32)는, 본체위치정보취득장치(31)로서의 GPS장치의 설치위치와는 다른 쇼벨(50) 상의 위치에 탑재되는 별도의 GPS장치여도 된다. 2개의 GPS장치의 각각이 취득하는 위치정보에 근거하여 쇼벨(50)의 방향을 특정할 수 있기 때문이다.
방향정보취득장치(32)는, 굴삭어태치먼트의 연장방향에 있어서의 건설기계의 수평면에 대한 경사도를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 구체적으로는, 방향정보취득장치(32)는, 쇼벨(50)의 2차원적인 방향정보뿐만 아니라, 수평면에 대한 쇼벨(50)의 경사도(이하, "경사정보"라고 함)를 측정하는 경사센서의 출력을 추가적으로 이용하여, 수평면에 대한 경사도를 포함하는 3차원적인 방향정보를 취득해도 된다.
자세정보취득장치(33)는, 건설기계의 자세에 관한 자세정보를 취득한다. 자세정보취득장치(33)는, 예를 들면, 쇼벨(50)의 굴삭어태치먼트의 자세정보를 취득하기 위한 센서이다. 본 실시예에서는, 자세정보를 취득하기 위한 센서는, 상부 선회체(3)에 대한 붐(4)의 기울기를 검출하는 붐각도센서(33a)(도 1 참조), 붐(4)에 대한 암(5)의 기울기를 검출하는 암각도센서(33b)(도 1 참조), 및 암(5)에 대한 버킷(6)의 기울기를 검출하는 버킷각도센서(33c)(도 1 참조)를 포함한다. 자세정보는, 버킷(6)의 선단의 위치, 굴삭어태치먼트의 선회반경 등을 포함한다. 자세정보취득장치(33)는, 취득한 자세정보를 제어장치(30)에 대하여 출력한다. 붐각도센서(33a), 암각도센서(33b), 및 버킷각도센서(33c)는, 가속도센서, 자이로센서, 가변저항기를 이용한 퍼텐쇼미터, 대응하는 유압실린더의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 연결핀 둘레의 회전운동각도를 검출하는 로터리인코더 등일 수 있다. 본 실시예에서는, 붐각도센서(33a), 암각도센서(33b), 및 버킷각도센서(33c)의 각각은, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다.
동작상태정보취득장치(34)는, 동작상태정보를 취득한다. "동작상태정보"란, 건설기계의 동작에 관한 정보이며, 예를 들면, 건설기계의 유압시스템의 상태에 관한 유압정보, 건설기계의 엔진의 상태에 관한 엔진정보, 및 건설기계의 이상(異常)에 관한 이상정보 등을 포함한다.
유압정보는, 예를 들면, 유압펌프(도시하지 않음)의 토출압, 유압펌프의 토출유량, 유압펌프와 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등의 유압액추에이터와의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브(도시하지 않음)에 대한 지령(예를 들면, 레버조작량임), 유압액추에이터 내의 작동유의 압력 등을 포함한다. 엔진정보는, 예를 들면, 라디에이터의 냉각액의 온도, 엔진에 부속되는 과급기의 부스트압, 출력토크, 엔진회전수, 연료분사량(연료소비량), 흡입공기량 등을 포함한다. 이상정보는, 예를 들면, 엔진의 전기계통의 이상, 배터리의 충전이상, 냉각액의 이상, 엔진오일의 압력이상, 엔진의 오버히트 등을 포함한다.
본 실시예에서는, 동작상태정보취득장치(34)는, 유압펌프의 토출압을 검출하는 압력센서(34a)(도 1 참조), 엔진의 회전수를 검출하는 엔진회전수센서(34b)(도 1 참조), 및 연료의 분사량을 검출하는 연료분사량센서(34c)(도 1 참조)를 포함한다.
기억장치(35)는, 각종 정보를 기억하기 위한 장치이다. 기억장치(35)는, 예를 들면, 플래시메모리 등의 불휘발성 기억매체이며, 바람직하게는, 캐빈(10) 내에 있는 전용의 삽입구를 통하여 탈착 가능하다.
통신장치(36)는, 건설기계와 외부의 사이의 통신을 제어하는 장치이다. 통신장치(36)는, 예를 들면, 위성통신을 통하여, 쇼벨(50)과 원격지에 있는 서버(22)와의 사이의 정보의 송수신을 실현한다. 구체적으로는, 통신장치(36)는, 기억장치(35)에 기억된 정보를, 기지국(21)을 통하여 서버(22)에 송신한다. 통신장치(36)는, 휴대전화망, 협역(狹域)무선통신망 등을 통하여, 쇼벨(50)과 기지국(21)의 사이의 정보의 교환을 실현해도 된다.
