(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-28
(45)【発行日】2023-07-06
(54)【発明の名称】作業機械の保守管理システム
(51)【国際特許分類】
G06Q 10/20 20230101AFI20230629BHJP
【ＦＩ】
G06Q10/20
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022557031
(86)(22)【出願日】2021-10-13
(86)【国際出願番号】 JP2021037846
(87)【国際公開番号】W WO2022080400
(87)【国際公開日】2022-04-21
【審査請求日】2022-08-22
(31)【優先権主張番号】P 2020172283
(32)【優先日】2020-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 誉
(72)【発明者】
【氏名】安部 泰彦
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 幸仁
【審査官】福田 正悟
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１７４３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７４６８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－６８２５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｑ １０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の作業機械の保守管理情報を蓄積する保守管理データベースサーバと、前記保守管理情報に基づいて各々の前記作業機械の部品ごとに交換時期を予測する保守管理制御装置と、を備えた作業機械の保守管理システムであって、前記保守管理情報は、各々の前記作業機械の前記部品ごとの使用開始から交換までの実耐用期間を含み、
前記保守管理制御装置は、複数の前記作業機械の前記部品ごとの前記実耐用期間に基づいて前記部品ごとの交換要因を寿命要因または故障要因と判定する交換要因判定部と、前記交換要因判定部により前記交換要因が前記寿命要因と判定された部品の寿命モデルを作成する寿命モデル作成部と、前記交換要因判定部により前記交換要因が前記故障要因と判定された部品の故障モデルを作成する故障モデル作成部と、前記寿命モデルと前記故障モデルに基づいて各々の前記作業機械の前記部品ごとの交換時期を予測する交換時期予測部と、を有することを特徴とする作業機械の保守管理システム。
【請求項2】
前記保守管理情報は、前記部品ごとの発注から納品までのリードタイムを含み、前記保守管理制御装置は、前記部品ごとの前記交換時期に基づいて前記部品ごとの交換数を集計する交換数集計部と、前記部品ごとの前記交換数と前記部品ごとの前記リードタイムとに基づいて前記部品の発注時期を予測する発注時期予測部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の保守管理システム。
【請求項3】
前記保守管理情報は、前記部品ごとの製造期間における供給可能数を含み、前記保守管理制御装置は、前記部品ごとの前記交換数、および前記供給可能数に基づいて前記部品ごとに前記製造期間における前記供給可能数を超えない平準化発注数および平準化発注時期を算出する平準化発注部を有することを特徴とする請求項２に記載の作業機械の保守管理システム。
【請求項4】
前記保守管理情報は、各々の前記作業機械の稼働情報を含み、前記寿命モデル作成部は、前記交換要因が前記寿命要因である前記部品を備えた前記作業機械の前記稼働情報を説明変数とし、前記交換要因が前記寿命要因である前記部品の前記実耐用期間を目的変数とする重回帰分析により、前記寿命モデルを作成することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の保守管理システム。
【請求項5】
前記保守管理情報は、各々の前記作業機械の属性情報および稼働情報を含み、前記故障モデル作成部は、前記属性情報に基づいて前記交換要因が前記故障要因である前記部品を備える前記作業機械の一以上のグループを作成し、各々の前記グループに含まれる複数の前記作業機械の前記稼働情報に基づいて前記グループごとに前記故障モデルを作成することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の保守管理システム。
【請求項6】
前記保守管理情報は、各々の前記作業機械に関連する市況情報を含み、前記保守管理制御装置は、前記作業機械ごとの前記稼働情報と前記市況情報に基づいて稼働モデルを作成する稼働モデル作成部と、前記稼働情報が欠損した場合に前記稼働モデルに基づいて補完情報を作成する稼働情報補完部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の作業機械の保守管理システム。
【請求項7】
前記稼働モデル作成部は、前記グループごとに前記稼働モデルを作成し、前記稼働情報補完部は、前記稼働情報が欠損した場合に前記グループごとの前記稼働モデルに基づいて前記補完情報を作成することを特徴とする請求項６に記載の作業機械の保守管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械の保守管理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から転動体を有する機械部品の監視・診断システムが知られている（下記特許文献１）。特許文献１に記載された機械部品の監視・診断システムは、センサと、センサ情報送信手段と、センサ情報受信手段と、診断手段と、診断結果情報送信手段と、診断結果情報受信手段とを備えている（同請求項１、第０００５段落、図３）。
【0003】
