WO2018199143A1 - ショベル、ショベル管理装置、及びショベル管理支援装置 - Google Patents

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WO2018199143A1
WO2018199143A1 PCT/JP2018/016760 JP2018016760W WO2018199143A1 WO 2018199143 A1 WO2018199143 A1 WO 2018199143A1 JP 2018016760 W JP2018016760 W JP 2018016760W WO 2018199143 A1 WO2018199143 A1 WO 2018199143A1
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shovel
work
fuel consumption
mode
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泉川　岳哉
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住友建機株式会社
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    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G07C3/02—Registering or indicating working or idle time only
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time

Definitions

  • the present invention relates to a shovel, a shovel management device, and a shovel management support device.
  • Patent Document 1 An apparatus for recording fuel consumption of a construction machine is known (see Patent Document 1).
  • This device determines whether the work content is excavating work or loading work, and records the fuel consumption according to the work content. Specifically, when the ratio of the operation single operation time to the operation time is larger than the threshold, it is determined that the digging operation is performed, and when the ratio is equal to or less than the threshold, it is determined that the loading operation is performed.
  • the working time is a time obtained by subtracting the non-operating time and the traveling single operating time from the operating time of the engine.
  • the no-operation time is the time during which no operation signal is input from the operating device while the engine is operating.
  • the traveling independent operation time is a time when only an operation signal to the traveling device is input while the engine is operating.
  • the work alone operation time is a time when only an operation signal to the work device is input while the engine is operating. This device determines that the engine is in operation if the actual rotation number of the engine is equal to or higher than the threshold, and determines that the engine is stopped if the actual rotation number of the engine is less than the threshold. There is no need to calculate the fuel consumption separately for the set rotational speed of.
  • the fuel consumption largely fluctuates according to the setting of the engine speed even if the work content is the same. Therefore, even if the fuel consumption is recorded separately for the work content without considering the difference in engine rotational speed, accurate fuel consumption information can not be obtained.
  • light load work may be performed in a state in which the set rotational speed of the engine is set high, and heavy load work is performed in a state in which the set rotational speed of the engine is set relatively low.
  • the fuel consumption is deteriorated due to the imbalance between the set rotational speed of the engine and the size of the load, but such a situation occurs in the configuration in which the fuel consumption is calculated according to the work content. I can not understand that.
  • a shovel management device includes a shovel including a lower traveling body, an upper revolving body mounted on the lower traveling body via a pivoting mechanism, and an excavating attachment attached to the upper revolving body.
  • a shovel management device for managing comprising: a state acquisition unit for acquiring operation mode information indicating fuel consumption information on fuel consumption of the shovel and operation mode of the shovel set by the operator; And an information aggregating unit for aggregating each information.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration example of a shovel (excavator) 50 as a construction machine to which the present invention is applied.
  • the upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the shovel 50 via the turning mechanism 2.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3, an arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5.
  • the boom 4, the arm 5 and the bucket 6 constitute a digging attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 respectively.
  • the upper revolving superstructure 3 is provided with a cabin 10 and a power source such as an engine.
  • a direction information acquisition device 32 for acquiring direction information on the direction of the shovel 50 and an operation state information acquisition device 34 for acquiring operation state information on the operation state of the shovel 50 are mounted.
  • the control device 30, the storage device 35, the display device 37, and the work mode information acquisition device 38 are mounted inside the cabin 10, and the main body position information acquisition device 31 and the communication device 36 are mounted on the ceiling of the cabin 10. It is done.
  • the excavation attachment is mounted with a posture information acquisition device 33 that acquires posture information on the posture of the excavation attachment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of a management system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the management system 100 mainly includes a shovel 50, a base station 21, a server 22, and a communication terminal 23.
  • the communication terminal 23 includes a mobile communication terminal 23a, a fixed communication terminal 23b, and the like.
  • the base station 21, the server 22, and the communication terminal 23 are connected to one another through a communication network 20 such as the Internet.
  • a communication network 20 such as the Internet.
  • Each of the shovel 50, the base station 21, the server 22, and the communication terminal 23 may be one or more.
  • the base station 21 is a fixed facility that receives information transmitted by the shovel 50, and transmits and receives information to and from the shovel 50 through, for example, satellite communication, mobile phone communication, and short-range wireless communication.
  • the server 22 is an example of a shovel management device that stores and manages information transmitted by the shovel 50.
  • the server 22 is, for example, a computer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like. Specifically, the server 22 acquires and stores the information received by the base station 21 through the communication network 20, and manages so that the operator (administrator) can refer to the stored information as needed.
  • the shovel management device may be configured by a plurality of servers 22. In the present embodiment, the shovel management device is configured by five servers 22 installed at five different places.
  • the communication terminal 23 is an example of a shovel management support device that supports management of the shovel 50 by providing information stored in the server 22 to an operator (administrator), and, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output. It is a computer provided with an interface, an input device, a display and the like. Specifically, the communication terminal 23 accesses the server 22 through the communication network 20 so that an operator (administrator) can view information on the shovel 50.
  • FIG. 3 is schematic which shows the structural example of the management apparatus 150 mounted in the shovel 50 which concerns on the Example of this invention.
  • the management device 150 mainly includes a control device 30, a body position information acquisition device 31, a direction information acquisition device 32, a posture information acquisition device 33, an operation state information acquisition device 34, a storage device 35, a communication device 36, a display device 37, And a work mode information acquisition device 38.
  • the control device 30 is a device that controls the operation of the management device 150, and is, for example, a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like. Specifically, control device 30 reads a program corresponding to each functional element of state calculation unit 300, work content estimation unit 301, and work amount estimation unit 302 from the ROM and loads it onto RAM, and corresponds to each functional element. Make the CPU execute the process. Control device 30 stores the information obtained by each functional element in the RAM.
  • the control device 30 receives information from the main body position information acquisition device 31, the orientation information acquisition device 32, the posture information acquisition device 33, the operation state information acquisition device 34, and the work mode information acquisition device 38.
  • the control device 30 associates the input information with the acquisition time (input time) of the information and stores the information in the RAM. Thereafter, the control device 30 controls the communication device 36 to transmit the information stored in the RAM to the server 22. Thereby, the information input to the control device 30 and the information generated based on the information are transmitted to the server 22.
  • the control device 30 may transmit the information stored in the RAM every predetermined time (for example, every one minute or every one hour), may transmit it at a predetermined time, or have a predetermined timing (for example, , Or the timing at which the engine is stopped, or the timing at which the work mode described later is changed.
  • the control device 30 may store the above information in the storage device 35.
  • the main body position information acquisition device 31 acquires main body position information on the position of the construction machine main body.
  • the main body position information acquisition device 31 receives a signal output by a GPS satellite through a GPS antenna by a GPS (Global Positioning System) receiver and receives main body position information (for example, latitude, longitude, altitude) ) Is a GPS device that measures and calculates.
  • the body position information acquisition device 31 is mounted on the ceiling of the cabin 10, acquires body position information corresponding to a reference position (for example, a turning center) of the shovel 50, and acquires the body position The information is output to the control device 30.
  • the direction information acquisition device 32 acquires direction information on the direction of the construction machine.
  • the direction information acquisition device 32 is a geomagnetic sensor that acquires the direction (orientation) of the shovel 50 with the side at which the excavation attachment is positioned as the front side, and outputs the detected direction information to the control device 30.
  • the orientation information acquisition device 32 may be another GPS device mounted at a position on the shovel 50 different from the installation position of the GPS device as the main body position information acquisition device 31. This is because the direction of the shovel 50 can be identified based on the position information acquired by each of the two GPS devices.
  • the orientation information acquisition device 32 may have a function of acquiring the inclination of the construction machine relative to the horizontal plane in the extension direction of the excavation attachment. Specifically, the direction information acquisition device 32 outputs not only the two-dimensional direction information of the shovel 50 but also the output of the inclination sensor that measures the inclination of the shovel 50 with respect to the horizontal surface (hereinafter referred to as "inclination information"). May additionally be used to obtain three-dimensional orientation information including the degree of inclination to the horizontal plane.
  • the posture information acquisition device 33 acquires posture information on the posture of the construction machine.
  • the posture information acquisition device 33 is, for example, a sensor for acquiring posture information of the excavating attachment of the shovel 50.
  • a sensor for acquiring posture information is a boom angle sensor 33a (see FIG. 1) that detects the inclination of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 and an arm angle that detects the inclination of the arm 5 with respect to the boom 4
  • a sensor 33 b (see FIG. 1) and a bucket angle sensor 33 c (see FIG. 1) that detects the inclination of the bucket 6 with respect to the arm 5 are included.
  • the posture information includes the position of the tip of the bucket 6, the turning radius of the drilling attachment, and the like.