통신장치(36)는, 제어장치(30)로부터의 지령에 따라, 제어장치(30)의 RAM에 기억된 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보, 상태산출정보, 작업모드정보, 작업내용정보, 및 토량정보를, 서버(22)에 송신한다.
표시장치(37)는, 각종 정보를 표시한다. 본 실시예에서는, 표시장치(37)는, 캐빈(10) 내에 설치되는 액정디스플레이이다.
작업모드정보취득장치(38)는, 건설기계의 작업모드를 나타내는 작업모드정보를 취득한다. 작업모드는, 건설기계의 출력특성을 결정하는 모드이다. 구체적으로는, 작업모드는 작업부하에 따라 미리 준비된 쇼벨(50)의 동작모드이며, 엔진의 설정회전수에 대응한다. 작업모드는, 캐빈(10)에 마련된 모드전환기구(도시하지 않음)를 조작자가 조작함으로써 설정된다. 조작자에 의하여 작업모드가 설정되면, 엔진회전수는, 설정된 작업모드에 대응하는 설정회전수와 일치하도록 제어된다. 작업모드정보취득장치(38)는, 예를 들면, 캐빈(10)에 마련된 모드전환기구에 대한 조작을 검지하기 위한 센서이다. 본 실시예에서는, 작업모드는 낮은 작업부하에 대응하는 A모드, 중간 정도의 작업부하에 대응하는 H모드, 및 높은 작업부하에 대응하는 SP모드를 포함한다. 예를 들면, A모드에 대응하는 설정회전수는 1500rpm이고, H모드에 대응하는 설정회전수는 1700rpm이며, SP모드에 대응하는 설정회전수는 1800rpm이다. 작업모드정보취득장치(38)는, 취득한 작업모드정보를 제어장치(30)에 대하여 출력한다. 다만, 작업모드는 모드전환기구에 의하여 설정될 뿐만 아니라, 컨트롤러에 음성식별기능이 탑재되어 있는 경우에는, 조작자의 음성에 의하여 설정되도록 해도 된다. 또, 작업모드의 설정의 변경에 대응하여, 유압펌프의 출력특성을 변경시켜도 된다. 이와 같이, 엔진의 출력특성이나 유압펌프의 출력특성을 변경시킴으로써, 유압회로의 출력특성을 변경할 수 있다.
다음으로, 제어장치(30)에 있어서의 각종 기능요소에 대하여 설명한다.
상태산출부(300)는, 제어장치(30)의 RAM에 기억된 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보 등에 근거하여 각종 정보를 산출한다. 각종 정보는, 부하율정보 및 연비정보를 포함한다. 부하율정보는, 엔진의 부하율을 포함하고, 연비정보는, 단위시간당의 연료분사량인 순간연비, 소정 기간에 있어서의 복수의 순간연비의 평균값인 평균연비, 대상기간 중의 연료분사량의 소계 등을 포함한다. 상태산출부(300)는, 예를 들면, 엔진정보에 포함되는 엔진회전수 및 흡입공기량에 근거하여 엔진의 부하율을 산출할 수 있다. 상태산출부(300)는, 예를 들면, 엔진정보에 포함되는 연료분사량에 근거하여 순간연비, 평균연비 등을 산출할 수 있다. 상태산출부(300)는, 산출한 각종 정보를 RAM에 기억한다.
작업내용추정부(301)는, 제어장치(30)의 RAM에 기억된 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보 등에 근거하여 쇼벨(50)의 작업내용을 추정한다. 작업내용은, 예를 들면, 아이들링, 주행, 굴삭, 정지(整地), 크레인작업, 리프팅마그넷작업 등을 포함한다. 작업내용추정부(301)는, 예를 들면, 동작상태정보에 포함되는 엔진정보에 근거하여 아이들링, 주행 등의 작업내용을 추정할 수 있다. 작업내용추정부(301)는, 본체위치정보에 근거하여, 주행 등의 작업내용을 추정할 수 있다. 작업내용추정부(301)는, 방향정보 및 자세정보에 근거하여 버킷(6)의 궤적을 계산하고, 얻어진 궤적에 근거하여 굴삭, 정지 등의 작업내용을 추정할 수 있다. 작업내용추정부(301)는, 동작상태정보에 포함되는 유압정보(파일럿압 등)에 근거하여 굴삭, 정지 등의 작업내용을 추정할 수 있다. 작업내용추정부(301)는, 조작자가 캐빈 내의 설정스위치에 의하여 작업내용을 선택하는 경우에는, 설정스위치에 의하여 선택된 작업내용을 추정결과로서 취득해도 된다. 작업내용추정부(301)는, 추정한 작업내용을 나타내는 작업내용정보를 RAM에 기억한다.
