イノベーション

Technology Preview

日立建機グループの技術研究・先行開発の取り組みや将来の施工現場を見据えたコンセプトを紹介しています。

最新の取り組み

土工用振動ローラ自律転圧システムの開発

日立建機グループは、施工現場の安全性と生産性の向上を図るためのICT・IoTシステムや、人と協調して作業する自律型建設機械の開発に取り組んでいます。そのひとつとして、土工用振動ローラによる自律転圧システムを開発中です。
道路は、大きく分けて路床、路盤、基層、表層の4つの層から成り立ちます。土工用振動ローラは、土台となる路床の締固めで活用します。また、ダムや空港、宅地造成などの整備でも使用します。強靭なインフラを構築するためには、荷重を十分支持できるだけの強度を備えた土台を形成する必要があり、均一に踏み残しが無いよう機械を何度も往復移動させる必要があります。そのため、自律運転には高い走行精度が要求されます。

土工用振動ローラ プロトタイプ機

自律型建設機械向けシステムプラットフォーム「ZCORE®」を適用したプロトタイプ機で、実用化に向けた実証実験を行っています。プロトタイプ機には運転席がありません。施工ポイントまでの機械の移動は、オペレーターが搭乗せずに無線操作で行い、施工ポイントに到着後、モードを切り替え自律運転を開始します。自律運転中は、設定した経路を自動で走行、転圧し、経路上に障害物があれば自動で停止します。また、機械自身の動作状態や健康状態をLEDパネルでの表示やフラッシュライトの点灯、ブザー音などで周囲に知らせ、機械周囲の作業者と協調して施工を行います。

転圧管理システム

施工する転圧領域の設定と、機械の走行経路、転圧実施回数を管理・表示するシステムです。オペレーターは、無線LANを介して機械と接続したタブレット端末により、リアルタイムで転圧状況を確認できます。衛星測位システムを活用して機械の走行データを記録し、転圧回数を色の違いで表示できるため、踏み残しや転圧が不足している箇所も一目で確認できます。また、転圧記録をクラウドから取り出すことで、過去の作業内容の確認や、作業履歴の帳票を作成することも可能です。

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鉱山現場の自律型オペレーションの実現に向けて

鉱山現場は、機械や機器が24時間365日稼働し、私たちの生活を支える資源を供給しています。
日立建機は、ICTとIoT技術を活用し、超大型油圧ショベルの長距離遠隔操作や自律運転の技術開発とともに、ダンプトラックの自律走行システムの開発を推進することで、世界中のお客さまの⾃律型オペレーションの実現に寄与し、鉱山運営の生産性と安全性の向上をめざしています。

超大型油圧ショベル自律運転に向けた開発

日立建機は、鉱山における超大型油圧ショベルの自律運転に向けたさまざまな技術の開発に取り組んでいます。
まず、さらなるオペレータの労働環境の改善と安全性の向上に貢献する、遠隔操作システムの高度化を進めています。
また、実際の鉱山では、オペレータのきめ細やかな確認と操作により、他の機械・車両との衝突や接触の回避、車体の安定が保たれています。遠隔操作でもそれらを保持するため、運転支援システムの開発を進めていきます。
さらに、掘削や積み込みなどの作業の一部を自動化し、オペレータ1人で複数の超大型油圧ショベルを遠隔操作できるシステムを開発する計画です。
これらの技術を組み合わせ、将来、自律運転機能を有する超大型油圧ショベルをお客さまに提供していきます。

ダンプトラック自律走行システム(Autonomous Haulage System:AHS)

日立建機のAHSを搭載したダンプトラックは、グループ会社のWenco International Mining Systems Ltd.(ウェンコ・インターナショナル・マイニング・システムズ社)の鉱山運行管理システムの指示に従い自律走行することで、効率的な配車が可能です。最大100台規模の車両を管制可能な拡張性を持っており、大規模鉱山における自律型オペレーションにも対応可能です。
近い将来、自律運転する超大型油圧ショベルやダンプトラックが他の機器や機械と情報をやりとりすることで、鉱山現場の自律型オペレーションを実現し、安全性と生産性の向上をめざします。

(写真︓遠隔操作実験中の超大型油圧ショベルと有人ダンプトラック)

arw_r ダンプトラック自律走行システム

開発試験場について(浦幌試験場)

