JP2007148730A - 生産工程の管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人手作業を含む生産工程において、作業者の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を考慮した生産工程の最適な生産計画の作成、効率的な管理方法を提供する。
【解決手段】人手作業を含む生産工程の稼働状況データを生産工程シミュレーターに取り込み、生産工程シミュレーターで、生産工程のシミュレーションを行い、その結果に基づき人の疲労度、作業習熟度、覚醒度及びストレス度の予測結果に配慮した生産計画を自動的に作成することにより生産工程の効率的な管理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、人手作業を含む生産工程の効率化に関し、生産工程の稼働状況を取り込み生産工程のシミュレーションを行う生産工程シミュレーターを用い、生産工程のシミュレーションの結果に基づき生産計画を作成する人手作業を含む生産工程の効率的な管理方法に関する。

人手作業を含む複数の生産工程で生産される製品は、複数の作業者（以下、人とも言う）による複数の作業により生産される。このような生産工程の効率化を図る手法として、生産工程シミュレーターを用い生産工程のシミュレートを行い、生産工程を最適化する方法が多く知られている。

前記生産工程を最適化する方法として、複数の作業者が従事する生産ラインにおける作業負荷のバランスを考慮して組み立て作業の配分を最適化するため、作業者の作業時間と作業者のエネルギー消費量とを考慮して生産工程を設計するシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１は、作業者の作業時間、エネルギー消費量及び作業習熟度（以下、習熟度と略す）等の作業者毎の特性データを考慮して生産工程を設計するシステムであるが、一旦作業者の作業時間及びエネルギー消費量等のデータを入力してシミュレートすることで、作業者毎の習熟度は算出されるが、時間の経過に伴う作業者の疲労度、習熟度、覚醒度及びストレス度の変化が考慮されないため、実稼働工程に対してシミュレーションの最適化結果が乖離する恐れがある。

また、生産ラインの作業工程中の疲労度を評点化し、改善が必要とする場合には疲労度評価点に応じた改善策を行う生産ラインの製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２では、作業者の疲労度は考慮されているが、作業者の習熟度及び時間の経過に伴う作業者の疲労度、覚醒度及びストレス度の変化が考慮されずシミュレーションが行われるため、時間の経過とともに実稼働工程に対してシミュレーションの最適化結果が乖離する恐れがある。

また、生産工程モデル及び生産規則を用いて、事象ベースシミュレータが工場内の製品の動きをシミュレートすることにより生産計画の立案を行うことが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３では、工場内の製品の動きにのみ着目しており、人の疲労度、習熟度、覚醒度及びストレス度の影響が生産計画に反映されていないため、人手作業の多い生産工程では立案された生産計画が最適生産計画と乖離する恐れがある。

また、製品を製造するための複数の作業の各々について作業の難易度のレベル、各作業を行い得る作業者の熟練度クラス、各作業を行い得る作業者の熟練度クラス別の作業時間等を勘案して、前記難易度の作業に前記難易度の作業を行い得る熟練度の作業者を生産量に応じて割り付けることが開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特許文献４では、各作業者及び各作業工程のスキルランク、すなわち習熟度を参照して人員配置を行っているが、作業者の疲労度、覚醒度及びストレス度は考慮されていないため、時間の経過とともに最適人員配置結果ができなくなる恐れがある。

また、作業者の覚醒度、疲労度及びストレス度の少なくとも１つに関する覚醒度等関連情報と作業者の存在の情報とをネットワーク等を経由して受信部で受信し、作業者の覚醒度等関連情報に基づいて、覚醒度が適切でない場合に他の作業者との比較を行うことで、作業者管理を適切に行い作業効率の向上を図ることが開示されている（例えば、特許文献５参照）。

特許文献５では、作業者の習熟度は考慮されておらず、またネットワークを経由してデータを取り込む一方方向の情報管理であり、取り込まれたデータを基にリアルタイムで生産計画変更、人員配置変更などの支持が出せない懸念がある。

このように従来は作業者の疲労度、習熟度、覚醒度及びストレス度の四要因の全てを考慮したシミュレーションは存在していないため、人手を含む生産工程でシミュレーションの乖離を防止するのは困難であった。
特開２００４−４６７１３号公報 特許第３０５９２６４号公報 特開２００４−９４９００号公報 特開２００２−４１１１９号公報 特開２００５−２２２５１８号公報