작업량추정부(302)는, 기억장치(35)에 기억된 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보 등에 근거하여, 쇼벨(50)이 굴삭한 작업량으로서의 토량을 추정한다. 작업량추정부(302)는, 예를 들면, 동작상태정보에 포함되는 유압정보(실린더압 등)에 근거하여, 굴삭의 시점(始点)을 검출하고, 방향정보 및 자세정보에 근거하여, 시점 이후의 버킷(6)의 궤적을 계산하며, 얻어진 궤적에 근거하여, 토량을 추정할 수 있다. 작업량추정부(302)는, 작업내용추정부(301)에 의한 추정결과를 이용하여 토량을 추정해도 된다. 구체적으로는, 작업내용추정부(301)에 의하여 작업내용이 굴삭으로 추정된 기간의 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 및 동작상태정보에 근거하여, 토량을 추정하는 것을 생각할 수 있다. 작업량추정부(302)는, 추정한 토량을 나타내는 토량정보를 RAM에 기억한다. 다만, 작업량추정부(302)는, 카메라, 레이저, Lidar 등에 의하여, 굴삭 전후의 지형의 변화를 검출함으로써, 토량을 추정해도 된다. 또, 작업량추정부(302)는, 작업량으로서 토량(체적)이 아닌 토사중량(무게)을 추정해도 된다. 토사를 적재하는 덤프의 적하의 양은, 중량으로 규제되기 때문이다. 또, 엔드어태치먼트가 리프팅마그넷인 경우에는, 작업량추정부(302)는, 작업량으로서 적하중량(무게)을 추정해도 된다. 토사중량이나 적하중량은, 붐실린더압, 자세센서, 및 암실린더압 중 적어도 하나에 근거하여 추정된다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 관한 서버(22)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 서버(22)는, 주로, 제어장치(24), 기억장치(25), 통신장치(26), 및 표시장치(27)로 구성된다.
제어장치(24)는, 서버(22)의 동작을 제어하는 장치이며, 예를 들면, CPU, RAM, ROM 등을 구비하는 컴퓨터이다. 구체적으로는, 제어장치(24)는, 상태취득부(245), 작업내용정보취득부(246), 토량정보취득부(247), 정보집계부(248), 표시부(249)의 각 기능요소에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 독출하고 RAM에 로드하여, 각 기능요소에 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다.
기억장치(25)는, 각종 정보를 기억하기 위한 장치이다. 기억장치(25)는, 예를 들면, HDD 등의 불휘발성 기억매체이다.
통신장치(26)는, 서버(22)와 외부의 사이의 통신을 제어하는 장치이다. 통신장치(26)는, 예를 들면, 위성통신을 통하여, 서버(22)와 원격지에 있는 쇼벨(50)의 사이의 정보의 송수신을 실현한다. 구체적으로는, 통신장치(26)는, 쇼벨(50)이 송신한 정보를, 기지국(21)을 통하여 수신한다. 통신장치(26)는, 휴대전화망, 협역무선통신망 등을 통하여, 서버(22)와 기지국(21)의 사이의 정보의 교환을 실현해도 된다.
표시장치(27)는, 각종 정보를 표시하는 장치이다. 본 실시예에서는, 표시장치(27)는, 쇼벨(50)의 관리시설에 설치되는 액정디스플레이이다.
다음으로, 제어장치(24)에 있어서의 각종 기능요소에 대하여 설명한다.
상태취득부(245)는, 통신장치(26)를 통하여, 쇼벨(50)이 송신한 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보, 작업모드정보, 부하율정보, 연비정보 등을 취득하고, 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시킨다.
쇼벨(50)이 송신한 정보에 엔진의 부하율이 포함되지 않는 경우에는, 상태취득부(245)는, 출력토크나 엔진회전수 등에 근거하여 부하율을 계산해도 된다. 마찬가지로, 쇼벨(50)이 송신한 정보에 연비정보가 포함되지 않는 경우에는, 상태취득부(245)는, 연료분사량 등에 근거하여 연비정보를 계산해도 된다.