  • the posture information acquisition device 33 outputs the acquired posture information to the control device 30.
  • the boom angle sensor 33a, the arm angle sensor 33b, and the bucket angle sensor 33c are an acceleration sensor, a gyro sensor, a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor for detecting a stroke amount of a corresponding hydraulic cylinder, and rotation around a connecting pin It may be a rotary encoder or the like that detects an angle.
  • each of the boom angle sensor 33a, the arm angle sensor 33b, and the bucket angle sensor 33c is configured by a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor.
  • the operating state information acquisition device 34 acquires operating state information.
  • the "operation state information" is information on the operation of the construction machine, for example, oil pressure information on the state of the construction machine's oil pressure system, engine information on the construction machine's engine state, and abnormality information on the construction machine's abnormality Including.
  • the hydraulic pressure information includes, for example, the discharge pressure of a hydraulic pump (not shown), the discharge flow rate of the hydraulic pump, hydraulic oil between hydraulic pump and hydraulic cylinder such as boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9 It includes a command (for example, a lever operation amount) to a control valve (not shown) that controls the flow, a pressure of hydraulic fluid in a hydraulic actuator, and the like.
  • the engine information includes, for example, the temperature of coolant of the radiator, boost pressure of a turbocharger attached to the engine, output torque, engine speed, fuel injection amount (fuel consumption amount), intake air amount, and the like.
  • the abnormality information includes, for example, an abnormality in the electrical system of the engine, an abnormality in the battery charging, an abnormality in the coolant, an abnormality in the pressure of the engine oil, an overheating of the engine, and the like.
  • the operation state information acquisition device 34 is a pressure sensor 34a (see FIG. 1) that detects the discharge pressure of the hydraulic pump, and an engine speed sensor 34b (see FIG. 1) that detects the number of engine revolutions. And a fuel injection amount sensor 34c (see FIG. 1) for detecting the fuel injection amount.
  • the storage device 35 is a device for storing various information.
  • the storage device 35 is, for example, a non-volatile storage medium such as a flash memory, and is desirably removable through a dedicated plug in the cabin 10.
  • the communication device 36 is a device that controls communication between the construction machine and the outside.
  • the communication device 36 realizes transmission and reception of information between the shovel 50 and the server 22 at a remote place, for example, through satellite communication. Specifically, the communication device 36 transmits the information stored in the storage device 35 to the server 22 through the base station 21.
  • the communication device 36 may realize exchange of information between the shovel 50 and the base station 21 through a mobile phone network, a short range radio communication network, or the like.
  • the communication device 36 stores main body position information, direction information, posture information, operation state information, state calculation information, work mode information, work content information, and ground stored in the RAM of the control device 30 according to an instruction from the control device 30.
  • the amount information is sent to the server 22.
  • the display device 37 displays various information.
  • the display device 37 is a liquid crystal display installed in the cabin 10.
  • the work mode information acquisition device 38 acquires work mode information indicating the work mode of the construction machine.
  • the work mode is a mode that determines the output characteristics of the construction machine.
  • the work mode is an operation mode of the shovel 50 prepared in advance according to the work load, and corresponds to the set rotation speed of the engine.
  • the operation mode is set by the operator operating a mode switching mechanism (not shown) provided in the cabin 10. When the operator sets the work mode, the engine speed is controlled to match the set rotation speed corresponding to the set work mode.
  • the work mode information acquisition device 38 is, for example, a sensor for detecting an operation on a mode switching mechanism provided in the cabin 10.
  • the work modes include A mode for low workload, H mode for moderate workload, and SP mode for high workload.
  • the set rotation speed corresponding to the A mode is 1500 rpm
  • the set rotation speed corresponding to the H mode is 1700 rpm
  • the set rotation speed corresponding to the SP mode is 1800 rpm.
  • the work mode information acquisition device 38 outputs the acquired work mode information to the control device 30.
  • the work mode is not only set by the mode switching mechanism, but may be set by the operator's voice when the controller has a voice identification function.
  • the output characteristics of the hydraulic pump may be changed in response to the change of the setting of the work mode.
  • the output characteristics of the hydraulic circuit can be changed by changing the output characteristics of the engine and the output characteristics of the hydraulic pump.
  • control device 30 Next, various functional elements in control device 30 will be described.
  • the state calculation unit 300 calculates various types of information based on the main body position information, the orientation information, the attitude information, the operation state information, and the like stored in the RAM of the control device 30.
  • the various information includes load factor information and fuel consumption information.
  • the load factor information includes the load factor of the engine, and the fuel consumption information is an instantaneous fuel consumption that is a fuel injection amount per unit time, an average fuel consumption that is an average value of a plurality of instantaneous fuel consumptions in a predetermined period, and a fuel injection amount in a target period Including subtotals.
  • the state calculation unit 300 can calculate the load factor of the engine based on, for example, the engine speed and the intake air amount included in the engine information.
  • the state calculation unit 300 can calculate, for example, instantaneous fuel consumption, average fuel consumption, and the like based on the fuel injection amount included in the engine information.
  • the state calculation unit 300 stores the calculated various information in the RAM.
  • the work content estimation unit 301 estimates the work content of the shovel 50 based on the main body position information, the direction information, the posture information, the operation state information, and the like stored in the RAM of the control device 30.
  • the work content includes, for example, idling, traveling, digging, ground leveling, crane work, lifting magnet work, and the like.
  • the work content estimation unit 301 can, for example, estimate work content such as idling and traveling based on engine information included in the operation state information.
  • the work content estimation unit 301 can estimate work content such as traveling based on the body position information.
  • the work content estimation unit 301 can calculate the trajectory of the bucket 6 based on the direction information and the posture information, and can estimate the work content such as excavation and ground preparation based on the obtained trajectory.
  • the work content estimation unit 301 can estimate work content such as excavation and ground leveling based on hydraulic pressure information (such as pilot pressure) included in the operation state information.
  • hydraulic pressure information such as pilot pressure
  • the work content estimation unit 301 may acquire the work content selected by the setting switch as the estimation result.
  • the work content estimation unit 301 stores work content information indicating the estimated work content in the RAM.
  • the work amount estimation unit 302 estimates the amount of soil as a work amount excavated by the shovel 50 based on the main body position information, the direction information, the posture information, the operation state information and the like stored in the storage device 35.
  • the work amount estimation unit 302 detects the digging start point based on, for example, hydraulic pressure information (such as cylinder pressure) included in the operation state information, and the trajectory of the bucket 6 after the start point is detected based on the direction information and the posture information.
  • the amount of soil can be estimated based on the calculated and obtained trajectories.
  • the work volume estimation unit 302 may estimate the soil volume using the estimation result of the work content estimation unit 301.
  • the work amount estimation unit 302 stores, in the RAM, soil amount information indicating the estimated amount of soil.
  • the work amount estimation unit 302 may estimate the amount of soil by detecting changes in topography before and after excavation using a camera, a laser, Lidar or the like.
  • the work amount estimation unit 302 may estimate the sediment weight (weight) instead of the soil amount (volume) as the work amount. This is because the amount of loading of the dump that loads the soil is regulated by weight.
  • the work amount estimation unit 302 may estimate a suspension load amount (weight) as the work amount.
  • the sediment weight and the suspension load amount are estimated based on at least one of the boom cylinder pressure, the posture sensor, and the arm cylinder pressure.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a configuration example of the server 22 according to the embodiment of the present invention.
  • the server 22 mainly includes a control device 24, a storage device 25, a communication device 26, and a display device 27.
  • the control device 24 is a device that controls the operation of the server 22 and is, for example, a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like. Specifically, the control device 24 reads a program corresponding to each functional element of the state acquisition unit 245, the work content information acquisition unit 246, the soil amount information acquisition unit 247, the information aggregation unit 248, and the display unit 249 from the ROM. Load it into RAM and let the CPU execute processing corresponding to each functional element.
  • the storage device 25 is a device for storing various information.
  • the storage device 25 is, for example, a non-volatile storage medium such as an HDD.
  • the communication device 26 is a device that controls communication between the server 22 and the outside.
  • the communication device 26 realizes transmission and reception of information between the server 22 and the shovel 50 at a remote location, for example, through satellite communication. Specifically, the communication device 26 receives the information transmitted by the shovel 50 via the base station 21.
  • the communication device 26 may realize exchange of information between the server 22 and the base station 21 through a cellular phone network, a short range radio communication network, or the like.
  • the display device 27 is a device that displays various information.
  • the display device 27 is a liquid crystal display installed in a management facility of the shovel 50.
  • control device 24 Next, various functional elements in the control device 24 will be described.
