JP2014186631A - 診断処理システム、端末装置、およびサーバ - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置およびサーバの処理負担を軽減することができる診断処理システムを提供する。
【解決手段】端末装置（１００）とサーバ（２００）とを無線通信回線によって接続した診断処理システム（３００）であって、端末装置は、自走式機械に設けられたセンサからデータを受信するデータ受信部（１０２）と、自走式機械の異常を診断する第１診断部（１０４）と、を備え、サーバは、自走式機械の異常を診断する第２診断部（２０４）を備えている。そして、第１診断部と第２診断部のうち一方が、データ受信部にて受信されたデータに基づいて自走式機械の異常の一次診断を行うと共に当該一次診断の結果を他方に送信し、一次診断の結果を受信した他方が、当該一次診断の結果に基づいて二次診断を行うように構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、自走式機械の異常を診断する診断処理システム、並びにこの診断処理システムに用いられる端末装置およびサーバに関する。

鉱山等で使用されているショベルやダンプトラック等の作業機械（自走式機械）は、土石掘削作業や運搬作業などのために世界各地で動作しており、生産性向上のために連続稼働が要求されるケースが多い。そのため、突発的な故障が発生した場合、作業機械を停止し点検・メンテナンスや部品交換が必要となるため、生産性が著しく低下する。そこで、このような突発故障を未然に防ぐために、作業機械の異常をいち早く検知する診断処理システムが構築されている。

診断処理システムでは、例えば、作業機械のエンジンや油圧システムなどに装着したセンサから作業機械の稼働データを取得し、それらを入力として診断処理プログラムが実行される。このような診断処理システムを構築することで、重大故障の予兆となる異常をいち早く検知することが可能となる。そして、異常に対して早期に対策を施すことで、作業機械のダウンタイムを軽減する効果が生まれる。

診断処理システムは、その構成の違いにより大きく２通りに分けられる。ひとつは、作業機械に搭載された端末装置で診断処理を実行するシステム（以降、「車載診断システム」と呼ぶ）であり、もうひとつは、作業機械から離れた場所に設置されたサーバで診断処理を実行するシステム（以降、「サーバ診断システム」と呼ぶ）である。

車載診断システムについては、作業機械から取得したセンサデータをその場で診断処理を実行することが可能であるため、鉱山等の無線通信インフラの整備状況によらず、確実な診断を実施することが可能となる（特許文献１参照）。

一方で、サーバ診断システムは、端末装置で取得したセンサデータを、無線通信回線を介してサーバまで転送し、サーバ側で診断処理を実行する。サーバは、複数のコンピュータで構成したクラウドコンピューティング技術を利用するなどすれば、診断処理を実行するうえで、特に性能面の制約はない。そのため、サーバ診断システムは、故障部位推定などの処理の重い詳細診断処理を行うことも可能である。

特開２００６−１４４２９２号公報

上記のように、診断処理システムには２通りのシステムが存在するが、これらのシステムには以下の課題が存在する。

まず、車載診断システムで詳細な診断処理を行おうとすると、端末装置の処理負担が大きくなるという課題がある。サーバ診断システムで詳細な診断処理を行う場合も同様に、サーバの処理負担が大きくなるという課題がある。

次に、車載診断システムの場合は、端末装置の処理性能に制約が生じるため、サーバ診断システムに比べて詳細な診断を実施することが難しいという現実的な課題がある。そのため、異常を検知したとしても保守に必要な十分な情報が得られず、結果として機械停止を回避できるだけの十分なリードタイムの確保が困難になる可能性がある。

一方で、サーバ診断システムの場合は、サーバ側で診断を行うためにセンサデータをサーバまで確実に転送する必要がある。しかし、無線通信回線の通信状態が良好でない現場で作業機械が作業をしているような場合には、サーバがセンサデータを確実に受信することができないため、診断処理を行うことができないという課題がある。特に、鉱山等のように地形の変化が顕著な場所では、無線通信の品質を十分に確保することは容易ではない。

以上のことより、診断処理システムは、端末装置およびサーバの処理負担を軽減させることが求められる。また、診断処理システムは、通信環境に変化によらず、診断処理を確実に行えることが求められる。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、端末装置およびサーバの処理負担を軽減することができる診断処理システムを提供することにある。また、当該診断処理システムに好適な端末装置およびサーバを提供することも本発明の別の目的である。

上記目的を達成するため、本発明は、自走式機械に搭載された端末装置と管理センタに設置されたサーバとを無線通信回線によって接続した診断処理システムであって、前記端末装置は、前記自走式機械に設けられたセンサからデータを受信するデータ受信部と、前記自走式機械の異常を診断する第１診断部と、を備え、前記サーバは、前記自走式機械の異常を診断する第２診断部を備え、前記第１診断部と前記第２診断部のうち一方が、前記データ受信部にて受信された前記データに基づいて前記自走式機械の異常の一次診断を行うと共に当該一次診断の結果を他方に送信し、前記一次診断の結果を受信した他方が、当該一次診断の結果に基づいて二次診断を行うようにしたことを特徴とする。

本発明に係る診断処理システムは、第1診断部と第２診断部とで一次診断と二次診断とを分担して処理することができるため、端末装置およびサーバの両方の処理負担を軽減することができる。

また、上記構成において、前記第１診断部が前記一次診断を行い、前記第２診断部が前記第１診断部による前記一次診断の結果を受けて前記二次診断を行うと共に、所定条件が成立したことに基づいて、前記第１診断部が更に前記二次診断も行うように構成するのが好ましい。

この構成によれば、所定条件が成立した場合においても、確実に二次診断まで行うことができる。即ち、端末装置は、通常は一次診断の処理を担当しているが、所定条件が成立すると、通常はサーバが担当している二次診断の処理をも担当する。よって、システムの信頼性が向上する。

また、上記構成において、前記一次診断は、所定の診断内容を簡易な手法を用いて行う簡易診断とされ、前記二次診断は、前記所定の診断内容を詳細な手法を用いて行う詳細診断とされ、前記一次診断の結果が前記自走式機械の異常であるという結果の場合に限り、前記第１診断部または前記第２診断部は前記二次診断を行うように構成するのが好ましい。

この構成によれば、一次診断と二次診断とで診断のレベルを分けているので、システムの効率化を図ることができる。また、この構成では、二次診断を行う場合を限定しているので、端末装置およびサーバの処理負担の更なる軽減が可能である。

また、上記構成において、前記簡易な手法として、前記データを予め定めた閾値と比較する手法を用い、前記詳細な手法として、前記データを多変量解析する手法を用いる構成にすると、好適な診断処理システムを構築できる。

また、上記構成において、前記所定の診断内容は、前記自走式機械の動作モード毎に設定されるのが好ましい。自走式機械の異常をきめ細かく判断できるため、システムの信頼性がより一層高まるからである。

また、上記構成において、前記所定の診断内容は、前記自走式機械の部位系統毎に設定されるのが好ましい。自走式機械の異常をきめ細かく判断できるため、システムの信頼性がより一層高まるからである。

また、上記構成において、前記自走式機械は油圧ショベルであり、前記部位系統は、エンジンと油圧システムとを少なくとも含み、前記所定の診断内容は、前記エンジンの冷却系統異常、吸気系統異常、および排気温度異常を検知するための項目と、前記油圧システムの作動油冷却異常を検知するための項目と、を含むようにするのが好ましい。油圧ショベルの異常を診断する場合に適しているからである。

また、上記構成において、前記端末装置は、前記無線通信回線の通信状態を判断する通信状態判断部を備え、前記通信状態判断部によって前記無線通信回線の通信状態が良好でないと判断された場合を前記所定条件の成立とするのが好ましい。この構成によれば、通信状態に応じて、端末装置が一次診断だけ行うのか、二次診断まで行うのかを変更できるため、特に通信状態が不安定な現場に適したシステムとなる。

また、上記目的を達成するため、本発明は、自走式機械に搭載され、管理センタに設置されたサーバと無線通信回線を介して通信する端末装置であって、前記自走式機械に設けられたセンサからデータを受信するデータ受信部と、前記データ受信部が受信した前記データに基づいて、前記自走式機械の異常についての一次診断を行う第１診断部と、前記第１診断部での前記一次診断の結果を前記サーバに送信する第１通信部と、前記無線通信回線の通信状態を判断する通信状態判断部と、を備え、前記第１診断部は、前記通信状態判断部の判断に応じて、前記自走式機械の異常について二次診断を更に行うことを特徴とする。

本発明に係る端末装置は、通常は一次診断を行い、通信状態判定部の判断次第で二次診断を行う構成となっているので、常に一次診断および二次診断を行う場合と比べて処理負担は軽減される。特に、通信状態が不安定な現場では、端末装置がサーバに一次診断の結果を送信できない場合が起こり得るが、この場合であっても、本発明によれば、第１診断部が二次診断を更に行える構成であるため、自走式機械の異常を確実に判断することができる。

