JP2001166681A - 作業習熟支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】技能訓練を行う際、作業者の作業習熟度に係る
評価に応じて訓練方法を変更し、効果的に習熟度を向上
させる。 【解決手段】出力機器５０を用いて作業内容を画像、文
章、音声により作業者に指示し、この指示に従って遂行
された作業時間、作業品質データを作業結果検出手段６
０により取り込み、制御部２２により作業結果の評価を
行う。この評価結果に基づき、出力機器５０は、画像、
文章、音声による作業内容を選択し、作業者は、選択さ
れた指示内容に従って技能訓練を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業者に対して、
複数の作業工程からなる作業の習熟訓練を支援する作業
習熟支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のように、非常に多数の
部品から構成される製品を製造する生産ラインでは、各
作業ステーション（作業工程）に対して作業手順書やそ
の作業に使用される部品の番号等が記載された組み立て
説明書が提供されており、作業者は、それらの作業手順
書や組み立て説明書を見ながら所定の部品の組み立て作
業を行っている。

【０００３】また、近年、ユーザの多様なニーズに対応
すべく多品種少量生産が主流になっており、設備投資を
最小限とするため、１つの生産ラインに対して種類の異
なる複数の製品に係わる部品を混在させて供給し組み立
てを行うことが一般化している。この場合、作業者は製
品毎に異なる作業手順書や組み立て説明書を参照して、
誤りなく作業を行わなければならない。

【０００４】そこで、生産ラインにおいて、作業者に対
してビデオや音声によって作業手順を指示することによ
り、組み立て手順の間違いを回避するようにしたもの、
締め付けトルク等の測定データをディスプレイに表示す
ることで作業品質の確認を容易に行えるようにしたも
の、部品の固有番号を部品から読み取り、それに基づい
て指示された作業を行うようにしたもの等、生産ライン
における作業支援装置が種々提案されている。

【０００５】例えば、特開平１１−３９５２４号公報に
は、作業ステーション（作業工程）に配置された作業支
援装置のディスプレイに、当該作業ステーション（作業
工程）での作業を示す作業補助画面を表示させ、その表
示に従って作業を遂行するとともに、作業結果が所定の
範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にある場合にのみ
次の作業指示画面に切り換え、正確、かつ、効率的な作
業を行えるようにした作業支援装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の作業
支援装置において、作業効率をさらに向上させるために
は、生産ラインに配置される各作業者が高い技能レベル
を身に付けることが必要である。そのためには、作業者
に対して技能訓練を施し、作業者により得られた製品の
作業品質や作業習熟度に係るデータを収集して客観的に
評価し、作業者の作業工程毎の習熟度合いによって訓練
方法を変更する等の処置を施すことが望ましい。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あって、製造、組立作業の技能訓練を行う際、作業者の
作業習熟度に係る評価に応じて訓練方法を変更し、効果
的に習熟度を向上させることのできる作業習熟支援装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明では、各作業工程における作業内容を写真
等のイメージによる画像表示、文字による文章表示また
は音声出力によって作業者に指示し、その指示に従って
所定の作業を行わせる。次いで、これらの指示基づく作
業結果を検出して評価を行い、その評価に応じて、次回
の作業訓練での指示方法を選択する。例えば、初回の作
業訓練では、作業内容を画像表示、文章表示および音声
出力の３つの形態で行い、技能が向上したと判定した場
合には、次回の作業訓練において、文章表示および音声
出力の２つの形態で行い、さらに技能が向上したと判定
した場合には、音声出力のみによる形態で技能訓練を行
う。これにより、技能を効果的に向上させることができ
る。

【０００９】なお、作業の評価としては、作業者による
実作業時間を計測し、それを標準作業時間と比較し、そ
の比較結果に基づいて作業習熟度の評価を行い、訓練方
法を変更させる。これにより、作業時間を効果的に短縮
することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る作業習熟支
援装置の一実施形態を適用した技能訓練における作業ス
テーションを示す。この作業ステーションでは、台車１
２に搭載されているワークＷに対して、作業習熟支援装
置１０によって指示された所定の作業が、工具１４、部
品１６等を用いて作業者Ｍにより遂行される。