  • the state acquisition unit 245 acquires the main body position information, the direction information, the posture information, the operation state information, the work mode information, the load factor information, the fuel consumption information, etc. transmitted by the shovel 50 via the communication device 26, and serves as history information. It is stored in the storage unit 25.
  • the state acquisition unit 245 may calculate the load factor based on the output torque, the engine speed, and the like.
  • the state acquisition unit 245 may calculate the fuel consumption information based on the fuel injection amount and the like.
  • the work content information acquisition unit 246 acquires the work content information transmitted by the shovel 50 via the communication device 26, and stores the acquired work content information as history information in the storage device 25.
  • the soil mass information acquisition unit 247 acquires the soil mass information transmitted by the shovel 50 via the communication device 26, and stores the acquired soil mass information in the storage device 25 as history information.
  • the information aggregation unit 248 aggregates the fuel consumption information stored in the storage device 25 for each work mode.
  • the information aggregation unit 248 may aggregate the history information for each work mode and for each load factor.
  • the information totaling unit 248 may totalize the history information for each work mode and for each work content. In any case, the fuel consumption information is collected for each work mode.
  • the information totaling unit 248 may totalize the fuel consumption information for each predetermined time, or may total at a predetermined time, or at a predetermined timing (for example, at a timing requested by the operator (manager)). It may be tabulated.
  • the range (aggregation period) of the fuel consumption information to be aggregated by the information aggregation unit 248 can be set arbitrarily.
  • the information aggregation unit 248 stores the aggregation result in the storage device 25.
  • the display unit 249 causes the display device 27 to display various types of history information stored in the storage device 25 and the counting result generated by the information counting unit 248 in response to a request from the operator (administrator).
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the server 22.
  • the information aggregation unit 248 periodically determines whether the aggregation timing has arrived (step S101). If the aggregation timing has not arrived (NO in step S101), the information aggregation unit 248 waits until the next determination time. When the server 22 receives information from the shovel 50 during this standby period (YES in step S102), the control device 24 stores the received information in the storage device 25 as history information.
  • the server 22 when the server 22 receives body position information, direction information, attitude information, operation state information, work mode information, load factor information, fuel consumption information, work content information, soil content information, etc., the received information is received. It is stored in the storage device 25 as history information.
  • the control device 24 repeatedly executes the processing of steps S101 to S103 until the aggregation timing comes.
  • the storage device 25 stores body position information, direction information, attitude information, operation state information, work mode information, load factor information, fuel efficiency information, work content information, and soil amount information as history information. .
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the history information stored in the storage device 25.
  • main body position information, direction information, posture information, operation state information, load factor information, work mode information, work content information, and soil amount information are included as history information.
  • the body position information is the latitude and longitude of the shovel 50.
  • the orientation information is the azimuth angle of the shovel 50.
  • time is an acquisition time of information.
  • Posture information is an angle that represents the posture of the shovel 50.
  • the operating condition information is a fuel injection amount for one second
  • the load factor information is a load factor of the engine.
  • the acquisition time is 10:00:00
  • the body position is 36 ° 00'00 "N and 140 ° 00'00" E
  • the direction is 90 °
  • the attitude is 40 °
  • the fuel injection amount is 0.3mL
  • the work mode is H mode
  • the work content is digging
  • the soil volume is 0 m 3 .
  • the history information as shown in FIG. 6 is accumulated in the storage device 25 until the aggregation timing comes.
  • the interval of acquisition time of each information is not limited to one second. The interval of acquisition time of each information may be different.
  • the information aggregation unit 248 divides the history information stored in the storage device for each work mode (step S104). Thereby, various information (for example, fuel consumption information) is divided for each work mode.
  • the information totaling unit 248 totals, for each load factor, various types of information (for example, fuel consumption information) divided for each work mode (step S105). Specifically, the information aggregation unit 248 divides the history information divided for each work mode into each load factor range (for example, every 10%), and sums up the fuel consumption information included in the divided history information Do. Thus, the fuel consumption information is aggregated for each work mode and for each load factor.
  • the information totaling unit 248 may totalize the period (cumulative time) of the history information for each work mode and for each load factor.
  • the information totaling unit 248 may totalize the soil volume information for each work mode, or may total for every work mode and every load factor.
  • the information aggregation unit 248 aggregates various information (for example, fuel consumption information) divided for each work mode for each work content (step S106). Specifically, the information aggregation unit 248 divides the history information divided for each work mode into work contents, and sums up the fuel consumption information included in the divided history information. Thus, the fuel consumption information is aggregated for each work mode and for each work content.
  • the information totaling unit 248 may totalize the period (cumulative time) of the history information for each work mode and for each work content.
  • the information totaling unit 248 may totalize the soil volume information for each work mode, or may total for each work mode and each work content.
  • the information aggregation unit 248 stores the aggregation result obtained in steps S105 and S106 in the storage device 25 (step S107).
  • the display unit 249 displays the counting result stored in the storage device 25 on the display device 27 in a predetermined format.
  • FIG. 7 is a view showing an example of the counting result displayed on the display device 27.
  • the tabulation result of FIG. 7 is a tabulation result for each work mode and each load factor, and the tabulation period is a period during which the shovel was in operation on July 20, 2016.
  • the fuel consumption information is a subtotal of the fuel injection amount in the related period, and the load factor range is "25% or less", “50% or less”, “75% or less", and "100% or less"
  • the soil volume is summarized for each work mode.
  • “25% or less” is a range of 0% to 25%
  • “50% or less” is a range of more than 25% to 50% or less
  • “75% or less” is a range of more than 50% to 75% or less
  • “100% The following corresponds to a range of more than 75% and 100% or less.
  • the cumulative time when A mode was used is 2 hours
  • the cumulative time when the engine load factor is 25% or less is 0.3 hour
  • the subtotal of the fuel injection amount is 1.2 L while the load factor is 25% or less.
  • FIG. 8 is a view showing an example of the counting result displayed on the display device 27.
  • the tabulation result of FIG. 8 is a tabulation result for each work mode and for each work content, and the tabulation period is a period during which the shovel was in operation on July 20, 2016.
  • the fuel consumption information is a subtotal of the fuel injection amount in the related period
  • the work content is, for example, any of “idling”, “traveling”, “drilling”, and “ground preparation”, and the work mode
  • the amount of soil is tabulated for each. For example, according to FIG. 8, on July 20, 2016, the cumulative time when the A mode was used is 3.6 hours, and the cumulative time during which the shovel 50 was carrying out the excavation work is 0.7 hours There is a subtotal of 3.5 L of fuel injection amount during the drilling operation.
  • the fuel consumption information collected for each work mode can be displayed on the display device 27.
  • the operator (administrator) can accurately grasp the fuel consumption information of the shovel 50 for each operation mode, that is, for each engine rotation speed, by looking at the counting result displayed on the display device 27.
  • the fuel consumption information can be totaled for each load factor and each work content, and the total result can be displayed on the display device 27.
  • the operator (administrator) can easily grasp the mismatch of the work mode by looking at the counting result displayed on the display device 27.
  • the mismatch of work mode means that the work load of a certain work does not match the work load corresponding to the work mode set during the execution of the work.
  • work mode mismatches when a work mode corresponding to a low work load is set during execution of a work with a high work load, or when a work load with a low work load is performed with a high work load The case where the corresponding work mode is set is included.
  • the fuel efficiency of the shovel 50 decreases, so it is important for the operator (administrator) to understand the work mode mismatch.
  • the operator can select an appropriate work mode by grasping the work mode mismatch. As a result, the fuel consumption of the shovel 50 can be improved.
  • the manager can propose a more appropriate method of selecting the work mode to the operator by grasping the mismatch of the work mode.
  • FIGS. 9 to 11 are diagrams showing an example of the counting result displayed on the display device 27.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the counting result displayed on the display device 27.
  • the cumulative time in the A mode and “100% or less” is large.
  • the operation performed in the A mode and “100% or less” is considered to be an operation having a high workload relative to the workload corresponding to the A mode. That is, a large cumulative time in the A mode and “100% or less” means that the work has been performed for a long time in a state where a mismatch of the work mode has occurred.
  • the operator (administrator) can easily grasp such a mismatch of the operation mode by looking at the counting result of FIG. As a result, it can be understood that the operator may select a work mode (for example, H mode) having a higher corresponding work load than the A mode when performing the same work. Fuel consumption can be improved.
  • the administrator can suggest the operator to select a work mode (e.g., H mode) having a higher corresponding workload than the A mode when performing the same work.
  • the information aggregating unit 248 may automatically detect the mismatch of the working mode based on a preset detection condition.
  • a detection condition for example, it is conceivable to set a threshold of accumulated time in which a work mode mismatch has occurred.
  • the information aggregation unit 248 may specify the work mode that should have been selected as the recommended work mode.
