(57)【要約】作業状態特定部は、作業機械の作業状態を特定する。パラメータ特定部は、作業機械の位置データ、方位データ、又は速度データの時系列に基づいて、特定した作業状態ごとに、作業機械の時間当たりの作業量に係るパラメータまたは作業機械の速度に係るパラメータを特定する。
2019017159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械による作業状態を特定する作業状態特定部と、
前記作業機械の位置データ、方位データ、又は速度データの時系列に基づいて、前記作業状態ごとに前記作業機械の時間当たりの作業量に係るパラメータまたは速度に係るパラメータを特定するパラメータ特定部と
を備えるパラメータ特定装置。
【請求項２】
前記パラメータ特定部は、前記作業機械の位置データ又は速度データの時系列に基づいて、前記作業状態ごとに前記作業機械の速度に係るパラメータを特定する
請求項１に記載のパラメータ特定装置。
【請求項３】
前記作業状態特定部は、前記作業機械の位置に基づいて前記作業状態を特定する
請求項２に記載のパラメータ特定装置。
【請求項４】
前記作業状態特定部は、前記作業機械の位置と、切土場又は盛土場との位置関係に基づいて、前記作業機械の作業状態を特定する
請求項３に記載のパラメータ特定装置。
【請求項５】
前記作業状態特定部は、前記作業機械の走行速度に基づいて前記作業状態を特定する、
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項６】
前記作業機械はダンプトラックであって、
前記作業状態特定部は、前記作業状態として空荷走行および積荷走行を特定する、
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項７】
前記作業機械がブルドーザであって、
前記パラメータ特定部は、前記ブルドーザの速度データの時系列に基づいて、前進速度および後進速度を前記パラメータとして特定する、
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項８】
前記パラメータ特定部は、特定された前記作業状態における位置データ、方位データ又は速度データの時系列に基づいて、前記作業状態ごとに前記作業機械の時間当たりの作業量に係るパラメータを特定する
請求項１に記載のパラメータ特定装置。
【請求項９】
前記作業状態特定部は、前記作業機械の位置または前記作業機械の方位に係る値の時系列に基づいて、前記作業状態を特定する
請求項８に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１０】
前記作業状態特定部は、前記作業機械の位置と他の作業機械の位置との関係に基づいて、前記作業状態を特定する
請求項８または請求項９に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１１】
前記作業機械は油圧ショベルであって、
前記パラメータ特定部は、前記作業状態が積込作業である場合に、前記作業機械の方位データの時系列に基づいて、サイクル回数または１サイクル時間を前記パラメータとして特定する
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１２】
前記パラメータ特定部は、前記サイクル回数に基づいて、バケット係数を前記パラメータとして特定する
請求項１１に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１３】
前記パラメータ特定部は、前記作業状態が成形作業である場合に、前記作業機械の位置データの時系列に基づいて、時間当たり成形面積又は成形体積を前記パラメータとして特定する
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１４】
前記作業機械はブルドーザであって、
前記パラメータ特定部は、前記作業状態が敷き均し作業または掘削運搬作業である場合に、前記ブルドーザの位置データの時系列に基づいて、前記ブルドーザのブレード高さを前記パラメータとして特定する
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置が特定したパラメータに基づいて施工現場における施工をシミュレートするシミュレーション部
を備えるシミュレーション装置。
【請求項１６】
作業機械の作業状態を特定することと、
前記作業機械の位置データ、方位データ、又は速度データの時系列に基づいて、前記作業状態ごとに前記作業機械の時間あたりの作業量に係るパラメータまたは速度に係るパラメータを特定することと
を含むパラメータ特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ特定装置、シミュレーション装置、およびパラメータ特定方法に関する。
本願は、２０１７年７月１８日に日本に出願された特願２０１７−１３９４０６号および特願２０１７−１３９４０７号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、施工現場の施工をコンピュータによってシミュレーションすることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１７７３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シミュレーションにおける作業機械の施工能力を表すパラメータ（原単位データ）は、作業機械の設計値や経験に基づいて設定される。一方で、実際の作業機械の施工能力は必ずしも設計値と等しくなく、施工現場の土質や作業しやすさといった現場の環境、オペレータの熟練度等に応じて変化する。そのため、作業機械の施工能力を仕様値としてシミュレーションを実行した場合、シミュレーションの結果と施工の進捗状況とが乖離する可能性がある。特に、作業機械の走行に係るパラメータ（走行速度、走行時間など）は、作業機械の状態や走行路の状況によっても異なる。
本発明の態様は、実際の作業機械の施工能力に近いパラメータを得ることができるパラメータ特定装置、シミュレーション装置、およびパラメータ特定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、パラメータ特定装置は、作業機械の作業状態を特定する作業状態特定部と、前記作業機械の位置データ、方位データ、又は速度データの時系列に基づいて、前記作業状態ごとに前記作業機械の時間当たりの作業量に係るパラメータまたは速度に係るパラメータを特定するパラメータ特定部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
上記態様によれば、パラメータ特定装置は、実際の作業機械の施工能力に近いパラメータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーションの対象となる施工現場の例を示す図である。
【図２】油圧ショベルによる積み込み作業の動作を表すフローチャートである。
【図３】ブルドーザによる敷き均し作業の動作を表すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係るシミュレーションシステムの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】時系列記憶部が記憶するデータを示す図である。
【図６】第１の実施形態に係るパラメータ特定方法を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態における切土場に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【図８】油圧ショベルの方位データの時系列の例を表す図である。
【図９】第１の実施形態における盛土場に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態における法面ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態におけるブルドーザの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態におけるダンプトラックの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【図１３】作業状態特定部によって特定された作業状態の推移を表すタイムチャートである。
【図１４】第１の実施形態における油圧ショベルのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
【図１５】第１の実施形態における法面ショベルのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
【図１６】第１の実施形態におけるブルドーザのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
【図１７】第１の実施形態におけるダンプトラックのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
【図１８】第１の実施形態に係るシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施形態におけるダンプトラックの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〈第１の実施形態〉
《施工現場》
図１は、第１の実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーションの対象となる施工現場の例を示す図である。