【００１１】図２は、作業習熟支援装置１０の構成を示
すブロック図である。

【００１２】作業習熟支援装置１０は、作業者Ｍに音声
出力によって作業指示を行うスピーカ５２（作業内容指
示手段）、作業者Ｍにイメージによる画像表示または文
章表示によって作業指示を行い、あるいは、その作業結
果等を表示するＣＲＴ等のディスプレイ５４（作業内容
指示手段）、表示ランプ５６等を含む出力機器５０を有
する。

【００１３】また、作業習熟支援装置１０は、作業者Ｍ
による作業時間を測定する測定器６２（計測手段）、テ
スタ６４等の作業結果検出手段６０を有するとともに、
作業者Ｍによる確認、復唱の音声を入力するマイク７
２、作業者Ｍが必要に応じて操作し、入力を行う押しボ
タン／フットスイッチ７４、作業対象部品の固有番号を
入力するバーコードリーダ７６、キーボード／マウス７
８等の作業入力手段７０を有する。

【００１４】さらに、作業習熟支援装置１０は、作業者
Ｍによる作業状況を必要に応じて録画するためのビデオ
カメラ８２、８４（図１参照）を有する。これらは、例
えば、作業者Ｍが押しボタン／フットスイッチ７４を操
作することで作動させることができる。

【００１５】以上の出力機器５０、作業結果検出手段６
０、作業入力手段７０、ビデオカメラ８２、８４は、作
業習熟支援装置本体２０の制御部２２（習熟度評価手
段）に接続されている。

【００１６】制御部２２には、ビデオカメラ８２、８４
を介して画像を取り込む画像取り込み部２４と、例えば
圧漏れ等の有無を検出するテスタ６４からのＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号を処理するＯＮ／ＯＦＦ信号処理部２６と、例え
ば、測定器６２によって測定された作業時間等の測定デ
ータを処理する測定データ処理部２８と、作業入力手段
７０のバーコードリーダ７６によって入力された部品１
６またはワークＷ等の固有番号をチェックする固有番号
チェック部３０と、ディスプレイ５４に対する画像の表
示処理を行う画像表示処理部３２と、データベース処理
部３４とが接続される。

【００１７】データベース処理部３４には、ワークＷや
部品１６の固有番号をチェックするための固有番号デー
タ、ディスプレイ５４に表示するための画像データ等の
データべースを格納するデータベースファイル３６が接
続され、制御部２２には、後述する各処理を遂行するた
めの処理プログラムや処理プログラムの実行に必要なア
ドレス等を含むパラメータを格納したプログラムファイ
ル３８が接続される。

【００１８】また、前記データベース処理部３４は、作
業者Ｍによる作業結果である作業品質を記録した作業品
質データベース４０と、測定器６２により測定された作
業者Ｍの実作業時間を記録した作業時間データベース４
２と、習熟度を評価するために設定した標準的な作業品
質および標準的な作業時間を記録した標準作業品質デー
タベース４４および標準作業時間データベース４６（標
準作業時間記憶手段）と、標準作業品質および標準作業
時間と作業者Ｍによる作業品質および実作業時間とを比
較し、その比較結果に基づいて評価した作業者Ｍの作業
習熟度を記録した習熟度データベース４８とを含んで構
成される。

【００１９】次に、前記のように構成された作業習熟支
援装置１０を用いた技能訓練および習熟度評価の処理に
ついて、図３〜図６に示すフローチャートに従って説明
する。

【００２０】なお、図３は、作業習熟の第１段階のステ
ップ１、図４は、作業習熟の第２段階のステップ２、図
５は、作業習熟の第３段階のステップ３、図６は、作業
習熟の第４段階のステップ４の各処理フローチャートを
示す。

【００２１】作業者Ｍが、作業ステーションにおいて作
業習熟支援装置１０を起動すると、制御部２２は、プロ
グラムファイル３８から処理プログラムをローディング
し、作業習熟支援装置本体２０に接続された各機器をイ
ニシャライズし、作業者Ｍに対して指示する最初の作業
に対する評価準備を行う（ステップＳ１）。