また、上記目的を達成するため、本発明は、管理センタに設置され、自走式機械に搭載された端末装置と無線通信回線を介して通信するサーバであって、前記端末装置で行われる前記自走式機械の異常についての一次診断の条件を入力する入力部と、前記入力部にて入力された前記一次診断の条件を前記端末装置に送信すると共に、前記端末装置で実行された前記一次診断の結果を前記端末装置から受信する第２通信部と、前記第２通信部が受信した前記一次診断の結果に基づいて前記自走式機械の異常についての二次診断を行う第２診断部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るサーバは、二次診断のみを担当している（一次診断は端末装置の担当である）ので、一次診断および二次診断を担当する場合と比べて処理負担は軽減される。また、一次診断の条件を設定して端末装置に送信することができるから、現場の作業環境に適した診断が可能である。

本発明によれば、端末装置およびサーバの処理負担を軽減した診断処理システムを提供するができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施の形態例に係る診断処理システムの全体構成図である。 図１に示す油圧ショベルのコントロールネットワークの構成図である。 図１に示す油圧ショベルの油圧システムにおける作動油冷却系統の構成図である。 図１に示す油圧ショベルのエンジンの冷却水系統および吸気系統の構成図である。 図１に示すダンプトラックのコントロールネットワークの構成図である。 本発明の実施の形態例に係る診断処理システムの電気的構成を示すブロック図である。 図６に示す各種センサから稼動データ受信部に送信される稼働データの構成例を示す図である。 図６に示す車載端末のセンサ情報記憶部のデータ構成例を示す図である。 図６に示す車載端末の診断条件記憶部の車載端末診断条件テーブルのデータ構成例を示す図である。 図６に示す車載端末の診断条件記憶部の診断項目テーブルのデータ構成例を示す図である。 図６に示す車載端末の診断条件記憶部の診断モデルテーブルのデータ構成例を示す図である。 図６に示す車載端末側の診断処理部が行う診断処理の手順を示すフローチャートである。 図１２に示す診断実行処理の手順を示すフローチャートである。 図６に示す車載端末からサーバに送信されるサーバ送信用データのフォーマットを示す図である。 図６に示すサーバの管理情報記憶部のデータ構成を示す図である。 図６に示すサーバ側の診断処理部が行う診断処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を、鉱山等で用いられるショベルやダンプトラック（以下、「ダンプ」と略す）などの作業機械の異常を診断するシステムに適用した実施の形態例について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態例に係る診断処理システムの全体構成を表す概略図である。

図１に示すように、鉱山の採石場では、ショベル１Ａやダンプ１Ｂなどの作業機械（自走式機械）１が使用されており、それら作業機械１の異常を診断する診断処理システム３００が用いられている。この診断処理システム３００では、採石場の近傍若しくは遠隔の管理センタ２０１に、サーバ２００が設置されている。また作業機械１には、ＧＰＳ衛星４０５を利用して自機の位置を取得する位置取得装置（図示せず）と、各種センサ（図示せず）が搭載されている。そして、各作業機械１の車載端末（端末装置）１００，５１０は、各種データや診断結果などを、無線通信回線４００を介してサーバ２００に送信するようになっている。なお、４０１は中継局である。

ショベル１Ａは、超大型の油圧ショベルであって、走行体２と、この走行体２上に旋回可能に設けた旋回体３と、運転室４と、旋回体３の前部中央に設けたフロント作業機５と、を備えて構成される。フロント作業機５は、旋回体３に回動可能に設けたブーム６と、このブーム６の先端に回動可能に設けたアーム７と、そのアーム７の先端に取り付けられたバケット８とで構成されている。また、運転室４の中には、ショベル１Ａの部位毎の動作状態にかかわる状態量を収集するためのコントローラネットワーク９が設けられている。なお、車載端末１００は、運転室４の中に設置されており、運転室４の上部等の見通しの良い場所にアンテナ１０３が設置されている。

また、ダンプ１Ｂは、本体を形成するフレーム５０５と、運転室５０４と、前輪５０１および後輪５０２と、フレーム５０５の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台５０３と、この荷台５０３を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を備えて構成される。また、運転室５０４の中には、ダンプ１Ｂの部位毎の動作状態にかかわる状態量を収集するためのコントローラネットワーク５０９が設けられている。なお、車載端末５１０は、運転室５０４の中に設置されており、運転室５０４の上部等の見通しの良い場所にアンテナ５１３が設置されている。

次に、図２を用いてショベル１Ａのコントローラネットワーク９の構成例を説明する。図２に示すように、コントローラネットワーク９は、エンジン制御装置１０と、噴射量制御装置１２と、エンジンモニタ装置１３と、走行体２を操作するための電気レバー１５と、フロント作業機５を操作するための電気レバー１６と、電気レバー１５，１６の操作量に応じて油圧制御を行う電気レバー制御装置１７と、ディスプレイ１８と、表示制御装置１９と、キーパッド１４と、油圧モニタ装置２３と、車載端末１００と、により構成されている。

エンジン制御装置１０は、噴射量制御装置１２を制御することによりエンジン１１（図３，４参照）への燃料噴射量を制御する装置である。また、エンジンモニタ装置１３は、エンジン１１の動作状態に係わる状態量を各種センサにより取得してモニタリングを行う。エンジン１１の動作状態を検出するためのセンサとして、例えば、エンジンの吸排気系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２０と、エンジンの冷却水系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２２とが、エンジンモニタ装置１３に接続されている。

エンジン１１の吸排気系統に関連するセンサ群２０には、後述するが、エンジン１１に吸い込まれる空気を冷却するためのインタクーラの出入口に設置されるインタクーラ入口温度センサＴ１、インタクーラ入口圧力センサＰ１、インタクーラ出口温度センサＴ２、インタクーラ出口圧力センサＰ２や、エンジン１１から排出される各気筒（気筒数を１６とする）の排気の温度を検出するための排気温度センサＴ３（１）〜Ｔ３（１６）などが含まれている。エンジン１１の冷却水系統に関連するセンサ群２２には、こちらも後述するが、エンジン１１内を循環する冷却水を冷却するためのラジエータの前後に設置されるラジエータ入口温度センサＴ４、ラジエータ入口圧力センサＰ４、ラジエータ出口温度センサＴ５などが含まれている。

エンジン制御装置１０とエンジンモニタ装置１３とは、通信線によって接続されており、またエンジンモニタ装置１３と車載端末１００とは、ネットワーク回線を介して接続されている。このような構成をとることにより、各種センサで検出したエンジン１１の吸排気系統や冷却水系統の動作状態に係わる状態量を車載端末１００に送信することが可能になっている。

ディスプレイ１８は、運転室４内に設けられショベル１Ａの各種稼働情報を表示する。表示制御装置１９はディスプレイ１８と接続され、表示を制御する。また、キーパッド１４は、表示制御装置１９と接続されており、オペレータの操作入力により各種データ設定やディスプレイ１８の画面切り替え等を受け付ける。

油圧モニタ装置２３は、ショベル１Ａの油圧システムの動作状態に係わる状態量のモニタリングを行う装置である。油圧モニタ装置２３には、油圧システムの動作状態を検出する各種センサが接続されており、例えば、作動油冷却系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２４が接続されている。作動油冷却系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２４には、後述するが、例えば作動油を冷却するためのオイルクーラの出入口に設置されるオイルクーラ入口圧力センサＰ７、オイルクーラ出口温度センサＴ１２、また作動油の温度を検知する作動油温度センサＴ１０などが含まれる。

油圧モニタ装置２３と車載端末１００とは、ネットワーク回線を介して接続されており、油圧モニタ装置２３で検出した作動油冷却系統の動作状態に係わる状態量についても車載端末１００に送信することが可能な構成になっている。

車載端末１００は、前記ネットワーク回線を介して、油圧モニタ装置２３およびエンジンモニタ装置１３と接続されており、油圧モニタ装置２３から、油圧システムの、例えば、作動油冷却系統の動作状態に係わるセンサデータや、エンジン１１の、例えば、吸排気系統や冷却水系統の動作状態に係わるセンサデータを受信している。そして、車載端末１００は、受信したセンサデータと診断項目別の正常基準値との比較により動作状態に関する診断処理を行う。

また、車載端末１００は、前記ネットワーク回線を介して、表示制御装置１９と接続されており、診断結果を送信することによりディスプレイ１８に診断結果を表示するようにしてもよい。車載端末１００は、さらに外部と通信するアンテナ１０３と接続されており、外部のサーバ２００と接続され、通信を行うことで稼働データや診断結果、診断条件等の送受信を行うことが可能になっている。

図３は、ショベル１Ａの油圧システムにおける作動油冷却系統の全体概略構成を示すと共に、作動油冷却系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２４の各センサの設置位置を示す概念構成図である。図３において、１１はショベル１Ａの旋回体３に搭載されたエンジンであり、２５はこのエンジン１１のクランクシャフト（図示せず）の回転駆動力によりポンプトランスミッション２６を介して駆動されるメインポンプ、２７はこのメインポンプ２５から吐出される作動油により駆動されるアクチュエータ（例えば、ブームシリンダやアームシリンダなど）である。

