フジタ技術研究報告第59号 2023年

建設機械の稼働情報モニタリングシステムの開発

建設機械の稼働情報モニタリングシステムの開発
青木真路

千葉拓史

小林礼

三鬼大谷

愛斗*1
悠太*1

本目尚臣*1
毅*1

細谷

概要

フジタでは、建設現場で稼働する建設機械の稼働状況、稼働実績を遠隔からモニタリング可能とすることを目的として、稼働情報モニタリングシステムの開発を進めてきた。稼動状況とは、建設機械が現時点で作業している位置や速度などの情報であり、稼働実績は、建設機械がどれだけ稼動して工事が進捗したかを示すものである。本システムでは、現場で稼働するダンプの土砂運搬量に着目して、ダンプがどれだけ運搬したかを稼働実績として提示する。
現場での検証を実施し、一定の効果を確認すると共に、現場で本格的に運用するための課題を抽出した。今後は、課題に対する対策を実施し、再度現場で検証を行い、現場の生産性向上を目指す。
本報告では、システム概要及び検証結果、今後に向けた課題について記載する。

Development of operation information monitoring system for construction machiner yAbstract
Fujita has been developing a system that can remotely monitor the operating status and performance of construction
machinery operating at construction sites. The operating status refers to information such as the position and speed atwhich the construction machine is currently working, and the performance of construction machinery indicates how
much the construction machine is operating and contributing to the construction work. This system focuses on theamount transported by dump trucks operating at the site and presents the amount transported by these trucks as
operational results.
We conducted on-site verification, confirmed a certain degree of effectiveness, and identified issues that would
require full-scale operation in the field. We will implement countermeasures and conduct on-site verification again withthe aim of improving on-site productivity.
This report provides an overview of the system, verification results, and future challenges.

キーワード：建設機械、稼働状況モニタリング＊1 土木本部 土木エンジニアリングセンター機械部― 51 ―

フジタ技術研究報告 第59号

〈マネジメントシステム〉§1．はじめに
1.1

マネジメントシステムは Web ベースのシステムと背景なっており、定期的に情報送信端末から送信された建フジタでは、建設現場で稼働する建設機械の稼働状設機械の位置情報等の各種情報を、DB にレコードと況、稼働実績を遠隔からモニタリング可能とすることして格納し、Web ブラウザで稼働状況、稼働実績をを目的として、稼働情報モニタリングシステムの開発ユーザに提示する。

を進めてきた。

ESRI 社の提供する ArcGIS プラットフォーム上にシ稼動状況とは、対象の建設機械が建設現場内のどのステムを構築しており、地図と建設機械の各種情報を位置で作業していて、どのような状態（動作中か停止合わせてユーザに提示することにより、遠隔から稼動中か等）にあるかを示す情報である。遠隔から稼動状状況、稼働実績の確認が可能となる。

況を知ることで、計画通りに工事が進捗しているか、トラブルが生じていないかをリアルタイムで把握する〈情報送信端末〉ことができる。

情報送信端末は、モニタリング対象の建設機械に設稼動実績とは、建設機械がどれだけ稼動して工事が置し、建設機械の位置情報等の各種情報をクラウドに進捗したかを示すものである。本システムでは、ダン送信する装置である。ハードウェア構成を図 2 に示す。

プの土砂運搬量に着目して、ダンプがどれだけ運搬したかを稼働実績として提示する。

マイコン

従来、現場担当者が現場の状況を把握するためには、現場にいる作業員に連絡を取ったり、直接現場に行ったりして状況を確かめる必要があった。また、運搬量GNSS Mdを把握するためには、オペレータが運搬記録を作成し、一日の終わりなどに用紙を回収し、手作業での集計を図2する必要があった。

LTE Md

情報送信端末 HW 構成（information transmission
terminal HW configuration）

上記課題を解決するため、本システムを開発した。
本システムを活用することで、現場担当者はリアルタ
イムに運搬状況、運搬量を把握することが可能となる。

端末内に搭載した GNSS モジュールから、位置情報、また、進捗確認及び計画変更等に活用することが可能及び方位を取得する。それらの情報から、建設機械のとなり、現場の生産性向上が期待できると考えられる。

速度、進行方向及び動作状況等の二次的情報を生成し、本報告では、システム概要及び検証結果、今後に向時刻と合成し LTE モジュールにより、クラウドに送信けた課題について記載する。

する。
図 3 に示すように、サイドに電源供給口を設けてお1.2

システムの概要

り、建設機械のシガーソケットから電源供給を受けて動作する。

本システムの概略を図 1 に示す。本システムは、マ情報送信端末を建設機械に設置した様子を図 4 に示

ネジメントシステムと情報送信端末から構成する。

す。
マネジメントシステム(Management System)
クラウド(Cloud)