【００２２】次に、制御部２２は、プログラムファイル
３８からローディングした処理プログラムに従って、デ
ィスプレイ５４に作業指示画面を表示するとともに、ス
ピーカ５２を介して音声で作業の開始指示を行う（ステ
ップＳ２）。例えば、作業指示画面には、作業に使用さ
れる工具１４、部品１６やワークＷが画像表示されると
ともに、「工具１４を使用してワークＷに部品１６を取
り付けて下さい。」等の文章が表示され、また、スピー
カ５２からは、前記文章が音声によって出力される。

【００２３】作業者Ｍは、これらの作業指示に従って部
品１６を取り出し、その固有番号等をバーコードリーダ
７６に読み取らせる。バーコードリーダ７６により読み
取られた部品１６のデータは、固有番号チェック部３０
に送られ、作業者Ｍが指示された適切な部品１６を選択
しているかをチェックするために使用される。

【００２４】この際、作業者Ｍは押しボタン／フットス
イッチ７４を操作し、ビデオカメラ８２、８４を操作
し、自己の作業状況の映像を録画をする。この映像は、
後に再生し、作業者Ｍが自己の作業状況の確認や、作業
ミスの確認等に利用したり、技能訓練部門等の関係者が
作業者Ｍの技能習熟の経過等の観察に利用することがで
きる。

【００２５】ステップＳ２において作業開始指示がなさ
れると、制御部２２は、測定器６２、テスタ６４等の作
業結果検出手段６０を駆動し、作業者Ｍによる作業時間
の計測および作業品質データの計測を開始する（ステッ
プＳ３）。そして、作業者Ｍは、指示された作業を完了
すると、押しボタン／フットスイッチ７４を操作し、作
業完了の入力をするとともに、マイク７２を介して音声
で作業完了の復唱を行う。

【００２６】制御部２２は、作業完了の入力がなされる
まで作業時間、作業品質データの計測を続け、ステップ
Ｓ４において作業完了の入力が検知されると、作業時
間、作業品質データの計測を終了させ（ステップＳ
５）、計測された作業時間のデータを作業時間データベ
ース４２に記録し、作業品質データを作業品質データベ
ース４０に記録する（ステップＳ６）。

【００２７】ここで、作業時間は、作業習熟支援装置１
０がディスプレイ５４、スピーカ５２に作業指示を出力
してから作業者Ｍが作業完了の入力を行うまでの時間で
あり、作業品質データは、例えば、作業内容がボルトの
締め付けである場合、工具１４によりボルトを締め付け
た際のトルクである。

【００２８】作業品質データは作業内容によって異なる
ものであり、締め付けトルクの他、組立てた部材間の隙
間や振れ等を計測したデータも含まれ、標準の作業品質
データと作業者Ｍの作業結果を計測した作業品質データ
を比較することによって、作業習熟度（要求されている
製品品質を満足させるだけの技能レベル）に達している
かを判断するデータとして用いられる。

【００２９】次に、制御部２２は、技能訓練として予定
された最後の作業工程か否かを判断し（ステップＳ
７）、作業工程が残っている場合には、次の作業の評価
準備を行い（ステップＳ８）、ステップＳ２からの処理
を繰り返す。

【００３０】ステップＳ７において、技能訓練として予
定された最後の作業工程が終了していると判断された場
合、制御部２２は、作業者Ｍの行った作業結果における
作業時間、作業品質データ等の測定データから作業内容
の評価、習熟度の判定を行い（ステップＳ９）、その評
価結果、習熟度判定結果を習熟度データベース４８に記
録する（ステップＳ１０）。次いで、前記の評価結果、
習熟度の判定結果が一定の水準に達していないと判定さ
れた場合（ステップＳ１１）、ステップＳ１の作業指示
に戻り、作業者Ｍに同じ習熟ステップの作業を繰り返し
行わせる。

【００３１】この場合、作業内容の評価、習熟度判定
は、作業時間、作業品質データ等から行うことができ
る。すなわち、標準作業時間データベース４６に記録さ
れた標準作業時間と、作業者の作業結果から測定した作
業時間とを比較し、一定の範囲内で作業が完了したか否
かを基準として評価し、また、作業品質も同様に標準作
業品質データベース４４に記録された標準作業品質デー
タと、測定した作業者の作業結果である作業品質データ
とを比較し、一定の範囲内にあるか否かを基準として評
価し、習熟度の判定を行う。