第１の実施形態に係る施工現場Ｇは切土場Ｇ１と盛土場Ｇ２とを有する。切土場Ｇ１と盛土場Ｇ２とはそれぞれ走行路Ｇ３によって接続される。走行路Ｇ３は、切土場Ｇ１と盛土場Ｇ２とを接続する一般道路、および施工現場Ｇ内に土砂の搬送用に用意された搬送路を含む。切土場Ｇ１および盛土場Ｇ２には、それぞれ油圧ショベルＭ１とブルドーザＭ２とが配備されている。また複数のダンプトラックＭ３が切土場Ｇ１と盛土場Ｇ２との間を走行している。油圧ショベルＭ１、ブルドーザＭ２およびダンプトラックＭ３は、作業機械Ｍの一例である。なお、他の実施形態においては、切土場Ｇ１および盛土場Ｇ２には、複数の油圧ショベルＭ１が配備されていてもよいし、複数のブルドーザＭ２が配備されていてもよいし、油圧ショベルＭ１またはブルドーザＭ２の一方が配備されなくてもよいし、他の作業機械Ｍが配備されてもよい。
【０００９】
《作業機械》
切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１は、切土場Ｇ１において土砂を掘削し、ダンプトラックＭ３に土砂を積み込む。
図２は、油圧ショベルによる積み込み作業の動作を表すフローチャートである。
油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３が到着する前に、予めダンプトラックＭ３の停車位置の近傍に掘削した土砂を集めておく（ステップＳ０１）。また、油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３が到着する前に、油圧ショベルＭ１に土砂を一杯すくい上げさせておく（ステップＳ０２）。なお、作業時間に余裕がない場合には、ステップＳ０１、Ｓ０２の作業が省略され得る。ダンプトラックＭ３は、切土場Ｇ１の所定の積込エリアに到着すると、油圧ショベルＭ１の近傍に停車する（ステップＳ０３）。次に、油圧ショベルＭ１のオペレータは、すくい上げた土砂をダンプトラックＭ３のベッセルに投下させる（ステップＳ０４）。油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３に積み込まれた土砂の量がダンプトラックＭ３の積載可能容量未満であるか否かを推定する（ステップＳ０５）。油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３に積み込まれた土砂の量がダンプトラックＭ３の積載可能容量未満であると判断すると（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、油圧ショベルＭ１の上部旋回体を集められた土砂または掘削すべき土砂の方向へ旋回させる（ステップＳ０６）。油圧ショベルＭ１のオペレータは、集めておいた土砂または掘削した土砂を油圧ショベルＭ１にすくい上げさせる（ステップＳ０７）。次に、油圧ショベルＭ１のオペレータは、油圧ショベルＭ１の上部旋回体をダンプトラックＭ３の方向へ旋回させ（ステップＳ０８）、ステップＳ４に処理を戻し、土砂を投下させる。これを繰り返し実行することで、油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３の積載可能容量まで土砂を積み込むことができる。油圧ショベルＭ１のオペレータは、ダンプトラックＭ３に積み込まれた土砂の量がダンプトラックＭ３の積載可能容量に達したと判断すると（ステップＳ０５：ＮＯ）、油圧ショベルＭ１による積み込み作業を終了する。
【００１０】
また、切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１は、切土場Ｇ１において法面の成形をしてもよい。油圧ショベルＭ１のオペレータは、油圧ショベルＭ１を法面として設計された法面エリアに近接させ、法面の伸びる方向に沿って移動しながら、バケットで法面エリアの表面の土砂を成形する。以下、法面成形作業のための油圧ショベルＭ１を法面ショベルともいう。
【００１１】
切土場Ｇ１に配備されたブルドーザＭ２は、切土場Ｇ１において土砂を掘削・運搬する。ブルドーザＭ２のオペレータは、ブルドーザＭ２のブレードの位置を合わせてブルドーザＭ２を前進させることで、ブルドーザＭ２に土砂を掘削させることができる。また、切土場Ｇ１に配備されたブルドーザＭ２は、掘削後の地盤を締め固める。ブルドーザＭ２のオペレータは、ブルドーザＭ２のブレードを上げてブルドーザＭ２を走行させることで、ブルドーザＭ２に地盤を締め固めさせることができる。ブルドーザＭ２における締固め時の走行速度は、掘削時の走行速度より高い。
【００１２】
ダンプトラックＭ３は、切土場Ｇ１にて積み込まれた土砂を盛土場Ｇ２に輸送する。ダンプトラックＭ３は、盛土場Ｇ２で土砂を降ろすと、盛土場Ｇ２から切土場Ｇ１へ移動する。ダンプトラックＭ３の走行速度は、土砂の積載時と無積載時とで異なる。また、ダンプトラックＭ３の走行速度は、盛土場Ｇ２または切土場Ｇ１の場内を走行するときと、場外の走行路Ｇ３を走行するときとでも異なる。
また切土場Ｇ１および盛土場Ｇ２において、ダンプトラックＭ３を停車位置に停車させる場合、ダンプトラックＭ３のオペレータは、ダンプトラックＭ３を転回させ、後退走行させることで、停車位置に停車させる。
【００１３】
盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１は、ダンプトラックＭ３が降ろした土砂を盛土場Ｇ２に盛る。このとき、盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１も、切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１と同様に、降ろされた土砂へ上部旋回体を向けて土砂をすくった後、撒き出すべき箇所へ上部旋回体を旋回させ、撒き出すべき箇所に土砂を投下する処理を繰り返し実行する。
また、盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１は、盛土場Ｇ２において法面の成形をしてもよい。
【００１４】
盛土場Ｇ２に配備されたブルドーザＭ２は、ダンプトラックＭ３によって輸送された土砂を盛土場Ｇ２に敷き均す。具体的には、ブルドーザＭ２はダンプトラックＭ３等により排土された土砂を敷き均すべきエリアに均一に敷均す。敷均し作業においては、施工現場Ｇの状況やオペレータによって１回あたりに敷きならすべき高さ、つまり敷均し前よりも地形を盛り上げる高さが決まっている。排土された土砂を所定高さだけ敷き均すために、ブルドーザＭ２はブレードを所定の高さに設定した上で敷均し作業を行う。敷均し作業は、最終的に敷き均すべきエリアが目的高さに達するまで、複数回繰り返される。
図３は、ブルドーザによる敷き均し作業の動作を表すフローチャートである。
ブルドーザＭ２のオペレータは、ダンプトラックＭ３により敷き均すべきエリアに土砂が撒かれると、ブルドーザＭ２のブレードを任意の高さまで下ろす（ステップＳ１１）。このブレードの高さによって、敷き均される土砂の高さが決定される。次に、ブルドーザＭ２のオペレータは、敷き均しエリア内でブルドーザＭ２を前進させることで、土砂を均す（ステップＳ１２）。ブルドーザＭ２を１回前進させることで、一定距離（例えば約１０メートル）前方まで土砂を敷き均すことができる。一定距離前進すると、ブルドーザＭ２のオペレータは、ブルドーザＭ２を後退させる（ステップＳ１３）。ブルドーザＭ２のオペレータは、敷き均しエリア全体をブルドーザＭ２で敷き均したか否かを判断する（ステップＳ１４）。敷き均されていない箇所が残っている場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ブルドーザＭ２のオペレータは、敷き均されていない箇所を含み、かつ既に敷き均された箇所と一部重複する位置にブレードが合うように移動する（ステップＳ１５）。例えば、ブルドーザＭ２のオペレータは、ステップＳ１３の後退時にブルドーザＭ２を斜め後方へ後退させる。そして、ステップＳ１２に処理を戻し、敷き均しエリア全体を敷き均すまで前進と後退を繰り返す。ブルドーザＭ２のオペレータは、敷き均しエリア全体を敷き均したと判断した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達したか否かを判断する（ステップＳ１６）。敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達していないと判断した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ１２に処理を戻し、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達するまで前進と後退を繰り返す。他方、ブルドーザＭ２のオペレータは、敷き均しエリアの均し高さが目的高さに達したと判断した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ブルドーザＭ２による敷き均し作業を終了する。
また、盛土場Ｇ２に配備されたブルドーザＭ２は、地盤を締め固めてもよい。ブルドーザＭ２のオペレータは、ブルドーザＭ２のブレードを上げてブルドーザＭ２を走行させることで、ブルドーザＭ２の履帯により地盤を締め固めさせることができる。ブルドーザＭ２における締固め時の走行速度は、敷き均し時の走行速度より速い。
【００１５】
《シミュレーションシステムの構成》
図４は、第１の実施形態に係るシミュレーションシステムの構成を示す概略ブロック図である。
シミュレーションシステム１０は、施工現場Ｇにおける各作業機械Ｍのパラメータを特定し、当該パラメータを用いて施工現場Ｇの施工をシミュレートする。つまり、シミュレーションシステム１０は、パラメータ特定装置の一例である。
【００１６】