また、２８はメインポンプ２５の吐出配管に接続され、メインポンプ２５からアクチュエータ２７への作動油の流量および流れ方向を制御するコントロールバルブ、３０は前記メインポンプ２５と同様にエンジン１１のクランクシャフトの回転駆動力によりポンプトランスミッション２６を介して駆動され、コントロールバルブ２８を切替駆動するためのパイロット元圧を生成するパイロットポンプ、３１はこのパイロットポンプ３０の吐出配管に接続され、パイロットポンプ３０で生成されたパイロット元圧を電気レバー制御装置１７からの制御信号に応じて減圧しパイロット圧を生成するパイロット減圧弁である。

また、３３はコントロールバルブ２８と作動油タンク３４との間に設けられ作動油を冷却するオイルクーラ、３６はこのオイルクーラ３３を冷却する冷却風を生起するオイルクーラ冷却ファン、３７はこのオイルクーラ冷却ファン３６を駆動するオイルクーラファン駆動モータ、３８はエンジン１１のクランクシャフト（図示せず）の回転駆動力によりポンプトランスミッション２６を介して駆動され、オイルクーラファン駆動モータ３７を駆動するための作動油を吐出配管を介して供給するオイルクーラファン駆動ポンプ、４０はオイルクーラファン駆動モータ３７のドレン配管である。

この図３では、便宜上、アクチュエータやこれに対応してコントロールバルブやパイロット減圧弁を１つのみ図示しているが、実際にはショベル１Ａには多数のアクチュエータが搭載されており、それらに対応したコントロールバルブおよびパイロット減圧弁等の油圧機器が設けられている。

次に、図３の油圧システムの作動油冷却系統における各種センサについて説明する。図３において、Ｔ１０は作動油タンク３４内の作動油温度を検出する作動油温度センサ、Ｔ１１はオイルクーラ３３のオイルクーラ冷却ファン３６前面の空気温度を検出するオイルクーラ前面温度センサ、Ｔ１２はオイルクーラ３３の下流側配管に設けられ、オイルクーラ３３から流出する作動油の温度を検出するオイルクーラ出口温度センサである。また、Ｔ９はオイルクーラファン駆動モータ３７のドレン配管４０に設けられ、オイルクーラファン駆動モータ３７のドレン温度を検出するファンモータドレン温度センサである。

Ｐ７は、オイルクーラ３３の上流側配管に設けられオイルクーラ３３に流入する作動油の圧力を検出するオイルクーラ入口圧力センサである。Ｐ８は、オイルクーラファン駆動モータ３７に流入する作動油の圧力を検出するファンモータ入口圧力センサである。Ｐ９は、オイルクーラファン駆動モータ３７のドレン配管４０に設けられ、オイルクーラファン駆動モータ３７のドレン圧力を検出するファンモータドレン圧力センサである。

作動油冷却系統の動作状態を検出するためのセンサ群２４（図２参照）に含まれる各センサで取得した状態量、即ち、上記の作動油温度センサＴ１０で検出される作動油温度、オイルクーラ前面温度センサＴ１１で検出されるオイルクーラ前面温度、オイルクーラ出口温度センサＴ１２で検出されるオイルクーラ出口温度、ファンモータドレン温度センサＴ９で検出されるファン駆動モータドレン温度、オイルクーラ入口圧力センサＰ７で検出されるオイルクーラ入口圧力、ファンモータ入口圧力センサＰ８で検出されるファン駆動モータ入口圧力、およびファンモータドレン圧力センサＰ９で検出されるファン駆動モータドレン圧力のセンサデータは、油圧モニタ装置２３に入力される。そして、油圧モニタ装置２３は、入力された上記センサデータを油圧システムの作動油冷却系統に関するセンシングデータとしてネットワーク回線を介して車載端末１００に送信する。

図４は、ショベル１Ａのエンジン１１の冷却水系統および吸排気系統の全体構成を概念的に示すと共に、冷却水系統および吸排気系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群２０とセンサ群２２の各種センサの設置位置を示す概念構成図である。まずは、図４をもとにエンジン１１の冷却水系統の説明を行う。図４において、４５はエンジン１１のクランクシャフトの回転駆動力を利用してポンプトランスミッション２６を介して駆動される冷却水ポンプ、４６はこの冷却水ポンプ４５から吐出され、エンジン１１を冷却して水温が上昇した冷却水を冷却するラジエータである。

また、４７はラジエータ４６の入口に接続されたラジエータ入口配管、４８はラジエータ４６の出口に接続されたラジエータ出口配管である。５４は図示しないファン駆動ポンプからの圧油により駆動されるラジエータ冷却ファン駆動モータ、５８はラジエータ冷却ファン駆動モータ５４により駆動され、ラジエータ４６を冷却する風を生起するラジエータ冷却ファンである。

次に、図４のエンジン１１の冷却水系統における各種センサについて説明する。Ｔ６は、ラジエータ４６のラジエータ冷却ファン駆動モータ５４側直近の空気温度を検出するラジエータ前面空気温度センサである。Ｔ４は、ラジエータ入口配管４７に設けられ、ラジエータ４６に流入する冷却水の温度を検出するラジエータ入口温度センサである。Ｔ５は、ラジエータ出口配管４８に設けられ、ラジエータ４６から流出する冷却水の温度を検出するラジエータ出口温度センサである。

Ｐ４はラジエータ入口配管４７に設けられ、ラジエータ４６に流入する冷却水の圧力を検出するラジエータ入口圧力センサ、Ｐ６はラジエータ冷却ファン駆動モータ５４への入口配管に設けられラジエータ冷却ファン駆動モータ５４に流入する圧油の圧力を検出するファン駆動モータ入口圧力センサである。

エンジン１１の冷却水系統の動作状態を検出するためのセンサ群２０（図２参照）に含まれる各センサで取得した状態量、即ち、上記ラジエータ前面空気温度センサＴ６で検出されるラジエータ前面空気温度、ラジエータ入口温度センサＴ４で検出されるラジエータ入口温度、ラジエータ出口温度センサＴ５で検出されるラジエータ出口温度、ラジエータ入口圧力センサＰ４で検出されるラジエータ入口圧力、およびファン駆動モータ入口圧力センサＰ６で検出されるファンモータ入口圧力のセンサデータは、エンジンモニタ装置１３に入力される。そして、エンジンモニタ装置１３は、入力された上記センサデータをエンジン１１の冷却水系統に関するセンシングデータとしてネットワーク回線を介して車載端末１００に送信する。

次に、図４をもとにエンジン１１の吸排気系統の説明を行う。図４において、６５はエアクリーナ、６６はエアクリーナ６５から吸い込まれた空気を加圧するターボ、６７はこのターボ６６で加圧されエンジン１１に吸い込まれる空気の冷却を行うインタクーラ、６８はこのインタクーラ６７の入口に接続されたインタクーラ入口配管、６９はインタクーラ６７の出口に接続されたインタクーラ出口配管である。７０はエンジン１１に設けられ、インタクーラ６７で冷却された空気を吸い込んで燃料と混合して燃焼させる複数のシリンダである。７１はこれらの複数のシリンダ７０で発生した燃焼ガスの排気を行う排気配管、７２はマフラである。

次に図４のエンジン１１の吸排気系統における各種センサについて説明する。Ｐ１はインタクーラ入口配管６８に設けられたインタクーラ入口圧力センサ、Ｔ１は同様にインタクーラ入口配管６８に設けられたインタクーラ入口温度センサである。Ｐ２はインタクーラ出口配管６９に設けられたインタクーラ出口圧力センサ、Ｔ２は同様にインタクーラ出口配管６９に設けられたインタクーラ出口温度センサである。また、Ｔ３は排気配管７１に設けられた排気温度センサであり、１６気筒の場合、気筒毎にＴ３（１）〜Ｔ３（１６）まで１６個設置されている。

エンジン１１の吸気排気温度の動作状態を検出するためのセンサ群２２（図２参照）に含まれる各センサで取得した状態量、即ち、上記インタクーラ入口温度センサＴ１で検出したインタクーラ入口温度、インタクーラ入口圧力センサＰ１で検出したインタクーラ入口圧力、インタクーラ出口温度センサＴ２で検出したインタクーラ出口温度、インタクーラ出口圧力センサＰ２で検出したインタクーラ出口圧力、および排気温度センサＴ３（１）からＴ３（１６）で検出した排気温度のセンサデータは、エンジンモニタ装置１３に入力される。そして、エンジンモニタ装置１３は、入力された上記センサデータをエンジン１１の吸排気系統に関するセンシングデータとしてネットワーク回線を介して車載端末１００に送信する。

次に、図５を用いてダンプ１Ｂのコントローラネットワーク５０９の構成例を説明する。図５に示すように、コントローラネットワーク５０９は、エンジン制御装置５２０と、噴射量制御装置５２１と、エンジンモニタ装置５２２と、モータ制御装置５３２と、モータモニタ装置５３３と、ブレーキペダル５２９と、アクセルペダル５３０と、ステアリング５３１と、これらブレーキペダル５２９、アクセルペダル５３０、およびステアリング５３１の操作量に応じて走行指令を出力する走行指令装置５２８と、ディスプレイ５２３と、表示制御装置５２４と、キーパッド５２５と、速度モニタ装置５２６と、ペイロードモニタ装置５２７と、車載端末５１０と、により構成されている。