  • An effect when the recommended work mode is selected may be calculated.
  • the effect when the recommended work mode is selected is, for example, the fuel injection amount saved when the recommended work mode was selected, the cumulative time, and the like.
  • the display unit 249 When the information aggregation unit 248 automatically detects a mismatch, the display unit 249 preferably displays the aggregation result so that the detected mismatch can be grasped. Specifically, the content of the detected mismatch is displayed as a text, or the color of the portion corresponding to the mismatch in the aggregation result (for example, the column of the A mode and “100% or less” cumulative time) in FIG. It is possible to change and display it as a part.
  • the display unit 249 may display a proposal according to the detected mismatch together with the counting result.
  • the control device 24 may notify the operator (administrator) of the detected mismatch or a proposal according to the mismatch by e-mail or the like.
  • the display unit 249 may highlight the accumulated time in the A mode and “100% or less”. It may be displayed that the H mode is the recommended work mode, and the fuel injection amount (assumed fuel consumption can be saved if the recommended work mode is selected as an effect when the recommended work mode is selected) ) May be displayed.
  • the cumulative time in the SP mode and “25% or less” is large.
  • the operation performed in the SP mode and “25% or less” is considered to be an operation having a low workload relative to the workload corresponding to the SP mode. That is, the fact that the cumulative time in the SP mode and “25% or less” is large means that the work has been performed for a long time in a state where a mismatch of the work mode has occurred.
  • the operator (administrator) can easily grasp such a mismatch of the operation mode by looking at the counting result of FIG. As a result, it can be understood that the operator may select the operation mode (for example, the H mode) having a corresponding workload lower than that of the SP mode when performing the same operation. Fuel consumption can be improved.
  • the administrator can suggest the operator to select a work mode (for example, H mode) whose corresponding workload is lower than that in the SP mode when performing the same work.
  • a work mode for example, H mode
  • the display unit 249 may highlight the cumulative time in the SP mode and “25% or less”. It may be displayed that the H mode is the recommended work mode, and the fuel injection amount (assumed fuel consumption can be saved if the recommended work mode is selected as an effect when the recommended work mode is selected) ) May be displayed.
  • the cumulative time in the SP mode and “ground leveling” is large.
  • "Grading” is a task that has a low workload relative to the workload corresponding to SP mode, having a large cumulative time in "SP" mode and “Grading” means that there is a work mode mismatch. It means that it has been done for a long time.
  • the operator (administrator) can easily grasp such a mismatch of the operation mode by looking at the counting result of FIG.
  • the operator will try to select a working mode (for example, the H mode) having a lower corresponding workload than the SP mode, and the fuel consumption of the shovel 50 thereafter can be reduced. It can be improved.
  • the administrator can suggest the operator to select a work mode (for example, H mode) whose corresponding workload is lower than that in the SP mode when performing the same work.
  • a work mode for example, H mode
  • the display unit 249 may highlight the accumulated time in the SP mode and "ground leveling".
  • the fact that the H mode is the recommended work mode may be displayed, or the effect when the recommended work mode is selected may be displayed.
  • the cumulative time in the SP mode and "idling" is large.
  • the server 22 displays the range of the load factor in each work mode or the accumulated time related to each work content, the fuel consumption information, and the like. Therefore, the operator (administrator) can identify the inefficient work. Alternatively, it is possible to specify the operation mode that should have been selected. As a result, energy saving of work using the shovel 50 can be realized.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to other construction machines equipped with, for example, lifting magnets, grapples, crushers and the like.
  • steps S105 and S106 in FIG. 5 may be reversed, or either one may not be performed.
  • the control device 24 of the server 22 may include functional elements corresponding to the state calculation unit 300, the work content estimation unit 301, and the work amount estimation unit 302.
  • the state calculation unit, work content estimation unit and work amount estimation unit of the control device 24 calculate various information based on the information received from the shovel 50, estimate work content and soil volume, and load factor information