シミュレーションシステム１０は、プロセッサ１００、メインメモリ２００、ストレージ３００、インタフェース４００を備えるコンピュータである。ストレージ３００は、プログラムを記憶する。プロセッサ１００は、プログラムをストレージ３００から読み出してメインメモリ２００に展開し、プログラムに従った処理を実行する。シミュレーションシステム１０は、インタフェース４００を介してネットワークに接続される。またシミュレーションシステム１０は、インタフェース４００を介して入力装置５００および出力装置６００に接続される。入力装置５００の例としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。出力装置６００の例としては、モニタ、スピーカ、プリンタなどが挙げられる。
【００１７】
ストレージ３００の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ３００は、シミュレーションシステム１０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース４００を介してシミュレーションシステム１０に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ３００は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【００１８】
プロセッサ１００は、プログラムの実行により、位置受信部１０１、方位受信部１０２、時系列記録部１０３、作業状態特定部１０４、パラメータ特定部１０５、現況地形取得部１０６出力制御部１１１、設計地形取得部１０７、入力データ取得部１０８、施工量算出部１０９、シミュレーション部１１０、出力制御部１１１として機能する。
またプロセッサ１００は、プログラムの実行により、メインメモリ２００に、時系列記憶部２０１、パラメータ記憶部２０２の記憶領域を確保する。
【００１９】
位置受信部１０１は、施工現場Ｇに配備された各作業機械Ｍの位置データを一定時間ごとに受信する。作業機械Ｍの位置データは、作業機械Ｍが備えるコンピュータから受信してもよいし、作業機械Ｍに持ち込まれたコンピュータから受信してもよい。作業機械Ｍに持ち込まれたコンピュータの例としては、携帯端末が挙げられる。
【００２０】
方位受信部１０２は、施工現場Ｇに配備された各作業機械Ｍの方位データを一定時間ごとに受信する。作業機械Ｍの方位データは、作業機械Ｍが備えるコンピュータから受信してもよいし、作業機械Ｍに持ち込まれたコンピュータから受信してもよい。作業機械Ｍに持ち込まれたコンピュータが方位データを送信する場合、コンピュータが回転しないようにコンピュータを作業機械Ｍに固定しておく。方位データは、電子コンパスや地磁気センサ等のセンサによる出力データだけでなく、旋回レバー操作の検出（ＰＰＣ圧含む）や、ジャイロセンサ、上部旋回体の角度センサの検出結果も含む。すなわち、方位受信部１０２は、方位の瞬時の変化量を積算することで、作業機械Ｍの方位を特定してもよい。方位データは、作業機械Ｍに設けられたセンサまたは作業機械Ｍの外部に設けられたセンサによって検出されてもよい。このセンサは例えば、モーションセンサやカメラによる画像解析によって方位データを検出するものであってもよい。
【００２１】
時系列記録部１０３は、位置受信部１０１が受信した位置データおよび方位受信部１０２が受信した方位データを、作業機械ＭのＩＤと受信時刻とに関連付けて時系列記憶部２０１に記憶させる。図５は、時系列記憶部が記憶するデータを示す図である。これにより、時系列記憶部２０１には、各作業機械Ｍの位置データの時系列と各作業機械Ｍの方位データの時系列とが記憶される。なお、位置データ、方位データの時系列は、所定時間毎の位置・方位データをまとめたものであってもよいし、不定期の時間における位置・方位データをまとめたものであってもよい。
【００２２】
作業状態特定部１０４は、時系列記憶部２０１が記憶する位置データの時系列、方位データの時系列、および走行速度の時系列に基づいて、各作業機械Ｍの作業状態を特定する。作業機械Ｍの作業状態の例としては、作業機械Ｍが実行している作業の種別、作業機械Ｍが位置する場所、作業機械Ｍの走行方向（前進または後退）などが挙げられる。
油圧ショベルＭ１の作業の種別としては、掘削作業、積込作業、盛土作業、撒き出し作業、法面成形作業などが挙げられる。掘削作業は、施工現場Ｇの土砂を掘削する作業である。積込作業は、掘削した土砂をダンプトラックＭ３に積み込む作業である。盛土作業は、ダンプトラックＭ３によって排土された土砂を施工現場Ｇに盛り固める作業である。撒き出し作業は、ダンプトラックＭ３によって排土された土砂を施工現場Ｇに撒き広げる作業である。法面成形作業は、施工現場Ｇにおける法面領域を設計地形データどおりに掘削・成形するための成形作業である。
ブルドーザＭ２の作業の種別としては、掘削運搬作業、敷き均し作業、締固め作業が挙げられる。掘削運搬作業は、施工現場Ｇの土砂をブレードにより掘削して運搬する作業である。敷き均し作業は、ダンプトラックＭ３によって排土された土砂を所定の高さに敷き均す作業である。締固め作業は、施工現場Ｇの土砂を履帯により締固める成形作業である。
ダンプトラックＭ３の作業の種別としては、空荷走行、積載走行、積込作業、排土作業が挙げられる。空荷走行は、ベッセルに土砂がない状態で走行する作業である。積載走行は、ベッセルに土砂がある状態で走行する作業である。積込作業は、油圧ショベルＭ１によってベッセルに土砂が積載される間待機する作業である。排土作業は、ベッセルに積載された土砂を下ろす作業である。
また、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２の走行状態が前進であるか後退であるかを特定する。また、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の走行状態として切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２の内部にいるか否か、および転回中または後退中であるか否かを特定する。走行状態は作業状態の一例である。
【００２３】
パラメータ特定部１０５は、時系列記憶部２０１が記憶する時系列データに基づいて、作業状態特定部１０４が特定した作業状態別に、当該作業状態に係るパラメータ（シミュレーションに用いる原単位データ）を特定する。パラメータ特定部１０５は、特定したパラメータをパラメータ記憶部２０２に記憶させる。
具体的には、パラメータ特定部１０５は、油圧ショベルＭ１の積込作業における所要時間、サイクル回数、バケット容量に対する掘削した土砂の比率（バケット係数）を特定する。ここでサイクル回数とは、図２に示すフローにおけるステップＳ０４からステップＳ０８の処理、すなわち土砂をすくい上げてダンプトラックＭ３に積み込む処理の繰り返し回数をいう。以下、ステップＳ０４からステップＳ０８の処理を１回実行することを１サイクルともいう。また、１サイクルの処理に要する時間を１サイクル時間という。またパラメータ特定部１０５は、油圧ショベルＭ１の法面成形作業における単位時間あたりの成形面積および成形土量を特定する。油圧ショベルＭ１の法面成形作業における単位時間あたりの成形面積および成形土量は、作業機械Ｍの時間当たりの時間当たりの作業量の一例である。
またパラメータ特定部１０５は、ブルドーザＭ２の掘削運搬作業時の前進速度および後退速度、敷き均し作業時の前進速度および後退速度、ならびに締固め作業時の速度を特定する。またパラメータ特定部１０５は、ブルドーザＭ２の敷き均し作業における単位時間あたりの成形面積、成形土量、およびブレードの高さ（地面からブレード下端までの高さ、敷均し高さ）を特定する。ブルドーザＭ２の敷き均し作業における単位時間あたりの成形面積および成形土量は、作業機械Ｍの時間当たりの作業量の一例である。
またパラメータ特定部１０５は、ダンプトラックＭ３の場外における空荷走行時の走行速度、場外における積載走行時の走行速度、場内における走行速度、場内における転回速度、および場内における後退速度を特定する。
【００２４】
現況地形取得部１０６は、施工現場Ｇの現況地形を表す現況地形データを取得する。現況地形データは三次元データであって、グローバル座標系における位置データを含む。現況地形データは、例えばカメラを備えるドローンなどの飛行体によって空撮された画像データに基づいて生成される。また現況地形データは、ステレオカメラを備える作業機械Ｍによって撮影された画像データに基づいて生成されてもよい。
【００２５】
設計地形取得部１０７は、施工現場Ｇの設計地形を表す設計地形データを取得する。設計地形データは三次元データであって、グローバル座標系における位置データを含む。設計地形データは、地形の種別を示す地形種別データを含む。設計地形データは、例えば三次元ＣＡＤによって作成される。
【００２６】
入力データ取得部１０８は、施工現場Ｇのシミュレーションに用いる各種データの入力を受け付ける。例えば、入力データ取得部１０８は、シミュレーションのパラメータとして、作業機械Ｍの種類、作業機械Ｍの車格、燃費、作業機械Ｍの数などの入力を受け付ける。また入力データ取得部１０８は、施工の手順、例えば油圧ショベルＭ１とダンプトラックＭ３とを用いてどのよう手順により積込作業を行うかを表す施工条件データの入力を受け付ける。
【００２７】
施工量算出部１０９は、現況地形データと目標地形データとを比較照合し、施工現場Ｇの施工量を表す施工量データを算出する。具体的には、施工量算出部１０９は、現況地形データと目標地形データとの差分を施工量データとして算出する。
【００２８】
シミュレーション部１１０は、パラメータ特定部１０５が特定したパラメータ、入力データ取得部１０８が取得したデータ、および施工量算出部１０９が算出した施工量データに基づいて施工現場Ｇにおける施工をシミュレートする。
【００２９】
出力制御部１１１は、パラメータ特定部１０５が特定したパラメータ、およびシミュレーション部１１０によるシミュレート結果を示す出力信号を出力装置６００に出力する。
【００３０】
《シミュレーションシステムによるパラメータの特定》
次に、第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０の動作について説明する。図６は、第１の実施形態に係るパラメータ特定方法を示すフローチャートである。
シミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍのパラメータを特定するため、予め施工現場Ｇの各作業機械Ｍの稼働中に、各作業機械Ｍから定期的に位置データおよび方位データを収集し、時系列データを生成しておく。
【００３１】
各作業機械Ｍに搭載されたコンピュータ、または各作業機械Ｍに持ち込まれたコンピュータ（以下、作業機械Ｍのコンピュータという）は、一定時間ごとに作業機械Ｍの位置および方位を測定する。作業機械Ｍのコンピュータは、測定した位置を示す位置データおよび測定した方位を示す方位データをシミュレーションシステム１０に送信する。作業機械Ｍの位置は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）によって特定される。作業機械Ｍの方位は、例えば作業機械Ｍまたは作業機械Ｍのコンピュータが備える電子コンパスによって特定される。
【００３２】
シミュレーションシステム１０の位置受信部１０１は、作業機械Ｍのコンピュータから位置データを受信する（ステップＳ１０１）。方位受信部１０２は、作業機械Ｍのコンピュータから方位データを受信する（ステップＳ１０２）。時系列記録部１０３は、受信した位置データおよび方位データを、受信時刻と受信元のコンピュータに係る作業機械ＭのＩＤとに関連付けて時系列記憶部２０１に記憶させる（ステップＳ１０３）。シミュレーションシステム１０は、利用者の操作等によりパラメータ特定処理が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
シミュレーションシステム１０は、パラメータ特定処理が開始されていない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、パラメータ特定処理が開始されるまでステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理を繰り返し実行することで、時系列記憶部２０１に位置データおよび方位データの時系列が形成される。
【００３３】
パラメータ特定処理が開始された場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、設計地形取得部１０７は、設計地形データを取得する（ステップＳ１０５）。作業状態特定部１０４は、時系列記憶部２０１に記憶された各作業機械Ｍの位置データの時系列に基づいて、時刻ごとの各作業機械Ｍの走行速度を算出する（ステップＳ１０６）。つまり、作業状態特定部１０４は、各作業機械Ｍの走行速度の時系列を生成する。なお、走行速度の時系列は、作業機械ＭのＣＡＮ（Control Area Network）データによって取得されてもよい。次に、作業状態特定部１０４は、設計地形データ、ならびに各作業機械Ｍの位置データ、方位データ、および走行速度の時系列に基づいて各作業機械Ｍの時刻ごとの作業状態を特定する（ステップＳ１０７）。そして、作業状態特定部１０４は、各作業機械Ｍの位置データ、方位データ、および走行速度の時系列に基づいて、特定した作業状態における作業機械Ｍのパラメータを特定し、パラメータ記憶部２０２に記憶させる（ステップＳ１０８）。出力制御部１１１は、パラメータ特定部１０５が特定したパラメータを出力装置６００に出力する（ステップＳ１０９）。
【００３４】
ここで、ステップＳ１０７における作業状態特定部１０４による作業状態の特定方法について具体的に説明する。
【００３５】
《切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１の作業状態の特定方法》
図７は、第１の実施形態における切土場に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。図８は、油圧ショベルの方位データの時系列の例を表す図である。
作業状態特定部１０４は、切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ａ１）。なお、作業機械Ｍが「停止している」とは、作業機械Ｍが走行していない作業状態をいう。つまり、作業機械Ｍが走行せずに、掘削、旋回、ブームの上げ下ろしなどの作業をしている状態も、作業機械Ｍが「停止している」という。一方、作業機械Ｍが走行せず、かつ他の作業もされていない作業状態を、作業機械Ｍが「停車している」という。次に、作業状態特定部１０４は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルＭ１が反復的に旋回している時間帯について、油圧ショベルＭ１の作業状態（作業の種別）が積込作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ａ２）。作業状態特定部１０４は、例えば、特定された時間帯において、油圧ショベルＭ１の方位が所定角度（例えば、１０度）以上の角度で連続して同じ方向に変化する旋回が左右方向に反復的に所定回数以上繰り返される場合に、反復的に旋回していると判定することができる。これは、図２に示すステップＳ０４からステップＳ０８までのサイクル動作が、図８に示すように、油圧ショベルＭ１の反復的な方位の変化として現れるためである。図８において、網掛け部は、油圧ショベルＭ１とダンプトラックＭ３との距離が所定距離以内である時間帯を表す。作業状態特定部１０４は、図８に示すように、油圧ショベルＭ１とダンプトラックＭ３との距離が所定距離以内であり、かつ反復的な旋回がなされている時間帯における、油圧ショベルＭ１の作業状態を、積込作業状態と判定する。
【００３６】
次に、作業状態特定部１０４は、油圧ショベルＭ１の作業状態が特定されていない時間帯のうち、油圧ショベルＭ１が走行している、又は油圧ショベルＭ１の方位が変化している時間帯について、油圧ショベルＭ１の作業状態がその他作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ａ３）。その他作業状態には、掘削作業、および積み込みのための土砂を集める作業などが含まれる。
次に、作業状態特定部１０４は、油圧ショベルＭ１の作業状態が特定されていない時間帯について、油圧ショベルＭ１の作業状態が停車状態であると特定する（ステップＳ１０７Ａ４）。
【００３７】
《盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１の作業状態の特定方法》
図９は、第１の実施形態における盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部１０４は、盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時刻を特定する（ステップＳ１０７Ｂ１）。次に、作業状態特定部１０４は、特定した時刻を起点として、少なくとも油圧ショベルＭ１が停止している時刻を特定する（ステップＳ１０７Ｂ２）。起点時以降にダンプトラックＭ３の位置データを用いないのは、ダンプトラックＭ３がベッセルの土砂を排土し終えると、油圧ショベルＭ１の作業状態によらず切土場Ｇ１へ移動するためである。次に、作業状態特定部１０４は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルＭ１が反復的に旋回している時間帯について、油圧ショベルＭ１の作業状態（作業の種別）が撒き出し作業であると特定する（ステップＳ１０７Ｂ３）。
【００３８】
以降、作業状態特定部１０４は、ステップＳ１０７Ｂ４からステップＳ１０７Ｂ５までの処理を実行し、油圧ショベルＭ１の作業状態が特定されていない時間帯について、油圧ショベルＭ１の作業状態がその他作業状態、または停車状態のいずれであるかを特定する。ステップＳ１０７Ｂ４からステップＳ１０７Ｂ５までの処理は、ステップＳ１０７Ａ３からステップＳ１０７Ａ４までの処理と同様である。
【００３９】
《法面ショベルの作業状態の特定方法》
図１０は、第１の実施形態における法面ショベルの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。法面ショベルとは、法面を成形する作業を担う油圧ショベルＭ１のことを言う。
作業状態特定部１０４は、法面ショベルについて、位置データの時系列と設計地形取得部１０７が取得した設計地形データとに基づいて、法面ショベルが設計地形データの法面エリアの所定距離以内に位置する時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｃ１）。作業状態特定部１０４は、特定した時間帯のうち、法面ショベルが法面の伸びる方向に沿って移動している、または法面ショベルの方位が旋回している時間帯について、法面ショベルの作業状態（作業の種別）が法面成形作業であると特定する（ステップＳ１０７Ｃ２）。法面成形作業とは、法面ショベルが施工現場における法面領域を設計地形データどおりに掘削・成形するための作業である。
【００４０】
次に、作業状態特定部１０４は、法面ショベルの作業状態が特定されていない時間帯、すなわち法面ショベルが法面エリアの所定距離以内に位置していない時間帯のうち、法面ショベルが走行している、又は法面ショベルの方位が変化している時間帯について、法面ショベルの作業状態がその他作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｃ３）。次に、作業状態特定部１０４は、法面ショベルの作業状態が特定されていない時間帯について、法面ショベルの作業状態が停車状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｃ４）。
【００４１】
《ブルドーザＭ２の作業状態の特定方法》