本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、前述の問題を解消すべく、人手作業を含む生産工程の稼働状況を示す稼働状況データを取り込み前記生産工程シミュレーターを用いて生産工程のシミュレーションを行い、人手作業を含む複数の前記生産工程の効率化を図る生産工程の管理方法において、実稼働工程に対して前記シミュレーションの最適化結果が、時間の経過に伴う乖離が生じることのないシミュレーションを可能とし、これにより生産工程の最適な生産計画を作成し、前記生産計画を生産工程に適用することで生産工程を最適化する効率的な生産工程の管理方法を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の方法により達成される。
１．人手作業を含む生産工程の稼働状況を示す稼働状況データを取り込み生産工程のシミュレーションを行う生産工程シミュレーターを有し、前記生産工程シミュレーターを用いて前記人手作業を含む生産工程の効率化を図る生産工程の管理方法あって、
人手作業を含む生産工程のデータ及び各作業者毎の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の人的要因の各データを取り込み格納する格納手段と、
前記各作業者毎の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測する際のデータとなる、人の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の推移を現す疲労度、作業習熟度、覚醒度及びストレス度の各推移データを作成する推移データ作成手段と、
生産計画を作成する生産計画作成手段と、
前記人手作業を含む生産工程の稼働における、稼働率、作業時間、サイクルタイム及び良品率及び前記人的要因の稼働状況データを取り込み、作業工程及び作業者毎のデータを作成し前記格納手段に格納する第１のステップと、
第１のステップのデータを基に、前記推移データ作成手段で人の疲労度推移データ、作業習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを作成し前記格納手段に格納する第２のステップとを有し、
第２のステップの前記格納手段のデータ情報を基に、前記生産工程シミュレーターで、生産工程のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションの結果に基づき人の疲労度、作業習熟度、覚醒度及びストレス度の予測結果に基づいた生産計画を前記生産計画作成手段で作成することを特徴とする生産工程の管理方法。
２．各作業者はモバイル端末を所持し、前記各作業者毎の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合のデータの取り込みは、前記モバイル端末からネットワークを経由して行われることを特徴とする１に記載の生産工程の管理方法。
３．前記生産計画が適用され稼働中の生産工程の稼働状況データを取り込み、生産工程とリアルタイムで前記生産工程シミュレーターで前記生産工程のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションの結果と実際の生産工程の稼働状況とをオンラインで比較し、人の疲労度推移データ、作業習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを基にして人の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測することで、生産計画を適宜作成し、生産工程に適用することを特徴とする１または２に記載の生産工程の管理方法。
４．前記生産工程に生産工程内の管理者、作業者を含む人員に情報伝達する設置型の情報伝達手段と、作業者が各々所持するモバイル端末の情報伝達手段とを有し、
前記生産工程シミュレーターでのシミュレーションの結果に基づく生産計画の最適化の実施に際し、前記設置型の情報伝達手段で前記人員に人員配置変更の指示を伝達するとともに、前記作業者が各々所持するモバイル端末で、生産計画の最適化に伴う人員配置変更に該当する作業者に配置変更の指示を伝達することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の生産工程の管理方法。
５．稼働中の前記生産工程における、前記稼働状況データの取り込み、前記シミュレーション及び該シミュレーションの結果に基づく前記生産計画の作成及び生産工程での実施を所定周期毎に繰り返すことを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の生産工程の管理方法。

上記方法により、人手作業を含む生産工程からなる生産工程の効率化を行うための生産工程シミュレーションにおいて、人特有の時間の経過に伴う作業者の疲労度、習熟度（学習による多能工化を含む）、覚醒度及びストレス度に基づき、生産工程のシミュレーションを行い、その結果を基に生産計画を作成することで、実際の生産工程に対し時間的誤差因子が少ない、精度のよい最適な生産計画を作成することが可能となり、また最適な生産計画に基づく人員配置を生産工程に適用することで生産工程の作業の均一化を図ることができ、人手作業を含む生産工程からなる生産工程の効率化を図ることができる。

以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態の人手作業を含む複数の生産工程からなる生産工程の効率化を図る生産工程支援方法のブロック図の一例である。