上記センサは、顧客企業の事業所の機械に組み込まれた機械部品の寿命関係要因を検出する。上記センサ情報送信手段は、上記センサで検出した情報またはこの情報を加工した情報であるセンサ情報を回線に送信する。上記センサ情報受信手段は、上記機械部品を生産販売する企業の事業所に設けられ上記回線で送信されたセンサ情報を受信する。
【0004】
上記診断手段は、上記センサ情報受信手段で受信したセンサ情報から上記機械部品の寿命状況を診断する。上記診断結果情報送信手段は、上記診断手段の診断結果情報を回線に送信する。上記診断結果情報受信手段は、上記顧客企業の事業所に設けられ上記回線に送信された診断結果情報を受信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００１‐３５６８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
作業機械は、通常の汎用機械と比較して生産数が少なく、受注生産の部品も多いため、部品の発注から納品までのリードタイムが通常の汎用機械よりも長い傾向がある。このような傾向は、たとえば鉱山などで稼働する超大型の作業機械において顕著である。そのため、部品の交換時期が予測できたとしても、交換時期までに部品を納品できず、作業機械の稼働が停止するおそれがある。したがって、作業機械の部品の交換時期をより早期に予測することが求められている。
【0007】
本開示は、作業機械の部品の交換時期をより早期に予測することが可能な作業機械の保守管理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様は、複数の作業機械の保守管理情報を蓄積する保守管理データベースサーバと、前記保守管理情報に基づいて各々の前記作業機械の部品ごとに交換時期を予測する保守管理制御装置と、を備えた作業機械の保守管理システムであって、前記保守管理情報は、各々の前記作業機械の前記部品ごとの使用開始から交換までの実耐用期間を含み、前記保守管理制御装置は、複数の前記作業機械の前記部品ごとの前記実耐用期間に基づいて前記部品ごとの交換要因を寿命要因または故障要因と判定する交換要因判定部と、前記交換要因判定部により前記交換要因が前記寿命要因と判定された部品の寿命モデルを作成する寿命モデル作成部と、前記交換要因判定部により前記交換要因が前記故障要因と判定された部品の故障モデルを作成する故障モデル作成部と、前記寿命モデルと前記故障モデルに基づいて各々の前記作業機械の前記部品ごとの交換時期を予測する交換時期予測部と、を有することを特徴とする作業機械の保守管理システムである。
【発明の効果】
【0009】
本開示の上記一態様によれば、作業機械の部品の交換時期をより早期に予測することが可能な作業機械の保守管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示に係る作業機械の保守管理システムの実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本開示に係る作業機械の保守管理システムの実施形態を説明する。
【0012】
図１は、本開示に係る作業機械の保守管理システムの実施形態の全体構成を示す概略図である。本実施形態の保守管理システム１００は、たとえば油圧ショベルなどの作業機械１０の保守管理を行うためのシステムである。保守管理システム１００による保守管理の対象である作業機械１０は、油圧ショベルに限定されず、たとえば、ホイールローダ、道路機械、ダンプトラック、双腕仕様機などであってもよい。
【0013】
保守管理システム１００は、主に、複数の作業機械１０の保守管理情報を蓄積する保守管理データベースサーバ１１０（以下、保守管理ＤＢサーバ１１０）と、保守管理情報に基づいて各々の作業機械１０の部品ごとに交換時期を予測する保守管理制御装置１２０と、を備えている。なお、図１では、複数の作業機械１０のうち、１台の作業機械１０のみを図示している。保守管理ＤＢサーバ１１０および保守管理制御装置１２０は、たとえば、保守管理センター２０に設置される。なお、保守管理ＤＢサーバ１１０および保守管理制御装置１２０の設置場所は特に限定されず、たとえば、作業機械１０の製造元３０、販売元４０、または部品供給元５０であってもよい。
【0014】
作業機械１０は、交換を必要とする複数の部品を有している。図１に示す例において、作業機械１０は、油圧ショベルであり、多関節型のフロント作業機１１と、油圧モータによって駆動される走行体１２と、その走行体１２の上で旋回する上部旋回体１３と、を備える。フロント作業機１１は、上部旋回体１３に連結されてブームシリンダ１４によって駆動されるブーム１１ａと、ブーム１１ａに連結されてアームシリンダ１５によって駆動されるアーム１１ｂと、アーム１１ｂに連結されてバケットシリンダ１６によって駆動されるバケット１１ｃと、を備える。
【0015】
また、作業機械１０は、たとえば、コントローラ１７と、図示を省略する通信機とを備えている。コントローラ１７は、たとえば、入出力部、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ、タイマなどを含むマイクロコントローラによって構成され、作業機械１０の各部を制御するとともに、作業機械１０に関する各種の情報を取得する。通信機は、たとえば、無線通信回線および有線通信回線を介して保守管理ＤＢサーバ１１０に接続されている。無線通信回線は、たとえば、通信衛星６０および地上局７０を介した衛星通信回線であってもよく、地上の無線基地局を経由した通常の無線通信回線であってもよい。
【0016】
コントローラ１７は、たとえば、作業機械１０の各部に設けられたセンサから、作業機械１０の稼働情報を取得する。また、コントローラ１７は、たとえば、通信機、無線通信回線および有線通信回線を介して、作業機械１０の稼働情報を、作業機械１０の属性情報とともに保守管理ＤＢサーバ１１０へ送信する。ここで、コントローラ１７が取得する作業機械１０の稼働情報は、たとえば、アワメータによって計測される作業機械１０の積算使用時間を含む。また、作業機械１０の稼働情報は、たとえば、積算走行時間、積算旋回時間、積算掘削時間、燃料使用量、吸気量、エンジンオイル量、冷却水量、油圧ポンプの吐出流量および吐出圧、作動油の温度、ならびに、油圧シリンダ内の作動油の圧力の少なくとも一つを含む。また、作業機械１０の属性情報は、たとえば、機種、型式、識別番号、ユーザ情報、位置情報の少なくとも一つを含む。