  • the fuel consumption information, the work content information, and the soil amount information may be stored in the storage device 25 as history information.
  • the control device 24 may delete at least a part of the information other than the counting result stored in the storage device 25 after the history information is calculated by the information collecting unit 248. Thereby, the storage capacity required for the storage device 25 can be reduced.
  • the shovel 50 may include a functional element corresponding to the display unit 249.
  • the server 22 may transmit the counting result by the information counting unit 248 to the shovel 50, and the display unit of the shovel 50 may cause the display device 37 to display the counting result received from the server 22.
  • the communication terminal 23 may include functional elements corresponding to the display unit 249.
  • the server 22 may transmit the counting result by the information counting unit 248 to the communication terminal 23, and the display unit of the communication terminal 23 may display the counting result received from the server 22 on the display device.
  • Fuel injection amount sensor 35 Storage device 36: Communication device 37: Display device 38: Work mode information acquisition device 50: Excavator 100 ... Management system 150 ... Management device 245 ... State acquisition unit 246 ... Work content information acquisition unit 247 ... Soil amount information acquisition unit 248 ... Information totaling unit 249 ... Display unit 300 ... State calculation unit 301 ... Work content estimation unit 302 ... Work amount estimation unit

Abstract

本発明の実施例に係るサーバ２２は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回機構２を介して搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられる掘削アタッチメントと、を備えるショベル５０を管理する。サーバ２２は、ショベル５０の燃費に関する燃費情報、及び、操作者により設定されたショベル５０の作業モードを示す作業モード情報を取得する状態取得部２４５と、燃費情報を作業モードごとに集計する情報集計部２４８と、を備える。

Description

ショベル、ショベル管理装置、及びショベル管理支援装置
　本発明は、ショベル、ショベル管理装置、及びショベル管理支援装置に関する。
　従来、建設機械の燃料消費量を記録する装置が知られている（特許文献１参照。）。この装置は、作業内容が掘削作業であるか積込作業であるかを判定し、作業内容別に燃料消費量を記録している。具体的には、作業時間に占める作業単独操作時間の割合が閾値より大きい場合に掘削作業であると判定し、その割合が閾値以下の場合に積込作業であると判定している。作業時間は、エンジンの稼働時間から無操作時間及び走行単独操作時間を減算した時間である。無操作時間は、エンジンが稼働している間で操作装置から操作信号が入力されなかった時間である。走行単独操作時間は、エンジンが稼働している間で走行装置に対する操作信号のみが入力された時間である。作業単独操作時間は、エンジンが稼働している間で作業装置に対する操作信号のみが入力された時間である。この装置は、エンジンの実回転数が閾値以上であればエンジンが稼働中であると判定し、エンジンの実回転数が閾値未満であればエンジンが停止中であると判定しているが、エンジンの設定回転数別に燃料消費量を演算することはない。
特開２０１５－１８３４３８号公報
　しかしながら、燃料消費量は、作業内容が同じであっても、エンジン回転数の設定に応じて大きく変動する。そのため、エンジン回転数の違いを考慮せずに作業内容別に燃料消費量を記録したとしても、的確な燃費情報を得ることはできない。
　例えば、掘削作業では、エンジンの設定回転数が高めに設定された状態で軽負荷作業が行われてしまう場合があり、エンジンの設定回転数が低めに設定された状態で重負荷作業が行われてしまう場合もある。何れの場合も、エンジンの設定回転数と負荷の大きさとが不釣り合いなために燃費を悪化させてしまうが、作業内容別に燃料消費量を演算する構成では、このような状況が発生していることを把握できない。
　上記の課題に鑑み、燃費に関する情報をより的確に取得するショベル管理装置を提供することが望ましい。
　本発明の実施例に係るショベル管理装置は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回機構を介して搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられる掘削アタッチメントと、を備えるショベルを管理するショベル管理装置であって、前記ショベルの燃費に関する燃費情報、及び、操作者により設定された前記ショベルの作業モードを示す作業モード情報を取得する状態取得部と、前記燃費情報を前記作業モードごとに集計する情報集計部と、を備える。
上述の手段により、燃費に関する情報をより的確に取得するショベル管理装置を提供できる。
本発明の実施例に係るショベルの構成例を示す概略側面図である。 本発明の実施例に係る管理システムの構成例を示す概略図である。 図１のショベルに搭載される管理装置の構成例を示す機能ブロック図である。 サーバの構成例を示す概略図である。 サーバの処理の一例を示すフローチャートである。 履歴情報の一例を示す図である。 集計結果の一例を示す図である。 集計結果の一例を示す図である。 集計結果の一例を示す図である。 集計結果の一例を示す図である。 集計結果の一例を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
　図１は、本発明が適用される建設機械としてのショベル（掘削機）５０の構成例を示す概略側面図である。ショベル５０の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられ、ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン等の動力源が搭載されている。上部旋回体３には、ショベル５０の向きに関する向き情報を取得する向き情報取得装置３２、及び、ショベル５０の動作状態に関する動作状態情報を取得する動作状態情報取得装置３４が搭載されている。キャビン１０の内部には、制御装置３０、記憶装置３５、表示装置３７、及び作業モード情報取得装置３８が搭載され、キャビン１０の天井部には、本体位置情報取得装置３１及び通信装置３６が搭載されている。掘削アタッチメントには、掘削アタッチメントの姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置３３が搭載されている。
　図２は、本発明の実施例に係る管理システム１００の構成例を示す概略図である。管理システム１００は、主に、ショベル５０、基地局２１、サーバ２２、及び通信端末２３で構成されている。通信端末２３は、携帯通信端末２３ａ、固定通信端末２３ｂ等を含む。基地局２１、サーバ２２、及び通信端末２３は、それぞれ、インターネット等の通信ネットワーク２０を通じて互いに接続される。ショベル５０、基地局２１、サーバ２２、及び通信端末２３のそれぞれは、１つであってもよく、複数であってもよい。
　基地局２１は、ショベル５０が送信する情報を受信する固定施設であり、例えば、衛星通信、携帯電話通信、狭域無線通信等を通じてショベル５０との間で情報を送受信する。
　サーバ２２は、ショベル５０が送信する情報を保存し且つ管理するショベル管理装置の一例であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。具体的には、サーバ２２は、通信ネットワーク２０を通じて、基地局２１が受信した情報を取得・保存し、操作者（管理者）が必要に応じてその保存した情報を参照できるように管理する。ショベル管理装置は、複数のサーバ２２により構成されてもよい。本実施例では、ショベル管理装置は、５つの異なる場所に設置された５つのサーバ２２により構成されている。
　通信端末２３は、サーバ２２に保存された情報を操作者（管理者）に提供することによりショベル５０の管理を支援するショベル管理支援装置の一例であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース、入力装置、ディスプレイ等を備えたコンピュータである。具体的には、通信端末２３は、通信ネットワーク２０を通じてサーバ２２にアクセスし、ショベル５０に関する情報を操作者（管理者）が閲覧できるようにする。
　図３は、本発明の実施例に係るショベル５０に搭載される管理装置１５０の構成例を示す概略図である。管理装置１５０は、主に、制御装置３０、本体位置情報取得装置３１、向き情報取得装置３２、姿勢情報取得装置３３、動作状態情報取得装置３４、記憶装置３５、通信装置３６、表示装置３７、及び作業モード情報取得装置３８で構成される。
　制御装置３０は、管理装置１５０の動作を制御する装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるコンピュータである。具体的には、制御装置３０は、状態算出部３００、作業内容推定部３０１及び作業量推定部３０２の各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。制御装置３０は、各機能要素により得られた情報をＲＡＭに記憶する。