図１において、人手作業を含む生産工程（以下、人手生産工程とも略す）１は、製品を生産する生産工程である。

稼働状況データ２は、人手生産工程１の稼働率、サイクルタイム、作業時間、良品率及び人的要因の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の稼働状況データであり、生産工程シミュレーター３に取り込まれるとともに、格納手段であるデータベース４に格納される。

前記稼働率、サイクルタイム、作業時間、良品率の稼働状況データはネットワーク８を経由して取り込まれる。前記人的要因の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の稼働状況データは、各作業者が所持するモバイル端末９に入力され、ネットワーク８を経由して取り込まれる。

生産工程シミュレーター３は取り込まれた稼働状況データ２を基に作業工程及び作業者毎のデータを作成しデータベース４に格納する（第１のステップ）。

推移データ作成手段５は、第１のステップのデータベース４のデータに基づき、作業者の疲労度合を判定及び予測する際のデータとなる疲労度推移データ、作業者の習熟度合を判定及び予測する際のデータとなる習熟度推移データ、作業者の覚醒度合を判定及び予測する際のデータとなる覚醒度推移データ及び作業者のストレス度合を判定及び予測する際のデータとなるストレス度推移データを作成し、データベース４に格納する（第２のステップ）。

推移データ作成手段５の機能は生産工程シミュレーター３に設けてもよい。

ここで、作業者の疲労度合とは、ある作業に従事した時に、時間経過に伴い疲労が変化する度合を現す。図３は、疲労度と時間経過を現す疲労度推移データの一例を示す模式図である。疲労度推移データは、図３では疲労曲線としたが、これに限らず、例えばデータテーブルとすることも可能である。

作業者の習熟度合とは、ある作業者がある作業に従事した時に、予め設定された習熟度が時間経過に伴い変化する、習熟の度合を現す。図４は、習熟度と時間経過を現す習熟度推移データの一例を示す模式図である。習熟度推移データは、図４では習熟曲線としたが、これに限らず、例えばデータテーブルとすることも可能である。

作業者の覚醒度合とは、ある作業者がある作業に従事した時に、当初の覚醒度が時間経過に伴い変化する、覚醒の度合を現す。図５は、覚醒度と時間経過を現す覚醒度推移データの一例を示す模式図である。覚醒度推移データは、図５では覚醒曲線としたが、これに限らず、例えばデータテーブルとすることも可能である。

作業者のストレス度合とは、ある作業者がある作業に従事した時に、当初のストレス度が時間経過に伴い変化する、ストレスの度合を現す。図６は、ストレス度と時間経過を現すストレス度推移データの一例を示す模式図である。ストレス度推移データは、図６ではストレス曲線としたが、これに限らず、例えばデータテーブルとすることも可能である。

生産工程シミュレーター３は、人手生産工程１に適用され稼働中の生産計画を基に、第２のステップのデータベース４の情報に基づいて作業者の疲労度、習熟度覚醒度及びストレス度を考慮に入れた生産工程のシミュレーションを人手生産工程１とリアルタイムで実施する。次に、前記シミュレーションの結果と人手生産工程１の稼働状況とをオンラインで比較する。

前述のようにシミュレーションの結果と人手生産工程１の稼働状況とをオンラインで比較するすることにより、時間的誤差因子の少ない比較が可能になる。

生産計画作成手段６は、前記シミュレーションの結果と第２のステップのデータベース４に格納されている人の疲労度推移データ、習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを基にして人の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測することで、作業者の疲労度、習熟度、覚醒度及びストレス度の予測結果に考慮した生産計画を自動で作成する。前記生産計画に基づき最適な生産計画がネットワーク８を経由して人手生産工程１に指示されるとともに、生産計画見直しに伴う変更、例えば、帳票類の変更準備、材料変更及び手配の変更等が実施される。

同時に、生産工程内に設けられた情報伝達手段である情報表示部７に前記シミュレーションの結果及び前記生産計画に基づく、人員配置、人員数、勤務体系の変更及び生産工程に配設された生産機器のパラメータの変更等が表示され、それに基づき人手生産工程１で生産工程の変更が実施される。情報表示部７の表示は、生産工程内に設けられたディスプレイ、プリンター等のハードコピー装置、音声装置等で行うことができる。

