JP2006239014A - 作業指示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者の作業動作及び熟練度に基づいて作業指示が行われるようにする。
【解決手段】 作業者１の腕、肩、頭などの所定の部位にマーカー２が設置され、この作業者１の作業中の行動を通して、マーカー２を撮影できる位置に、観測手段としての例えばビデオカメラ３が設けられる。このビデオカメラ３で撮影された映像信号が録画装置４で記録され、記録された映像信号が測定手段５に供給されてマーカー２の映像の位置が測定され、さらに比較手段７で記録手段６に記録された基準の情報と比較される。そしてこの誤差情報が数値化手段８に供給されて、数値化された値が演算手段９に供給される。さらにこの演算結果に基づいて指示手段１０に任意の作業の指示が表示される。また、演算手段９の演算結果に基づいて、記録手段７から比較手段６に供給される基準となる情報の変更が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば作業工程における作業効率の低下の防止等に利用して好適な作業指示システムに関する。詳しくは、作業者の動作を観測して、作業効率の低下が予想される際にそれに応じた作業指示が行われると共に、作業者の熟練度を勘案して、常に適切な作業の指示が行われるようにしたものである。

従来の作業指示システムでは、作業者の疲労度を測定可能とし、かつ必要な休憩等を数値化し、作業者の健康の管理、作業環境の適性化を行うことができるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

また、作業者の疲労度等の判定結果に基づいて、作業者の作業量を制御しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

すなわち、作業者の疲労度等を判定して、作業者に休憩等の作業の指示を行うシステムは周知であり、その指示のために作業者の作業量の制御を行うものも知られている。
特開平９−２７６２５４号公報 特開平９−１４０６８８号公報

例えば作業工程において、その作業に従事する作業者の疲労度が増してくると、作業効率の低下や事故の発生等の問題を生じる恐れが高くなる。そこで、所定の条件を定めて、作業者にリフレッシュ、すなわち休憩を勧告することが行われている。そのためのリフレッシュ条件として、上記の特許文献１、２においては、作業者の疲労度を脈拍等により判定して、休憩の勧告などの作業に関する指示を行っているものである。

ところで上記の特許文献１、２においては、作業者を一律に捉えて休憩の勧告などの作業に関する指示を行っているものである。ところが、例えば同じ動作を繰り返し行うような作業では、その作業に対する熟練度によって、作業者の疲労に対する効率の低下の割合は一律とは限らないという指摘があった。すなわち、作業に対する熟練度が上がれば、疲労度が多少高くなっても、作業の効率は下がらないと考えられる。

しかしながら、上記の従来の技術においては、上述した熟練度に対する考慮は全くなされておらず、単に疲労度を観測して疲労度が高まれば作業を中止させているものである。このため、作業に対する熟練度が高く、多少疲労度が高くなっても作業の効率は下がらないと考えられる作業者に対しても一律に作業の中止が勧告され、結果として作業効率が不必要に低下してしまう恐れがある、という問題点を生じていたものである。

また、作業者の脈拍や血圧等の生理状態については、疲労度だけでなく外気温の変化や湿度などの他の外的要因によっても影響を受ける可能性がある。このため、上述の従来の技術のように作業者の疲労度の判定を脈拍等の生理状態のみで行っている場合には、常に適正な疲労度の判定が行われているとは限らないという指摘もあった。

この発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、作業者の動作を観測することによって作業効率の低下を直接判断すると共に、作業者の動作を観測することによって上述した作業者の作業に対する熟練度を的確に把握し、その熟練度に適合した処理を行うことによって、常に適正な作業の指示を行うことができるようにするものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、数値化されたずれを一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、求められた合計値に応じて作業者への指示を行う指示手段とを備えたことを特徴とする作業指示システムである。

また、本発明の目的を達成するため、請求項２に記載された発明は、一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、数値化されたずれを一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、求められた合計値に応じて予め設定された基準の動作を変更する処理手段とを備えたことを特徴とする作業指示システムである。

また、本発明の目的を達成するため、請求項３に記載された発明は、一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、数値化されたずれを一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、求められた合計値に応じて作業者への指示を行う指示手段と、求められた合計値に応じて予め設定された基準の動作を変更する処理手段とを備え、処理手段により基準の動作が変更されたときは、以後の数値化手段によるずれの数値化を変更された基準の動作に基づいて行うことを特徴とする作業指示システムである。

また、請求項４記載の作業指示システムは、請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の作業指示システムにおいて、観測手段は、一連の動作によって所定の移動の生じる作業者の部位の位置を観測し、数値化手段は、所定の時間間隔で観測された部位の位置を基準の動作の作業者により予め設定された部位の位置と比較し、そのずれの角度及び距離を任意の範囲ごとに数値化することを特徴とする。