【0017】
コントローラ１７は、たとえば、メンテナンス用端末８０に無線通信回線または有線通信回線を介して接続され、メンテナンス用端末８０へ作業機械１０の稼働情報を送信する。メンテナンス用端末８０は、たとえば、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートＰＣなどの携帯端末を含み、作業機械１０から取得した稼働情報を、無線通信回線または有線通信回線を介して保守管理ＤＢサーバ１１０へ送信する。メンテナンス用端末８０は、たとえば、作業機械１０の販売元４０やサービス工場のメンテナンス要員によって使用される。作業機械１０のコントローラ１７と保守管理ＤＢサーバ１１０との間の無線通信回線を介した情報通信が困難な場合、メンテナンス用端末８０を介して作業機械１０の稼働情報を保守管理ＤＢサーバ１１０へ送信することができる。
【0018】
保守管理ＤＢサーバ１１０は、たとえば、複数の端末３１，４１，５１にインターネット回線などの通信回線を介して情報通信可能に接続される。これら複数の端末３１，４１，５１は、たとえば、作業機械１０の製造元３０の端末３１、作業機械１０の販売元４０の端末４１、作業機械のユーザまたは部品供給元５０の端末５１、などを含み、互いに情報通信可能に接続されていてもよい。保守管理システム１００は、たとえば、作業機械１０のコントローラ１７に搭載されるコンピュータプログラム、メンテナンス用端末８０、および複数の端末３１，４１，５１を含んでもよい。
【0019】
図２は、図１に示す保守管理ＤＢサーバ１１０と保守管理制御装置１２０の機能ブロック図である。保守管理ＤＢサーバ１１０および保守管理制御装置１２０は、たとえば、入出力部、ＣＰＵなどの処理装置、メモリやハードディスクなどの記憶装置、および、その記憶装置に記憶されたデータやコンピュータプログラムなどを備えたコンピュータである。保守管理ＤＢサーバ１１０と保守管理制御装置１２０は、互いに情報通信可能に接続されるとともに、それぞれ通信回線を介して複数の端末３１，４１，５１やメンテナンス用端末８０に情報通信可能に接続される。
【0020】
保守管理ＤＢサーバ１１０は、複数の作業機械１０の保守管理情報を蓄積する。保守管理情報は、たとえば、各々の作業機械１０の部品ごとの使用開始から交換までの実耐用期間を含む。また、保守管理情報は、たとえば、作業機械１０の部品ごとの発注から納品までのリードタイムを含む。また、保守管理情報は、たとえば、作業機械１０の部品ごとの在庫数と、作業機械１０の部品ごとの製造期間における供給可能数とを含む。また、保守管理情報は、たとえば、各々の作業機械１０の稼働情報を含む。また、保守管理情報は、たとえば、各々の作業機械１０の属性情報を含む。また、保守管理情報は、各々の作業機械１０に関連する市況情報を含む。これらの保守管理情報は、たとえば、保守管理ＤＢサーバ１１０にデータベースとして記録されている。
【0021】
図２に示す例において、保守管理ＤＢサーバ１１０は、たとえば、部品データベース１１１と、機械データベース１１２と、稼働情報データベース１１３と、補完情報データベース１１４と、を備えている。また、保守管理ＤＢサーバ１１０は、たとえば、ユーザ情報データベース１１５と、交換情報データベース１１６と、市況情報データベース１１７と、を備えている。
【0022】
部品データベース１１１には、たとえば、前述の保守管理情報のうち、作業機械１０の部品ごとのリードタイムと、作業機械１０の部品ごとの在庫数と、作業機械１０の部品ごとの製造期間における供給可能数と、が格納されている。ここで、リードタイムは、たとえば、地域ごとに設定された作業機械１０の部品ごとの発注から納品までに必要な期間である。また、各部品の製造期間における供給可能数は、各部品の製造期間における部品供給元５０による部品の供給能力を表す。また、部品データベース１１１は、たとえば、後述する保守管理制御装置１２０の交換数集計部１２７、発注時期予測部１２８、および平準化発注部１２９による演算結果を格納する。
【0023】
機械データベース１１２には、たとえば、前述の保守管理情報のうち、複数の作業機械１０の属性情報が格納されている。ここで機械データベース１１２に格納される作業機械１０の属性情報は、たとえば、作業機械１０の識別番号、機種、型式、位置情報、ユーザへの納入日などを含む。
【0024】
稼働情報データベース１１３には、たとえば、前述の保守管理情報のうち、各々の作業機械１０の稼働情報が格納されている。稼働情報は、前述のように、たとえば、各々の作業機械１０の積算使用時間、積算走行時間、積算旋回時間、積算掘削時間、燃料使用量、吸気量、エンジンオイル量、および冷却水量などを含む。また、作業機械１０の稼働情報は、たとえば、油圧ポンプの吐出流量および吐出圧、作動油の温度、ならびに、油圧シリンダ内の作動油の圧力などを含む。
【0025】
各々の作業機械１０の稼働情報は、たとえば、各々の作業機械１０の属性情報とともに、各々の作業機械１０のコントローラ１７またはメンテナンス用端末８０から、１時間ごと、半日ごと、または１日ごとなど、定期的に保守管理ＤＢサーバ１１０へ送信される。保守管理ＤＢサーバ１１０は、受信した各々の作業機械１０の稼働情報を、稼働情報データベース１１３に格納して蓄積する。
【0026】
補完情報データベース１１４には、たとえば、後述する保守管理制御装置１２０の稼働情報補完部の演算結果である補完稼働情報が格納される。補完稼働情報は、たとえば、ある作業機械１０において、センサの故障などの不具合により、その作業機械１０の稼働情報が欠落した場合に、その稼働情報の欠落部分を補完するために使用される。
【0027】
ユーザ情報データベース１１５には、たとえば、前述の保守管理情報である作業機械１０の属性情報のうち、作業機械１０ごとのユーザの識別情報、業種、所在地域、掘削対象物、および担当の販売元４０などの情報が格納されている。
【0028】