【００３２】例えば、作業時間の評価の場合、各作業毎
に作業時間データベース４２に記録された作業者Ｍの作
業時間データと、標準作業時間データベース４６に記録
された各作業毎の標準作業時間とを比較し、標準作業時
間を超えた作業工程の作業状況を評価する。すなわち、
所定の作業工程の合計の作業時間が標準の合計作業時間
を超えている場合、各作業毎の作業時間と標準作業時間
とが比較され、作業者Ｍがどの作業工程において標準の
作業時間を超過したかが分析される。

【００３３】図７は、作業者Ｍの工程毎の作業時間と標
準作業時間との比較結果を示す図であり、（ａ）は工程
毎の標準作業時間、（ｂ）は作業者Ｍが作業習熟支援装
置１０を用いて技能訓練を行った初日の作業時間、
（ｃ）は技能訓練３日目の作業時間を示す。この結果、
技能訓練初日では、工程３の作業は速いが工程２と工程
５の作業が遅く、訓練３日目は、工程３の習熟が進み工
程５の習熟がまだ十分でないことがわかる。これらを総
合して、作業全体、各工程毎の習熟度レベルを段階付け
して判定することができる。

【００３４】図８は、この作業時間データをグラフ化し
たものであり、各工程毎の標準作業時間と、作業者Ａの
初日、２日目、５日目の作業習熟のための技能訓練にお
ける作業時間とを並べて示したものである。このような
評価、分析結果に基づいて、作業者Ｍ毎の作業習熟訓練
の計画を作成することにより、効果的な技能訓練を実施
することができる。

【００３５】同様に、作業品質の評価は以下のように行
われる。作業品質データが締め付けトルクの場合、標準
作業品質データは、製品品質として要求される標準締め
付けトルクであって、作業者が作業した結果としてラチ
ェットレンチ等の工具１４により計測され、測定データ
処理部２８に入力された締め付けトルクが当該標準締め
付けトルクの範囲内（製品の品質として許容される範囲
内）にあるか否かを判定する。

【００３６】すなわち、制御部２２は、作業者Ｍの作業
品質データから締め付けトルクの標準偏差Ｓを次式によ
り求める。

【００３７】

【数１】 （１）式において、ｘ_iは締め付けトルクデータ、ｘ_aは
締め付けトルクの平均値、ｎは測定データ数（作業回
数）である。この標準偏差Ｓによりボルト締め付け作業
における締め付けトルクのばらつきを判定し、作業者Ｍ
の習熟度を判定することができる。

【００３８】以上のようにして作業者Ｍの習熟度判定が
作業習熟の第１段階のステップ１をクリアすると、制御
部２２は、作業者Ｍに第２段階のステップ２（図４）に
進むことを指示する。

【００３９】ステップ２では、ステップ１と同様に、最
初の作業結果を評価する準備を行う（ステップＳ２
１）。

【００４０】次に、制御部２２は、ディスプレイ５４へ
の部品１６、ワークＷの画像表示による指示は行わず、
スピーカ５２からの音声出力による指示と、ディスプレ
イ５４への文章表示による指示とを行う（ステップＳ２
２）。

【００４１】以降、ステップＳ２３〜ステップＳ３１の
処理は、ステップ１の場合と全く同様にして行われ、作
業者Ｍの習熟度判定がこのステップ２をクリアすると、
作業者Ｍに作業習熟の第３段階であるステップ３（図
５）に進むことを指示する（ステップＳ３２）。

【００４２】ステップ３では、最初の作業結果を評価す
る準備を行った後（ステップＳ４１）、ディスプレイ５
４への部品１６、ワークＷの画像表示による指示、ディ
スプレイ５４への文章表示による指示は行わず、スピー
カ５２からの音声出力のみによる指示を行う（ステップ
Ｓ４２）。