請求項５記載の作業指示システムは、請求項２、請求項３のいずれかに記載の作業指示システムにおいて、観測手段は、一連の動作によって所定の移動の生じる作業者の部位の位置を観測し、処理手段は、熟練度の異なる複数の作業者による部位の位置の情報をそれぞれ基準の動作として保存し、これらの保存された複数の情報の中で求められた合計値に応じて予め設定された基準の動作に変更することを特徴とする。

請求項６記載の作業指示システムは、請求項１、請求項３のいずれかに記載の作業指示システムにおいて、求められた合計値に応じて作業者への指示を行う指示手段は、さらに作業者の生理状態の検知手段を有し、その検知結果に応じて作業者への指示を行うことを特徴とする。

請求項７記載の作業指示システムは、請求項６記載の作業指示システムにおいて、作業者への指示は、検知結果に応じて複数の段階の指示を行うことを特徴とする。

以上述べたように、本発明によれば、作業者の動作を観測して作業指示を行うと共に、作業者の熟練度を測定して、それに応じて作業指示の基準の変更が行われる。これによって、従来の作業者の疲労度の判定を脈拍等の生理状態のみで行っているシステムでは、無用な作業の指示が行われて、結果として作業効率が不必要に低下してしまう恐れがあったものを、そのような従来の問題点を本発明によって解消することができるものである。

以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明による作業指示システムを適用した作業工程の一実施形態の構成を示す模式図を含むブロック図である。

図１において、作業者１の一連の作業の中で移動の生じる腕、肩、頭などの所定の部位にマーカー２が設置される。このマーカー２は、例えば所定の赤外線などを発光する小型の装置、あるいは所定の大きさの反射板等であっても良い。さらに識別能力の高いシステムであれば、短く切った白い粘着テープ等を貼り付けるだけでも良い。そしてこの作業者１の作業中の行動を通して、上記のマーカー２を撮影できる位置に、観測手段としての例えばビデオカメラ３が設けられる。

このビデオカメラ３で撮影された映像信号が録画装置４で記録され、記録された映像信号が測定手段５に供給されてマーカー２の映像の位置が測定され、さらに比較手段７で記録手段６に記録された基準の情報と比較される。そしてこの誤差情報が数値化手段８に供給されて、数値化された値が演算手段９に供給される。さらにこの演算結果に基づいて指示手段１０に任意の作業の指示が表示される。また、演算手段９の演算結果に基づいて、記録手段７から比較手段６に供給される基準となる情報の変更が行われる。

また、図１において、作業者１には、脈拍、血圧、体温、発汗、呼吸数等の生理状態の内の一つ以上をモニタするモニタ手段１１が設けられる。そしてモニタされた脈拍等の生理状態のデータが無線または有線で検知手段１２に供給され、この検知手段１２からのデータが比較手段６に供給される。さらに、この比較手段６には、作業者１の近傍に設けられる始動スイッチ１３からの始動のタイミングを示す情報と、時計装置１４からの時刻情報が供給される。

そしてこのようなシステムにおいて、上記の演算結果を得て作業指示を行うための処理が、例えば図２〜図５に連続して示すフローチャートのように行われる。

図２〜図５のフローチャートにおいて、処理動作が開始されると、まずステップＳ１で作業者１に、マーカー２と、例えば生理状態として脈拍を用いる場合には脈拍計がモニタ手段１１として取り付けられる。次にステップＳ２で、作業者１の固有情報の入力または自動取得が行われる。なお、固有情報の自動取得は、例えばビデオカメラ３で撮影された社員証の画像を判読する等の処理によって行うことができる。そして、ステップＳ３で後述する処理ループの始端が設定される。

さらにステップＳ４で、上述の作業者１の固有情報に従って作業者の熟練度のグループＡ、Ｂ、Ｃが判断され、それぞれステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７にて比較動作のための基準作業動作Ａ、Ｂ、Ｃがセットされる。ただし作業者のグループがない場合は、基準作業動作Ａがセットされる。ここで基準作業動作Ａ〜Ｃは、例えば図６のＡ〜Ｃの表に示すように、所定時間ごとの基準点から見たマーカー２の移動の角度及び距離を示したものである。またグループＡ〜Ｃは、熟練度が標準（Ａ）、劣る（Ｂ）、優秀（Ｃ）の各場合である。

