JP2018142058A - 作業品質評価装置、作業品質評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造ラインの工程における作業者の作業動作品質や製品品質を的確かつ客観的に評価できるようにする。【解決手段】測定対象の工程についての評価基準となる作業動作データであって工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含む基準動作データを用意する。評価時には、工程を実行する作業者の作業動作データを取得していく。そして作業者の作業動作データで示される作業動作を、基準動作データを用いて評価し、評価結果を出力する。【選択図】図８

Description

本発明は作業品質評価装置、作業品質評価方法に関し、製造工場等における工程作業や製造品質の評価を行う技術に関する。

近年、製造工程の複雑化が進んでいる。例えば自動車生産工場では、１つの生産ラインで複数車種多仕様に対応する混流生産が行われている。このような場合、顧客が選択した仕様に合わせて車両を製造していく組立工程は、作業者による直接作業が中心である。
このように自動化にそぐわず作業者が直接作業を行う工程では、その作業管理が適切に行われるようにして製品品質を向上させることが望まれる。
下記の特許文献１には、作業者を撮像して得た動作パターンを基準動作パターンと比較して作業を評価する技術が開示されている。
特許文献２には、作業者の動作を予め設定した標準的な動作内容と比較することで部品の誤組付、欠品、誤操作の有無を判断する技術が開示されている。
特許文献３には、作業者の画像データから作業内容を測定、管理する技術が開示されている。

特開２０１６−４２３３２号公報 特開２０１５−８９５８６号公報 特開２０１２−１５０６１３号公報

各特許文献のように、作業者の作業時の動作に関して或る基準を設け、カメラ等で観測された実際の動作を基準と比較することで作業動作の評価を行うことはできる。
しかし、作業動作に求められるバラツキの許容量は、作業内容により様々である。つまり或る動作は基準になるべく近い状態で行われなければならないが、或る動作は、ある程度基準と違っていても、製品品質にほとんど影響がないということもある。
このため単に、設定した基準と作業者の動作を比較しても、それは製品品質の良否を判断する指標としての精度に欠けることが生ずる場合がある。
そこで本発明では動作に応じたバラツキの許容量を加味して精度の高い評価を行うことができるようにすることを目的とする。

本発明に係る作業品質評価装置は、測定対象の工程について作業者の作業動作データを取得する取得部と、前記工程についての評価基準となる作業動作データであって前記工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含む基準動作データを用いて、前記取得部で取得した作業動作データで示される作業動作の評価情報を生成する評価部とを備える。
工程内の作業は、個々人でバラツキがあるが、製品品質に影響しない或る程度の許容範囲はある。その許容範囲は工程内の作業内容毎に異なる。そこで工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含有する基準動作データを用いて、作業動作データで示される作業者の作業動作の評価を行う。

上記の作業品質評価装置においては、前記取得部で取得した、測定対象の工程についての作業者の複数回の作業動作データに基づいて前記基準動作データを設定する設定部を備えることが考えられる。
例えば熟練の作業者に工程作業を実行してもらい、複数回の作業動作データを取得する。そしてその作業動作データから基準動作データを生成する。

上記の作業品質評価装置においては、前記基準動作データは、前記バラツキ許容量の情報として、前記工程に含まれる複数の動作の作業動作データについてベイズ線形回帰で求められる確率分布の情報を含むことが考えられる。
評価部が評価基準として用いる基準動作データ（例えば設定部が生成する基準動作データ）は、取得した例えば熟練作業者の基準動作データについてベイズ線形回帰結果として得られる情報とする。

上記の作業品質評価装置においては、前記評価部は、前記確率分布において、判定タイミングでの最も高い確率値と、取得した作業動作データが該当する確率値との比較により、動作の適／不適の評価情報を生成することが考えられる。
例えば判定タイミングでの最も高い確率値と、取得した作業動作データが該当する確率値の比を求め、その比の値を閾値と比較して判定する。

本発明の作業品質評価方法は、情報処理装置が、測定対象の工程についての評価基準となる作業動作データであって前記工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含む基準動作データを取得する第１手順と、前記工程について作業者の作業動作データを取得する第２手順と、前記第１手順で取得した基準動作データを用いて、前記第２手順で取得した作業動作データで示される作業動作の評価情報を生成する第３手順とを実行する。
これにより情報処理装置を用いて、工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量を加味した作業動作の評価を行うことができるようにする。

本発明によれば、工程内の各作業動作におけるバラツキの許容量を加味して、作業者の作業動作の適否を判断することで、作業評価や品質評価として精度の高い評価を行うことができる。