エンジン制御装置５２０は、噴射量制御装置５２１を制御することによりエンジン（図示せず）への燃料噴射量を制御する装置である。また、エンジンモニタ装置５２２は、エンジンの動作状態に係わる状態量を各種センサにより取得してモニタリングを行う。エンジンの動作状態を検出するためのセンサとして、例えば、エンジンの吸排気系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群５３４と、エンジンの冷却水系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群５３５とが、エンジンモニタ装置５２２に接続されている。なお、センサ群５３４，５３５の各構成は、上述したショベル１Ｂのセンサ群２０，２２と概ね同じである。

エンジン制御装置５２１とエンジンモニタ装置５２２とは、通信線によって接続されており、またエンジンモニタ装置５２２と車載端末５１０とは、ネットワーク回線を介して接続されている。このような構成をとることにより、各種センサで検出したエンジンの吸排気系統や冷却水系統の動作状態に係わる状態量を車載端末５１０に送信することが可能になっている。

同様に、モータ制御装置５２０は、モータの回転速度および回転方向を制御する装置である。なお、ダンプ１Ｂは、エンジンの動力で発電機を駆動し、発電機から出力される電力によってモータが回転することで走行が可能となるよう構成されている。また、モータモニタ装置５３３は、モータの動作状態に係わる状態量を各種センサにより取得してモニタリングを行う。モータの動作状態を検出するためのセンサとして、例えば、モータの電気系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群５３６と、モータの冷却水系統の動作状態をセンシングするためのセンサ群５３７とがモータモニタ装置５３３に接続されている。

ディスプレイ５２３は、運転室５０４内に設けられダンプ１Ｂの各種稼働情報を表示する。表示制御装置５２４はディスプレイ５２３と接続され、表示を制御する。また、キーパッド５２５は、表示制御装置５２４と接続されており、オペレータの操作入力により各種データ設定やディスプレイ５２３の画面切り替え等を受け付ける。

速度モニタ装置５２６は、ダンプ１Ｂの走行状態に係わる状態量のモニタリングを行う装置である。この速度モニタ装置５２６には、速度センサ５３９が接続される。また、ペイロードモニタ装置５２７は、荷台５０３の積載量に係わる状態量のモニタリングを行う装置である。このペイロードモニタ装置５２７には、ペイロードセンサ５４０が接続される。なお、速度モニタ装置５２６およびペイロードモニタ装置５２７は、車載端末５１０とネットワーク回線を介して接続されている。

車載端末５１０は、前記ネットワーク回線を介して、エンジンモニタ装置５２２、モータモニタ装置５３３、速度モニタ装置５２６、およびペイロードモニタ装置５２７と接続されており、各装置５２２，５３３，５２６，５２７から送信された各種センサデータと診断項目別の正常基準値との比較により動作状態に関する診断処理を行う。

また、車載端末５１０は、前記ネットワーク回線を介して、表示制御装置５２４と接続されており、診断結果を送信することによりディスプレイ５２３に診断結果を表示するようにしてもよい。車載端末５１０は、さらに外部と通信するアンテナ５１３と接続されており、外部のサーバ２００と接続され、通信を行うことで稼働データや診断結果、診断条件等の送受信を行うことが可能になっている。

次に、診断処理システム３００の詳細について、ショベル１Ａの車載端末１００とサーバ２００との間で構築される診断処理システムを例に挙げて説明する。なお、ダンプ１Ｂの車載端末５１０とサーバ２００との間で構築される診断処理システムは、ショベル１Ａの車載端末１００とサーバ２００との間で構築される診断処理システムと比べて、取り扱うセンサデータ、診断条件、診断項目等に違いがあるものの、全体構成および制御方法に関しては概ね同じであるため、本明細書において説明は省略する。

図６に診断処理システム３００の電気的構成を示す。図６に示すように、診断処理システム３００は、大きく車載端末１００とサーバ２００とで構成される。ここで、車載端末１００は、前記のとおり、ショベル１Ａに搭載される。１台のショベル１Ａにつき１台の車載端末１００が搭載される。それに対して、サーバ２００は、複数台の車載端末１００を管理する装置であり、Ｎ台の車載端末１００に対して１台のサーバ２００が割り当てられる。

サーバ２００は、通信部（第２通信部）２０２と、診断処理部（第２診断部）２０４と、診断結果記憶部２０６と、送信制御部２０８と、入力部２１０と、管理情報書換部２１２と、管理情報記憶部２１４と、表示部２１６と、から構成されている。

通信部２０２は、車載端末１００とのデータ送受信を行うための通信モジュールであり、Ｎ台の車載端末１００との通信によってデータ授受を行う。入力部２１０は、通常のパソコンにおけるキーボードおよびマウスに相当し、サーバで管理している情報や診断条件の書き換え等を行う。表示部２１６は、通常のパソコンにおけるディスプレイに相当し、診断結果や管理情報を出力して表示する。

診断処理部２０４は、車載端末１００から送信されるショベル１Ａの稼動データをもとに異常を検出するための診断処理を実行する。診断結果記憶部２０６は、車載端末１００で診断した結果およびサーバ２００の診断処理部２０４で診断した結果を保存して記憶する。管理情報記憶部２１４は、車載端末１００およびサーバ２００での診断実行にかかわる診断条件、診断項目等の管理情報を記憶している。管理情報書換部２１２は、入力部２１０を介して受け付けた指示情報に基づいて管理情報記憶部２１４の情報を書き換える。送信制御部２０８は、入力部２１０を介して受け付けた指示情報に基づいて、管理情報記憶部２１４で記憶している診断条件等の情報を、通信部２０２を介して車載端末１００に送信する。

一方で、車載端末１００は、稼働データ受信部（データ受信部）１０２と、診断処理部（第１診断部）１０４と、センサ情報記憶部１０６と、診断条件記憶部１０８と、更新処理部１１２と、通信状態判断部１１４と、診断結果記憶部１１６と、稼働データ記憶部１１８と、送信データ選択部１２０と、通信部１２２と、表示部１２４と、から構成される。

稼働データ受信部１０２は、ネットワーク回線を介してエンジンモニタ装置１３および油圧モニタ装置２３と接続されており（図２参照）、部位系統毎の状態量として各種センサの稼働データを受信する。診断処理部１０４は、稼働データ受信部１０２で受信した稼働データを入力として、ショベル１Ａの稼働状態を診断するための診断処理を実行する。稼働データ記憶部１１８は、稼働データ受信部１０２で受信した稼働データを記憶している。診断結果記憶部１１６は、診断処理部１０４が処理した結果を記憶している。

送信データ選択部１２０は、稼働データ記憶部１１８と診断結果記憶部１１６の情報を参照し、サーバ２００へ送信するための送信データを作成して通信部１２２に出力するとともに、必要に応じて表示部１２４へ情報表示用の出力制御を行う。通信部１２２は、サーバ２００とのデータ送受信を行うための通信モジュールである。更新処理部１１２は、サーバ２００から通信部１２２を介して受信した診断条件に関する情報を入力するとともに、診断条件記憶部１０８の内容を書き換える処理を行う。

通信状態判断部１１４は、車載端末１００とサーバ２００との通信の確立状況を示す情報（例えば、サーバに対してリクエストを出し、そのリクエストに対してレスポンスのあった回数もしくはレスポンスの有無など）を通信部１２２より受信し、その情報に基づいて判断した通信状況（通信状態）に関する情報（例えば、通信良好、通信不安定、通信圏外等）を診断処理部１０４に出力する。診断条件記憶部１０８は、診断処理部１０４が実行する処理条件を記憶している。センサ情報記憶部１０６は、稼働データ受信部１０２が受信したショベル１Ａの稼働データがどの部位系統の状態を示すデータであるかを認識するための識別関連情報を記憶している。

次に、車載端末１００が行う処理内容について詳細に説明する。まず、稼働データ受信部１０２について説明する。稼働データ受信部１０２は、ネットワーク回線を介してエンジンモニタ装置１３および油圧モニタ装置２３と接続されており（図２参照）、部位系統毎の状態量として各種センサの稼働データを受信する。

図７は、ショベル１Ａから受信する稼働データの構成例を示している。例えば、稼働データは、部位系統ＩＤとセンサＩＤとセンサ値とをひとつのまとまりとして構成するメッセージ本体と、車載端末１００の内部クロック（図示せず）によって計測した当該メッセージの受信日時とで構成される。

ここで、部位系統ＩＤとは、対象センサの取り付けられている部位系統を特定するためのＩＤであり、さらにセンサＩＤは、対象部位系統に取り付けられているセンサのなかから対象センサを一意に特定するためのユニークなＩＤである。センサ値は、部位系統ＩＤとセンサＩＤから特定されるユニークなセンサによる計測値を示している。