図１１は、第１の実施形態におけるブルドーザの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ブルドーザＭ２が反復的に前進と後退とを繰り返し、かつ前進時の速度が所定速度（例えば、５キロメートル毎時）以下である時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｄ１）。次に、作業状態特定部１０４は、位置データの時系列に基づいてブルドーザＭ２が切土場Ｇ１に配備されているか盛土場Ｇ２に配備されているかを判定する（ステップＳ１０７Ｄ２）。ブルドーザＭ２が切土場Ｇ１に配備されている場合（ステップＳ１０７Ｄ２：切土場）、作業状態特定部１０４は、特定された時間帯について、ブルドーザＭ２の作業状態（作業の種別）が掘削運搬作業であると特定する（ステップＳ１０７Ｄ３）。他方、ブルドーザＭ２が盛土場Ｇ２に配備されている場合（ステップＳ１０７Ｄ２：盛土場）、作業状態特定部１０４は、特定された時間帯について、ブルドーザＭ２の作業状態（作業の種別）が敷き均し作業であると特定する（ステップＳ１０７Ｄ４）。
【００４２】
次に、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ブルドーザＭ２が所定距離（例えば、８メートル）以下で反復的に前進と後退とを繰り返している時間帯について、ブルドーザＭ２の作業状態（作業の種別）が締固め作業であると特定する（ステップＳ１０７Ｄ５）。
次に、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ブルドーザＭ２の走行速度が所定値以上である時間帯について、ブルドーザＭ２の作業状態が走行状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｄ６）。
次に、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２の作業状態が特定されていない時間帯について、ブルドーザＭ２の作業状態が停車状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｄ７）。
【００４３】
第１の実施形態に係る作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２による走行速度に基づいて作業の種別が掘削運搬作業または敷き均し作業であるか否かを判定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２による反復走行距離と走行速度の両方または一方に基づいて作業の種別が掘削運搬作業または敷き均し作業であるか否かを判定してもよい。
第１の実施形態に係る作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２による反復走行距離に基づいて作業の種別が締固め作業であるか否かを判定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、作業状態特定部１０４は、ブルドーザＭ２による反復走行距離と走行速度の両方または一方に基づいて作業の種別が締固め作業であるか否かを判定してもよい。
なお、一般的に、掘削運搬作業および敷き均し作業における走行速度は締固め作業における走行速度より遅い。また、一般的に、掘削運搬作業および敷き均し作業における走行距離は締固め作業における走行距離より長い。
【００４４】
《ダンプトラックＭ３の作業状態の特定方法》
図１２は、第１の実施形態におけるダンプトラックの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部１０４は、切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｅ１）。次に、作業状態特定部１０４は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルＭ１が反復的に旋回している時間帯について、当該油圧ショベルＭ１と所定距離以内に位置するダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が積込作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｅ２）。
【００４５】
作業状態特定部１０４は、盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時刻を特定する（ステップＳ１０７Ｅ３）。次に、作業状態特定部１０４は、特定した時刻を起点として、少なくともダンプトラックＭ３が停止している時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が排土作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｅ４）。
【００４６】
作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３について、ステップＳ１０７Ｅ２で積込作業と特定されず、かつステップＳ１０７Ｅ４で排土作業と特定されていない時間帯のうち、積込作業の終了時刻から排土作業の開始時刻までの時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｅ５）。作業状態特定部１０４は、走行速度の時系列に基づいて、特定された時間帯のうちダンプトラックＭ３が走行している時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が積載走行であると特定する（ステップＳ１０７Ｅ６）。また、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３について、ステップＳ１０７Ｅ２で積込作業と特定されず、かつステップＳ１０７Ｅ４で排土作業と特定されていない時間帯のうち、排土作業の終了時刻から積込作業の開始時刻までの時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｅ７）。作業状態特定部１０４は、走行速度の時系列に基づいて、特定された時間帯のうちダンプトラックＭ３が走行している時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が空荷走行であると特定する（ステップＳ１０７Ｅ８）。なお、他の実施形態においては、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の走行速度、走行方向等に基づいて、積込作業状態または排土作業状態の直前におけるダンプトラックＭ３の作業状態が、転回走行、後退走行、場内走行のいずれであるかをさらに特定してもよい。例えば、走行速度が低速である場合に、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態を場内走行と特定してよい。例えば、走行方向が後方である場合に、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態を後退走行と特定してよい。
次に、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態が停車状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｅ９）。
【００４７】
図１３は、作業状態特定部によって特定された作業状態の推移を表すタイムチャートである。
上記のステップＳ１０７の処理により、作業状態特定部１０４は、各作業機械Ｍについて、図１３に示すように、時間帯ごとの作業状態を特定することができる。なお、図１３のように異なる作業機械Ｍのタイムチャートを並べて表示することで、管理者等は施工現場Ｇ全体の動きを把握することができる。
【００４８】
ステップＳ１０８におけるパラメータ特定部１０５によるパラメータの特定方法について具体的に説明する。
【００４９】
《油圧ショベルＭ１のパラメータ》
図１４は、第１の実施形態における油圧ショベルのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
パラメータ特定部１０５は、油圧ショベルＭ１の作業状態が積込作業である時間帯をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ａ１）。パラメータ特定部１０５は、油圧ショベルＭ１の方位データの時系列に基づいて、特定した各時間帯について、旋回の反復回数（サイクル回数）を特定する（ステップＳ１０８Ａ２）。例えば、パラメータ特定部１０５は、方位データの変化方向が反転する回数（方位データの極値の数）を２で除算して得られる回数を反復回数と特定することができる。次に、パラメータ特定部１０５は、各時間帯のサイクル回数の平均値を、積込作業に係るパラメータ、または作業量に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ａ３）。なお、サイクル回数とは、１台のダンプトラックＭ３に最大積載可能量まで土砂を積み込むために、油圧ショベルＭ１が土砂をバケットにすくった回数を示す。
【００５０】
またパラメータ特定部１０５は、各時間帯について、当該時間帯に係る時間を、当該時間帯におけるサイクル回数で除算することで、１サイクルの所要時間を算出する（ステップＳ１０８Ａ４）。パラメータ特定部１０５は、各時間帯の１サイクルの所要時間の平均値を、積込作業に係るパラメータ、または作業量に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ａ５）。
【００５１】