交換情報データベース１１６には、たとえば、前述の保守管理情報のうち、各々の作業機械１０の部品ごとの使用開始から交換までの実耐用期間が格納されている。より詳細には、たとえば、各々の作業機械１０のコントローラ１７またはメンテナンス用端末８０から、保守管理ＤＢサーバ１１０へ、各々の作業機械１０の部品ごとの交換日が送信される。保守管理ＤＢサーバ１１０は、受信した各々の作業機械１０の部品ごとの交換日を、交換情報データベース１１６に格納する。交換情報データベース１１６は、たとえば、各々の作業機械１０の部品ごとの交換日と交換日との間の期間、すなわち、前回の交換日からその次の交換日までの期間を、各部品の実耐用期間として算出して保持する。また、交換情報データベース１１６は、たとえば、メンテナンス用端末８０を介してメンテナンス要員によって入力された各々の作業機械１０の部品ごとのフラグ情報を格納する。フラグ情報は、たとえば、寿命交換または故障交換など、部品の交換要因を表す情報である。
【0029】
市況情報データベース１１７には、たとえば、前述の保守管理情報のうち、各々の作業機械１０に関連する市況情報が格納されている。市況情報は、たとえば、鉄鉱石や石炭など、作業機械１０の掘削対象物の価格および需給、作業機械１０の燃料価格、ならびに景気動向指数のうち、少なくとも一つを含む。
【0030】
保守管理制御装置１２０は、たとえば、交換要因判定部１２１と、寿命モデル作成部１２２と、故障モデル作成部１２３と、交換時期予測部１２６と、を有している。保守管理制御装置１２０は、さらに、稼働モデル作成部１２４と、稼働情報補完部１２５とを有してもよい。保守管理制御装置１２０は、さらに、交換数集計部１２７と、発注時期予測部１２８と、を有してもよい。保守管理制御装置１２０は、さらに、平準化発注部１２９を有してもよい。これら保守管理制御装置１２０の各部は、たとえば、記憶装置に記憶されたプログラムを処理装置によって実行することによって実現される保守管理制御装置１２０の機能を表している。
【0031】
以下、図３から図２０を参照して、本実施形態の保守管理システム１００の動作を説明する。図３は、図２の保守管理制御装置１２０の交換要因判定部１２１の処理の流れを示すフロー図である。交換要因判定部１２１は、複数の作業機械１０の部品ごとの実耐用期間に基づいて部品ごとの交換要因を寿命要因または故障要因と判定する。より詳細には、交換要因判定部１２１は、まず、交換情報データベース１１６に、各々の作業機械１０の部品ごとの故障要因を示すフラグ情報が格納されているか否かを判定する処理Ｐ１０１を実行する。なお、故障要因は、実耐用期間が規定より短い突発的な故障を意味する。
【0032】
この処理Ｐ１０１において、交換要因判定部１２１は、交換情報データベース１１６にフラグ情報が格納されている（ＹＥＳ）と判定すると、フラグ情報に基づいて故障要因が、寿命交換と故障交換のいずれかであることを判定する処理Ｐ１０２を実行して、図３に示す処理を終了する。一方、この処理Ｐ１０１において、交換要因判定部１２１は、交換情報データベース１１６にフラグ情報が格納されていない（ＮＯ）と判定すると、部品の実耐用期間が所定のしきい値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する処理Ｐ１０３を実行する。なお、フラグ情報は、前述のように、たとえば、寿命交換または故障交換など、部品の交換要因を表す情報であり、交換情報データベース１１６に格納されている。しかし、たとえば、作業機械１０の出荷直後など、未だ部品の交換が行われていない場合は、交換情報データベース１１６にフラグ情報は格納されていない。
【0033】
この処理Ｐ１０３において、交換要因判定部１２１は、交換情報データベース１１６に格納された各々の作業機械１０の部品ごとの実耐用期間が、その部品ごとのしきい値Ｔｔｈ以上である（ＹＥＳ）と判定すると、その部品の交換要因を寿命要因と判定する処理Ｐ１０４を実行して、図３に示す処理を終了する。この処理Ｐ１０４において、交換要因判定部１２１は、交換要因を寿命要因と判定し、判定した交換要因を、たとえば交換情報データベース１１６に記録する。一方、処理Ｐ１０３において、交換要因判定部１２１は、その部品ごとの実耐用期間が、その部品ごとのしきい値Ｔｔｈ未満である（ＮＯ）と判定すると、その部品の交換要因を故障要因と判定する処理Ｐ１０５を実行して、図３に示す処理を終了する。この処理Ｐ１０５において、交換要因判定部１２１は、交換要因を寿命要因と判定し、判定した交換要因を、たとえば交換情報データベース１１６に記録する。
【0034】
このように、処理Ｐ１０４または処理Ｐ１０５において交換情報データベース１１６に記録された交換要因が、フラグ情報になる。なお、処理Ｐ１０４または処理Ｐ１０５において交換情報データベース１１６に記録されたフラグ情報と、メンテナンス用端末８０を介してメンテナンス要員によって入力されたフラグ情報とを区別して交換情報データベース１１６に記録してもよい。この場合、前述の故障要因を判定する処理Ｐ１０２において、メンテナンス要員によって入力されたフラグ情報を優先して使用することができる。
【0035】
図４は、図２の保守管理制御装置１２０の寿命モデル作成部１２２の処理の流れを示すフロー図である。寿命モデル作成部１２２は、たとえば、交換要因判定部１２１によって交換要因が寿命要因であると判定された部品の実耐用期間に基づいて、部品ごとの寿命モデルを作成する。より詳細には、寿命モデル作成部１２２は、まず、対象となる作業機械１０の稼働情報の欠落の有無を判定する処理Ｐ２０１を実行する。
【0036】
この処理Ｐ２０１において、寿命モデル作成部１２２は、対象となる作業機械１０の稼働情報の欠落はない（ＮＯ）と判定すると、稼働モデルを作成する処理Ｐ２０２を実行する。この処理Ｐ２０２において、寿命モデル作成部１２２は、たとえば、交換要因が寿命要因である部品を備えた作業機械１０の稼働情報を説明変数とし、交換要因が寿命要因である部品の実耐用期間を目的変数とする重回帰分析により寿命モデルを作成して、図４に示す処理を終了する。
【0037】