本発明の実施の形態の作業品質評価システムのブロック図である。 実施の形態の作業者の身体状態の簡易モデルの説明図である。 実施の形態の簡易モデルによる姿勢・動作検出の説明図である。 実施の形態で検出する各検出点の三次元位置情報及び工程の説明図である。 実施の形態の基準動作データの説明図である。 実施の形態の基準動作データを用いた評価手法の説明図である。 実施の形態の基準動作データ生成処理のフローチャートである。 実施の形態の作業評価処理のフローチャートである。

＜システム構成＞
以下、作業品質評価装置の実施の形態を説明する。なお図１に示す演算部１が、本発明の作業品質評価装置の実施の形態となる。図１は演算部１を含む作業品質評価システムの例を示している。

図１に示すように作業品質評価システムは、演算部１、記憶部３、表示部４、通信部５、印刷部６、アラーム部７、撮像部１０、駆動部１１、センサ２０、受信部２１、検出値生成部２２を有している。

撮像部１０は、製造ラインに設置されたビデオカメラであり、工程作業を行う作業者を撮像する。図では１つの撮像部１０のみ示しているが、通常は、製造ラインの各工程においてそれぞれ作業者を撮像できるように複数配置されていることが想定される。
これら１又は複数の撮像部１０は、動画として撮像した各フレームの撮像画像データを演算部１に供給する。
なお、撮像部１０はステレオ撮像を行うものとされる。ステレオ撮像された撮像画像信号によっては、画像解析において三角測量の原理を用いて奥行き方向の情報も得ることができる。
駆動部１１は、撮像部１０の撮像方向を変位させる装置で、例えばパン・チルト機構及びその駆動モータを有する。

センサ２０は、例えば作業者が身体各所に装着するセンサや、作業位置に設置され、作業者の動きを検出するセンサ等が想定される。具体的には角速度センサ、加速度センサ、赤外線センサ、位置センサなどである。
各センサ２０の検出信号は、有線又は無線で受信部２１に供給され、受信部で受信した検出信号は、検出値生成部２２で検出値にデコードされて演算部１に供給される。

なお、この図１のシステムでは撮像部１０による作業者の撮像画像信号や、センサ２０による検出値は、いずれも作業者の姿勢や動作を検出するための情報である。このため少なくとも撮像部１０、センサ２０のいずれか一方が用いられればよい。もちろん互いの情報を補足又は補正するために、両方が用いられてもよい。

記憶部３は、システムにおける各種記憶領域、記憶媒体を包括的にしている。記憶部３には演算部１の機能を実現するプログラムが記憶されたり、処理過程の情報が記憶されたり、ワーク領域として用いられる。また各種工程の情報や後述する工程毎の基準動作データ等の情報、評価結果の情報なども記憶される。
表示部４は、演算部１に接続された表示デバイスとされ、各種のユーザインターフェース画像や、作業動作の評価結果を示す画像の表示等を行う。
通信部５は、有線、無線で外部機器との通信を行ったり、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信経路を介した通信を行う。演算部１は通信部５により例えば評価結果等の情報を他の情報処理装置等に提供できる。
印刷部６は、演算部１に接続されたプリンター等であり、演算部１の指示に応じて印刷動作を行う。
アラーム部７は、発光ランプとして実現されたり、警報音出力部として実現されたりする。アラーム部７は演算部１の指示に応じて警告発光（赤ランプ点灯など）や警告音出力等の動作を行う。

演算部１は例えばコンピュータ装置により構成される。即ち演算部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ( Read Only Memory)、ＲＡＭ( Random Access Memory )、インターフェース部等を備えており、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭはＣＰＵが各種の処理を実行する上において必要なデータなどが適宜記憶される。
なお演算部１としての情報処理装置は、１つのコンピュータ装置で実現されてもよいし、複数のコンピュータ装置が連携して実現されてもよい。
この演算部１は、本システムのための処理機能として、画像解析部１ａ、カメラ制御部１ｂ、検出情報取得部１ｃ、設定部１ｄ、評価部１ｅ、出力制御部１ｆが設けられる。これらの各部はソフトウエアにより実行される処理機能を仮想的にブロック化して示したものである。