また、前記変更は、ネットワーク８を経由して作業者が各々所持するモバイル端末に伝達され、人員配置変更に該当する作業者に配置変更の指示が伝達される。これにより、前記人員配置の変更を短時間でかつ円滑に行うことができる。

図２は、図１に示す人手作業を含む生産工程の効率的な管理方法を用いて生産工程の最適化を図るフローチャートの一例を示す。

最初にステップＳ０１で人手生産工程１の稼働が開始されると同時にステップＳ０５で生産工程シミュレーター３が稼働開始する。次にステップＳ０２で人手生産工程１が稼働継続状態となる。

次にステップＳ０６で人手生産工程１から稼働率、サイクルタイム、作業時間、良品率、疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の稼働状況データ２が、モバイル端末及９びネットワーク８を経由してオンラインで生産工程シミュレーター３に取り込まれるとともに、データベース４に格納される。

次にステップＳ０７で生産工程シミュレーター３は、ステップＳ０６で取り込まれた稼働状況データ２を基に作業工程及び作業者毎のデータを作成しデータベース４に格納する。

次にステップＳ０８で推移データ作成手段５は、ステップＳ０７で作成されたデータベース４のデータに基づき、作業者の疲労度合を判定及び予測する際のデータとなる疲労度推移データ、作業者の習熟度合を判定及び予測する際のデータとなる習熟度推移データ、作業者の覚醒度合を判定及び予測する際のデータとなる覚醒度推移データ及び作業者のストレス度合を判定及び予測する際のデータとなるストレス度推移データを作成し、データベース４に格納する。

次にステップＳ０９で生産工程シミュレーター３は、人手生産工程１に適用され稼働中の生産計画を基に、ステップＳ０８で作成されたデータベース４の情報に基づいて作業者の疲労度、習熟度、覚醒度及びストレス度を考慮に入れた生産工程のシミュレーションを人手生産工程１とリアルタイムで実施する。次に、前記シミュレーションの結果と人手生産工程１の稼働状況とをオンラインで比較する。

前述のようにシミュレーションの結果と人手生産工程１の稼働状況とをオンラインで比較することにより、時間的誤差因子の少ない比較が可能になる。

次にステップＳ０９での比較に基づき、ステップＳ１０で生産計画作成手段６は、前記シミュレーションの結果と前記データベース４に格納されている人の疲労度推移データ、習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを基にして人の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測することで、前記予測の結果を考慮した生産計画を自動で作成する。作成された前記生産計画のデータは、データベース４に格納される。また、作成された生産計画に基づき、生産計画変更に伴う準備作業、例えば帳票類の準備、材料変更手配等が実施される。

ステップＳ１１で、前記生産計画に基づき最適な生産計画がネットワーク８経由で人手生産工程１に指示され、ステップＳ０３で人手生産工程１の生産計画の変更が実施される。

同時に、ステップＳ１２で生産工程内に設けられた情報表示部７に前記シミュレーションの結果及び前記生産計画に基づく、人員配置、人員数、勤務体系の変更及び生産工程に配設された生産機器のパラメータの変更等が表示されるとともに、ネットワーク８を経由して作業者が所持するモバイル端末に、人員配置変更に該当する作業者に配置変更の指示がされ、ステップＳ０４で人手生産工程１の生産工程の変更が実施される。

次にステップＳ１３で生産継続か生産終了かが判断される。生産継続と判断されると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、生産が継続され、生産終了と判断されると（ステップＳ１３；ＮＯ）、生産工程の稼働は終了する。

同様に、ステップＳ１４で生産継続か生産終了かが判断される。生産継続と判断されると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、シミュレーターの稼働は継続され、生産終了と判断されると（ステップＳ１４；ＮＯ）、シミュレーターの稼働は終了する。

上記方法により、人手作業を含む生産工程からなる生産工程の効率化を行うための生産工程シミュレーションにおいて、人特有の時間の経過に伴う作業者の疲労度、習熟度（学習による多能工化を含む）、覚醒度及びストレス度に基づき、生産工程のシミュレーションを行い、その結果を基に生産計画を作成することで、実際の生産工程に対し時間的誤差因子が少ない、精度のよい最適な生産計画を作成することが可能となり、また最適な生産計画に基づく人員配置を生産工程に適用することで生産工程の作業の均一化を図ることができ、人手作業を含む生産工程からなる生産工程の効率化を図ることができる。