작업내용정보취득부(246)는, 통신장치(26)를 통하여, 쇼벨(50)이 송신한 작업내용정보를 취득하고, 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시킨다.
토량정보취득부(247)는, 통신장치(26)를 통하여, 쇼벨(50)이 송신한 토량정보를 취득하고, 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시킨다.
정보집계부(248)는, 기억장치(25)에 기억된 연비정보를 작업모드별로 집계한다. 정보집계부(248)는, 이력정보를, 작업모드별로 또한 부하율별로 집계해도 된다. 정보집계부(248)는, 이력정보를, 작업모드별로 또한 작업내용별로 집계해도 된다. 어느 경우도, 연비정보는 작업모드별로 집계된다. 정보집계부(248)는, 연비정보를, 소정 시간마다 집계해도 되고, 소정 시각에 집계해도 되며, 소정의 타이밍(예를 들면, 조작자(관리자)로부터 요구된 타이밍)에 집계해도 된다. 정보집계부(248)가 집계하는 연비정보의 범위(집계기간)는, 임의로 설정 가능하다. 정보집계부(248)는, 집계결과를 기억장치(25)에 기억시킨다.
표시부(249)는, 조작자(관리자)로부터의 요구에 따라, 기억장치(25)에 기억된 각종의 이력정보나, 정보집계부(248)에 의하여 생성된 집계결과를, 표시장치(27)에 표시시킨다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 관한 서버(22)의 처리에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 서버(22)의 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
정보집계부(248)는, 집계타이밍이 도래했는지 정기적으로 판정한다(스텝 S101). 정보집계부(248)는, 집계타이밍이 도래하고 있지 않은 경우(스텝 S101의 NO), 다음의 판정시각까지 대기한다. 이 대기기간에 서버(22)가 쇼벨(50)로부터 정보를 수신한 경우(스텝 S102의 YES), 제어장치(24)는, 수신한 정보를 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시킨다.
구체적으로는, 서버(22)가 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보, 작업모드정보, 부하율정보, 연비정보, 작업내용정보, 토량정보 등을 수신한 경우, 수신한 정보를 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시킨다.
제어장치(24)는, 스텝 S101~S103의 처리를, 집계타이밍이 도래할 때까지 반복실행한다. 이로써, 기억장치(25)에는, 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보, 작업모드정보, 부하율정보, 연비정보, 작업내용정보, 및 토량정보가, 이력정보로서 기억된다.
도 6은, 기억장치(25)에 기억되는 이력정보의 일례를 나타내는 도이다. 도 6의 예에서는, 이력정보로서 1초마다의 본체위치정보, 방향정보, 자세정보, 동작상태정보, 부하율정보, 작업모드정보, 작업내용정보, 및 토량정보가 포함된다. 본체위치정보는, 쇼벨(50)의 위도 및 경도이다. 방향정보는, 쇼벨(50)의 방위각이다. 도 6에 있어서, 시각은 정보의 취득시각이다. 자세정보는, 쇼벨(50)의 자세를 나타내는 각도이다. 동작상태정보는 1초간의 연료분사량이며, 부하율정보는 엔진의 부하율이다. 예를 들면, 취득시각이 10:00:00의 본체 위치는 36°00'00"N 및 140°00'00"E, 방향은 90°, 자세는 40°, 연료분사량은 0.3mL, 부하율은 30%, 작업모드는 H모드, 작업내용은 굴삭, 토량은 0m3이다. 집계타이밍이 도래할 때까지, 도 6과 같은 이력정보가, 기억장치(25)에 축적된다. 각 정보의 취득시각의 간격은, 1초마다로 한정되지 않는다. 각 정보의 취득시각의 간격은, 각각 달라도 된다.
집계타이밍이 도래하면(스텝 S103의 YES), 정보집계부(248)는, 기억장치에 기억된 이력정보를 작업모드별로 분할한다(스텝 S104). 이로써, 각종 정보(예를 들면 연비정보)가 작업모드별로 분할된다.