マネジメントシステム(Management System) WEBUI

情報送信端末(Information transmissionterminal)

モニタリング対象の建設機械(Construction machinery to be monitored)

図1

システム概略図

図3

情報送信端末外観（apperaence of informationtransmission terminal ）― 52 ―

建設機械の稼働情報モニタリングシステムの開発期間でのダンプの運搬量は、その期間内の運搬量の合計となる。
システムでは、それぞれの往復での運搬量は固定値としている。すなわち、グループの運搬量は、以下の計算式で算出する。

AgDg

( Mn  C )
n 1

図4

Ag：グループに登録したダンプ全体の運搬量

情報送信端末を設置した様子（installation ofMn：ダンプ n の往復回数

information transmission terminal）

C：ダンプ 1 回当たりの運搬量（固定値）
Dg：グループに登録したダンプ数§2．マネジメントシステム
マネジメントシステムの主要な機能について記載す

上式で、積場、盛場それぞれにおけるダンプの出入る。機能説明に先立ち、システムで導入している概念、り回数を往復回数とし、積場、盛場それぞれで運搬量重要なロジック部分について記載する。

を個別に計算し、出力する仕組みとした。

2.1

2.3

グループの概念

建設現場では、複数の建設機械同士がグループとダンプ出入り数算出

出入り数算出にあたって、積場、盛場いずれにおいなって作業を繰り返し行う。ても、エリアをシステムに事前登録することを必須と

図 5 に示すように、大量の土砂を A 地点から B 地点している。エリアは地図上でのマウス操作により、登に運搬する作業の場合、積場で作業するバックホウ、録することが可能となっている。

盛場で作業するブルドーザ、積場、盛場間を移動する

エリアを登録した上での、積場、盛場それぞれでのダンプがグループとなって作業をすることが多い。

出入り数算出方法について記載する。

システムでは、グループ単位に稼働実績の確認が行えるようにしている。

〈積場でのダンプ出入り数算出〉

そのために、システムで稼働実績の確認をする際に積場では、図 6 に示すように、対象のダンプと同一は、グループを作成するという操作をシステム上で行グループに登録したバックホウの位置を中心とした円う。にダンプが入ったときに、当該レコードに円に入ったことを示す IN のフラグを立てて、円から出たときに盛場

積場

OUT のフラグを立てる。
バックホウを中心とする円の半径は、システム上で建機3
建機１登録及び修正することができる。
バックホウは積場エリアで稼働していることは集計

建機2の条件とはしていないが、積場内にいれば、積込作業のエリアを特定することが可能となる。

建機4

図5

積場の出入り回数を算出するには、OUT のフラグがグループの概念説明（Concept of Group）立った数を算出することで行う。
バックホウはエリア内を移動するため、エリアへの2.2運搬量算出方法と仕組み

出入りのカウントではなく、バックホウを中心としたダンプの運搬量の計算は、建設機械の位置情報を活移動円への出入りをカウントする。こうすることで、用して行う。建設機械の位置情報は、先述した情報送ダンプに対して土砂を積んだバックホウを識別するこ信端末が定期的にクラウドに送信したデータに含まれとが可能となる。

る情報であり、タイムスタンプ等の付随情報と共に DBに蓄積されている。
ダンプは、同じ経路を繰り返し往復するため、ある― 53 ―

フジタ技術研究報告 第59号

積場工区、グループ、建機選択

IN
建設機械のリスト

OUT

図6

建設機械のアイコン表示

積場でのダンプ出入り数算出（Calculation of

number of dump truck entries and exits at Loading area）

選択建設機械の詳細情報

図8〈盛場でのダンプ出入り算出〉

稼働状況提示画面（Operation status

盛場にいるブルドーザ、振動ローラ等の建設機械はpresentation screen）

ダンプが土を排土する際に、必ずしも接近しているとは限らないため、積場でのバックホウのように円の概〈稼働実績〉

念は設けず、図 7 に示すように、盛場エリアにダンプ指定した条件における建設機械の稼働実績を提示すが入ったときに当該レコードに IN のフラグを立てて、る。工区、グループ、表示対象の日時範囲及び対象建出たときに OUT のフラグを立てる。