　制御装置３０は、本体位置情報取得装置３１、向き情報取得装置３２、姿勢情報取得装置３３、動作状態情報取得装置３４、及び作業モード情報取得装置３８から情報を入力される。制御装置３０は、入力された情報と、当該情報の取得時刻（入力時刻）と、を対応付けてＲＡＭに記憶する。その後、制御装置３０は、ＲＡＭに記憶された情報をサーバ２２に対して送信するように、通信装置３６を制御する。これにより、制御装置３０に入力された情報や、当該情報に基づいて生成された情報が、サーバ２２に送信される。制御装置３０は、ＲＡＭに記憶された情報を、所定時間ごと（例えば、１分ごとや１時間ごと）に送信してもよいし、所定時刻に送信してもよいし、所定のタイミング（例えば、エンジン停止のタイミングや、後述する作業モードが変更されたタイミング）に送信してもよい。制御装置３０は、上記の情報を、記憶装置３５に記憶させてもよい。
　本体位置情報取得装置３１は、建設機械本体の位置に関する本体位置情報を取得する。本実施例では、本体位置情報取得装置３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機によりＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星が出力する信号を受信して本体位置情報（例えば、緯度、経度、高度である。）を測位・演算するＧＰＳ装置である。具体的には、本体位置情報取得装置３１は、キャビン１０の天井部に搭載され、ショベル５０の基準位置（例えば、旋回中心である。）に対応する本体位置情報を取得し、取得した本体位置情報を制御装置３０に対して出力する。
　向き情報取得装置３２は、建設機械の向きに関する向き情報を取得する。本実施例では、向き情報取得装置３２は、掘削アタッチメントが位置する側を前側としてショベル５０の向き（方位）を取得する地磁気センサであり、検出した向き情報を制御装置３０に対して出力する。
　向き情報取得装置３２は、本体位置情報取得装置３１としてのＧＰＳ装置の設置位置とは異なるショベル５０上の位置に搭載される別のＧＰＳ装置であってもよい。２つのＧＰＳ装置のそれぞれが取得する位置情報に基づいてショベル５０の向きを特定できるためである。
　向き情報取得装置３２は、掘削アタッチメントの延在方向における建設機械の水平面に対する傾斜度を取得する機能を有していてもよい。具体的には、向き情報取得装置３２は、ショベル５０の二次元的な向き情報ばかりでなく、水平面に対するショベル５０の傾斜度（以下、「傾斜情報」とする。）を測定する傾斜センサの出力を追加的に用いて、水平面に対する傾斜度を含む三次元的な向き情報を取得してもよい。
　姿勢情報取得装置３３は、建設機械の姿勢に関する姿勢情報を取得する。姿勢情報取得装置３３は、例えば、ショベル５０の掘削アタッチメントの姿勢情報を取得するためのセンサである。本実施例では、姿勢情報を取得するためのセンサは、上部旋回体３に対するブーム４の傾きを検出するブーム角度センサ３３ａ（図１参照。）、ブーム４に対するアーム５の傾きを検出するアーム角度センサ３３ｂ（図１参照。）、及び、アーム５に対するバケット６の傾きを検出するバケット角度センサ３３ｃ（図１参照。）を含む。姿勢情報は、バケット６の先端の位置、掘削アタッチメントの旋回半径等を含む。姿勢情報取得装置３３は、取得した姿勢情報を制御装置３０に対して出力する。ブーム角度センサ３３ａ、アーム角度センサ３３ｂ、及びバケット角度センサ３３ｃは、加速度センサ、ジャイロセンサ、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン周りの回動角度を検出するロータリエンコーダなどであり得る。本実施例では、ブーム角度センサ３３ａ、アーム角度センサ３３ｂ、及び、バケット角度センサ３３ｃのそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。
　動作状態情報取得装置３４は、動作状態情報を取得する。「動作状態情報」とは、建設機械の動作に関する情報であり、例えば、建設機械の油圧システムの状態に関する油圧情報、建設機械のエンジンの状態に関するエンジン情報、及び建設機械の異常に関する異常情報等を含む。
　油圧情報は、例えば、油圧ポンプ（図示せず。）の吐出圧、油圧ポンプの吐出流量、油圧ポンプとブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータとの間の作動油の流れを制御するコントロールバルブ（図示せず。）に対する指令（例えば、レバー操作量である。）、油圧アクチュエータ内の作動油の圧力等を含む。エンジン情報は、例えば、ラジエタの冷却液の温度、エンジンに付属する過給機のブースト圧、出力トルク、エンジン回転数、燃料噴射量（燃料消費量）、吸入空気量等を含む。異常情報は、例えば、エンジンの電気系統の異常、バッテリの充電異常、冷却液の異常、エンジンオイルの圧力異常、エンジンのオーバーヒート等を含む。
　本実施例では、動作状態情報取得装置３４は、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサ３４ａ（図１参照。）、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ３４ｂ（図１参照。）、及び、燃料の噴射量を検出する燃料噴射量センサ３４ｃ（図１参照。）を含む。
　記憶装置３５は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置３５は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体であり、望ましくは、キャビン１０内にある専用の差し込み口を通じて脱着可能である。
　通信装置３６は、建設機械と外部との間の通信を制御する装置である。通信装置３６は、例えば、衛星通信を通じて、ショベル５０と遠隔地にあるサーバ２２との間の情報の送受信を実現する。具体的には、通信装置３６は、記憶装置３５に記憶された情報を、基地局２１を通じてサーバ２２に送信する。通信装置３６は、携帯電話網、狭域無線通信網等を通じて、ショベル５０と基地局２１との間の情報のやり取りを実現してもよい。
　通信装置３６は、制御装置３０からの指令に従って、制御装置３０のＲＡＭに記憶された本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報、状態算出情報、作業モード情報、作業内容情報、及び土量情報を、サーバ２２に送信する。
　表示装置３７は、各種情報を表示する。本実施例では、表示装置３７は、キャビン１０内に設置される液晶ディスプレイである。
　作業モード情報取得装置３８は、建設機械の作業モードを示す作業モード情報を取得する。作業モードは、建設機械の出力特性を決めるモードである。具体的には、作業モードは、作業負荷に応じて予め用意されたショベル５０の動作モードであり、エンジンの設定回転数に対応する。作業モードは、キャビン１０に設けられたモード切替機構（図示せず）を操作者が操作することにより設定される。操作者により作業モードが設定されると、エンジン回転数は、設定された作業モードに対応する設定回転数と一致するように制御される。作業モード情報取得装置３８は、例えば、キャビン１０に設けられたモード切替機構に対する操作を検知するためのセンサである。本実施例では、作業モードは、低い作業負荷に対応するＡモード、中程度の作業負荷に対応するＨモード、及び高い作業負荷に対応するＳＰモードを含む。例えば、Ａモードに対応する設定回転数は１５００ｒｐｍであり、Ｈモードに対応する設定回転数は１７００ｒｐｍであり、ＳＰモードに対応する設定回転数は１８００ｒｐｍである。作業モード情報取得装置３８は、取得した作業モード情報を制御装置３０に対して出力する。なお、作業モードは、モード切替機構により設定されるだけでなく、コントローラに音声識別機能が搭載されている場合には、操作者の音声により設定されるようにしてもよい。また、作業モードの設定の変更に対応して、油圧ポンプの出力特性を変更させてもよい。このように、エンジンの出力特性や油圧ポンプの出力特性を変更させることにより、油圧回路の出力特性を変更することができる。
　次に、制御装置３０における各種機能要素について説明する。
　状態算出部３００は、制御装置３０のＲＡＭに記憶された本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報等に基づいて各種情報を算出する。各種情報は、負荷率情報及び燃費情報を含む。負荷率情報は、エンジンの負荷率を含み、燃費情報は、単位時間当たりの燃料噴射量である瞬間燃費、所定期間における複数の瞬間燃費の平均値である平均燃費、対象期間中の燃料噴射量の小計等を含む。状態算出部３００は、例えば、エンジン情報に含まれるエンジン回転数及び吸入空気量に基づいてエンジンの負荷率を算出できる。状態算出部３００は、例えば、エンジン情報に含まれる燃料噴射量に基づいて瞬間燃費、平均燃費等を算出できる。状態算出部３００は、算出した各種情報をＲＡＭに記憶する。
　作業内容推定部３０１は、制御装置３０のＲＡＭに記憶された本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報等に基づいてショベル５０の作業内容を推定する。作業内容は、例えば、アイドリング、走行、掘削、整地、クレーン作業、リフティングマグネット作業等を含む。作業内容推定部３０１は、例えば、動作状態情報に含まれるエンジン情報に基づいてアイドリング、走行等の作業内容を推定できる。作業内容推定部３０１は、本体位置情報に基づいて、走行等の作業内容を推定できる。作業内容推定部３０１は、向き情報及び姿勢情報に基づいてバケット６の軌跡を計算し、得られた軌跡に基づいて掘削、整地等の作業内容を推定できる。作業内容推定部３０１は、動作状態情報に含まれる油圧情報（パイロット圧等）に基づいて掘削、整地等の作業内容を推定できる。作業内容推定部３０１は、操作者がキャビン内の設定スイッチにより作業内容を選択する場合には、設定スイッチにより選択された作業内容を推定結果として取得してもよい。作業内容推定部３０１は、推定した作業内容を示す作業内容情報をＲＡＭに記憶する。
　作業量推定部３０２は、記憶装置３５に記憶された本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報等に基づいて、ショベル５０が掘削した作業量としての土量を推定する。作業量推定部３０２は、例えば、動作状態情報に含まれる油圧情報（シリンダ圧等）に基づいて、掘削の始点を検出し、向き情報及び姿勢情報に基づいて、始点以降のバケット６の軌跡を計算し、得られた軌跡に基づいて、土量を推定できる。作業量推定部３０２は、作業内容推定部３０１による推定結果を利用して土量を推定してもよい。具体的には、作業内容推定部３０１により作業内容が掘削と推定された期間の本体位置情報、向き情報、姿勢情報、及び動作状態情報に基づいて、土量を推定することが考えられる。作業量推定部３０２は、推定した土量を示す土量情報をＲＡＭに記憶する。なお、作業量推定部３０２は、カメラ、レーザ、Ｌｉｄａｒなどにより、掘削前後の地形の変化を検出することで、土量を推定してもよい。また、作業量推定部３０２は、作業量として、土量（体積）ではなく土砂重量（重さ）を推定してもよい。土砂を積み込むダンプの積荷の量は、重量で規制されるからである。また、エンドアタッチメントがリフティングマグネットである場合には、作業量推定部３０２は、作業量として吊り荷重量（重さ）を推定してもよい。土砂重量や吊り荷重量は、ブームシリンダ圧、姿勢センサ、及びアームシリンダ圧の少なくとも１つに基づいて推定される。
　図４は、本発明の実施例に係るサーバ２２の構成例を示す概略図である。サーバ２２は、主に、制御装置２４、記憶装置２５、通信装置２６、及び表示装置２７で構成される。
　制御装置２４は、サーバ２２の動作を制御する装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるコンピュータである。具体的には、制御装置２４は、状態取得部２４５、作業内容情報取得部２４６、土量情報取得部２４７、情報集計部２４８、表示部２４９の各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