またパラメータ特定部１０５は、各時間帯について、ダンプトラックＭ３の最大積載可能量（ダンプトラックＭ３の最大車両総重量から車両空荷重量および燃料重量、オペレータの体重等を減算したもの）を、当該時間帯におけるサイクル回数で除算することで、１サイクルにおける土砂の重量を算出する（ステップＳ１０８Ａ６）。最大積載可能量は、ダンプトラックＭ３の仕様値に基づいて特定されてもよいし、ダンプトラックＭ３の重量の測定に基づいて特定されてもよい。パラメータ特定部１０５は、算出した１サイクルにおける土砂の重量を土質等に基づいて体積に換算し、バケットの容量で除算することで、バケット容量に対する土砂容量の比率（バケット係数）を特定する（ステップＳ１０８Ａ７）。パラメータ特定部１０５は、各時間帯におけるバケット係数の平均値を、積込作業に係るパラメータ、または作業量に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ａ８）。
【００５２】
《法面ショベルのパラメータ》
図１５は、第１の実施形態における法面ショベルのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
パラメータ特定部１０５は、法面ショベルの作業状態が法面成形作業である時間帯をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｂ１）。パラメータ特定部１０５は、設計地形データと位置データの時系列とに基づいて、各時間帯において法面ショベルによる作業対象となった範囲の面積を特定する（ステップＳ１０８Ｂ２）。例えば、パラメータ特定部１０５は、設計地形データのうち各時間帯において法面ショベルが近接している法面エリアを、時間帯の開始時刻における法面ショベルの位置と時間帯の終了時刻における法面ショベルの位置とに基づいてトリミングすることで、作業対象となった範囲の面積を特定する。パラメータ特定部１０５は、各時間帯において、作業対象となった範囲の面積をその時間帯に係る時間で除算することで、単位時間あたりの進捗面積を特定する（ステップＳ１０８Ｂ３）。パラメータ特定部１０５は、各時間帯における単位時間あたりの進捗面積の平均値を、法面成形作業に係るパラメータ、または作業量に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｂ４）。
【００５３】
《ブルドーザＭ２のパラメータ》
図１６は、第１の実施形態におけるブルドーザのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
パラメータ特定部１０５は、ブルドーザＭ２の作業状態が締固め作業である時間帯を特定する（ステップＳ１０８Ｃ１）。パラメータ特定部１０５は、速度データの時系列に基づいて、当該時間帯におけるブルドーザＭ２の走行速度（前進速度、後進速度）をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｃ２）。パラメータ特定部１０５は、走行速度の平均値を、締固め作業に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ３）。
【００５４】
次に、パラメータ特定部１０５は、ブルドーザＭ２の作業状態が掘削運搬作業である時間帯を特定する（ステップＳ１０８Ｃ４）。パラメータ特定部１０５は、位置データの時系列と速度データの時系列とに基づいて、当該時間帯のうちブルドーザＭ２が前進しているときの走行速度（前進速度）をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｃ５）。パラメータ特定部１０５は、前進速度の平均値を、掘削運搬作業に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ６）。パラメータ特定部１０５は、位置データの時系列と速度データの時系列とに基づいて、ステップＳ１０８Ｃ４で特定した時間帯のうちブルドーザＭ２が後退しているときの走行速度（後退速度）をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｃ７）。パラメータ特定部１０５は、後退速度の平均値を、掘削運搬作業に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ８）。
【００５５】
パラメータ特定部１０５は、ブルドーザＭ２の作業状態が敷き均し作業である時間帯を特定する（ステップＳ１０８Ｃ９）。パラメータ特定部１０５は、位置データの時系列と速度データの時系列とに基づいて、当該時間帯におけるブルドーザＭ２の前進速度をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｃ１０）。パラメータ特定部１０５は、前進速度の平均値を、敷き均し作業に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ１１）。パラメータ特定部１０５は、位置データの時系列と速度データの時系列とに基づいて、ステップＳ１０８Ｃ９で特定した時間帯におけるブルドーザＭ２の後退速度をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｃ１２）。パラメータ特定部１０５は、後退速度の平均値を、敷き均し作業に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ１３）。
【００５６】
またパラメータ特定部１０５は、位置データの時系列に基づいて、ステップＳ１０８Ｃ９で特定した各時間帯について、当該時間帯におけるブルドーザＭ２の延べ前進距離を算出する（ステップＳ１０８Ｃ１４）。ブルドーザＭ２の延べ前進距離とは、すなわちブルドーザＭ２が敷き均し作業のために土砂を押した距離である。パラメータ特定部１０５は、各時間帯について、特定した延べ前進距離にブレードの幅を乗算することで、延べ敷き均し面積を算出する（ステップＳ１０８Ｃ１５）。
パラメータ特定部１０５は、各時間帯について、特定した延べ敷き均し面積を、その時間帯にブルドーザＭ２が存在する敷き均しエリアの面積で除算することで、敷き均し層数を特定する（ステップＳ１０８Ｃ１６）。敷き均しエリアの面積は、例えば、その時間帯におけるブルドーザＭ２の位置データの時系列、例えば位置データの凸包により特定されることができる。パラメータ特定部１０５は、各時間帯について、敷き均し目標高さを敷き均し層数で除算することで、ブレード高さを特定する（ステップＳ１０８Ｃ１７）。パラメータ特定部１０５は、ブレード高さの平均値を、敷き均し作業に係るパラメータ、または作業量に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｃ１８）。敷均し目標高さとは敷均し作業において要求される底上げの高さであり、一般的には一度の敷均し作業で一気にその高さまで底上げすることができない。例えば、敷均し目標高さが３０ｃｍである場合、ブルドーザＭ２は、１回の敷均し作業で３ｃｍ程度底上げする作業を１０回繰り返すことにより、最終的に敷均し目標高さまで底上げする。すなわちこの例においては、オペレータは、ブルドーザＭ２のブレード高さを３ｃｍに設定する。なお、ブレード高さは、敷均し作業および掘削運搬作業の両方で使用されるパラメータである。
【００５７】
《ダンプトラックＭ３のパラメータ》
図１７は、第１の実施形態におけるダンプトラックのパラメータの特定方法を示すフローチャートである。
パラメータ特定部１０５は、ダンプトラックＭ３の作業状態が空荷走行である時間帯を特定する（ステップＳ１０８Ｄ１）。パラメータ特定部１０５は、走行速度の時系列に基づいて、当該時間帯におけるダンプトラックＭ３の走行速度をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｄ２）。パラメータ特定部１０５は、走行速度の平均値を、空荷走行に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｄ３）。
パラメータ特定部１０５は、ダンプトラックＭ３の作業状態が積載走行である時間帯を特定する（ステップＳ１０８Ｄ４）。パラメータ特定部１０５は、走行速度の時系列に基づいて、当該時間帯におけるダンプトラックＭ３の走行速度をそれぞれ特定する（ステップＳ１０８Ｄ５）。パラメータ特定部１０５は、走行速度の平均値を、積載走行に係るパラメータ、または速度に係るパラメータとして特定する（ステップＳ１０８Ｄ６）。
【００５８】
上記のステップＳ１０７の処理により、パラメータ特定部１０５は、各作業機械Ｍについて、作業状態別のパラメータを特定することができる。
【００５９】
《シミュレーションシステムによるシミュレーション》
図１８は、第１の実施形態に係るシミュレーション方法を示すフローチャートである。
シミュレーションシステム１０は、パラメータ記憶部２０２が記憶するパラメータを用いて施工現場Ｇのシミュレーションを実行する。なお、シミュレーションシステム１０は、パラメータ特定部１０５がパラメータを特定する前に、パラメータの初期設定値を用いてシミュレーションを実行してもよい。
【００６０】
現況地形取得部１０６は、施工現場Ｇの現況の地形を表す現況地形データを取得する（ステップＳ１５１）。また設計地形取得部１０７は、施工現場Ｇの設計地形を表す設計地形データを取得する（ステップＳ１５２）。施工量算出部１０９は、現況地形データと設計地形データの差分により施工現場の施工量（切土場Ｇ１における切土量および盛土場Ｇ２における盛土量）を算出する（ステップＳ１５３）。入力データ取得部１０８は、施工条件および施工現場Ｇに配備された作業機械Ｍの物理的なパラメータ（油圧ショベルＭ１のバケットサイズ、ブルドーザＭ２のブレードサイズ、ダンプトラックＭ３の最大積載容量など）の入力を受け付ける（ステップＳ１５４）。シミュレーション部１１０は、パラメータ記憶部２０２が記憶するパラメータまたはパラメータの初期値、入力データ取得部１０８が取得したデータ、および施工量算出部１０９が算出した施工量データに基づいて、施工現場Ｇにおける施工をシミュレートする（ステップＳ１５５）。シミュレーション部１１０は、例えば施工現場Ｇにおける施工の進捗の時系列、施工期間、または施工コストを算出する。出力制御部１１１は、シミュレーション部１１０によるシミュレート結果を示す出力信号を出力装置６００に出力する（ステップＳ１５６）。