超大型油圧ショベルの遠隔操作などの開発は、日立建機の浦幌試験場(北海道十勝郡浦幌町)で行っています。本試験場は、427haという広大な自社保有地内に位置し、昼夜実験可能な掘削と走行の試験場です。
24時間365日稼働する鉱山機械は、さまざまな環境下で稼働するため、時間や気候など環境を変えた試験を行っています。

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日立建機が思い描く将来の施工現場

施工現場内の「人、機械、現場環境」の情報を共有し、安全性と生産性を向上

日立建機が思い描くのは、「人、機械、現場環境」の情報を相互にやり取りすることで、安全性と生産性の向上を自律的に図ることができる施工現場の姿です。

施工現場内の情報連携

施工現場内の情報を連携させ、現場全体の安全性と生産性の向上を図ります。機械の位置・稼働の状況、作業員の位置・生体情報、作業が進むことによる地形の変化など、施工現場内のリアルタイムな情報を機械やセンシングシステムで収集。それらを蓄積したデータから施工現場内のリスクを分析し、その結果を共有することで安全性を高めます。また、気象予報などの外部情報も参照し、将来のリスクにも備えます。

自律型建設機械向けシステムプラットフォーム「ZCORE®

建設業においては、生産労働人口の減少や熟練技能者の高齢化を背景として、省人化による生産性の向上が課題となっています。その解決策のひとつとして、自律運転する建設機械や、遠隔操作による作業に期待が寄せられています。
これは、施工現場における機械へのニーズが、「人が思うように操縦する機械」から「人が思ったように作業してくれる機械」に変化していることを表しています。日立建機グループは、こうしたニーズの変化や現場の多種多様な要求への対応を目的として、現場でオペレータが作業時に行っている「認識・判断・実行」を、機械システムが行えるようにするためのシステムプラットフォーム「ZCORE®(ズィーコア)」を開発しました。

→ ニュースリリース

 

 

「協調安全」と「協調型建設機械」

「協調安全」とは、施工現場内の「人、機械、現場環境」の情報を共有することで、現場全体の安全性、生産性の向上を図るための概念です。人と機械の位置や状態を「見える化」するだけでなく、その情報に基づいて人に注意を促したり、建設機械の動きを制御することで、サイト全体を安全な方向に導きます。日立建機では、協調安全の実現に向けて、自律稼働する建設機械を「協調型建設機械」と呼び、次世代建設機械のモデルとして構想しています。
(写真は、ZCORE®を適用した協調型建設機械のプロトタイプ機です)

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新たな価値を生み出す建設機械

油圧ショベルの省エネ油圧システム TRIAS

1965年、油圧ショベルに複合動作を可能にする2ポンプ2バルブ方式の油圧システムを搭載して以来、オペレーターの操作に直感的に応える操作性を追求することで、生産性向上に寄与し、お客さまから好評を得てきました。
省エネ油圧システム TRIAS(トライアス)は、3ポンプ3バルブ方式を採用することで燃費性能を高めつつ、高負荷がかかる時に十分な油量を供給できる技術で、2017年度関東地方発明表彰「特許庁長官賞」を受賞しています(特許第5572586号)。油圧ショベルZX200-6やハイブリッド油圧ショベルZH200-6には、TRIAS をさらに進化させ、各ポンプに電磁弁を追加し、きめ細かい作動油の流量制御を可能にしています。エネルギー消費の低減が社会にもお客さまにも求められる現在、日立建機は、これまで培ってきた油圧制御と電子制御を組み合わせることで、エネルギー消費の低減と操作性との両立を探求し続けます。

AC駆動式ダンプトラック

舗装されていない道路を長時間走行して積荷を運搬する鉱山用ダンプトラックの運転は、高度な運転技術と常に注意を怠らないための集中力が必要とされ、安全と生産性の維持には、オペレーターの疲労軽減が課題となります。
日立建機のリジッドダンプトラックは、高い応答性を持つIGBT*インバータを活用したAC(交流)駆動方式を採用し、日立製作所が電力インフラで培った技術を生かし、左右それぞれのモーターの独立した細やかな制御を可能にしています。
この「高度車体安定化制御技術」は、一般的な自動車と比べ車重変化が大きく、また重心位置が高い鉱山用ダンプトラックのピッチング(揺れ動き)と横滑りを防止する制御が特に評価され、一般社団法人日本機械学会が主催する「2014年度日本機械学会賞(技術)」を受賞しています。

※IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor):絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのことで、電源電力の制御や供給を行う半導体のこと。

お客さまの課題を解決するソリューション

Solution Linkage

日立建機では、「安全性向上」、「生産性向上」、「ライフサイクルコスト低減」といった課題を、お客さまとともに解決するICT・IoTソリューションの開発に取り組んでいます。

Solution Linkage は、AHSソリューションと鉱山運行管理ソリューション、ICT施工ソリューション、サービスソリューションConSite®を軸に、日立グループの幅広い先進技術を結集した「One Hitachi」、パートナー企業の持つ技術を活用するオープンイノベーションの技術を融合して、新たな価値を創出していきます。

 

鉱山運行管理システム(FMS)

操業の効率化と安全性が高い水準で求められるなか、ダンプトラックを効率よく運行、管理することが鉱山経営の重要な課題の1つです。

日立建機グループのWenco International Mining Systems Ltd.(ウェンコ・インターナショナル・マイニング・システムズ社)が提供する鉱山運行管理システムは、ダンプトラック1台1台をリアルタイムにモニタリングし、最適に配車することでディスパッチャーと呼ばれる配車管理者の効率的な運行管理をサポートします。

さらに、ダンプトラックのメンテナンスや部品交換時期の最適化、鉱物の含有率から生産高を予測するなど幅広いアプリケーションで、鉱山運営を総合的に支えることができます。

arw_r 鉱山運行管理システム

ICT油圧ショベル ZX200X-6

労働人口の減少や生産性の向上といった社会やお客さまの課題から、建設機械においても自動化のニーズが高まっています。
日立建機が提供するICT油圧ショベル「ZX200X-6」は、独自に開発したマシンコントロール機能「Solution Linkage Assist」を搭載。GNSS*受信機から得た機械の位置情報やバケット爪先の3次元情報を基に、設計値に従って機械のフロント(ブーム、アーム、バケット)をリアルタイムで半自動制御し、施工目標面を掘り過ぎることなく効率的に作業を行うことが可能です。

※GNSS(Global Navigation Satellite System):衛星測位システム

ConSite®

建設機械は、世界中のさまざまな環境下で長時間稼働します。日立建機は、常に最適な状態で十分なパフォーマンスをお客さまの建設機械が発揮できるよう、建設機械の状態を把握しマシントラブルの未然防止に貢献するサービスソリューション「ConSite®」を提供しています。

「ConSite®」は、長年にわたり蓄積された建設機械の稼働情報などのビッグデータを利活用し、お客さまにとって価値のある情報を自動で解析・抽出して提供する独自技術で、2013年にサービスを開始しています。2017年には建設機械業界初となるセンシングによるオイルモニタリングを実現しています。

今後もセンシング技術やAI技術をはじめとしたさまざまな技術を活用して、建設機械の不具合を未然に検知し、予兆検知率90%を実現し、お客さまの課題である「ライフサイクルコスト低減」に貢献していきます。

arw_r サービスソリューションConSite®

環境への取り組み

第3世代ハイブリッド油圧ショベル ZH200-6

お客さまの生産財である建設機械の作業性能と操作性を維持しながら低燃費を実現することがメーカーの命題です。
2011年にハイブリッド油圧ショベルを発売して以来、低燃費を実現しながら、オペレーターの操作に直感的に応える操作性と機械の作業量をいかに向上させるかを開発者は常に追求しています。
第3世代となるハイブリッド油圧ショベル「ZH200-6」は、その追求のために自社技術とオープンイノベーションによる技術を組み合わせています。日立建機独自の油圧システムの技術に豊田自動織機が自動車・産業車両分野で培ってきたハイブリッドユニットの技術を組み合わせ、さらにその二つの技術を車体コントローラで統合制御しています。作業負荷に合わせて動力と電力を最適に制御することで、操作性を維持しながら燃費標準となる「ZX200-3」に対し、40%の燃費低減を実現しています。

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