稼働データ受信部１０２は、図６に示した稼働データを受信すると、まずは稼働データ記憶部１１８に出力して記録する処理を行う。したがって、稼働データ記憶部１１８には、図６に示した稼働データが時間方向（時系列順）に蓄積された情報が記憶される。また、稼働データ受信部１０２は、受信した稼働データを診断処理部１０４に対して出力する処理を行う。

次に、センサ情報記憶部１０６に記憶している内容について図８を用いて説明する。センサ情報記憶部１０６は、図８に示すように、ショベル１Ａから受信する稼働データに含まれている部位系統ＩＤとセンサＩＤを識別するための情報を記憶している。即ち、センサ情報記憶部１０６は、部位系統ＩＤとセンサＩＤの組み合わせにより特定されるセンサの詳細情報および識別情報を記憶している。診断処理部１０４は、このセンサ情報記憶部１０６の内容を参照することによって稼働データの内容を認識することが可能となる。

次に、診断条件記憶部１０８の内容について図９から図１１を用いて詳細に説明する。診断条件記憶部１０８には、車載端末診断条件テーブル１０８ａと、診断項目テーブル１０８ｂと、診断モデルテーブル１０８ｃとが記憶されている。まず、図９を用いて診断条件記憶部１０８に記憶している車載端末診断条件テーブル１０８ａについて説明する。図９に示すように、車載端末診断条件テーブル１０８ａには、車載端末１００側で実行する診断処理の条件が設定されている。

図９の項目（１）は、サーバ２００との通信状態により診断条件を動的に切り替えるか否かを診断条件として定めている。ここで、設定内容における“１”は設定有効を示しており、“０”は設定無効を示している。“１”が設定された場合は、診断処理部１０４が診断処理を実行する際に、通信状態判断部１１４が検知したサーバ２００との通信状態に応じて動的な変更を行う。即ち、通信状態が変化したことをトリガーとして、診断条件が随時変更される。設定有効の場合における具体的な診断条件は、図９の項目（１−２）において設定される。一方で、図９の項目（１）で“０”が設定された場合には、診断処理部１０４は、サーバ２００との通信状態によらず一定の診断条件によって処理を実行する。設定無効の場合における具体的な診断条件は、図９の項目（１−１）において設定される。

図９の項目（１−１）と項目（１−２）において設定される事項は、診断処理時間間隔（Ａ）と車載端末１００で担当する診断レベル（Ｂ）である。（Ａ）の診断処理時間間隔とは、診断処理部１０４が、稼働データの異常判定処理を行う処理時間の間隔である。項目（１−１）の（Ａ）では、サーバ２００との通信状態に拘らず、診断処理時間間隔が１０００ｍｓに設定されている。一方、項目（１−２）の（Ａ）では、診断条件を動的に切替えるために、サーバ２００との通信状態が（ｉ）通信状態良好の場合、（ｉｉ）通信不安定な場合、（ｉｉｉ）通信圏外の場合の３段階でそれぞれ診断処理時間間隔が設定される。

図９の例では、（ｉ）の場合が１０００ｍｓ、（ｉｉ）の場合が５０００ｍｓ、（ｉｉｉ）の場合が６００００ｍｓと、通信状態が悪くなるほど診断処理時間間隔が長くなるように設定されている。これは、通信状態が悪い場合において診断処理時間間隔を短くすると、次に述べるように、車載端末１００がＬｖ２の診断まで行わなければならないため、車載端末１００の処理負担が増えてしまうからである。

また、（Ｂ）の診断レベルとは、後述する診断項目テーブル１０８ｂで設定された複数の診断レベル（具体的にはＬｖ１とＬｖ２）の中でどのレベルまでを車載端末１００側で診断処理の対象とするかということである。項目（１−１）の（Ｂ）では、サーバ２００との通信状態に拘らず、車載端末１００で担当する診断レベルがＬｖ１に設定されている。一方、項目（１−２）の（Ｂ）では、診断条件を動的に切替えるために、サーバ２００との通信状態に応じて診断レベルが設定される。具体的には、車載端末１００が担当する診断レベルは、（ｉ）通信状態良好の場合にはＬｖ１に設定され、（ｉｉ）通信不安定な場合および（ｉｉｉ）通信圏外の場合にはＬｖ２に設定される。即ち、本実施形態では、診断条件の動的切替が有効で、かつ、通信状態が良好な場合には、車載端末１００がＬｖ１までの診断しか行わず、車載端末１００からサーバ２００側にデータを送信することが困難または不可能な場合には、車載端末１００がＬｖ２までの診断を行っている。

次に、図９の項目（２）は、階層診断の有無を診断条件として定めている。ここで階層診断とは、簡易な診断から詳細な診断へ段階的に診断レベルを変えて診断処理を実行することを意味する。後述する診断項目テーブル１０８ｂ（図１０参照）を用いて具体的に説明すると、階層診断とは、まず簡易的な診断レベルとして位置付けられる診断レベルＬｖ１での診断処理（簡易診断）を行い、次に、より詳細な診断レベルとして位置付けられる診断レベルＬｖ２での診断処理（詳細診断）を実行することである。

そして、図９の項目（２）の設定が“１”で設定有効になっている場合には、上位項目の診断結果が異常の場合のみ下位項目の診断を実行するように上位項目の結果を受けて段階的に診断を実行する。一方で、項目（２）の設定が０で設定無効になっている場合には、すべてのレベルを同等として扱い上位項目の診断結果によらず下位項目も実行する。これらの詳細については診断処理部１０４の処理フローの説明の際に詳述する。

次に、診断条件記憶部１０８に記憶されている診断項目テーブル１０８ｂについて、図１０を用いて説明する。図１０に示す診断項目テーブル１０８ｂは、診断処理部１０４が診断処理を実行するための診断項目を管理するテーブルである。診断項目テーブル１０８ｂは、診断部位の系統毎に診断内容（診断項目）を管理している。例えば、図１０において、エンジンという診断部位の系統は、冷却系統異常、吸気系統異常、排気温度異常の３つ大きな診断項目を有しており、そのなかで、例えば冷却系統異常は、Ｌｖ１（一次診断）の診断項目として、（１−１）ラジエータ入口温度閾値判定および（１−２）ラジエータ出口温度閾値判定の２つを有しており、Ｌｖ２（二次診断）の診断項目として、（１−１−１）冷却系統多変量モデル診断の１つを有している。

Ｌｖ１の診断項目は、対象となるセンサのデータを診断モデルテーブル１０８ｃ（図１１参照）に記憶している正常基準値と比較するという閾値判定によって診断を行う方法であり、本実施形態において、簡易的な診断項目として位置付けられるものである。一方で、Ｌｖ２の診断項目は、Ｌｖ１より複雑で詳細な診断を行うために、対象となる複数のセンサのデータを多変量解析することによって診断を行う方法（多変量モデル診断）であり、図１１に示す診断モデルテーブル１０８ｃに記憶された複数センサの正常基準値と多変量解析の結果とを比較して異常判定が行われる。なお、上記の例では、閾値判定と多変量モデル診断という診断方法の違いで診断レベルを分けているが、例えば、診断方法（処理内容）は同じであるが、対象となるセンサの違いで診断レベルを分けるようにしても構わない。また、Ｌｖ１とＬｖ２以外にも、例えばＬｖ３、Ｌｖ４・・・とより多くの診断レベルを有する構成にしても構わない。

次に、診断条件記憶部１０８に記憶されている診断モデルテーブル１０８ｃについて図１１を用いて説明する。図１１に示す診断モデルテーブル１０８ｃは、診断処理部１０４が図１０に示した各診断項目を実行する際のパラメータをまとめたテーブルである。例えば、診断モデルテーブル１０８ｃには診断項目毎に診断レベル、診断処理を担当する場所（処理担当）、診断対象とするセンサ、および診断に用いる正常基準値（上限値、下限値、平均値、分散値など）が記憶されている。

診断項目毎の診断レベルは、図１０の診断項目テーブル１０８ｂの各Ｌｖに対応している。診断処理を担当する場所は、基本的に上位診断項目（Ｌｖ１）については車載端末１００が担当し、下位診断項目（Ｌｖ２）についてサーバ２００が担当するように設定される。勿論、先にも述べたように、処理担当がサーバ２００に設定されている場合であっても、車載端末１００とサーバ２００との通信状態によっては、処理担当がサーバ２００から車載端末１００に動的に代わる場合もあり得る。

診断対象とするセンサは、Ｌｖ１については閾値判定であるため、１つのセンサが対象となり、Ｌｖ２については多変量診断となるため、複数のセンサが対象となる。Ｌｖ１の項目に関しては、閾値判定を行うための正常上限値と正常下限値が正常基準値として記憶されている。Ｌｖ２の項目に関しては、多変量診断を行うための複数センサに関しての正常平均値と正常分散値が正常基準値として記憶されている。ただし、この正常平均値と正常分散値は、動作モード毎に特性が異なるため、別々に有するようになっている。なお、動作モードとは、例えば、ショベル１Ａにおいて、旋回体３の旋回時、ブーム６上げ時、走行時などの各動作状態のことである。