【００６１】
《作用・効果》
このように、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍの作業状態を特定し、特定された作業状態における作業機械Ｍの速度に係るパラメータ（例えば、走行速度）を特定する。これにより、シミュレーションシステム１０は、実際の作業機械Ｍの施工能力に近いパラメータを得ることができる。
また第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍによる作業を特定し、位置データ、方位データ、および速度データの時系列に基づいて、その作業における作業機械Ｍのパラメータを特定する。これにより、シミュレーションシステム１０は、実際の作業機械Ｍの施工能力に近いパラメータを得ることができる。
【００６２】
また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、ある作業機械Ｍ（例えば、油圧ショベルＭ１）の位置と他の作業機械Ｍ（例えば、ダンプトラックＭ３）の位置との関係に基づいて、ある作業機械Ｍの作業の種別を特定する。これにより、シミュレーションシステム１０は、正確に作業機械Ｍの作業の種別を特定することができる。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、油圧ショベルＭ１の作業が積込作業である場合に、方位データの時系列に基づいて、サイクル回数を特定する。また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、サイクル回数を用いて、バケット係数を特定する。これにより、シミュレーションシステム１０は、油圧ショベルＭ１がストロークセンサやペイロードメータなどの特殊なセンサを備えていなくても、積み込みのサイクル回数およびバケット係数を特定することができる。バケット係数は、作業機械がすくい上げる土砂の量を示す作業量に係るパラメータの一例である。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、ブルドーザＭ２の作業が敷き均し作業である場合に、位置データの時系列に基づいて、ブルドーザＭ２のブレード高さを特定する。これにより、シミュレーションシステム１０は、ブルドーザＭ２がストロークセンサなどの特殊なセンサを備えていなくても、ブレード高さを特定することができる。ブレード高さは、作業機械Ｍによる土砂の均し高さの一例である。
【００６５】
また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍの作業状態（前進、後退、作業種別）別に、作業機械Ｍの位置データの時系列に基づいて、その作業状態における作業機械Ｍの走行速度を特定してもよい。これにより、シミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍが作業状態および走行速度を通信により出力しないものであっても、作業状態別の走行速度を特定することができる。
また、第１の実施形態によれば、シミュレーションシステム１０は、法面成形作業について作業機械Ｍの位置データの時系列に基づいて、法面成形作業に係る作業機械Ｍの作業量を特定する。
【００６６】
また、第１の実施形態によれば、パラメータの初期値に基づくシミュレーション結果と実際の進捗状況に乖離がみられる場合に、利用者は、シミュレーションシステム１０にパラメータを特定させ、特定されたパラメータを用いて再度シミュレーションを行わせることができる。これにより、実際に即したパラメータに基づいて、進捗状況の乖離を是正するような運用を提案することができる。
【００６７】
第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、位置データを用いてブレード高さを検出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、ブレード高さを操作レバーの検出（ＰＰＣ圧含む）や作業機やシリンダーに設けた各種センサ等によりブレード高さ求めてもよい。
【００６８】
第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、位置データ又は方位データを用いてサイクル回数を検出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、油圧ショベルＭ１に設けられたペイロードメータによってバケットに土砂が積み込まれた回数をカウントすることによってサイクル回数を検出してもよい。また、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、油圧ショベルＭ１に設けられたセンサまたは油圧ショベルＭ１の外部に設けられたモーションセンサやカメラによる画像解析によってサイクル回数を検出してもよい。
【００６９】
第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍと別の作業機械ＭとのＧＮＳＳによる位置関係に基づいて作業機械Ｍの作業状態を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、車車間通信による作業機械Ｍ間の位置関係を用いて作業機械Ｍの作業状態を特定してもよい。
【００７０】
第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、ダンプトラックＭ３の最大積載可能量およびサイクル回数に基づいてバケット係数を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、バケットによりすくい上げられている土砂をセンサにより検出してバケット係数を特定してもよい。当該センサの例としては、ペイロードメータ、カメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナなどが挙げられる。
【００７１】
第１の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍの作業状態におけるパラメータとして平均化した値を特定し記憶するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、算出した各回の値それぞれを、パラメータとして記憶してもよい。
【００７２】
〈第２の実施形態〉
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態に係るシミュレーションシステムは、ダンプトラックＭ３の作業状態について、積込作業後かつ排土作業前の走行である場合に積載走行と判定し、排土作業後かつ積込作業前の走行である場合に空車走行と判定する。これに対し、第２の実施形態では、ダンプトラックＭ３の位置情報に基づいてダンプトラックＭ３の作業状態を特定する。
【００７３】
第２の実施形態に係るシミュレーションシステム１０が特定するダンプトラックＭ３の作業状態は、走行路Ｇ３を積載状態で走行する場外積載走行、走行路Ｇ３を空荷状態で走行する場外空荷走行、切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２内に設けられた転回エリアを走行する転回走行、切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２内に設けられた後退エリアを走行する後退走行、切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２内を積載状態で走行する通常に走行する場内積載走行、切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２内を空荷状態で走行する通常に走行する場内空荷走行である。切土場Ｇ１、盛土場Ｇ２、転回エリアおよび後退エリアは、例えば予めジオフェンスとして指定される。この場合、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の位置データが示す位置が、ジオフェンス内であるか否かに基づいてダンプトラックＭ３の作業状態を特定する。
【００７４】
図１９は、第２の実施形態におけるダンプトラックの作業状態の特定方法を示すフローチャートである。
作業状態特定部１０４は、切土場Ｇ１に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｆ１）。次に、作業状態特定部１０４は、方位データの時系列に基づいて、特定された時間帯のうち、油圧ショベルＭ１が反復的に旋回している時間帯について、当該油圧ショベルＭ１と所定距離以内に位置するダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が積込作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｆ２）。
【００７５】
作業状態特定部１０４は、盛土場Ｇ２に配備された油圧ショベルＭ１について、位置データの時系列および走行速度の時系列に基づいて、ダンプトラックＭ３と互いに所定距離以内に位置し、かつ油圧ショベルＭ１およびダンプトラックＭ３が停止している時刻を特定する（ステップＳ１０７Ｆ３）。次に、作業状態特定部１０４は、特定した時刻を起点として、少なくともダンプトラックＭ３が停止している時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態（作業の種別）が排土作業状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｆ４）。
【００７６】