一方、処理Ｐ２０１において、寿命モデル作成部１２２は、対象となる作業機械１０の稼働情報の欠落がある（ＹＥＳ）と判定すると、その作業機械１０の稼働情報を補完する処理Ｐ２０３を実行する。ここで、図２に示す稼働情報補完部１２５は、作業機械１０の稼働情報が欠落した場合に、作業機械１０の稼働モデルに基づいて、欠落した稼働情報を補完するための補完情報を作成する。なお、稼働情報補完部１２５は、後述する故障モデル作成部１２３と同様に、作業機械１０の属性情報に基づいて、一以上の作業機械１０のグループを作成し、作成したグループごとの作業機械１０の稼働モデルに基づいて補完情報を作成してもよい。
【0038】
上記処理Ｐ２０３において、寿命モデル作成部１２２は、稼働情報補完部１２５によって作成した補完情報を用いて欠落した稼働情報を補完した後に、寿命モデルを作成する処理Ｐ２０２を実行し、図４に示す処理を終了する。寿命モデルは、たとえば、故障要因が寿命要因である部品が、その部品の実耐用期間における作業機械１０のどのような稼働によって消耗して交換に至ったかを示すモデルである。
【0039】
上記処理Ｐ２０３において、寿命モデル作成部１２２は、補完した稼働情報を保守管理ＤＢサーバ１１０の稼働情報データベース１１３に格納してもよく、稼働情報データベース１１３に格納された稼働情報と別に、補完情報データベース１１４に格納してもよい。これにより、補完情報データベース１１４に格納された補完された稼働情報と、稼働情報データベース１１３に格納された欠落のない稼働情報とを区別することが可能になる。
【0040】
なお、交換情報データベース１１６に格納された作業機械１０の稼働情報の数が、重回帰分析を行うために十分である場合、寿命モデル作成部１２２は、処理Ｐ２０２において補完された稼働情報を使用せず、欠落のない稼働情報のみを用いて寿命モデルを作成してもよい。また、寿命モデル作成部１２２は、欠落率が所定の値を超える作業機械１０の稼働情報を、寿命モデルの作成に使用しないようにしてもよい。
【0041】
図５は、図２の保守管理制御装置１２０の故障モデル作成部１２３の処理の流れを示すフロー図である。故障モデル作成部１２３は、交換要因判定部１２１によって交換要因が故障要因であると判定された各々の作業機械１０の部品ごとの実耐用期間に基づいて部品ごとの故障モデルを作成する。作業機械１０の各部品の故障は、たとえば、作業機械１０の用途や操作方法によって一定の確率で発生することが考えられる。
【0042】
故障モデル作成部１２３は、たとえば、作業機械１０の属性情報に基づいて交換要因が故障要因である部品を備える作業機械１０の一以上のグループを作成し、各々のグループに含まれる複数の作業機械１０の稼働情報に基づいて、グループごとに故障モデルを作成する。
【0043】
より詳細には、故障モデル作成部１２３は、まず、グルーピング処理Ｐ３０１を実行する。このグルーピング処理Ｐ３０１において、故障モデル作成部１２３は、まず、機械データベース１１２、稼働情報データベース１１３およびユーザ情報データベース１１５を参照する。そして、故障モデル作成部１２３は、たとえば、交換要因が故障要因である部品を使用していた作業機械１０の属性情報と、その部品の実耐用期間におけるその作業機械１０の稼働情報と、その作業機械１０のユーザ情報とを取得する。
【0044】
さらに、グルーピング処理Ｐ３０１において、故障モデル作成部１２３は、取得した属性情報に基づいて、一以上の作業機械１０のグループを作成する。より具体的には、故障モデル作成部１２３は、たとえば、交換要因が故障要因である部品を使用していた作業機械１０の機種、型式、位置情報、ユーザの識別情報、業種、所在地域、掘削対象物などの属性情報に基づいて、作業機械１０を一以上のグループにグルーピングする。
【0045】
次に、故障モデル作成部１２３は、故障モデルの作成処理Ｐ３０２を実行する。この処理Ｐ３０２において、故障モデル作成部１２３は、たとえば、各グループで交換要因が故障要因である部品の個数を集計して部品ごとの総故障数を算出するとともに、各グループの作業機械１０の稼働時間の合計である総稼働時間を算出する。さらに、故障モデル作成部１２３は、総故障数を総稼働時間で除すことで、各グループの部品ごとの単位時間当たりの故障発生数を故障モデルとして算出し、図５に示す処理を終了する。なお、故障モデル作成部１２３は、総故障数を各グループの作業機械１０の稼働日数の合計である総稼働日数で除すことで、各グループの部品ごとの１日当たりの故障発生数を故障モデルとして算出してもよい。
【0046】
図６は、図２の保守管理制御装置１２０の稼働モデル作成部１２４の処理の流れを示すフロー図である。稼働モデル作成部１２４は、たとえば、保守管理ＤＢサーバ１１０の稼働情報データベース１１３に格納された作業機械１０ごとの稼働情報と、保守管理ＤＢサーバ１１０の市況情報データベース１１７に格納された市況情報に基づいて稼働モデルを作成する。
【0047】
より詳細には、稼働モデル作成部１２４は、まず、保守管理ＤＢサーバ１１０の稼働情報データベース１１３に格納された作業機械１０ごとの稼働情報を取得する処理Ｐ４０１を実行する。ここで、稼働情報は、前述のように積算使用時間を含む。次に、稼働モデル作成部１２４は、市況情報データベース１１７から、作業機械１０の稼働情報に対応する期間の市況情報を取得する処理Ｐ４０２を実行する。ここで、市況情報は、前述のように、作業機械１０の掘削対象物の価格および需給、作業機械１０の燃料価格、ならびに景気動向指数のうち、少なくとも一つを含む。
【0048】
次に、稼働モデル作成部１２４は、取得した稼働情報に含まれる積算使用時間の推移と市況情報を用いた重回帰分析を行って、作業機械１０ごとの稼働モデルを作成して、図６に示す処理を終了する。なお、稼働モデル作成部１２４は、故障モデル作成部１２３による前述のグルーピング処理Ｐ３０１によって作成したグループごとに作業機械１０の稼働モデルを作成してもよい。また、稼働モデル作成部１２４は、市況情報を用いることなく、過去の稼働情報に基づいて将来の稼働時間を予測することにより、稼働モデルを作成してもよい。
【0049】