更に、人員配置を最適化する際に、情報伝達及び指示を、前記設置型情報表示装置で生産工程に行うことに加え、ネットワーク経由で作業者が所持するモバイル端末に直接配置変更の指示を伝達することにより、前記人員配置の変更を短時間でかつ円滑に行うことが可能となる。

また、図２のフローチャートに示す一連の稼働状況データ取り込みから生産計画作成及び生産計画変更実施までを所定周期毎に繰り返すことで、人手作業を含む生産工程の効率的な管理をすることができる。

本発明に係る人手作業を含む生産工程の効率化を図る生産工程の管理方法の構成を示すブロック図である。 人手作業を含む生産工程の効率化を図る生産工程の管理方法での生産計画最適化のフローチャートである。 疲労度と時間経過を現す疲労曲線である。 習熟度と時間経過を現す習熟曲線である。 覚醒度と時間経過を現す覚醒曲線である。 ストレス度と時間経過を現すストレス曲線である。

符号の説明

１ 人手作業を含む生産工程
２ 稼働状況データ
３ 生産工程シミュレーター
４ データベース
５ 推移データ作成手段
６ 生産計画作成手段
７ 情報表示部
８ ネットワーク
９ モバイル端末

Claims (5)

1. 人手作業を含む生産工程の稼働状況を示す稼働状況データを取り込み生産工程のシミュレーションを行う生産工程シミュレーターを有し、前記生産工程シミュレーターを用いて前記人手作業を含む生産工程の効率化を図る生産工程の管理方法あって、
   人手作業を含む生産工程のデータ及び各作業者毎の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の人的要因の各データを取り込み格納する格納手段と、
   前記各作業者毎の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測する際のデータとなる、人の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合の推移を現す疲労度、作業習熟度、覚醒度及びストレス度の各推移データを作成する推移データ作成手段と、
   生産計画を作成する生産計画作成手段と、
   前記人手作業を含む生産工程の稼働における、稼働率、作業時間、サイクルタイム及び良品率及び前記人的要因の稼働状況データを取り込み、作業工程及び作業者毎のデータを作成し前記格納手段に格納する第１のステップと、
   第１のステップのデータを基に、前記推移データ作成手段で人の疲労度推移データ、作業習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを作成し前記格納手段に格納する第２のステップとを有し、
   第２のステップの前記格納手段のデータ情報を基に、前記生産工程シミュレーターで、生産工程のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションの結果に基づき人の疲労度、作業習熟度、覚醒度及びストレス度の予測結果に基づいた生産計画を前記生産計画作成手段で作成することを特徴とする生産工程の管理方法。
2. 各作業者はモバイル端末を所持し、前記各作業者毎の疲労度合、習熟度合、覚醒度合及びストレス度合のデータの取り込みは、前記モバイル端末からネットワークを経由して行われることを特徴とする請求項１に記載の生産工程の管理方法。
3. 前記生産計画が適用され稼働中の生産工程の稼働状況データを取り込み、生産工程とリアルタイムで前記生産工程シミュレーターで前記生産工程のシミュレーションを実施し、前記シミュレーションの結果と実際の生産工程の稼働状況とをオンラインで比較し、人の疲労度推移データ、作業習熟度推移データ、覚醒度推移データ及びストレス度推移データを基にして人の疲労度合、作業習熟度合、覚醒度合及びストレス度合を判定及び予測することで、生産計画を適宜作成し、生産工程に適用することを特徴とする請求項１または２に記載の生産工程の管理方法。
4. 前記生産工程に生産工程内の管理者、作業者を含む人員に情報伝達する設置型の情報伝達手段と、作業者が各々所持するモバイル端末の情報伝達手段とを有し、
   前記生産工程シミュレーターでのシミュレーションの結果に基づく生産計画の最適化の実施に際し、前記設置型の情報伝達手段で前記人員に人員配置変更の指示を伝達するとともに、前記作業者が各々所持するモバイル端末で、生産計画の最適化に伴う人員配置変更に該当する作業者に配置変更の指示を伝達することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の生産工程の管理方法。
5. 稼働中の前記生産工程における、前記稼働状況データの取り込み、前記シミュレーション及び該シミュレーションの結果に基づく前記生産計画の作成及び生産工程での実施を所定周期毎に繰り返すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の生産工程の管理方法。

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