다음으로, 정보집계부(248)는, 작업모드별로 분할된 각종 정보(예를 들면 연비정보)를, 부하율별로 집계한다(스텝 S105). 구체적으로는, 정보집계부(248)는, 작업모드별로 분할된 이력정보를, 부하율의 범위별(예를 들면, 10%별)로 분할하고, 분할된 이력정보에 포함되는 연비정보를 합계한다. 이로써, 연비정보가 작업모드별로 또한 부하율별로 집계된다. 정보집계부(248)는, 작업모드별로 또한 부하율별로, 이력정보의 기간(누적시간)을 집계해도 된다. 정보집계부(248)는, 토량정보를 작업모드별로 집계해도 되고, 작업모드별로 또한 부하율별로 집계해도 된다.
계속해서, 정보집계부(248)는, 작업모드별로 분할된 각종 정보(예를 들면 연비정보)를, 작업내용별로 집계한다(스텝 S106). 구체적으로는, 정보집계부(248)는, 작업모드별로 분할된 이력정보를, 작업내용별로 분할하고, 분할된 이력정보에 포함되는 연비정보를 합계한다. 이로써, 연비정보가 작업모드별로 또한 작업내용별로 집계된다. 정보집계부(248)는, 작업모드별로 또한 작업내용마다, 이력정보의 기간(누적시간)을 집계해도 된다. 정보집계부(248)는, 토량정보를 작업모드별로 집계해도 되고, 작업모드별로 또한 작업내용별로 집계해도 된다.
그 후, 정보집계부(248)는, 스텝 S105, S106에서 얻어진 집계결과를 기억장치(25)에 보존한다(스텝 S107). 집계결과의 보존 후, 조작자(관리자)로부터 집계결과의 표시가 요구되면, 표시부(249)는, 기억장치(25)에 보존된 집계결과를 소정의 형식으로 표시장치(27)에 표시한다.
도 7은, 표시장치(27)에 표시되는 집계결과의 일례를 나타내는 도이다. 도 7의 집계결과는, 작업모드별로 또한 부하율마다의 집계결과이며, 집계기간은 2016년 7월 20일에 있어서 쇼벨이 가동되고 있었던 기간이다. 도 7의 예에서는, 연비정보는 관련 기간에 있어서의 연료분사량의 소계이며, 부하율의 범위는 "25% 이하", "50% 이하", "75% 이하", 및 "100% 이하" 중 어느 하나이고, 작업모드별로 토량이 집계되어 있다. "25% 이하"는 0% 이상 25% 이하의 범위, "50% 이하"는 25%보다 크고 50% 이하의 범위, "75% 이하"는 50%보다 크고 75% 이하의 범위, "100% 이하"는 75%보다 크고 100% 이하의 범위에 대응한다. 예를 들면, 도 7에 의하면, 2016년 7월 20일에 있어서, A모드가 이용된 누적시간은 2시간이며, 그 중 엔진의 부하율이 25% 이하인 누적시간은 0.3시간이고, 부하율이 25% 이하인 동안의 연료분사량의 소계는 1.2L이다.
도 8은, 표시장치(27)에 표시되는 집계결과의 일례를 나타내는 도이다. 도 8의 집계결과는, 작업모드별로 또한 작업내용마다의 집계결과이며, 집계기간은 2016년 7월 20일에 있어서 쇼벨이 가동되고 있었던 기간이다. 도 8의 예에서는, 연비정보는 관련 기간에 있어서의 연료분사량의 소계이며, 작업내용은, 예를 들면, "아이들링", "주행", "굴삭", 및 "정지” 중 어느 하나이며, 작업모드별로 토량이 집계되어 있다. 예를 들면, 도 8에 의하면, 2016년 7월 20일에 있어서, A모드가 이용된 누적시간은 3.6시간이며, 그 중 쇼벨(50)이 굴삭작업을 행하고 있었던 누적시간은 0.7시간이고, 굴삭작업동안의 연료분사량의 소계는 3.5L이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 작업모드별로 집계된 연비정보를 표시장치(27)에 표시시킬 수 있다. 조작자(관리자)는, 표시장치(27)에 표시된 집계결과를 봄으로써, 쇼벨(50)의 연비정보를, 작업모드별로, 즉, 엔진회전수별로, 적확하게 파악할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연비정보를 부하율별로나 작업내용별로 집계하고, 집계결과를 표시장치(27)에 표시할 수 있다. 조작자(관리자)는, 표시장치(27)에 표시된 집계결과를 봄으로써, 작업모드의 미스매치를 용이하게 파악할 수 있다.