以上のように、診断条件記憶部１０８には、車載端末診断条件テーブル１０８ａと、診断項目テーブル１０８ｂと、診断モデルテーブル１０８ｃとが記憶されており、診断処理部１０４は主にこれらを参照することで診断処理を実行している。また、更新処理部１１２は、診断条件記憶部１０８に記憶されている各テーブル１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの設定内容を、サーバ２００から受信した内容に書き換えることが可能である。

次に、診断処理部１０４が行う診断処理の内容について図１２を用いて詳細に説明する。図１２は、診断処理部１０４の診断処理の手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、診断処理部１０４は、車載端末１００が起動すると、まずＳ２０００において診断条件記憶部１０８から上記で説明した各種テーブル、即ち、車載端末診断条件テーブル１０８ａと、診断項目テーブル１０８ｂと、診断モデルテーブル１０８ｃとを読み込む。次に、診断処理部１０４は、Ｓ２０５０において、センサ情報記憶部１０６に記憶されている識別関連情報を読み込む。

次に、診断処理部１０４は、Ｓ２１５０において、前記Ｓ２０００で読み込んだ図９に示す車載端末診断条件テーブル１０８ａの内容から、項目（１）通信状態による診断条件動的切替有無の設定内容を認識し、設定内容が“１”であれば、Ｓ２１５０においてＹＥＳと判定し、設定内容が“０”であればＮＯと判定する。Ｓ２１５０においてＮＯの判定を行った場合は、Ｓ２３５０において、診断処理部１０４は、稼働データ受信部１０２から新しい稼動データを受信したか否かを判断し、受信していなければ、ＮＯの判定となり受信するまでＳ２３５０の判定処理を繰り返す。一方で、Ｓ２３５０において、稼働データ受信部１０２から新しい稼働データを受信した場合にはＹＥＳの判定となり、診断処理部１０４は、Ｓ２４００において、診断実行処理を行う。このＳ２４００の診断実行処理の詳細については、別途後述する。

Ｓ２１５０に戻って、診断処理部１０４は、このステップにおいてＹＥＳの判定を行った場合は、Ｓ２２００のステップに進む。Ｓ２２００において、診断処理部１０４は、通信状態判断部１１４からサーバ２００との通信状態に関する情報を受信したか否かを判断する。ここで、受信していなければ診断処理部１０４は、ＮＯと判断し、受信するまでこの判定処理を繰り返す。一方で、ＹＥＳと判断した場合には、Ｓ２２５０に進み、診断処理部１０４は、稼働データ受信部１０２から新しい稼働データを受信したか否かを判断する。診断処理部１０４は、Ｓ２２５０において、新しい稼働データを受信していないと判断した場合には、Ｓ２２００までさかのぼり、Ｓ２２００においてサーバ２００との通信状態の変化を再度確認したのちに改めてＳ２２５０において、稼働データ受信部１０２からの稼働データの受信有無を判断する。そして、診断処理部１０４は、Ｓ２２５０において、稼動データ受信部１０２から新しい稼働データを受信したと判断した場合には、Ｓ２２７０において、通信状態に応じたパラメータの設定処理を行う。

Ｓ２２７０では、診断処理部１０４は、図９に示した車載端末診断条件テーブル１０８ａの内容をもとに、前記Ｓ２２００で通信状態判断部１１４から受信した通信状態に応じたパラメータの設定処理を行う。即ち、診断処理部１０４は、通信状態判断部１１４からサーバ２００との通信状態が“通信良好”、“通信不安定”、“通信圏外”のいずれを受信したかに基づいて、図９の項目（１−２）の（Ａ）診断処理時間間隔と（Ｂ）車載端末で担当する診断レベルとの２つのパラメータを決定して設定する。この設定処理を終了したのちに、診断処理部１０４は、Ｓ２３００において、診断実行処理を実行する。

このＳ２３００の処理については後述するが、基本的にはＳ２４００の診断実行処理と同じ処理を行う。Ｓ２３００とＳ２４００との相違は、設定パラメータの内容とその内容の変更有無にある。即ち、Ｓ２３００では、Ｓ２２７０により通信状態の変化があればパラメータの設定内容を変更する処理を行うが、Ｓ２４００では、車載端末診断条件テーブル１０８ａの（１−１）の通信状態切替“無”の場合のパラメータを処理に用い、通信状態に変化があってもパラメータの設定内容の変更する処理を行わない。

次に、診断処理部１０４が行うＳ２３００とＳ２４００の診断実行処理の内容について、図１３を用いて詳細に説明する。図１３は、診断実行処理の手順を示すフローチャートである。ここで、図１３に示す診断実行処理の内容は、図９に示す車載端末診断条件テーブル１０８ａの（２）階層診断の有無の設定が有効な場合を示したものであり、ここが無効である場合は、図１３のＳ３１００の判断処理がない処理手順となる。以下は、階層診断の有無の設定が有効な場合についての説明である。

診断処理部１０４は、診断実行処理において、診断内容毎、診断レベル毎にＳ３０００からＳ３１５０の処理を実行する。診断内容毎とは、図１０に示した診断項目テーブル１０８ｂの各“診断内容”を意味し、例えば、冷却系統異常と、吸気系統異常と、排気温度異常と、作動油冷却系統異常のそれぞれに対して診断を行うことを意味する。そして、診断レベル毎とは、図１０に示した診断項目テーブル１０８ｂのＬｖ１とＬｖ２のそれぞれの診断レベルに対して処理することを意味する。

診断処理部１０４は、Ｓ３０００において、ある診断内容の、ある診断レベルの診断項目に対して、当該診断項目の診断が車載端末１００の担当であるか否かを判断する。より詳細には、Ｓ３０００の判定処理において、診断処理部１０４は、図１１の診断モデルテーブル１０８ｃの内容を参照し、当該診断項目の処理担当が“車載端末”になっているか否かを確認する。また、診断処理部１０４は、図１２のＳ２２７０にて設定されたパラメータ（車載端末１００で担当する診断レベルのパラメータ）が存在するか否かについてもＳ３０００において確認する。

ここで、図１２のＳ２２７０にて設定されたパラメータが存在する場合には、そのパラメータの設定を優先的に用いることとした上で、診断処理部１０４は、当該診断項目の処理担当が車載端末１００であるか否かを判断する。そのパラメータが存在しない場合には、診断処理部１０４は、図１１の診断モデルテーブル１０８ｃの内容に基づいて、当該診断項目の処理担当が車載端末１００であるか否かを判断する。

例えば、エンジン１１の冷却系統異常（図１０参照）を診断する場合の例について説明すると、通信良好かつ診断条件動的切替の設定が有効“１”（図９の（１）参照）の場合には、Ｓ２２７０において、車載端末１００で担当する診断レベルのパラメータがＬｖ１に設定される（図９の（１−２）−（Ｂ）−（ｉ）参照）。この場合、診断レベルがＬｖ１である（１−１）ラジエータ入口温度閾値判定および（１−２）ラジエータ出口温度閾値判定（図１１参照）は車載端末１００によって処理され、診断レベルがＬｖ２の（１−１−１）冷却系統多変量モデル診断はサーバ２００によって処理される。

一方、通信不安定の場合には、車載端末１００で担当する診断レベルのパラメータがＬｖ２に設定される（図９の（１−２）−（Ｂ）−（ｉｉ）参照）。この場合、診断レベルがＬｖ１である診断項目（１−１）ラジエータ入口温度閾値判定および（１−２）ラジエータ出口温度閾値判定（図１１参照）は、車載端末１００によって処理される。さらに、この処理で異常と判断される（Ｓ３１００でＹＥＳ）と、診断レベルがＬｖ２の（１−１−１）冷却水系統多変量モデル診断も車載端末１００によって処理される。

Ｓ３０００において、当該診断項目の処理担当が車載端末１００と判断した場合には、診断処理部１０４は、ＹＥＳの判定を行ってＳ３１００に進み、サーバ２００と判断した場合には、診断処理部１０４は、ＮＯの判定を行って次の診断内容もしくは診断レベルの処理に移る。

Ｓ３０００でＹＥＳの判定を行った場合には、診断処理部１０４は、Ｓ３１００において上位階層診断項目に異常があったか否かを判断する。ここで、上位階層診断項目とは、ある診断内容のＬｖ２の診断項目に対するＬｖ１の診断項目のことであり、図１０の診断項目テーブル１０８ｂを用いて具体的に説明すると、エンジンの冷却系統異常の診断項目である冷却系統多変量モデル診断の上位階層にあたる診断項目は、ラジエータ入口温度閾値判定およびラジエータ出口温度閾値判定である。

Ｓ３１００でＹＥＳの場合には、診断処理部１０４は、Ｓ３１５０に進んで異常判定処理を行う。即ち、Ｓ３１００からＳ３１５０で進む処理は、ある診断内容についてＬｖ１の診断項目について異常が発生した場合のみを対象にＬｖ２の診断項目を実行することを意味している。これが、図９の車載端末診断条件テーブル１０８ａの項目（２）階層診断有無の設定が有効なときの処理の手順となる。一方で、この設定が無効である場合には、上位階層診断項目の診断結果によらず、Ｌｖ１とＬｖ２の両方の診断レベルについて処理を実行する。