機（グループ内の建機を個別に表示する際に使用）が盛場の出入り回数を算出するには、OUT のフラグが設定する条件となっている。

立った数を算出することで行う。

提示する情報を、以下に示す（図 9 参照）。

盛場
IN

①

ダンプの土砂運搬量（ダンプ往復回数）②

建設機械の走行軌跡③

建設機械の動作状態比率（動作中／停止中の割合）

建設機械のOUT
図7

稼働状態

盛場でのダンプ出入り数算出（Calculation of
number of dump truck entries and exits in
Embankments area）

2.4

表示条件

建設機械の走行軌跡

マネジメントシステムの主要機能マネジメントシステムが、ユーザに提示する内容としては、大きく①稼動状況、②稼動実績の二つある。

ダンプ往復回数それぞれについて記載する。

図9

稼働実績提示画面（Operating resultspresentation screen）〈稼働状況〉
モニタリング対象となる建設機械の、現在における稼働状況（位置情報、動作状態を含む詳細情報等）を稼動実績を表形式で詳細に確認することも可能と提示する。

なっている。以下の異なる視点で情報を表示する。

地図上に建設機械を示すアイコンを表示することで、位置情報は一見して分かるようになっており、付随す①る情報も併せて確認が可能となっている（図 8 参照）。

・ダンプが、どの積場からどの盛場にどれだけの土をダンプごとの稼働実績（表 1 ）運んだか― 54 ―

建設機械の稼働情報モニタリングシステムの開発

表1

3.1

ダンプ毎の稼働実績（イメージ）（Operation results per dump）
積場 1
Loading area1

システムを活用するための基本的な情報を登録する（図10）。これらの情報を登録することで、現場にある

盛場 1
Embankments area1

3

基本情報登録建設機械を、現場の地図と共に表示するといったことが可能となる。

3

ダンプ 1（dump1）

A［m ］

B［m ］

ダンプ 2（dump2）

C［m3］

D［m3］

①

現場（工区）情報登録
現場の位置（緯度、経度）、名称をシステムに登録する。必要に応じて、空撮画像を登録する。
②②

積場、盛場内の建設機械ごとの稼働実績（表 2 ）建設機械情報登録
モニタリング対象の建設機械の情報として、名称、・積場でダンプに土を積むバックホウが、どれだけの土をどのダンプに積み込んだか機種名等のメタ情報を登録する。

・盛場で作業するブルドーザが、どれだけの土を締固め③

たか（2.3に示すように、ブルドーザの場合は、バック現場、建設機械対応情報登録
建設機械と現場（工区）の対応情報を登録する。

ホウと違って、ブルドーザを中心とする円の出入りで集計するわけではないため、エリア内に複数のブルドー現場（工区）
情報

ザ、振動ローラ等の建設機械が作業していた場合、どの登録

ダンプが運搬した土に対して作業したかが特定出来るわけではない。ダンプがエリアを出るときに、ダンプの最

表2

積場、盛場内の建設機械毎の稼働実績（イメージ）

現場、建機紐づけ情報（Operating results for each construction machinein the loading/embankment area）
ダンプ 1 dump1

ダンプ 2 dump2

バックホウ（backhoe）

A［m3］

C［m3］

ブルドーザ（bulldozer）

B［m3］

D［m3］

マネジメン
トシステム

建機情報も近い位置にいる建設機械に対応する項目で集計する。）

図10
3.2

基本情報登録（basic information registration）
工事情報登録稼働集計のために、工事情報を登録する。工事内容が変わったときに登録することを想定している。
①

エリア登録
盛場と積場のエリアである。マウス操作にて登録可③

エリア毎の運搬量（表 3 ）能となっている。

・積場から、どれだけの土が運び出されたか②・盛場に、どれだけの土が運ばれたか
表3

グループとする建設機械の組を登録する。図11の例
では、ブルドーザ 1 台、ダンプ 2 台、バックホウ台かエリア毎の運搬量（イメージ）

らなるグループを登録する。

（Amount transported per area）
搬出 out
積場 1（Loading area1）

グループ

搬入 in

X［m3］

盛場 1
（Embankment area1）

グループ登録

ブルドーザ

Y［m3］

盛場エリア

図11

§3．システム利用の前準備

ダンプ

ダンプ

バックホウ

積場エリア

グループ登録（group registration）§4．システム検証

ユーザがシステムを活用するためには、事前にシステムを利用するための作業が必要となる。この作業にフジタの建設現場を利用して、システム検証を行い、ついて記載する。

効果を確認した。
― 55 ―

フジタ技術研究報告 第59号

4.1

検証内容

完全一致しなかった理由を以下に示す。

1 つのグループ（ダンプ 2 台、バックホウ 1 台、ブ理由①

情報送信端末の電源が OFF の期間があった。

ルドーザ 1 台）の作業に注目して、正しく稼動実績が運搬回数は、情報送信端末で収集した位置情報を元集計されるかを確認した。すなわち、システム上でグに算出するため、電源が OFF になっていると集計がでループに登録したダンプの運搬量が、実際の運搬量ときない。図13に示すように、片方の建設機械に設置し一致するかの確認を行った。