작업모드의 미스매치란, 어느 작업의 작업부하와, 그 작업의 실시 중에 설정된 작업모드에 대응하는 작업부하가 일치하지 않는 것을 말한다. 작업모드의 미스매치가 발생하는 경우에는, 높은 작업부하를 갖는 작업의 실시 중에 낮은 작업부하에 대응하는 작업모드가 설정되는 경우와, 낮은 작업부하를 갖는 작업의 실시 중에 높은 작업부하에 대응하는 작업모드가 설정되는 경우가 포함된다.
작업모드의 미스매치가 발생하면, 쇼벨(50)의 연비가 저하되기 때문에, 조작자(관리자)에게 있어 작업모드의 미스매치의 파악은 중요하다. 조작자는, 작업모드의 미스매치를 파악함으로써, 적절한 작업모드를 선택할 수 있게 된다. 결과적으로, 쇼벨(50)의 연비를 향상시킬 수 있다. 관리자는, 작업모드의 미스매치를 파악함으로써, 조작자에 대하여 보다 적절한 작업모드의 선택 방법을 제안할 수 있다.
여기에서, 작업모드의 미스매치의 구체예에 대하여 설명한다. 도 9~도 11은, 표시장치(27)에 표시되는 집계결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 9의 예에서는, A모드 또한 "100% 이하"에 있어서의 누적시간이 크게 되어 있다. A모드 또한 "100% 이하"에서 실시된 작업은, A모드가 대응하는 작업부하에 대하여 높은 작업부하를 갖는 작업이었다고 생각된다. 즉, A모드 또한 "100% 이하"에 있어서의 누적시간이 큰 것은, 작업모드의 미스매치가 발생한 상태에서 작업이 장시간 행해진 것을 의미한다. 조작자(관리자)는, 도 9의 집계결과를 봄으로써, 이와 같은 작업모드의 미스매치를 용이하게 파악할 수 있다. 이로써, 조작자는, 동일한 작업을 실시할 때에는, A모드보다도, 대응하는 작업부하가 높은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하면 좋은 것을 알기 때문에, 이후의 쇼벨(50)의 연비를 향상시킬 수 있다. 관리자는, 조작자에 대하여, 동일한 작업을 실시할 때에는, A모드보다도, 대응하는 작업부하가 높은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하도록 제안할 수 있다.
정보집계부(248)는, 미리 설정된 검출조건에 근거하여, 작업모드의 미스매치를 자동적으로 검출해도 된다. 검출조건으로서 예를 들면, 작업모드의 미스매치가 발생한 누적시간의 임계값을 설정하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 정보집계부(248)는, 본래 선택되어야 했던 작업모드를 추장(推奬)작업모드로서 특정해도 된다. 추장작업모드가 선택되어 있었던 경우의 효과를 산출해도 된다. 추장작업모드가 선택되어 있었던 경우의 효과는, 예를 들면, 추장작업모드가 선택되어 있었다면 절약할 수 있었던 연료분사량, 누적시간 등이다.
정보집계부(248)가 미스매치를 자동적으로 검출하는 경우, 표시부(249)는, 검출된 미스매치를 파악할 수 있도록 집계결과를 표시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 검출된 미스매치의 내용을 텍스트표시하거나, 집계결과에 있어서의 미스매치에 대응하는 부분(예를 들면, 도 9에 있어서의 A모드 또한 "100% 이하"의 누적시간의 란)의 색을 다른 부분과 변경하여 표시하는 것을 생각할 수 있다. 표시부(249)는, 검출된 미스매치에 따른 제안을 집계결과와 함께 텍스트표시해도 된다. 제어장치(24)는, 검출된 미스매치나, 당해 미스매치에 따른 제안을, 메일 등에 의하여 조작자(관리자)에게 통지해도 된다.
구체적으로는, 표시부(249)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, A모드 또한 "100% 이하"에 있어서의 누적시간을 강조표시해도 된다. H모드가 추장작업모드인 취지를 표시해도 되고, 추장작업모드가 선택되어 있었던 경우의 효과로서, 추장작업모드가 선택되어 있었다면 절약할 수 있었던 연료분사량(상정 연료소비량)을 표시해도 된다.