次に、Ｓ３１５０において実行される異常判定処理について説明する。異常判定処理には、大きくＬｖ１の閾値判定処理と、Ｌｖ２の多変量モデル診断処理の２つの処理がある。それぞれの処理の内容について以下で説明する。

まず、Ｌｖ１の閾値判定処理について説明する。ある診断項目の診断対象センサについて時刻ｔのセンサデータをｄ（ｔ）とする。図１１に示す診断モデルテーブル１０８ｃにはＬｖ１の閾値判定に用いる正常上限値と正常下限値とが記憶されており、それらをそれぞれｄ_ｕｐ，ｄ_ｌｏｗとすると、ｄ（ｔ）が式（１）を満足する場合に正常と診断し、満足しない場合には異常と診断する。

次にＬｖ２の多変量モデル診断処理について説明する。Ｌｖ２の多変量モデル診断処理において、診断対象とするＮ個のセンサデータを、ｄ_１（ｔ），ｄ_２（ｔ），…ｄ_Ｎ（ｔ）とする。また、図１１に示す診断モデルテーブル１０８ｃには動作モード毎の正常平均値と正常分散値が記憶されている。そこで、動作モードｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）におけるセンサｉの正常平均値、正常分散値をそれぞれμ_ｍｉ，σ_ｍｉとすると、Ｌｖ２の多変量モデル診断処理では、まず動作モード毎の乖離度Ｌ（ｔ，ｍ）を、式（２）を用いて計算する。

そして、次に、Ｍ個の動作モードの乖離度Ｌ（ｔ，ｍ）、ただし、ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）のなかで最小の乖離度ｍ＝ｍ（Ｌ_ｍｉｎ）を新ためて対象診断項目における動作モードと特定し、そのときの乖離度を時刻ｔにおける乖離度Ｌ（ｔ）として採用する。この乖離度Ｌ（ｔ）は、診断対象としたセンサデータが正常基準値の中心からどれだけ離れているかを計算した値であり、正常分散値に対する比率で表される。したがって、正規分布で仮定した場合、３より大を異常と判断し、３未満であれば正常と判断することが可能となる。

また、診断対象とするＮ個のセンサデータｄ_１（ｔ），ｄ_２（ｔ），…ｄ_Ｎ（ｔ）のなかでどのセンサが一番乖離度Ｌ（ｔ）に寄与しているのかを計算することができるため、複数センサで構築されたモデルについて最も異常に寄与しているセンサを特定し、異常発生原因の推定を行うことが可能となる。

診断処理部１０４は、Ｓ３１５０では、以上で説明したようなＬｖ１とＬｖ２の異常判定処理を実行し、診断結果記憶部１１６に結果を出力する。ここで、診断処理部１０４は、少なくとも、診断項目を示す診断項目番号と、診断レベルと、そのときの通信状態と、異常か正常かを示す診断結果と、を診断結果記憶部１１６に書き込む内容として出力する。

次に、稼動データ記憶部１１８と診断結果記憶部１１６とを参照してサーバ２００へ送信するサーバ送信用データを生成する送信データ選択部１２０の処理内容について説明する。送信データ選択部１２０は、車載端末１００で取得した稼働データや診断処理した結果をもとにサーバ送信用データを作成する処理を行う。送信データ選択部１２０が生成するサーバ送信用データのフォーマット例を図１４に示す。図１４に示すように、サーバ送信用データには大きく管理情報とデータ部との領域が存在している。

管理情報には、対象とするショベル１Ａの機種と号機、ＰＩＮ、また、カントリーコード、サイトＩＤが含まれている。機種と号機、ＰＩＮについては、ショベル１Ａを一意に特定することを可能とする情報であり、この情報に基づいてサーバはどの機械のデータであるかを判断する。また、カントリーコードはショベル１Ａの動作している国を特定するための情報である。また、サイトＩＤは、ショベル１Ａが動作しているサイトを特定するための情報である。

一方で、データ部には、時刻毎に診断項目別の診断結果と診断処理用稼働データとを記憶する領域が確保されている。診断結果のデータフィールドには診断レベル、診断担当場所、通信状態、異常判定結果を記録する領域が確保されている。ここで、診断レベルの領域には、対象診断項目が属する診断レベルが記録される。診断担当場所には、対象診断項目を処理する場所が記録される。即ち、車載端末１００で診断した場合には、この診断担当場所のフィールドには車載端末１００のキーワードが反映されるが、サーバ２００が担当し、まだ診断されていない場合にはサーバ２００のキーワードが反映される。

通信状態の領域には、この受信日時におけるサーバ２００との通信状態を示すキーワードとして“通信良好”、“通信不安定”、“通信圏外”のいずれかが記録される。ただし、通信状態が不明の場合にはＮＵＬＬが記録される。異常判定結果の領域には、診断処理部１０４が診断した結果が反映され、異常もしくは正常のキーワードが反映される。ただし、診断担当場所がサーバ２００で診断結果がまだ出ていない場合には、この領域にはＮＵＬＬが反映される。

一方で、診断処理用稼働データの領域には、当該診断項目において診断対象としたもしくは診断対象とするセンサデータに関する情報が記録される。より詳細には、センサデータに関する情報として、部位系統ＩＤとセンサＩＤとセンサ値が記録される。記録される情報は、受信日時に最も近い稼働データである。なお、診断結果の領域において、診断担当場所にサーバ２００のキーワードが記録されて、まだ診断されていない診断項目に関しては、この診断処理用稼働データの情報を入力として、サーバ２００側が診断処理を実行することになる。

以上で説明したような内容のサーバ送信用データを送信データ選択部１２０は作成して、通信部１２２を介してサーバ２００に送信する。

次に、サーバ２００で行う処理の内容について詳細に説明する。まず、サーバ２００の管理情報記憶部２１４の内容について図１５を用いて説明する。図１５に示すように、管理情報記憶部２１４は、管理対象とするショベル１Ａ毎に管理情報を記憶している。ここでは、ショベル１Ａを特定するためのＩＤとして機種と号機番号を用いている。機種はショベル１Ａの種類を特定するための情報であり、機種毎にユニークな号機番号が付与されている。しがたって、機種と号機番号によって、作業機械を一意に特定することが可能となる。

そして、管理情報記憶部２１４には、機種と号機番号毎に、ＰＩＮと、カントリーコードと、サイトＩＤと、センサ情報と、診断項目テーブルと、診断モデルテーブルと、車載端末診断条件テーブルとが記憶されている。ここで、ＰＩＮは、メーカによって付与される固有のＩＤ情報であり、機械毎の固有のＩＤ情報である。カントリーコードは、対象とするショベル１Ａが動作している国を特定するためのＩＤである。サイトＩＤは、ショベル１Ａが動作している鉱山サイトを特定するためのＩＤである。

管理情報記憶部２１４に記憶している診断項目テーブルと、診断モデルテーブルと、車載端末診断条件テーブルについては、車載端末１００の診断条件記憶部１０８と同一の情報である。即ち、管理情報記憶部２１４に記憶している各種テーブルの内容は、入力部２１０からの指示に従って管理情報書換部２１２によって書換え可能になっており、また、入力部２１０からの指示によって、送信制御部２０８と通信部２０２とを介して車載端末１００側に送信される。一方で、車載端末１００では、通信部１２２を介して前記サーバ２００から受信した各種テーブルの情報を、更新処理部１１２が診断情報記憶部１０８に書き込んで更新処理を行う。

したがって、管理情報記憶部２１４に記憶されている診断項目テーブルと、診断モデルテーブルと、車載端末診断条件テーブルとは、それぞれ、図９から図１１で示した車載端末１００の診断条件記憶部１０８に記憶されているテーブル１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃと同じ内容を有している。

次に、サーバ２００側の診断処理部２０４が行う処理内容について図１６を用いて説明する。まず、診断処理部２０４は、Ｓ４０００において、管理情報記憶部２１４に記憶している各種テーブル（図１５参照）を読み込む。そして、診断処理部２０４は、Ｓ４１００において、通信部２０２を介して車載端末１００からデータ受信したか確認する。ここで、診断処理部２０４は、受信していないと判断したらＮＯと判定し、Ｓ４１００の判定処理を繰り返す。一方で、診断処理部２０４は車載端末１００からデータ受信したことを確認するとＹＥＳと判定し、次のステップに進む。

次に、診断処理部２０４は、Ｓ４２００において、Ｓ４１００で受信した受信データを読込む。ここで、診断処理部２０４が扱うデータは、車載端末１００側から送られてきたデータであるため、図１４で示した形式のデータファイルとなる。以下では図１４のデータファイルを参照しながら処理内容について説明する。診断処理部２０４は、Ｓ４２００でデータファイルの読み込みを終えると、図１４に示した車載端末１００から受信したデータファイルに対して、データ部の時刻データ毎、診断項目毎に、Ｓ４３００とＳ４４００の処理を実行する。