作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックＭ３の走行速度が所定値未満である時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態が停車状態であると特定する（ステップＳ１０７Ｆ５）。
作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックＭ３が転回エリアに位置する時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態を転回走行と特定する（ステップＳ１０７Ｆ６）。また作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックＭ３が後退エリアに位置する時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態を後退走行と特定する（ステップＳ１０７Ｆ７）。
【００７７】
作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックＭ３が切土場Ｇ１における積込作業の終了時刻から切土場Ｇ１を出た時刻までの時間帯、または盛土場Ｇ２に入った時刻から盛土場Ｇ２の転回エリアに入った時刻までの時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態を場内積載走行と特定する（ステップＳ１０７Ｆ８）。また、作業状態特定部１０４は、ダンプトラックＭ３の作業状態が特定されていない時間帯のうち、ダンプトラックＭ３が盛土場Ｇ２における排土作業の終了時刻から盛土場Ｇ２を出た時刻までの時間帯、または切土場Ｇ１に入った時刻から切土場Ｇ１の転回エリアに入った時刻までの時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態を場内空荷走行と特定する（ステップＳ１０７Ｆ９）。つまり、ダンプトラックＭ３が切土場Ｇ１または盛土場Ｇ２に位置するとしても、そのダンプトラックＭ３が切土場Ｇ１内または盛土場Ｇ２内の転回エリアまたは後退エリアに位置する場合、そのダンプトラックＭ３の作業状態を場内積載走行または場内空荷走行としない。
【００７８】
作業状態特定部１０４は、切土場Ｇ１の外に出た時刻から盛土場Ｇ２内に入る時刻までの時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｆ１０）。作業状態特定部１０４は、ステップＳ１０７Ｆ１０により特定された時間帯のうち、ダンプトラックＭ３の作業状態がまだ特定されていない時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態が場外積載走行であると特定する（ステップＳ１０７Ｆ１１）。
また、作業状態特定部１０４は、盛土場Ｇ２の外に出た時刻から切土場Ｇ１内に入る時刻までの時間帯を特定する（ステップＳ１０７Ｆ１２）。作業状態特定部１０４は、ステップＳ１０７Ｆ１２により特定された時間帯のうち、ダンプトラックＭ３の作業状態がまだ特定されていない時間帯について、ダンプトラックＭ３の作業状態が場外空荷走行であると特定する（ステップＳ１０７Ｆ１３）。
【００７９】
パラメータ特定部１０５は、第１の実施形態と同様に、各作業状態に係る時間帯における走行速度の平均値を算出することで、各作業状態に係る走行速度を速度に係るパラメータとして特定する。
【００８０】
つまり、第２の実施形態に係るシミュレーションシステム１０は、作業機械Ｍの位置に基づいて、作業機械Ｍが所定のエリアに存在するか否か、作業機械Ｍがエリア内に入ったか否か、または作業機械Ｍがエリア外に出たか否かに基づいて、作業機械Ｍの作業状態を特定する。
【００８１】
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態においては、シミュレーションシステム１０が、パラメータの特定と当該パラメータを用いたシミュレーションとを行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、パラメータを特定するパラメータ特定装置がシミュレーションシステム１０と別個に設けられてもよい。例えば、作業機械Ｍに持ち込まれるコンピュータが、作業機械Ｍのパラメータを特定し、シミュレーションシステム１０が当該コンピュータから作業機械Ｍのパラメータを受信してシミュレーションを行ってもよい。
【００８２】
また上述した実施形態においては、作業機械Ｍの例として油圧ショベルＭ１、ブルドーザＭ２、およびダンプトラックＭ３について説明したが、これに限られない。例えば、シミュレーションシステム１０は、ホイールローダやロードローラについて作業状態を特定し、またパラメータを算出してもよい。ホイールローダおよびロードローラの作業状態およびパラメータは、ブルドーザＭ２の作業状態およびパラメータと同様の方法により求めることができる。
【００８３】
また、他の実施形態に係る油圧ショベルＭ１は、溝を成形してもよい。溝を成形する油圧ショベルＭ１の作業状態およびパラメータは、法面ショベルの作業状態およびパラメータと同様の方法により求めることができる。溝掘削作業における作業量に係るパラメータの例として、時間あたりに掘削および成形した溝の距離、溝の面積、または溝の土量が挙げられる。なお、溝掘削作業は、成形作業の一例である。
【００８４】
また、他の実施形態に係る油圧ショベルＭ１は、積込を伴わない掘削作業をしてもよい。例えば、油圧ショベルＭ１が掘削対象の土砂を掘削し、その掘削した土砂を、別の積込ショベルが土砂を掘削しやすくなるよう、その積込ショベルの近傍に排土してもよい。この場合、掘削作業の判定は、油圧ショベルＭ１が停止し、かつ反復旋回している時間帯を特定することでなされる。掘削作業の判定においては、油圧ショベルＭ１がダンプトラックＭ３に近接しているという条件は鑑みなくてよい。この場合の掘削作業のパラメータは、油圧ショベルＭ１の積込作業のパラメータと同様の方法により求めることができる。
【００８５】
なお、上述した実施形態では、算出したパラメータがシミュレーションに用いられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、算出したパラメータが作業者の能力管理等の他の用途に用いられてもよい。そのため、シミュレーションシステム１０は、パラメータをオペレータごとに算出して記憶してもよいし、作業機械Ｍの機種番号ごとに算出して記憶してもよい。
【００８６】
上述した実施形態に係るシミュレーションシステム１０においては、プログラムがストレージ３００に格納される場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、プログラムが通信回線によってシミュレーションシステム１０に配信されるものであってもよい。この場合、配信を受けたシミュレーションシステム１０が当該プログラムをメインメモリ２００に展開し、上記処理を実行する。
【００８７】
また、プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、上述した機能をストレージ３００に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせで実現するものであってもよい。
【００８８】
また、シミュレーションシステム１０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１００によって実現される機能の一部が当該ＰＬＤによって実現されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
上記態様によれば、パラメータ特定装置は、実際の作業機械の施工能力に近いパラメータを得ることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  シミュレーションシステム
１００  プロセッサ
２００  メインメモリ
３００  ストレージ
４００  インタフェース
５００  入力装置
６００  出力装置
１０１  位置受信部
１０２  方位受信部
１０３  時系列記録部
１０４  作業状態特定部
１０５  パラメータ特定部
１０６  現況地形取得部
１０７  設計地形取得部
１０８  入力データ取得部
１０９  施工量算出部
１１０  シミュレーション部
１１１  出力制御部
２０１  時系列記憶部
２０２  パラメータ記憶部
Ｇ  施工現場
Ｇ１  切土場
Ｇ２  盛土場
Ｇ３  走行路
Ｍ  作業機械
Ｍ１  油圧ショベル
Ｍ２  ブルドーザ
Ｍ３  ダンプトラック
【図１】
2019017159.tif 000003
【図２】
2019017159.tif 000004
【図３】
2019017159.tif 000005
【図４】
2019017159.tif 000006
【図５】
2019017159.tif 000007
【図６】
2019017159.tif 000008
【図７】
2019017159.tif 000009
【図８】
2019017159.tif 000010
【図９】
2019017159.tif 000011
【図１０】
2019017159.tif 000012
【図１１】
2019017159.tif 000013
【図１２】
2019017159.tif 000014
【図１３】
2019017159.tif 000015
【図１４】
2019017159.tif 000016
【図１５】
2019017159.tif 000017
【図１６】
2019017159.tif 000018
【図１７】
2019017159.tif 000019
【図１８】
2019017159.tif 000020
【図１９】
2019017159.tif 000021
【国際調査報告】
2019017159.tif 000022
2019017159.tif 000023
2019017159.tif 000024