도 10의 예에서는, SP모드 또한 "25% 이하"에 있어서의 누적시간이 크게 되어 있다. SP모드 또한 "25% 이하"에서 실시된 작업은, SP모드가 대응하는 작업부하에 대하여 낮은 작업부하를 갖는 작업이었다고 생각된다. 즉, SP모드 또한 "25% 이하"에 있어서의 누적시간이 큰 것은, 작업모드의 미스매치가 발생한 상태에서 작업이 장시간 행해진 것을 의미한다. 조작자(관리자)는, 도 10의 집계결과를 봄으로써, 이와 같은 작업모드의 미스매치를 용이하게 파악할 수 있다. 이로써, 조작자는, 동일한 작업을 실시할 때에는, SP모드보다도, 대응하는 작업부하가 낮은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하면 좋은 것을 알기 때문에, 이후의 쇼벨(50)의 연비를 향상시킬 수 있다. 관리자는, 조작자에 대하여, 동일한 작업을 실시할 때에는, SP모드보다도, 대응하는 작업부하가 낮은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하도록 제안할 수 있다. 이 경우, 표시부(249)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, SP모드 또한 "25% 이하"에 있어서의 누적시간을 강조표시해도 된다. H모드가 추장작업모드인 취지를 표시해도 되고, 추장작업모드가 선택되어 있었던 경우의 효과로서, 추장작업모드가 선택되어 있었다면 절약할 수 있었던 연료분사량(상정 연료소비량)을 표시해도 된다.
도 11의 예에서는, SP모드 또한 "정지"에 있어서의 누적시간이 크게 되어 있다. "정지"가, SP모드가 대응하는 작업부하에 대하여 낮은 작업부하를 갖는 작업인 경우, SP모드 또한 "정지"에 있어서의 누적시간이 큰 것은, 작업모드의 미스매치가 발생한 상태에서 작업이 장시간 행해진 것을 의미한다. 조작자(관리자)는, 도 11의 집계결과를 봄으로써, 이와 같은 작업모드의 미스매치를 용이하게 파악할 수 있다. 이로써, 조작자는, 정지를 실시할 때에는, SP모드보다도, 대응하는 작업부하가 낮은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하도록 유의하게 되어, 이후의 쇼벨(50)의 연비를 향상시킬 수 있다. 관리자는, 조작자에 대하여, 동일한 작업을 실시할 때에는, SP모드보다도, 대응하는 작업부하가 낮은 작업모드(예를 들면, H모드)를 선택하도록 제안할 수 있다. 이 경우, 표시부(249)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, SP모드 또한 "정지"에 있어서의 누적시간을 강조표시해도 된다. H모드가 추장작업모드인 취지를 표시해도 되고, 추장작업모드가 선택되어 있었던 경우의 효과를 표시해도 된다. SP모드 또한 "아이들링"에 있어서의 누적시간이 크게 되어 있는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
상술과 같이, 서버(22)는, 각 작업모드에 있어서의 부하율의 각 범위 또는 각 작업내용에 관한 누적시간, 연비정보 등을 표시한다. 그 때문에, 조작자(관리자)는, 효율이 나쁜 작업을 특정할 수 있다. 혹은, 본래 선택해야만 했던 작업모드를 특정할 수 있다. 그 결과, 쇼벨(50)을 이용한 작업의 에너지절약화를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 상술한 실시예는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형, 치환 등이 적용될 수 있다. 상술의 실시예를 참조하여 설명된 특징의 각각은, 기술적으로 모순되지 않는 한, 적절히 조합되어도 된다.
예를 들면, 상술의 실시예에서는, 본 발명이 쇼벨(50)에 적용된 경우를 설명하지만, 본 발명은, 이에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들면, 리프팅 마그넷, 그래플, 파쇄기 등을 구비한 다른 건설기계에도 적용 가능하다.
도 5의 스텝 S105, S106의 순번은 역순이어도 되고, 어느 일방이 행해지지 않아도 된다.
서버(22)의 제어장치(24)가, 상태산출부(300), 작업내용추정부(301) 및 작업량추정부(302)의 각각에 상당하는 기능요소를 구비해도 된다. 이 경우, 제어장치(24) 상태산출부, 작업내용추정부 및 작업량추정부는, 쇼벨(50)로부터 수신한 정보에 근거하여, 각종 정보를 산출하여, 작업내용 및 토량을 추정하고, 부하율정보, 연비정보, 작업내용정보 및 토량정보를 이력정보로서 기억장치(25)에 기억시키면 된다.
제어장치(24)는, 정보집계부(248)에 의하여 이력정보를 집계한 후, 기억장치(25)에 기억된 집계결과 이외의 정보 중 적어도 일부를 삭제해도 된다. 이로써, 기억장치(25)에 요구되는 기억용량을 삭감할 수 있다.