まず、診断処理部２０４は、Ｓ４３００において、図１４に示した車載端末１００から受信したデータファイルの対象時刻の対象診断項目における診断結果の領域を読み込み、診断担当場所のフィールドがサーバのキーワードになっているかを確認する。ここで、診断処理部２０４は、診断担当場所のフィールドが車載端末１００になっている場合にはＮＯの判定をし、サーバ２００になっている場合はＹＥＳの判定を行う。ＮＯの判定を行った場合には、対象時刻の対象診断項目については、車載端末１００側で既に診断処理が実行済みであるため、診断処理をスキップする。一方で、ＹＥＳの判定を行った場合には、診断処理部２０４は、Ｓ４４００において、異常判定処理を行う。

ここで、診断処理部２０４が実行する異常判定処理は、車載端末１００の診断処理部１０４が実行する異常判定処理、即ち図１３のＳ３１５０と同一となる。したがって、ここでは処理の説明を省略するが、診断処理部２０４は、Ｓ４４００において、管理情報記憶部２１４に記憶しているセンサ情報と、診断項目テーブルと、診断モデルテーブルと、車載端末診断条件テーブルを参照して、図１４に示したデータファイルのなかで診断処理用稼働データのフィールドに記録されているセンサデータに対する異常判定処理を実行する。そして、診断処理部２０４は、異常判定処理した結果を図１４に示したデータファイルのなかで診断結果の領域の異常判定結果のフィールドに記録する。以上の処理をすべての時刻および診断項目に対して実行したのちに、診断処理部２０４はデータファイルを診断結果記憶部２０６に出力して処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、車載端末１００で作業機械１の一次診断を行い、サーバ２００で作業機械１の二次診断を行うように設定できるため、各々の処理負担を軽減することができる。また、鉱山等の通信状態が安定しない現場では、診断条件の動的切替を有効に設定しておけば、車載端末１００で二次診断まで行うようにできるため、データをサーバ２００に送信できないような状況であっても、作業機械１の診断を確実に行うことができる。よって、作業機械１の異常を早期に発見でき、作業機械１のダウンタイムを軽減することができる。

また、階層診断を有効に設定することで、Ｌｖ１の診断の結果が異常である場合に限ってＬｖ２の診断を行うようにできるため、Ｌｖ２の診断処理を担当する車載端末１００またはサーバ２００の処理負担をより一層軽減することができる。また、診断項目を作業機械１の部位系統毎に設けているので、きめ細かい診断が可能である。しかも、各診断項目について作業機械１の動作モード毎の正常基準値を設けているので、あらゆる動作モードにおいて異常を早期に発見できる。

なお、通信状態が良好な現場であれば、サーバ２００で一次診断を行い、車載端末１００で二次診断を行う構成とすることもできる。具体的には、作業機械１の各種センサデータを車載端末１００から全てサーバ２００に送信し、サーバ２００側で一次診断を行う。その診断の結果を車載端末１００に送信する。車載端末１００は、受信した一次診断の結果が異常である場合に限り、二次診断を行うようにする。この構成であっても、車載端末１００とサーバ２００の各々の処理負担は軽減される。しかも、通信状態のトラブルが発生した場合には、車載端末１００で一次診断および二次診断を行うようにすれば、作業機械１の異常を確実に発見することができる。

また、原則、サーバ２００で一次診断および二次診断を行い、各診断結果のみを車載端末１００に送信する構成とし、サーバ２００側の処理負荷が高いと判断された場合や、通信状態のトラブルが発生した場合などに限って、車載端末１００で一次診断および二次診断を行うようにすることもできる。この構成であっても、車載端末１００とサーバ２００の各々の処理負担を軽減できるうえ、作業機械１の異常を確実に発見することができる。

なお、上記した実施形態例は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態例にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

例えば、本発明を、作業現場で用いられるホイールローダやクレーン等の自走式の作業機械の異常を診断するシステムに適用したり、自動車や鉄道等の異常を診断するシステムに適用したりすることができる。即ち、本発明は、自走式機械の異常診断を行うシステム全般に広く利用することができる。

１…作業機械、１Ａ…油圧ショベル、１Ｂ…ダンプトラック、１１…エンジン、２０…エンジン吸排気系統センサ群（センサ）、２２…エンジン冷却水系統センサ群（センサ）、２４…作動油冷却系統センサ群（センサ）、８０…油圧システム、１００…車載端末（端末装置）、１０２…稼働データ受信部（データ受信部）、１０４…診断処理部（第１診断部）、１１４…通信状態判断部、１２２…通信部（第１通信部）、２００…サーバ、２０１…管理センタ、２０２…通信部（第２通信部）、２０４…診断処理部（第２診断部）、２１０…入力部、３００…診断処理システム、４００…無線通信回線、５１０…車載端末（端末装置）、５３４…エンジン吸排気系統センサ群（センサ）、５３５…エンジン冷却水系統センサ群（センサ）、５３６…モータ電気系統センサ群（センサ）、５３７…モータ冷却系統センサ群（センサ）、５３９…速度センサ（センサ）、５４０…ペイロードセンサ（センサ）

Claims (10)

1. 自走式機械に搭載された端末装置と管理センタに設置されたサーバとを無線通信回線によって接続した診断処理システムであって、
   前記端末装置は、前記自走式機械に設けられたセンサからデータを受信するデータ受信部と、前記自走式機械の異常を診断する第１診断部と、を備え、
   前記サーバは、前記自走式機械の異常を診断する第２診断部を備え、
   前記第１診断部と前記第２診断部のうち一方が、前記データ受信部にて受信された前記データに基づいて前記自走式機械の異常の一次診断を行うと共に当該一次診断の結果を他方に送信し、前記一次診断の結果を受信した他方が、当該一次診断の結果に基づいて二次診断を行うようにした
   ことを特徴とする診断処理システム。
2. 請求項１において、
   前記第１診断部が前記一次診断を行い、前記第２診断部が前記第１診断部による前記一次診断の結果を受けて前記二次診断を行うと共に、所定条件が成立したことに基づいて、前記第１診断部が更に前記二次診断も行うようにした
   ことを特徴とする診断処理システム。
3. 請求項２において、
   前記一次診断は、所定の診断内容を簡易な手法を用いて行う簡易診断とされ、
   前記二次診断は、前記所定の診断内容を詳細な手法を用いて行う詳細診断とされ、
   前記一次診断の結果が前記自走式機械の異常であるという結果の場合に限り、前記第１診断部または前記第２診断部は前記二次診断を行うようにした
   を特徴とする診断処理システム。
4. 請求項３において、
   前記簡易な手法として、前記データを予め定めた閾値と比較する手法を用い、
   前記詳細な手法として、前記データを多変量解析する手法を用いるようにした
   ことを特徴とする診断処理システム。
5. 請求項３において、
   前記所定の診断内容は、前記自走式機械の動作モード毎に設定される
   ことを特徴とする診断処理システム。
6. 請求項３において、
   前記所定の診断内容は、前記自走式機械の部位系統毎に設定される
   ことを特徴とする診断処理システム。
7. 請求項６において、
   前記自走式機械は油圧ショベルであり、
   前記部位系統は、エンジンと油圧システムとを少なくとも含み、
   前記所定の診断内容は、前記エンジンの冷却系統異常、吸気系統異常、および排気温度異常を検知するための項目と、前記油圧システムの作動油冷却異常を検知するための項目と、を含む
   ことを特徴とする診断処理システム。
8. 請求項２において、
   前記端末装置は、前記無線通信回線の通信状態を判断する通信状態判断部を備え、
   前記通信状態判断部によって前記無線通信回線の通信状態が良好でないと判断された場合を前記所定条件の成立とした
   ことを特徴とする診断処理システム。
9. 自走式機械に搭載され、管理センタに設置されたサーバと無線通信回線を介して通信する端末装置であって、
   前記自走式機械に設けられたセンサからデータを受信するデータ受信部と、
   前記データ受信部が受信した前記データに基づいて、前記自走式機械の異常についての一次診断を行う第１診断部と、
   前記第１診断部での前記一次診断の結果を前記サーバに送信する第１通信部と、
   前記無線通信回線の通信状態を判断する通信状態判断部と、
   を備え、
   前記第１診断部は、前記通信状態判断部の判断に応じて、前記自走式機械の異常について二次診断を更に行う
   ことを特徴とする端末装置。
10. 管理センタに設置され、自走式機械に搭載された端末装置と無線通信回線を介して通信するサーバであって、
    前記端末装置で行われる前記自走式機械の異常についての一次診断の条件を入力する入力部と、
    前記入力部にて入力された前記一次診断の条件を前記端末装置に送信すると共に、前記端末装置で実行された前記一次診断の結果を前記端末装置から受信する第２通信部と、
    前記第２通信部が受信した前記一次診断の結果に基づいて前記自走式機械の異常についての二次診断を行う第２診断部と、
    を備えたことを特徴とするサーバ。

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