図７は、図２の保守管理制御装置１２０の交換時期予測部１２６の処理の流れを示すフロー図である。交換時期予測部１２６は、前述の寿命モデルと故障モデルに基づいて各々の作業機械１０の部品ごとの交換時期を予測する。より詳細には、交換時期予測部１２６は、たとえば、保守管理ＤＢサーバ１１０の交換情報データベース１１６を参照して、各々の作業機械１０の部品ごとに、交換日が記録されているか否かを判定する処理Ｐ５０１を実行する。この処理Ｐ５０１において、交換時期予測部１２６は、交換日が記録されていない（ＮＯ）と判定した場合は、たとえば機械データベース１１２を参照して、その作業機械１０のその部品について、その作業機械１０のユーザへの納入日を最新交換日に設定する処理Ｐ５０２を実行する。
【0050】
一方、上記の処理Ｐ５０１において、交換時期予測部１２６は、交換日が記録されている（ＹＥＳ）と判定した場合は、さらに交換情報データベース１１６を参照して、その作業機械１０のその部品について、複数の交換日が記録されているか否かを判定する処理Ｐ５０３を実行する。この処理Ｐ５０３において、交換時期予測部１２６は、記録されている交換日が一つ（ＮＯ）と判定すると、その交換日を最新交換日に設定する処理Ｐ５０４を実行し、記録されている交換日が複数（ＹＥＳ）と判定すると、直近の交換日を最新交換日に設定する処理Ｐ５０５を実行する。
【0051】
なお、作業機械１０は、たとえば、複数の同一部品を備える場合もある。この場合、複数の同一部品を一部品として取り扱うことも可能である。なお、複数の同一部品であっても同時に交換しないものについては、個々の部品として取り扱うことができる。また、各々の作業機械１０は、たとえばコントローラ１７に部品ごとの交換日を保持していてもよい。交換時期予測部１２６は、上記の処理Ｐ５０２、Ｐ５０４、またはＰ５０５が終了すると、寿命交換日を予測する処理Ｐ５０６を実行する。
【0052】
この処理Ｐ５０６において、交換時期予測部１２６は、たとえば、機械データベース１１２を参照して、前述の故障モデル作成部１２３によって作成した作業機械１０のグループごとに、稼働モデル作成部１２４によって作成した稼働モデルを参照する。そして、稼働モデルに基づく稼働時間推移を、寿命モデル作成部１２２によって作成した寿命モデルに入力して、各々の作業機械１０の部品ごとの最新交換日を基点とする寿命交換日を算出する。
【0053】
ここで、各々の作業機械１０の部品ごとの最新交換日から現在までの作業機械１０の実稼働時間が取得できている期間は、その実稼働時間を寿命モデル作成部１２２によって作成した寿命モデルの入力としてもよい。また、交換時期予測部１２６は、現在使用中の部品の寿命交換日を最新交換日として、上記の処理Ｐ５０６を実行することで、現在使用中の部品を交換した後の新しい部品の寿命交換日を予測して、より長期の部品の需要予測を行うこともできる。
【0054】
次に、交換時期予測部１２６は、故障交換日を予測する処理Ｐ５０７を実行する。この処理Ｐ５０７において、交換時期予測部１２６は、たとえば、機械データベース１１２を参照して、前述の故障モデル作成部１２３によって作成した作業機械１０のグループごとに、稼働モデル作成部１２４によって作成した稼働モデルを参照する。そして、稼働モデルに基づく将来の稼働時間推移を、故障モデル作成部１２３によって作成した故障モデルに入力して、各々の作業機械１０の部品ごとの最新交換日を基点とする故障交換日を算出する。
【0055】
ここで、交換時期予測部１２６は、たとえば、グループごとの稼働モデルに基づく将来の稼働時間の総和を故障モデルに入力して、各々の作業機械１０の部品ごとの最新交換日を基点とする故障交換日を算出してもよい。また、故障モデルは、統計的な確立モデルであることから、故障モデルの適用日を基点として故障交換日を算出してもよい。また、交換時期予測部１２６は、現在使用中の部品の故障交換日を最新交換日として、上記の処理Ｐ５０７を実行することで、現在使用中の部品を交換した後の新しい部品の故障交換日を予測して、より長期の部品の需要予測を行うこともできる。
【0056】
図８は、図２の保守管理制御装置１２０の交換数集計部１２７の処理の流れを示すフロー図である。交換数集計部１２７は、部品ごとの交換時期である寿命交換日と故障交換日に基づいて、部品ごとの交換数を集計する。より詳細には、交換数集計部１２７は、交換時期予測部１２６によって算出された各々の作業機械１０の部品ごとの寿命交換日を取得する処理Ｐ６０１と、各々の作業機械１０の部品ごとの故障交換日を取得する処理Ｐ６０２を実行する。さらに、交換数集計部１２７は、たとえば、ユーザ情報データベース１１５を参照して、各々の作業機械１０を担当する販売元４０ごとに、各々の部品の交換数を集計する処理Ｐ６０３を実行する。各々の部品の交換数の集計は、たとえば、日単位、週単位、月単位など、各々の部品の寿命交換日および故障交換日に対応する様々な単位集計期間で行うことができる。
【0057】
図９は、交換数集計部１２７の集計結果の一例を示す表である。交換数集計部１２７は、たとえば、図９の上の表に示すように、作業機械１０の機種、号機番号、販売元４０の代理店名、部品名、部品番号ごとに、各月の部品の交換数を集計する。また、交換数集計部１２７は、たとえば、図９の下の表に示すように、販売元４０の代理店名、部品名、部品番号ごとに、各月の部品の交換数を集計する。
【0058】
作業機械１０の製造元３０、各販売元４０、および部品供給元５０は、たとえば、図１に示すように、端末３１，４１，５１により保守管理センター２０の保守管理ＤＢサーバ１１０または保守管理制御装置１２０にアクセスして、図９に示す表を参照することができる。これにより、製造元３０、販売元４０、および部品供給元５０は、将来の部品の発注数を事前に把握することが可能になる。
【0059】
図１０は、図２の保守管理制御装置１２０の発注時期予測部１２８の処理の流れを示すフロー図である。発注時期予測部１２８は、部品ごとの交換数と部品ごとのリードタイムとに基づいて部品の発注時期を予測する。発注時期予測部１２８は、まず、機械データベース１１２、ユーザ情報データベース１１５を参照して、製造元３０からそれぞれの販売元４０への各々の部品の供給ルートに基づいて、製造元３０から各販売元４０への各々の部品の発送数を期限ごとに算出する処理Ｐ７０１を実行する。
【0060】