쇼벨(50)은, 표시부(249)에 상당하는 기능요소를 구비해도 된다. 이 경우, 서버(22)는, 정보집계부(248)에 의한 집계결과를 쇼벨(50)에 송신하고, 쇼벨(50)의 표시부는, 서버(22)로부터 수신한 집계결과를 표시장치(37)에 표시시키면 된다. 마찬가지로, 통신단말(23)은, 표시부(249)에 상당하는 기능요소를 구비해도 된다. 이 경우, 서버(22)는, 정보집계부(248)에 의한 집계결과를 통신단말(23)에 송신하고, 통신단말(23)의 표시부는, 서버(22)로부터 수신한 집계결과를 표시장치에 표시시키면 된다.
본원은, 2017년 4월 26일에 출원한 일본 특허 출원 2017-087375호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허 출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.
1…하부 주행체 2…선회기구 3…상부 선회체 4…붐 5…암 6…버킷 7…붐실린더 8…암실린더 9…버킷실린더 10…캐빈 20…통신네트워크 21…기지국 22…서버 23…통신단말 23a…휴대통신단말 23b…고정통신단말 24…제어장치 25…기억장치 26…통신장치 27…표시장치 30…제어장치 31…본체위치정보취득장치 32…방향정보취득장치 33…자세정보취득장치 33a…붐각도센서 33b…암각도센서 33c…버킷각도센서 34…동작상태정보취득장치 34a…압력센서 34b…엔진회전수센서 34c…연료분사량센서 35…기억장치 36…통신장치 37…표시장치 38…작업모드정보취득장치 50…쇼벨 100…관리시스템 150…관리장치 245…상태취득부 246…작업내용정보취득부 247…토량정보취득부 248…정보집계부 249…표시부 300…상태산출부 301…작업내용추정부 302…작업량추정부

Claims (13)

  1. 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 선회기구를 통하여 탑재되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트를 구비하는 쇼벨을 관리하는 쇼벨관리장치로서,
    상기 쇼벨의 연비에 관한 연비정보, 및 조작자에 의하여 설정된 상기 쇼벨의 작업모드를 나타내는 작업모드정보를 취득하는 상태취득부와,
    상기 연비정보를 상기 작업모드별로 집계하는 정보집계부를 구비하는 쇼벨관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 상기 연비정보를 엔진의 부하율별로 집계하는 쇼벨관리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 상기 연비정보를 상기 쇼벨의 작업내용별로 집계하는 쇼벨관리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상태취득부는, 유압시스템의 상태에 관한 유압정보와, 엔진의 상태에 관한 엔진정보 중 적어도 일방을 취득하는 쇼벨관리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쇼벨의 작업내용을 나타내는 작업내용정보를 취득하는 작업내용정보취득부를 더 구비하는 쇼벨관리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쇼벨의 작업내용을 추정하는 작업내용추정부를 더 구비하는 쇼벨관리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 상기 쇼벨의 작업량을 상기 작업모드별로 집계하는 쇼벨관리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정보집계부에 의한 집계결과를 표시하는 표시부를 더 구비하는 쇼벨관리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 상기 작업모드의 미스매치를 검출하고, 또한, 본래 선택되어야 했던 추장작업모드를 특정하며,
    상기 표시부는, 상기 추장작업모드를 표시하는 쇼벨관리장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 본래 선택되어야 했던 추장작업모드를 특정하고, 또한, 상기 추장작업모드가 선택되어 있었다면 절약할 수 있었던 연료소비량을 산출하며,
    상기 표시부는, 상기 추장작업모드가 선택되어 있었다면 절약할 수 있었던 연료소비량을 표시하는 쇼벨관리장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정보집계부는, 상기 작업모드별로 누적시간을 집계하는 쇼벨관리장치.
  12. 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 선회기구를 통하여 탑재되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트를 구비하는 쇼벨로서,
    상기 쇼벨의 연비에 관한 연비정보, 및 조작자에 의하여 설정된 상기 쇼벨의 작업모드를 나타내는 작업모드정보를 취득하는 상태취득부와,
    상기 연비정보를 상기 작업모드별로 집계하는 정보집계부를 구비하는 쇼벨.
  13. 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 선회기구를 통하여 탑재되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 장착되는 굴삭어태치먼트를 구비하는 쇼벨의 관리를 지원하는 쇼벨관리지원장치로서,
    상기 쇼벨의 연비에 관한 연비정보를, 조작자에 의하여 설정된 상기 쇼벨의 작업모드별로 집계한 집계결과를 표시하는 표시부를 구비하는 쇼벨관리지원장치.
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