画像解析部１ａは撮像部２０から供給される撮像画像データとしての各フレームデータを解析する処理を行う。
本例の場合、作業者を主に関節等の検出点と、検出点を結ぶ線の情報で簡易化した簡易モデルとして検出する。
図２に簡易モデルの例を示す。人体の各所について検出点Ｐを設定する。図では検出点Ｐ０〜Ｐ２０を一例として示している。例えば腰部、頭部、首、手足の関節部分など、主に姿勢に応じて変位する箇所を検出点Ｐとする。
各検出点Ｐは、それぞれ特定の他の検出点Ｐと線で結ばれる。
例えば検出点Ｐ１は検出点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６とそれぞれ線で結ばれている。
検出点Ｐ２は検出点Ｐ１とのみ線で結ばれている。
検出点Ｐ３は検出点Ｐ１、Ｐ４と線で結ばれている。
これらのように、各検出点Ｐ１〜Ｐ２０は、それぞれ線で結ばれている検出点が規定されていることで、点と線により人体を表現する簡易モデルが形成される。

図３は作業者の姿勢を簡易モデルで表した例である。図３ＡはＸ−Ｙ平面、図３ＢはＺ−Ｙ平面、図３ＣはＸ−Ｚ平面で、各検出点の位置を示し、また各検出点間の線を示している。つまり、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０について三次元座標位置を検出することで、その時点の作業者の姿勢を検出することができる。

図１の画像解析部１ａは、このような簡易モデルで作業者の姿勢を検出するために、作業者の画像から、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の位置（ｘ，ｙ，ｚの三次元座標値）を検出する。
なお、撮像画像データから作業者の身体を的確に検出するために作業服（ユニフォーム）や帽子の色を予め登録しておき、工場設備や製品の色と明確に区別できるようにすることが好適である。
或いはパターンマッチングにより、人体構成部分における各検出点Ｐを判定することも考えられる。
さらに作業者がセンサ２０を手首、足首等に装着して、それらの位置情報が検出できるようにした場合、撮像画像データから抽出した検出点Ｐの三次元位置情報を、センサ２０による位置情報で補正するようなことも考えられる。

カメラ制御部１ｂは、駆動部１１を制御して、撮像部１０の撮像方向を変位させる。例えば工程作業中の作業者は、その作業のために位置を移動する。カメラ制御部１ｂは、このような作業者の移動によって撮像画像データから作業者がフレームアウトしないように、撮像部１０の追従動作が実行されるように制御する。
具体的には画像解析部１ａによって認識された作業者の位置の移動（各フレームでの作業者位置の変化）に応じて、駆動部１１を駆動させる。

検出情報取得部１ｃは、各時点で、測定対象の工程を実行する作業者の複数の身体部位に対応する検出点Ｐと該検出点Ｐを結ぶ線により簡易モデル化した状態で、作業者の身体状態の情報を取得する。即ち画像解析部１ａの検出結果や、或いはセンサ２０による検出値を取得し、作業者の情報として管理する。具体的には１回の測定タイミング毎に、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報を取得し、検出結果として保存する。

図４Ａは検出情報取得部１ｃが取得して保存する作業者の作業動作についての情報（作業動作データ）の例を示している。
例えば画像解析部１ａが、撮像画像データの所定のフレーム間隔となるサンプルタイミングｔ（ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・）で各検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）（図２の例ではｎ＝２０）の三次元位置情報を検出するとする。検出情報取得部１ｃは、サンプルタイミングｔ毎に、検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元座標値を取得し、これを記憶する。この図４Ａのような情報は、例えば１つの工程毎、作業者毎に取得し、記憶管理していく。

例えば製造ラインにおいて、工程Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・があり、一人の作業者が１つの工程を担当するとする。また各工程には、それぞれ複数の作業があるとする。例えば工程Ａには、作業ａ１〜ａ５があるとする。具体的な例としては、例えば１つの工程は、車体へタイヤの取り付け工程であって、各作業とは、タイヤのセット、装着、確認などの個々の作業となる。
いま、工程Ａが図４Ｂのように５つの作業ａ１〜ａ５があるとすると、担当する作業者は、ライン上の車体に対して、この工程Ａ（作業ａ１〜ａ５）を繰り返し行うことになる。
図４Ａのような各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報は、サンプルタイミングｔ毎に取得・記憶していくことで、繰り返し行われる工程における検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報が時系列上で収集されていくことになる。
なお、図４Ｂではサンプルタイミングｔ０〜ｔ９９、ｔ１００〜ｔ１９９で、それぞれ工程Ａの１回が完了するものとして示しているが、これは説明上の一例に過ぎない。例えば同じ工程を同じ作業者が行う場合であっても、毎回同じ時間で完了するとは限らないためである。工程Ａ内の各作業ａ１〜ａ５としての情報が、どのサンプルタイミングｔの情報であるかは、各三次元座標値によって判定される姿勢や姿勢の変化、動きの変化等により判定できる。