図１１は、図１０の発注時期予測部１２８による処理７０１を説明する表である。図１１の一番上の表は、製造元３０の地域拠点から販売元４０へ発送する部品の発送期限と発送個数の一例を示している。図１１の上から二番目の表は、製造元３０から、製造元３０の地域拠点と販売元４０のそれぞれに発送する部品の発送期限と発送個数の一例を示している。図１１の上から三番目の表は、製造元３０から、製造元３０の地域拠点および販売元４０に発送する部品の発送期限と発送個数の一例を示している。図１１の一番下の表は、製造元３０から部品供給元５０へ発注する部品の発注期限と発注個数の一例を示している。
【0061】
図１１に示す例において、部品１は、一方の販売元４０である代理店ａに対しては、製造元３０から地域拠点を経由して供給され、他方の販売元４０である代理店ｂに対しては、製造元３０から地域拠点を経由することなく直接供給される。また、製造元３０から地域拠点までの部品１の輸送に要するリードタイムは、たとえば３カ月であり、その地域拠点から代理店ａまでの部品１の輸送に要するリードタイムは、たとえば１カ月であるとする。また、製造元３０から代理店ｂまでの輸送に要するリードタイムは、たとえば２カ月であるとする。また、部品供給元５０における部品１の製造と、部品供給元５０から製造元３０への部品１の輸送に要するリードタイムは、たとえば４カ月であるとする。
【0062】
このような場合、発注時期予測部１２８は、上記の処理Ｐ７０１において、まず、図９の下の表に示すように、交換数集計部１２７によって集計された、販売元４０の代理店名、部品名、部品番号ごとの各月の部品の交換数を参照する。そして、発注時期予測部１２８は、製造元３０の地域拠点を経由して販売元４０である代理店ａへ供給される部品１の個数を、その地域拠点から代理店ａまでの部品１の輸送に要するリードタイムの１カ月分前にシフトする。これにより、図１１の一番上の表に示すように、製造元３０の地域拠点から販売元４０である代理店ａへの発送期限と発送個数が算出される。
【0063】
さらに、発注時期予測部１２８は、図１１の一番上の表に示す製造元３０の地域拠点から販売元４０である代理店ａへの発送期限と発送個数を、製造元３０から地域拠点までの部品１の輸送に要するリードタイムの３カ月分前にシフトする。これにより、図１１の上から二番の表の上の行に示すように、製造元３０から、製造元３０の地域拠点への発送期限と発送個数が算出される。
【0064】
さらに、発注時期予測部１２８は、製造元３０から部品１が直接発送される図９の下の表に示す販売元４０の代理店ｂの各月の部品の交換数を、製造元３０から代理店ｂまでの部品１の輸送に要するリードタイムの２カ月分前にシフトする。これにより、図１１の上から二番の表の下の行に示すように、製造元３０から販売元４０である代理店ｂへの発送期限と発送個数が算出される。
【0065】
さらに、発注時期予測部１２８は、図１１の上から二番の表に示す製造元３０から地域拠点への発送個数と、販売元４０である代理店ｂへの発送個数を、発送期限ごとに合計する。これにより、図１１の上から三番目の表に示すように、製造元３０から、製造元３０の地域拠点および販売元４０への発送期限と総発送個数を算出することができる。
【0066】
次に、発注時期予測部１２８は、部品供給元５０に対する発注数を期限ごとに算出する処理Ｐ７０２を実行する。発注時期予測部１２８は、図１１の上から三番目の表に示す製造元３０から地域拠点と販売元４０への発送期限と総発送個数を、部品供給元５０における部品１の製造と、部品供給元５０から製造元３０への部品１の輸送に要するリードタイムの４カ月分前にシフトする。これにより、図１１の一番下の表に示すように、製造元３０から部品供給元５０への部品１の発注期限と発注個数を算出することができる。以上により、図１０に示す処理が終了する。
【0067】
作業機械１０の製造元３０、各販売元４０、および部品供給元５０は、たとえば、図１に示すように、端末３１，４１，５１により保守管理センター２０の保守管理ＤＢサーバ１１０または保守管理制御装置１２０にアクセスして、図１１に示す表を参照することができる。これにより、製造元３０、販売元４０、および部品供給元５０は、将来の部品の発注数を事前に把握することが可能になる。
【0068】
最後に、図２の保守管理制御装置１２０の平準化発注部１２９の動作について、図１２を参照して説明する。図１２は、図２の保守管理制御装置１２０の平準化発注部１２９による処理を説明する表とグラフである。平準化発注部１２９は、たとえば、部品ごとの交換数および供給可能数に基づいて、部品ごとに製造期間における供給可能数を超えない平準化発注数および平準化発注時期を算出する。
【0069】
部品供給元５０に対する部品の発注数は、たとえば、部品供給元５０による部品の製造期間における供給可能数を超えないように平準化して、販売元４０等への部品の発送期限までに必要な個数の部品が部品供給元５０から製造元３０へ納入されるようにする必要がある。たとえば、部品供給元５０の部品１の製造期間における供給可能数が１０個であるとする。この場合、平準化発注部１２９は、たとえば、図１２の上の表に示すように、製造元３０から部品供給元５０への部品１の必要発注個数と発注期限に基づいて、発注期限ごとの必要発注個数の積算値を算出する。
【0070】
さらに、平準化発注部１２９は、たとえば、図１２の上の表に示すように、部品供給元５０の部品１の製造期間における供給可能数を超えない１０個以下の平準化発注数を算出する。このとき、平準化発注部１２９は、たとえば、すべての発注期限において、発注期限ごとの平準化発注部１２９の積算値が、必要発注個数の積算値以上になるように、平準化発注数を算出する。これにより、部品供給元５０の供給能力を超える部品１の発注が防止され、部品１を安定して供給することが可能になる。また、平準化発注部１２９は、部品供給元５０における部品１の在庫数を考慮してもよい。
【0071】