た情報送信端末の電源が OFF になっていたケースが運搬量は、システムでは固定値の乗算により求めてあった。電源 OFF になった要因は、下記の 2 つの理由

いること、現場でも実運搬量を求める運用をしていなと考えられる。

いことから、運搬回数にて検証した。

・人為的な理由

現場では、ダンプのオペレータが運搬回数を記録し始業時に、建設機械のオペレータが情報送信端末のているため、その記録を正解値として評価した。

電源を入れるタイミングが遅かった。
・物理的な理由〈作業内容〉

稼働中に電源が OFF になった。振動等で情報送信端検証時に設定したエリアを、図12に示す。それぞれ末のケーブルが外れて、電源が OFF になった。

<電源OFFでの集計漏れ>の建設機械の作業内容は以下に記す。
・ 1 つの積場から 1 つの盛場に、 2 台のダンプが土砂運搬

情報送信
端末

・ 1 台のバックホウが積場内でダンプに土砂を積載
・ 1 台のブルドーザが盛場で作業

電源OFF

電源ON

情報送信
端末

⇒集計されない
図13

電源 OFF での集計漏れ（Failure to tally due topower off）

理由②

システムが、一度のダンプの出入りを複数の出入りとして出力した。
図14に示すように、位置情報の精度やダンプの動きにより、実際の出入りより多く集計されたためである。
図12

盛場、積場のエリア（Loading area/Embankment area）

4.2

情報送信
端末

システム検証結果

検証期間中のある 1 日の結果を示す。表 4 に示すよ⇒余分に集計

うに、オペレータの記録回数と近い値を出力することを確認した。
表4

システム検証結果

図14

システムの出力
正解値（ ）内は、正解値との差分（オペレータのSystem output
記録回数）
積場盛場
Correct value
運搬回数
運搬回数
ダンプ 1
（dump1）3938（− 1 ）39（0）ダンプ 2（dump2）

3935（− 4 ）38（− 1 ）

情報送信
端末

誤った出入り出力による余分な集計（Extra tally
due to erroneous in/out output）§5．今後の展開（課題対応）
システム検証で抽出した課題及び今後改善を図る主要な内容について下記に示す。
5.1

稼働集計ロジック修正

4.2に記載したように、位置情報の精度やダンプの動― 56 ―

建設機械の稼働情報モニタリングシステムの開発きにより、実際の出入りより多く集計されたケースがひとことあったため、ロジックの修正を行う。

建設現場の生産性向上が業界全体の課題になっている。ICT

5.2

情報送信端末の接続技術の活用により、生産性向上

詳細は確認が必要だが、4.2に記載したように、振動に寄与していく。

によりケーブルの接続がゆるむ事象が発生したため、接続を強固にする必要がある。
5.3

青木

レスポンス性能向上

稼動実績を確認する画面では、建設機械の走行軌跡をプロット表示する。プロットに時間がかかっており、レスポンス性能の改善が必要な状態である。
プロットは、建設機械がクラウドに定期的に送信するデータを表示条件に基づいて表示しているが、送信する間隔を伸ばしたり、表示の際に間引いたりするなどにより、レスポンス向上を図る。
5.4

実運搬量測定運搬量計算は、 1 回あたりの運搬量を固定値としているが、実際に運搬した土量を何らかの方法にて測定して、この値を乗じることでより正確な運搬量を算出することを試行する。
5.5

レポート作成機能開発

これまでの開発では、稼働実績の画面上での可視化に注力してきた。今後はシステムに蓄積されたデータを取得する機能を実装し、本システム外でのデータ活用を可能とする。そのために、現場担当者が利用しやすいデータ形式での出力を行うことを検討する。
5.6

情報送信端末の結露対策

1.2に記載した通り、情報送信端末は建設機械の外に設置していたが、結露による故障が数か所見受けられた。結露対策を施した上で、小型化を図り、建設機械内に情報送信端末を設置することを検討していく。

§6．まとめ
建設現場で稼働する建設機械の稼働状況、稼働実績を、遠隔からモニタリング可能なシステムを開発した。
現場での検証を行うことで、一定の効果を確認するとともに、課題を抽出した。今後は、課題に対する対策を実施し、再度現場で検証を行い、現場の生産性向上を目指す。

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真路