続いて図１の演算部１における設定部１ｄは、検出情報取得部１ｃで取得した、測定対象の工程を実行する作業者の複数回の作業動作データに基づいて基準動作データを設定する処理を行う機能である。
基準動作データは、作業品質評価の基準となるデータである。お手本となる作業動作を示すデータとも言える。
例えば工程Ａについての基準動作データを生成する場合、熟練作業者が工程Ａをくり返し行っている際の作業動作データを収集する。つまり図４Ａのような各時点の身体各部の三次元座標値による工程Ａの１サイクルの作業動作データを、複数サイクルで収集する。そして、その複数サイクルの熟練作業者の作業動作データを用いて基準動作データを生成する。

評価部１ｅは通常の工程作業において作業者の作業動作の評価を行う。詳しくは後述するが、評価部１ｅは、設定部１ｄが生成した基準動作データを用いて、検出情報取得部１ｃで取得した作業者の作業動作データで示される作業動作の評価を行う。

出力制御部１ｆは、評価部１ｅの評価結果に基づいて情報出力の制御を行う。
例えば出力制御部１ｆは、評価結果がＮＧ（不適）となることに応じてアラーム部７に警告出力動作を実行させることができる。
また出力制御部１ｆは、評価結果のＯＫ（適）／ＮＧ（不適）の情報を記憶部３に記憶させたり、表示部４に表示させたり、通信部５により外部機器に送信させたり、印刷部６により印刷出力させたりすることができる。

＜作業品質評価手法＞
以上の図１の作業品質評価システムにより行う作業者の作業動作の評価手法の例を図５，図６を用いて説明する。

基本的には、或る工程の作業を行う作業者について図４Ａのような作業動作データを検出していく。そして身体の１又は複数の箇所の作業動作データ（三次元座標位置）の遷移や特定のタイミングにおける座標値が、基準動作データと比較して適切であるか否かを判定するものとなる。即ち現在の作業者の時間毎の位置座標と基準動作データにおける位置座標とのズレを作業品質指標としてＯＫ／ＮＧ判定に用いる。
ただし、このＯＫ／ＮＧ判定においては、工程内の動作毎に異なるバラツキの許容量を反映させるようにする。

まず基準動作データについて説明する。
基準動作データは、作業者の作業動作の評価を行う工程について、例えば熟練作業者の実際の作業動作をお手本として複数回事前キャプチャしたデータから作成する。これは、お手本作業におけるバラツキ量を、基準動作データとして取り込むためである。
工程内の作業には許容されるバラツキが小さいもの（取り付け、締め付け、嵌合など）と、大きいもの（歩行、部品の取り出しなど）がある。従って工程内の全ての作業動作を同じ基準（同じ許容量）で判定するのは好ましくない。
そこで、基準とするべきバラツキ量を実際のお手本作業から取り込むことで、作業動作毎の許容バラツキの違いを反映できるようにする。

基準動作データの算出にはベイズ線形回帰を用いる例が考えられる。
図５はエンジン部品組み立て工程での実際の作業者の動きとして６サイクル（当該工程の作業を６回）をキャプチャし、作業者の右手のｘ座標値に対してベイズ線形回帰を行い基準動作データ化したものである。

図５のＸ軸は時間、Ｙ軸は右手のｘ座標値である。６サイクルの実測で観測された座標値を○で示している、
そして破線で示す等高線は予測分布を示している。予測分布とは複数回のお手本作業から算出した右手の位置（ｘ座標値）の確率分布である。
実線ＲＬは推定した回帰線である。

予測分布は元となった熟練作業者のお手本作業のバラツキによって決まる。バラツキの小さい時は、確率値としての最大値が大きく分布が狭くなり、バラツキの大きい時は、最大値が小さく分布が広くなる。
回帰線とは各時間における予測分布の値が最も高い場所を結んだ線である。つまり、回帰線はお手本作業において最も存在確率が高い右手の位置を示しており、時間毎の正しいと仮定される位置座標である。以降、回帰線を基準位置とも呼ぶ。そして、これら基準位置と予測分布が判定の為の基準動作データとなる。