【００４３】以降、ステップＳ４３〜ステップＳ５１の
処理は、ステップ１の場合と全く同様にして行われ、作
業者Ｍの習熟度判定がこのステップ３をクリアすると、
作業者Ｍに作業習熟の第４段階であるステップ４（図
６）に進むことを指示する（ステップＳ５２）。

【００４４】ステップ４では、最初の作業結果を評価す
る準備を行った後（ステップＳ６１）、ディスプレイ５
４への部品１６、ワークＷの画像表示による指示、ディ
スプレイ５４への文章表示による指示、スピーカ５２か
らの音声出力による指示の全てを行わず、作業開始の指
示のみを行う（ステップＳ６２）。

【００４５】以降、ステップＳ６３〜ステップＳ７２の
処理は、ステップ１の場合と全く同様にして行われ、作
業者Ｍの習熟度判定がこのステップ４をクリアすると、
作業者Ｍの作業習熟技能訓練が終了する（ステップＳ７
３）。

【００４６】このようにして、作業者Ｍの作業習熟の程
度に応じて作業指示内容を変更して技能訓練を行うこと
により、効果的に作業者Ｍの技能を向上させることがで
きる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る作業習熟支
援装置によれば、各作業工程毎に作業者が行った作業結
果から作業者の作業習熟度が評価され、その評価結果に
応じて、作業内容の指示形態、例えば、画像表示、文章
表示または音声出力を選択するため、作業習熟度を効果
的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業習熟支援装置の一実施形態を
適用した技能訓練における作業ステーションの説明図で
ある。

【図２】図１に示す作業習熟支援装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】図１に示す作業習熟支援装置における作業習熟
の第１段階での処理を示すフローチャートである。

【図４】図１に示す作業習熟支援装置における作業習熟
の第２段階での処理を示すフローチャートである。

【図５】図１に示す作業習熟支援装置における作業習熟
の第３段階での処理を示すフローチャートである。

【図６】図１に示す作業習熟支援装置における作業習熟
の第４段階での処理を示すフローチャートである。

【図７】作業者の工程毎の作業時間と標準作業時間との
比較結果を示す図である。

【図８】各工程毎の標準作業時間と、作業者の初日、２
日目、５日目の作業習熟のための技能訓練における作業
時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…作業習熟支援装置 ２０…作業習熟支
援装置本体 ２２…制御部 ２８…測定データ
処理部 ３２…画像表示処理部 ３４…データベー
ス処理部 ３６…データベースファイル ３８…プログラム
ファイル ４０…作業品質データベース ４２…作業時間デ
ータベース ４４…標準作業品質データベース ４６…標準作業時
間データベース ４８…習熟度データベース ５０…出力機器 ５４…ディスプレイ ６０…作業結果検
出手段 ６２…測定器 ７０…作業入力手
段 ７４…押しボタン／フットスイッチ ７８…キーボード
／マウス Ｍ…作業者 Ｗ…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 政雄 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2C028 AA10 BA01 BA02 BA05 BB04 BB05 BB06 BC01 BC02 BD02 CA12 3D114 AA20 BA40 JA05 JA20 5B049 AA00 BB07 CC21 DD05 FF03 FF06 GG07 9A001 BB04 HH15 JJ74 KK09 KK31 KK37 KK42

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業者に対して、複数の作業工程からなる
   作業の習熟訓練を支援する作業習熟支援装置であって、 各作業工程における作業内容を画像表示、文章表示また
   は音声出力により作業者に指示する作業内容指示手段
   と、 作業者による前記各作業工程に対する各作業結果を検出
   する作業結果検出手段と、 前記各作業結果に基づき、作業者の作業習熟度を評価す
   る習熟度評価手段と、 を備え、前記習熟度評価手段による評価結果に応じて、
   前記作業内容指示手段による前記画像表示、前記文章表
   示または前記音声出力の形態を選択することを特徴とす
   る作業習熟支援装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記各作業工程の標準作業時間を記憶する標準作業時間
   記憶手段を備え、 前記作業結果検出手段は、作業者による前記各作業工程
   の実作業時間を計測する計測手段であり、 前記習熟度評価手段は、前記実作業時間と前記標準作業
   時間とを比較し、この比較結果に基づいて前記作業習熟
   度を評価することを特徴とする作業習熟支援装置。