　記憶装置２５は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置２５は、例えば、ＨＤＤ等の不揮発性記憶媒体である。
　通信装置２６は、サーバ２２と外部との間の通信を制御する装置である。通信装置２６は、例えば、衛星通信を通じて、サーバ２２と遠隔地にあるショベル５０との間の情報の送受信を実現する。具体的には、通信装置２６は、ショベル５０が送信した情報を、基地局２１を介して受信する。通信装置２６は、携帯電話網、狭域無線通信網等を通じて、サーバ２２と基地局２１との間の情報のやり取りを実現してもよい。
　表示装置２７は、各種情報を表示する装置である。本実施例では、表示装置２７は、ショベル５０の管理施設に設置される液晶ディスプレイである。
　次に、制御装置２４における各種機能要素について説明する。
　状態取得部２４５は、通信装置２６を介して、ショベル５０が送信した本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報、作業モード情報、負荷率情報、燃費情報等を取得し、履歴情報として記憶装置２５に記憶させる。
ショベル５０が送信した情報にエンジンの負荷率が含まれない場合には、状態取得部２４５は、出力トルクやエンジン回転数等に基づいて負荷率を計算してもよい。同様に、ショベル５０が送信した情報に燃費情報が含まれない場合には、状態取得部２４５は、燃料噴射量等に基づいて燃費情報を計算してもよい。
　作業内容情報取得部２４６は、通信装置２６を介して、ショベル５０が送信した作業内容情報を取得し、履歴情報として記憶装置２５に記憶させる。
　土量情報取得部２４７は、通信装置２６を介して、ショベル５０が送信した土量情報を取得し、履歴情報として記憶装置２５に記憶させる。
　情報集計部２４８は、記憶装置２５に記憶された燃費情報を作業モードごとに集計する。情報集計部２４８は、履歴情報を、作業モードごとかつ負荷率ごとに集計してもよい。情報集計部２４８は、履歴情報を、作業モードごとかつ作業内容ごとに集計してもよい。いずれの場合も、燃費情報は作業モードごとに集計される。情報集計部２４８は、燃費情報を、所定時間毎に集計してもよいし、所定時刻に集計してもよいし、所定のタイミング（例えば、操作者（管理者）から要求されたタイミング）で集計してもよい。情報集計部２４８が集計する燃費情報の範囲（集計期間）は、任意に設定可能である。情報集計部２４８は、集計結果を記憶装置２５に記憶させる。
　表示部２４９は、操作者（管理者）からの要求に応じて、記憶装置２５に記憶された各種の履歴情報や、情報集計部２４８により生成された集計結果を、表示装置２７に表示させる。
　次に、本発明の実施例に係るサーバ２２の処理について、図５を参照して説明する。図５は、サーバ２２の処理の一例を示すフローチャートである。
　情報集計部２４８は、集計タイミングが到来したか定期的に判定する（ステップＳ１０１）。情報集計部２４８は、集計タイミングが到来していない場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、次の判定時刻まで待機する。この待機期間にサーバ２２がショベル５０から情報を受信した場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、制御装置２４は、受信した情報を履歴情報として記憶装置２５に記憶させる。
　具体的には、サーバ２２が本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報、作業モード情報、負荷率情報、燃費情報、作業内容情報、土量情報等を受信した場合、受信した情報を履歴情報として記憶装置２５に記憶させる。
　制御装置２４は、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理を、集計タイミングが到来するまで繰り返し実行する。これにより、記憶装置２５には、本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報、作業モード情報、負荷率情報、燃費情報、作業内容情報、及び土量情報が、履歴情報として記憶される。
　図６は、記憶装置２５に記憶される履歴情報の一例を示す図である。図６の例では、履歴情報として、１秒ごとの本体位置情報、向き情報、姿勢情報、動作状態情報、負荷率情報、作業モード情報、作業内容情報、及び土量情報が含まれる。本体位置情報は、ショベル５０の緯度及び経度である。向き情報は、ショベル５０の方位角である。図６において、時刻は情報の取得時刻である。姿勢情報は、ショベル５０の姿勢を表す角度である。動作状態情報は１秒間の燃料噴射量であり、負荷率情報はエンジンの負荷率である。例えば、取得時刻が１０：００：００の本体位置は36°00'00"N及び140°00'00"E、向きは９０°、姿勢は４０°、燃料噴射量は０．３ｍＬ、負荷率は３０％、作業モードはＨモード、作業内容は掘削、土量は０ｍ３である。集計タイミングが到来するまで、図６のような履歴情報が、記憶装置２５に蓄積される。各情報の取得時刻の間隔は、１秒ごとに限られない。各情報の取得時刻の間隔は、それぞれ異なってもよい。
　集計タイミングが到来すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、情報集計部２４８は、記憶装置に記憶された履歴情報を作業モードごとに分割する（ステップＳ１０４）。これにより、各種情報（例えば燃費情報）が作業モードごとに分割される。
　次に、情報集計部２４８は、作業モードごとに分割された各種情報（例えば燃費情報）を、負荷率ごとに集計する（ステップＳ１０５）。具体的には、情報集計部２４８は、作業モードごとに分割された履歴情報を、負荷率の範囲ごと（例えば、１０％ごと）に分割し、分割された履歴情報に含まれる燃費情報を合計する。これにより、燃費情報が作業モードごとかつ負荷率ごとに集計される。情報集計部２４８は、作業モードごとかつ負荷率ごとに、履歴情報の期間（累積時間）を集計してもよい。情報集計部２４８は、土量情報を作業モードごとに集計してもよく、作業モードごとかつ負荷率ごとに集計してもよい。
　続いて、情報集計部２４８は、作業モードごとに分割された各種情報（例えば燃費情報）を、作業内容ごとに集計する（ステップＳ１０６）。具体的には、情報集計部２４８は、作業モードごとに分割された履歴情報を、作業内容ごとに分割し、分割された履歴情報に含まれる燃費情報を合計する。これにより、燃費情報が作業モードごとかつ作業内容ごとに集計される。情報集計部２４８は、作業モードごとかつ作業内容ごとに、履歴情報の期間（累積時間）を集計してもよい。情報集計部２４８は、土量情報を作業モードごとに集計してもよく、作業モードごとかつ作業内容ごとに集計してもよい。
　その後、情報集計部２４８は、ステップＳ１０５、Ｓ１０６で得られた集計結果を記憶装置２５に保存する（ステップＳ１０７）。集計結果の保存後、操作者（管理者）から集計結果の表示を要求されると、表示部２４９は、記憶装置２５に保存された集計結果を所定の形式で表示装置２７に表示する。
　図７は、表示装置２７に表示される集計結果の一例を示す図である。図７の集計結果は、作業モードごとかつ負荷率ごとの集計結果であり、集計期間は２０１６年７月２０日においてショベルが稼働していた期間である。図７の例では、燃費情報は関連期間における燃料噴射量の小計であり、負荷率の範囲は「２５％以下」、「５０％以下」、「７５％以下」、及び「１００％以下」のいずれかであり、作業モードごとに土量が集計されている。「２５％以下」は０％以上２５％以下の範囲、「５０％以下」は２５％より大きく５０％以下の範囲、「７５％以下」は５０％より大きく７５％以下の範囲、「１００％以下」は７５％より大きく１００％以下の範囲に対応する。例えば、図７によれば、２０１６年７月２０日において、Ａモードが利用された累積時間は２時間であり、そのうちエンジンの負荷率が２５％以下であった累積時間は０．３時間であり、負荷率が２５％以下である間の燃料噴射量の小計は１．２Ｌである。
　図８は、表示装置２７に表示される集計結果の一例を示す図である。図８の集計結果は、作業モードごとかつ作業内容ごとの集計結果であり、集計期間は２０１６年７月２０日においてショベルが稼働していた期間である。図８の例では、燃費情報は関連期間における燃料噴射量の小計であり、作業内容は、例えば、「アイドリング」、「走行」、「掘削」、及び「整地」のいずれかであり、作業モードごとに土量が集計されている。例えば、図８によれば、２０１６年７月２０日において、Ａモードが利用された累積時間は３．６時間であり、そのうちショベル５０が掘削作業を行っていた累積時間は０．７時間であり、掘削作業の間の燃料噴射量の小計は３．５Ｌである。
　このように、本発明の実施例によれば、作業モードごとに集計された燃費情報を表示装置２７に表示させることができる。操作者（管理者）は、表示装置２７に表示された集計結果を見ることにより、ショベル５０の燃費情報を、作業モードごとに、すなわち、エンジン回転数ごとに、的確に把握できる。
　本発明の実施例によれば、燃費情報を負荷率ごとや作業内容ごとに集計し、集計結果を表示装置２７に表示できる。操作者（管理者）は、表示装置２７に表示された集計結果を見ることにより、作業モードのミスマッチを容易に把握できる。
　作業モードのミスマッチとは、ある作業の作業負荷と、その作業の実施中に設定された作業モードに対応する作業負荷とが一致しないことをいう。作業モードのミスマッチが発生する場合には、高い作業負荷を有する作業の実施中に低い作業負荷に対応する作業モードが設定される場合と、低い作業負荷を有する作業の実施中に高い作業負荷に対応する作業モードが設定される場合とが含まれる。
　作業モードのミスマッチが発生すると、ショベル５０の燃費が低下するため、操作者（管理者）にとって作業モードのミスマッチの把握は重要である。操作者は、作業モードのミスマッチを把握することにより、適切な作業モードを選択できるようになる。結果として、ショベル５０の燃費を向上させることができる。管理者は、作業モードのミスマッチを把握することにより、操作者に対してより適切な作業モードの選択方法を提案できる。
　ここで、作業モードのミスマッチの具体例について説明する。図９～図１１は、表示装置２７に表示される集計結果の一例を示す図である。
　図９の例では、Ａモードかつ「１００％以下」における累積時間が大きくなっている。Ａモードかつ「１００％以下」で実施された作業は、Ａモードが対応する作業負荷に対して高い作業負荷を有する作業であったと考えられる。すなわち、Ａモードかつ「１００％以下」における累積時間が大きいことは、作業モードのミスマッチが発生した状態で作業が長時間行われたことを意味する。操作者（管理者）は、図９の集計結果を見ることにより、このような作業モードのミスマッチを容易に把握できる。これにより、操作者は、同様の作業を実施する際には、Ａモードよりも、対応する作業負荷が高い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択すればよいことがわかるため、以降のショベル５０の燃費を向上させることができる。管理者は、操作者に対して、同様の作業を実施する際には、Ａモードよりも、対応する作業負荷が高い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択するよう提案できる。