次に、ステップＳ８でビデオカメラ３にて作業者１の動作Ｘを撮影し、ステップＳ９で録画装置４に動作Ｘを記録する。さらにステップＳ１０で、測定手段５にて記録された動作Ｘのパラメータが抽出される。なおこのパラメータは、一連の作業の開始から終了までについて、所定の時間ごとに基準点から見たマーカー２の移動の角度及び距離を測定したものである。これにより、これらのパラメータは角度及び距離のベクトルと、時間とで構成される。

これらのパラメータに対して、ステップＳ１１では、角度の差分値ｄが算出され、
差分値ｄ＝〔セットされた基準作業動作（Ａ、Ｂ、Ｃ）の角度〕―〔動作Ｘの角度〕
が求められる。この差分値ｄに対して、ステップＳ１２で、例えば図７のＡの表に従って後述する演算に用いるための加算点Ｄが求められる。さらにこの加算点ＤがステップＳ１３で以前の加算点に加算されて、角度のトータル加算点Ｄ′が求められる。その後にステップＳ１４で、次のベクトルの有無が判断され、有るときはステップＳ１１に戻される。

また、ステップＳ１４で次のベクトルが無いときは、ステップＳ１５で距離の差分値ｌが算出され、
差分値ｌ＝〔セットされた基準作業動作（Ａ、Ｂ、Ｃ）の距離〕―〔動作Ｘの距離〕
が求められる。この差分値ｌに対して、ステップＳ１６で、例えば図７のＢの表に従って後述する演算に用いるための加算点Ｌが求められる。さらにこの加算点ＬがステップＳ１７で以前の加算点に加算されて、距離のトータル加算点Ｌ′が求められる。その後にステップＳ１８で、次のベクトルの有無が判断され、あるときはステップＳ１５に戻される。

さらにステップＳ１８で次のベクトルが無いときは、ステップＳ１９で時間の差分値ｔが算出され、
差分値ｔ＝〔セットされた基準作業動作（Ａ、Ｂ、Ｃ）のパラメータの数〕―〔動作Ｘのパラメータの数〕
が求められる。この差分値ｔに対して、ステップＳ２０で、例えば図７のＣの表に従って後述する演算に用いるための時間の加算点Ｔが求められる。さらにステップＳ２１で、上記の加算点Ｄ′、Ｌ′、Ｔが加算され、これによって今回の動作の評価値が求められる。

この評価値を用いて、グループ条件の判断が行われる。すなわちステップＳ２２で、上述のステップＳ４と同様に上述の作業者１の固有情報に従って作業者の熟練度のグループＡ、Ｂ、Ｃが判断され、それぞれグループごとにステップＳ２３、Ｓ２４、Ｓ２５にて、ステップＳ２１で求められた評価値に対する判断が行われる。そしてこの判断の結果に応じて、例えば図８の表に示すようにグループ間の移行が設定される。

ここで図８の表においては、縦方向に移行前のグループＡ〜Ｃが示され、横方向に移行先のグループＡ〜Ｃが示される。そして移行前の各グループＡ〜Ｃについて、上述の評価値がそれぞれ各欄に示す条件になったときに、グループ間の移行が設定される。なお、図４及び図８では、丸付き数字によって、それぞれの条件と移行の関係を示している。これによって、ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８にて、作業者の熟練度のグループＡ〜Ｃが設定される。なおこれらの設定は、作業者１の固有情報として登録される。

さらに、図８の表において、条件がグループＡの(4)と、グループＢの(8)と、グループＣの(12)（なお下線は、図中では丸付き数字で示す）の場合には、図４のステップＳ２９で移行先がリフレッシュ判断に設定される。すなわちこれらの条件は、作業動作が相当に悪化していると判断されているものである。

そこで図５のステップＳ３０では、移行先がリフレッシュ判断に設定されているか否か判断され、設定されているときはステップＳ３１で、基準のデータとしての例えば作業者１の個別の脈拍値データと、作業者の現在の脈拍値Ｍとが比較される。なお、基準のデータとしての例えば作業者１の個別の脈拍値データは、例えばシステムの始動スイッチ１３が押されたときの脈拍値データや、予め測定登録された平静時の脈拍値データが用いられる。あるいは平均的な脈拍値データを基準のデータとして用いても良い。なお図５では、男性の平均的な脈拍値データである６０〜８０を基準のデータとしている。

そしてステップＳ３２では、基準のデータの範囲内である場合と、±１０以内で増減した場合、及び±１０以上増減した場合を判別する。このステップＳ３２で±１０以上増減した場合は、疲れ大と見做されるもので、このときはステップＳ３３に進められ、例えば図９に示されるようなリフレッシュ勧告（作業中止）の指示画面が指示手段１０に表示されてフローチャートが終了される。なお、指示手段１０で行われるリフレッシュ勧告は表示（視覚）だけでなく、聴覚、嗅覚、触覚等を用いてもよい。