以上のように、本実施形態の作業機械の保守管理システム１００は、複数の作業機械１０の保守管理情報を蓄積する保守管理ＤＢサーバ１１０と、その保守管理情報に基づいて各々の作業機械１０の部品ごとに交換時期を予測する保守管理制御装置１２０と、を備える。保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、各々の作業機械１０の部品ごとの使用開始から交換までの実耐用期間を含む。保守管理制御装置１２０は、複数の作業機械１０の部品ごとの実耐用期間に基づいて部品ごとの交換要因を寿命要因または故障要因と判定する交換要因判定部１２１と、交換要因判定部１２１により交換要因が寿命要因と判定された部品の寿命モデルを作成する寿命モデル作成部１２２と、交換要因判定部１２１により交換要因が故障要因と判定された部品の故障モデルを作成する故障モデル作成部１２３と、これら寿命モデルと故障モデルに基づいて各々の作業機械１０の部品ごとの交換時期を予測する交換時期予測部１２６と、を有する。
【0072】
このような構成により、本実施形態の作業機械の保守管理システム１００は、作業機械１０の部品の交換時期をより早期に予測することが可能になる。より詳細には、保守管理ＤＢサーバ１１０に各々の作業機械１０の部品ごとの実耐用期間を含む保守管理情報を蓄積し、その実耐用期間に基づいて保守管理制御装置１２０の交換要因判定部１２１により、各々の作業機械１０の部品ごとに、交換要因を判定することができる。さらに、その交換要因に基づいて、保守管理制御装置１２０は、寿命モデル作成部１２２により部品ごとに寿命モデルを作成し、故障モデル作成部１２３により部品ごとに故障モデルを作成することができる。さらに、保守管理制御装置１２０は、作成した寿命モデルと故障モデルに基づいて、交換時期予測部１２６により寿命と故障の双方を考慮して、各々の作業機械１０の部品ごとの交換時期を予測することができる。したがって、本実施形態によれば、作業機械１０の部品の交換時期をより早期に予測することが可能な作業機械の保守管理システム１００を提供することができる。
【0073】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、たとえば、各々の作業機械１０の部品ごとの発注から納品までのリードタイムを含む。また、保守管理制御装置１２０は、部品ごとの交換時期に基づいて部品ごとの交換数を集計する交換数集計部１２７と、部品ごとの交換数と部品ごとのリードタイムとに基づいて部品の発注時期を予測する発注時期予測部１２８と、を有する。このような構成により、本実施形態の保守管理システム１００は、部品ごとのリードタイムを加味した発注時期を予測して、より早期に部品を発注して納品することが可能になる。したがって、作業機械１０を使用する現場において、作業機械１０の部品を交換する前に、その部品を納入することが可能になり、作業機械１０の稼働停止期間を最小限にすることができる。
【0074】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、部品ごとの製造期間における供給可能数を含む。保守管理制御装置１２０は、その部品ごとの交換数および供給可能数に基づいて、部品ごとに製造期間における供給可能数を超えない平準化発注数および平準化発注時期を算出する平準化発注部１２９を有する。このような構成により、本実施形態の保守管理システム１００は、部品供給元５０の供給能力を超える部品の発注を防止することができ、部品を安定して供給することが可能になる。
【0075】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、各々の作業機械１０の稼働情報を含む。また寿命モデル作成部１２２は、交換要因が寿命要因である部品を備えた作業機械１０の稼働情報を説明変数とし、交換要因が寿命要因である部品の実耐用期間を目的変数とする重回帰分析により、寿命モデルを作成する。このような構成より、本実施形態の保守管理システム１００は、各々の作業機械１０の稼働情報に基づいて、各々の作業機械１０の部品ごとの寿命を、より正確に予測することが可能になる。
【0076】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、各々の作業機械１０の属性情報および稼働情報を含む。また、故障モデル作成部１２３は、作業機械１０の属性情報に基づいて交換要因が故障要因である部品を備える作業機械１０の一以上のグループを作成し、各々のグループに含まれる複数の作業機械１０の稼働情報に基づいてグループごとに故障モデルを作成する。このような構成により、たとえば、作業機械１０の稼働情報が類似したグループごとに故障モデルを作成することができ、各々の作業機械１０の部品ごとの故障を、より正確に予測することが可能になる。
【0077】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、保守管理ＤＢサーバ１１０に蓄積される上記の保守管理情報は、各々の作業機械１０に関連する市況情報を含む。また、保守管理制御装置１２０は、作業機械１０ごとの稼働情報と市況情報に基づいて稼働モデルを作成する稼働モデル作成部１２４と、稼働情報が欠損した場合に稼働モデルに基づいて補完情報を作成する稼働情報補完部１２５と、を有する。このような構成により、稼働モデルに基づく作業機械１０の将来の稼働時間推移を故障モデルに入力して、部品の故障をより正確に予測することができる。
【0078】
また、本実施形態の保守管理システム１００において、稼働モデル作成部１２４は、グループごとに稼働モデルを作成する。また、稼働情報補完部１２５は、稼働情報が欠損した場合にグループごとの稼働モデルに基づいて補完情報を作成する。このような構成により、グループごとの稼働モデルに基づく将来の稼働時間の総和を故障モデルに入力して、部品の故障をより正確に予測することができる。
【0079】
以上、図面を用いて本開示に係る作業機械の保守管理システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
【符号の説明】
【0080】
１ 部品、１０ 作業機械、１００ 作業機械の保守管理システム、１１０ 保守管理データベースサーバ、１２０ 保守管理制御装置、１２１ 交換要因判定部、１２２ 寿命モデル作成部、１２３ 故障モデル作成部、１２４ 稼働モデル作成部、１２５ 稼働情報補完部、１２６ 交換時期予測部、１２７ 交換数集計部、１２８ 発注時期予測部、１２９ 平準化発注部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】