　情報集計部２４８は、予め設定された検出条件に基づいて、作業モードのミスマッチを自動的に検出してもよい。検出条件として、例えば、作業モードのミスマッチが発生した累積時間の閾値を設定することが考えられる。この場合、情報集計部２４８は、本来選択されるべきであった作業モードを推奨作業モードとして特定してもよい。推奨作業モードが選択されていた場合の効果を算出してもよい。推奨作業モードが選択されていた場合の効果は、例えば、推奨作業モードが選択されていたならば節約できた燃料噴射量、累積時間等である。
　情報集計部２４８がミスマッチを自動的に検出する場合、表示部２４９は、検出されたミスマッチが把握できるように集計結果を表示するのが好ましい。具体的には、検出されたミスマッチの内容をテキスト表示したり、集計結果におけるミスマッチに対応する部分（例えば、図９におけるＡモードかつ「１００％以下」の累積時間の欄）の色を他の部分と変更して表示したりすることが考えられる。表示部２４９は、検出されたミスマッチに応じた提案を集計結果と共にテキスト表示してもよい。制御装置２４は、検出されたミスマッチや、当該ミスマッチに応じた提案を、メール等により操作者（管理者）に通知してもよい。
　具体的には、表示部２４９は、図９に示すように、Ａモードかつ「１００％以下」における累積時間を強調表示してもよい。Ｈモードが推奨作業モードである旨を表示してもよく、推奨作業モードが選択されていた場合の効果として、推奨作業モードが選択されていたならば節約できた燃料噴射量（想定燃料消費量）を表示してもよい。
　図１０の例では、ＳＰモードかつ「２５％以下」における累積時間が大きくなっている。ＳＰモードかつ「２５％以下」で実施された作業は、ＳＰモードが対応する作業負荷に対して低い作業負荷を有する作業であったと考えられる。すなわち、ＳＰモードかつ「２５％以下」における累積時間が大きいことは、作業モードのミスマッチが発生した状態で作業が長時間行われたことを意味する。操作者（管理者）は、図１０の集計結果を見ることにより、このような作業モードのミスマッチを容易に把握できる。これにより、操作者は、同様の作業を実施する際には、ＳＰモードよりも、対応する作業負荷が低い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択すればよいことがわかるため、以降のショベル５０の燃費を向上させることができる。管理者は、操作者に対して、同様の作業を実施する際には、ＳＰモードよりも、対応する作業負荷が低い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択するよう提案できる。この場合、表示部２４９は、図１０に示すように、ＳＰモードかつ「２５％以下」における累積時間を強調表示してもよい。Ｈモードが推奨作業モードである旨を表示してもよく、推奨作業モードが選択されていた場合の効果として、推奨作業モードが選択されていたならば節約できた燃料噴射量（想定燃料消費量）を表示してもよい。
　図１１の例では、ＳＰモードかつ「整地」における累積時間が大きくなっている。「整地」が、ＳＰモードが対応する作業負荷に対して低い作業負荷を有する作業である場合、ＳＰモードかつ「整地」における累積時間が大きいことは、作業モードのミスマッチが発生した状態で作業が長時間行われたことを意味する。操作者（管理者）は、図１１の集計結果を見ることにより、このような作業モードのミスマッチを容易に把握できる。これにより、操作者は、整地を実施する際には、ＳＰモードよりも、対応する作業負荷が低い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択するよう心掛けるようになり、以降のショベル５０の燃費を向上させることができる。管理者は、操作者に対して、同様の作業を実施する際には、ＳＰモードよりも、対応する作業負荷が低い作業モード（例えば、Ｈモード）を選択するよう提案できる。この場合、表示部２４９は、図１１に示すように、ＳＰモードかつ「整地」における累積時間を強調表示してもよい。Ｈモードが推奨作業モードである旨を表示してもよく、推奨作業モードが選択されていた場合の効果を表示してもよい。ＳＰモードかつ「アイドリング」における累積時間が大きくなっている場合についても同様である。
　上述のように、サーバ２２は、各作業モードにおける負荷率の各範囲又は各作業内容に関する累積時間、燃費情報等を表示する。そのため、操作者（管理者）は、効率の悪い作業を特定できる。或いは、本来選択するべきであった作業モードを特定できる。その結果、ショベル５０を用いた作業の省エネ化を実現できる。
　以上、本発明の好ましい実施例が説明された。しかしながら、本発明は、上述した実施例に制限されることはない。上述した実施例は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。上述の実施例を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。
　例えば、上述の実施例では、本発明がショベル５０に適用された場合を説明するが、本発明は、これに限定されることはない。本発明は、例えば、リフティングマグネット、グラップル、破砕機等を備えた他の建設機械にも適用可能である。
　図５のステップＳ１０５、Ｓ１０６の順番は逆でもよいし、いずれか一方が行われなくてもよい。
　サーバ２２の制御装置２４が、状態算出部３００、作業内容推定部３０１及び作業量推定部３０２のそれぞれに相当する機能要素を備えてもよい。この場合、制御装置２４の状態算出部、作業内容推定部及び作業量推定部は、ショベル５０から受信した情報に基づいて、各種情報を算出し、作業内容及び土量を推定し、負荷率情報、燃費情報、作業内容情報及び土量情報を履歴情報として記憶装置２５に記憶させればよい。
　制御装置２４は、情報集計部２４８により履歴情報を集計した後、記憶装置２５に記憶された集計結果以外の情報の少なくとも一部を削除してもよい。これにより、記憶装置２５に要求される記憶容量を削減できる。
　ショベル５０は、表示部２４９に相当する機能要素を備えてもよい。この場合、サーバ２２は、情報集計部２４８による集計結果をショベル５０に送信し、ショベル５０の表示部は、サーバ２２から受信した集計結果を表示装置３７に表示させればよい。同様に、通信端末２３は、表示部２４９に相当する機能要素を備えてもよい。この場合、サーバ２２は、情報集計部２４８による集計結果を通信端末２３に送信し、通信端末２３の表示部は、サーバ２２から受信した集計結果を表示装置に表示させればよい。
　本願は、２０１７年４月２６日に出願した日本国特許出願２０１７－０８７３７５号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１・・・下部走行体　２・・・旋回機構　３・・・上部旋回体　４・・・ブーム　５・・・アーム　６・・・バケット　７・・・ブームシリンダ　８・・・アームシリンダ　９・・・バケットシリンダ　１０・・・キャビン　２０・・・通信ネットワーク　２１・・・基地局　２２・・・サーバ　２３・・・通信端末　２３ａ・・・携帯通信端末　２３ｂ・・・固定通信端末　２４・・・制御装置　２５・・・記憶装置　２６・・・通信装置　２７・・・表示装置　３０・・・制御装置　３１・・・本体位置情報取得装置　３２・・・向き情報取得装置　３３・・・姿勢情報取得装置　３３ａ・・・ブーム角度センサ　３３ｂ・・・アーム角度センサ　３３ｃ・・・バケット角度センサ　３４・・・動作状態情報取得装置　３４ａ・・・圧力センサ　３４ｂ・・・エンジン回転数センサ　３４ｃ・・・燃料噴射量センサ　３５・・・記憶装置　３６・・・通信装置　３７・・・表示装置　３８・・・作業モード情報取得装置　５０・・・ショベル　１００・・・管理システム　１５０・・・管理装置　２４５・・・状態取得部　２４６・・・作業内容情報取得部　２４７・・・土量情報取得部　２４８・・・情報集計部　２４９・・・表示部　３００・・・状態算出部　３０１・・・作業内容推定部　３０２・・・作業量推定部

Claims (13)

  1. 　下部走行体と、前記下部走行体に旋回機構を介して搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられる掘削アタッチメントと、を備えるショベルを管理するショベル管理装置であって、
    　前記ショベルの燃費に関する燃費情報、及び、操作者により設定された前記ショベルの作業モードを示す作業モード情報を取得する状態取得部と、
    　前記燃費情報を前記作業モードごとに集計する情報集計部と、
    を備えるショベル管理装置。
  2. 　前記情報集計部は、前記燃費情報をエンジンの負荷率ごとに集計する
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  3. 　前記情報集計部は、前記燃費情報を前記ショベルの作業内容ごとに集計する
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  4. 　前記状態取得部は、油圧システムの状態に関する油圧情報と、エンジンの状態に関するエンジン情報と、の少なくとも一方を取得する
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  5. 　前記ショベルの作業内容を示す作業内容情報を取得する作業内容情報取得部を更に備える
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  6. 　前記ショベルの作業内容を推定する作業内容推定部を更に備える
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  7. 　前記情報集計部は、前記ショベルの作業量を前記作業モードごとに集計する
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  8. 　前記情報集計部による集計結果を表示する表示部を更に備える
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  9. 　前記情報集計部は、前記作業モードのミスマッチを検出し、且つ、本来選択されるべきであった推奨作業モードを特定し、
    　前記表示部は、前記推奨作業モードを表示する
    請求項８に記載のショベル管理装置。
  10. 　前記情報集計部は、本来選択されるべきであった推奨作業モードを特定し、且つ、前記推奨作業モードが選択されていたならば節約できた燃料消費量を算出し、
    　前記表示部は、前記推奨作業モードが選択されていたならば節約できた燃料消費量を表示する
    請求項８に記載のショベル管理装置。
  11. 　前記情報集計部は、前記作業モードごとに累積時間を集計する
    請求項１に記載のショベル管理装置。
  12. 　下部走行体と、前記下部走行体に旋回機構を介して搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられる掘削アタッチメントと、を備えるショベルであって、
    　前記ショベルの燃費に関する燃費情報、及び、操作者により設定された前記ショベルの作業モードを示す作業モード情報を取得する状態取得部と、
    　前記燃費情報を前記作業モードごとに集計する情報集計部と、
    を備えるショベル。
  13. 　下部走行体と、前記下部走行体に旋回機構を介して搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられる掘削アタッチメントと、を備えるショベルの管理を支援するショベル管理支援装置であって、
    　前記ショベルの燃費に関する燃費情報を、操作者により設定された前記ショベルの作業モードごとに集計した集計結果を表示する表示部を備えるショベル管理支援装置。
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