これに対して、ステップＳ３２で基準のデータの範囲内である場合は、作業の怠慢と見做されるもので、このときはステップＳ３４に進められ手作業の徹底が指示される。さらにステップＳ３５で検査終了条件が判断されて、終了でないときはステップＳ３に戻されて処理ループが継続され、終了の時はフローチャートが終了される。なお、上述の検査終了条件とは、検査すべき対象がなくなったときや、作業の終了、作業の全体が休憩時間に入ったときなどである。

一方、ステップＳ３２で±１０以内で増減した場合は、ステップＳ３６で作業者１に対してリフレッシュの必要性が問い合わされる。そしてステップＳ３７で、リフレッシュが必要性を判断された場合には、ステップＳ３８でリフレッシュ勧告の指示画面が指示手段１０に表示されてフローチャートが終了される。ここでリフレッシュが必要性の判断は、例えば作業者１の自己申告でも良いが、簡単なテストで反射運動能力の判定などを行って客観的な判断を行うこともできる。

また、ステップＳ３７でリフレッシュの必要性がないときと、上述のステップＳ３０で移行先がリフレッシュ判断でないときは、ステップＳ３５で検査終了条件が判断され、終了でないときはステップＳ３に戻されて処理ループが継続され、終了の時はフローチャートが終了される。

こうしてこの実施形態においては、作業者の動作を観測して作業指示を行うと共に、作業者の熟練度を測定して、それに応じて作業指示の基準の変更が行われる。これによって、従来の作業者の疲労度の判定を脈拍等の生理状態のみで行っているシステムでは、無用な作業の指示が行われて、結果として作業効率が不必要に低下してしまう恐れがあったものを、そのような従来の問題点を本発明によって解消することができる。

さらに、以下に具体例を挙げて実際の処理動作を説明する。すなわち以下の説明では、作業者１がグループＡに登録されている場合において、作業者１の動作Ｘによって、所定時間ごとに図１０の表のようなベクトルが観測された事例について説明する。

この場合に、作業者１はグループＡに登録されているので、基準作業動作Ａのベクトルは図６のＡの表に示したものになっている。そこで、この基準作業動作Ａと動作Ｘの差分を求めると、その値は図１１のＡ〜Ｃの表に示すようになる。ここで、図１１のＣに示すように動作Ｘでは、時間を表すベクトルの数が１つ多くなっており（差分値ｔ＝＋１）、従って、図１１のＡの表に示す角度の差分値ｄと、図１１のＢの表に示す距離の差分値ｌでは、最後のベクトルが対象外となっているものである。

そこでこれらの差分値ｄ、ｌ、ｔから、図７のＡ〜Ｃに示した表を用いて各加算点Ｄ、Ｌ、Ｔを求めると、その値は、図１２のＡ〜Ｃの表に示すようになる。またこれらの加算点の合計値はそれぞれ各表の下部に記載するように、トータル加算点Ｄ′＝＋２０、Ｌ′＝−２５、Ｔ′＝±０となっている。従って、これらのトータル加算点Ｄ′、Ｌ′、Ｔ′の値を合計した評価値は−５となり、図８に示した表からグループ移行先はＡとなる。このようにしてグループ移行先の設定が行われる。

こうして、本発明によれば、作業者の動作を観測して作業指示を行うと共に、作業者の熟練度を測定して、それに応じて作業指示の基準の変更が行われる。これによって作業者の動作を観測して、作業効率の低下が予想される際にそれに応じた作業指示が行うことができるようにすると共に、無用な作業指示が行われることを防止して、例えば作業工程における作業効率の低下の防止等に利用して好適な、作業指示システムを構築することができる。

なお、上述の検知手段１２では、脈拍の他に、血圧、体温、発汗、呼吸数等の生理状態を監視して比較判断の材料とすることもできる。また、記録手段７には、ＨＤＤ、磁気ディスク、光メディア、FlashＲＯＭ等の情報を記録できる媒体が想定される。さらに比較手段６はComputer、マイコン等であるが、人間の関与を含めることを可能としても良い。

また、指示手段１０には、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＬＥＤ、プロジェクタ、黒板、ホワイトボード等の表示手段を用いるほか、嗅覚、触覚、聴覚にうったえる手段でも良い。嗅覚では、レモン等の刺激臭を用いる方法や、触覚では足場に突起物ができ体感的に感じる事や、聴覚では放送や太鼓等の音を発する物を利用しても良い。なお、リフレッシュ勧告の画面表示として、上述の図９に示した例では、UserＩＤ（作業者の番号）：０００００５に対して、リフレッシュ方式を「休憩」とし、休憩時間を「１３：２６」〜「１３：３１」にて、リフレッシュするように指示している。

こうして本発明の請求項１に記載された発明によれば、一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、数値化されたずれを一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、求められた合計値に応じて作業者への指示を行う指示手段とを備えたことにより、作業者の動作からその疲労度を直接判断し、従来の作業者の疲労度の判定を脈拍等の生理状態のみで行っているシステムでは、作業環境などの変化によっては適正な疲労度の判定が行われない場合が生じるという問題点を解消することができるものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明によれば、一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、数値化されたずれを一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、求められた合計値に応じて予め設定された基準の動作を変更する処理手段とを備えたことにより、作業者の動作からその作業に対する熟練度を的確に把握し、その熟練度に適合した処理を行うことによって、常に適正な作業の指示を行うことができるものである。

なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。

本発明による作業指示システムを適用した作業工程の一実施形態の構成を示す模式図を含むブロック図である。 本発明の動作の説明のためのフローチャート図である。 本発明の動作の説明のためのフローチャート図である。 本発明の動作の説明のためのフローチャート図である。 本発明の動作の説明のためのフローチャート図である。 本発明の説明のための表図である。 本発明の説明のための表図である。 本発明の説明のための表図である。 リフレッシュ勧告の画面表示の説明のための図である。 本発明の説明のための表図である。 本発明の説明のための表図である。 本発明の説明のための表図である。

符号の説明

１…作業者、２…マーカー、３…ビデオカメラ、４…録画装置、５…測定手段、６…記録手段、７…比較手段、８…数値化手段、９…演算手段、１０…指示手段、１１…モニタ手段、１２…検知手段、１３…始動スイッチ、１４…時計装置

Claims (7)

1. 一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、
   前記繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、
   前記観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、
   前記数値化されたずれを前記一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、
   前記求められた合計値に応じて前記作業者への指示を行う指示手段と
   を備えたことを特徴とする作業指示システム。
2. 一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、
   前記繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、
   前記観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、
   前記数値化されたずれを前記一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、
   前記求められた合計値に応じて前記予め設定された基準の動作を変更する処理手段と
   を備えたことを特徴とする作業指示システム。
3. 一連の動作を繰り返し行う作業者に対して作業の指示を行う作業指示システムであって、
   前記繰り返し行われる作業者の動作を観測する観測手段と、
   前記観測された動作を予め設定された基準の動作と比較してそのずれを数値化する数値化手段と、
   前記数値化されたずれを前記一連の動作の期間で合計した値を求める演算手段と、
   前記求められた合計値に応じて前記作業者への指示を行う指示手段と、
   前記求められた合計値に応じて前記予め設定された基準の動作を変更する処理手段と
   を備え、
   前記処理手段により前記基準の動作が変更されたときは、以後の前記数値化手段による前記ずれの数値化を前記変更された前記基準の動作に基づいて行う
   ことを特徴とする作業指示システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の作業指示システムにおいて、
   前記観測手段は、前記一連の動作によって所定の移動の生じる前記作業者の部位の位置を観測し、
   前記数値化手段は、所定の時間間隔で観測された前記部位の位置を基準の動作の作業者により予め設定された前記部位の位置と比較し、そのずれの角度及び距離を任意の範囲ごとに数値化する
   ことを特徴とする作業指示システム。
5. 請求項２、請求項３のいずれかに記載の作業指示システムにおいて、
   前記観測手段は、前記一連の動作によって所定の移動の生じる前記作業者の部位の位置を観測し、
   前記処理手段は、熟練度の異なる複数の作業者による前記部位の位置の情報をそれぞれ前記基準の動作として保存し、これらの保存された複数の情報の中で前記求められた合計値に応じて前記予め設定された基準の動作に変更する
   ことを特徴とする作業指示システム。
6. 請求項１、請求項３のいずれかに記載の作業指示システムにおいて、
   前記求められた合計値に応じて前記作業者への指示を行う指示手段は、さらに前記作業者の生理状態の検知手段を有し、その検知結果に応じて前記作業者への指示を行う
   ことを特徴とする作業指示システム。
7. 請求項６記載の作業指示システムにおいて、
   前記作業者への指示は、前記検知結果に応じて複数の段階の指示を行う
   ことを特徴とする作業指示システム。

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