図５の破線で示した範囲ＡＲを図６に拡大して示している。図６を参照して評価のための判定手法を説明する。
例えば作業品質をリアルタイムでＯＫ／ＮＧ判定する為に、基準動作データと、キャプチャデータ（現在の作業者の作業動作データとしての時間毎の位置座標）を比較し、ＯＫ／ＮＧ判定を行う。
その際、図６に示すように、基準動作データの予測分布を用いて、座標値を確率値へ置き換える。
図６においても実線ＲＬは回帰線（基準位置）である。一方、破線ＯＬは現在の作業者の位置座標である。そして或る判定タイミングＴＭ１における基準位置の座標値を確率値ＯＱ_Bとする。また作業者の作業動作データにおける座標値を確率値ＯＱ_Cとする。確率値ＯＱ_B、ＯＱ_C は、それらの座標値が含まれる確率分布の確率値として求めることができる。
図６の場合、Δｘは現在の作業者の右手位置とお手本動作の右手位置のｘ座標の差分である。これは現在の作業者は、判定タイミングＴＭ１における右手の位置が、お手本作業とはある程度異なっており、この位置は、お手本作業では、ある程度低い確率値ＯＱ_Bで発生する位置であるということである。

判定は次のように行う。
ＯＫ判定：ＯＱ_C／ＯＱ_B≧閾値ｔｈ
ＮＧ判定：ＯＱ_C／ＯＱ_B＜閾値ｔｈ
但し、０≦閾値ｔｈ≦１
これによりお手本作業におけるバラツキ量をＯＫ／ＮＧ判定に反映させる。

前述したように回帰線（基準位置）は、各時間における予測分布の値が最も高い場所を通るため、ＯＱ_C／ＯＱ_Bは最大で１である。そして、図６のように基準位置とキャプチャデータの座標値が離れると、ＯＱ_Cが減少してＯＱ_C／ＯＱ_Bが小さくなる。ただし、お手本作業のバラツキが大きいところでは、ＯＱ_Bが小さくなる。また同時に距離のズレに対するＯＱ_Cの減少量も小さくなる。そのため、ＯＱ_C／ＯＱ_Bはバラツキが小さいところに比べて小さくなりにくく、お手本作業におけるバラツキを反映した判定となる。

言い換えると、お手本データのバラツキが小さいところは、回帰線直下の確率分布が広くなる。つまりお手本の重みが小さくなる（バラツキ許容量が大きくなる）。
お手本データのバラツキが大きいところは、回帰線直下の確率分布が狭くなる。つまりお手本の重みが大きくなる（バラツキ許容量が小さくなる）。
そしてＯＱ_C／ＯＱ_Bの値は必ず０〜１に収束し、これを閾値ｔｈ（例えば０．５など）と比較することで、バラツキ許容量を動作毎に反映させた上でのＯＫ／ＮＧの評価ができることになる。

例えば判定タイミングＴＭ１においてΔｘの位置差分が生じている場合に、ＯＱ_B＝０．７、ＯＱ_C＝０．３であるとすると、ＯＱ_C／ＯＱ_B＝０．４３となる。閾値ｔｈ＝０．５とすると、ＮＧ評価となる。
一方、他の判定タイミングにおいて、現在の作業者の右手位置とお手本作業の右手位置で同じΔｘの位置差分が生じているとしても、その場合のＯＱ_B＝０．５５、ＯＱ_C＝０．３であると、ＯＱ_C／ＯＱ_B＝０．５４となり、閾値ｔｈ＝０．５とするとＯＫ評価となる。
これは、動作毎に回帰線直下となる最大確率値及び確率分布が異なることで、動作毎にお手本動作の重みが異なる、つまり動作毎にバラツキの許容量が異なるようにした状態で評価が行われることを意味する。

なお、図６には説明のために判定タイミングＴＭ１を示しているが、この判定タイミングＴＭ１以外に工程内で複数の判定タイミングを設ければ良い。
例えば図４Ｂのように１つの工程Ａで５つの作業ａ１〜ａ５が存在する場合、作業毎に判定タイミングを設けてもよいし、各作業ａ１〜ａ５内にもそれぞれ複数の判定タイミングを設けてもよい。いずれにしても工程内の１又は複数の判定タイミングにおいて、ＯＱ_C／ＯＱ_Bの値を閾値ｔｈと比較して判定すれば良い。

また判定タイミングは、１サイクル開始時点からの特定の時間の経過タイミングとして設定することが考えられる。例えばコンベアにより作業対象物が流れてくる工程の場合、各工程内で作業者に要求される動作はある程度時間的に制限され、あまり時間的なバラツキは無いためである。固定的な経過時間として判定タイミングが設定されることで演算部１の処理負担を軽くすることができる。
一方、基準動作データから特徴的な動作として観測される座標値の遷移を予め判定ポイントと指定しておき、キャプチャされた作業動作データにおいて、その判定ポイントに類似する座標遷移が観測されたら、そのタイミングを判定タイミングとして判定を行うようにしてもよい。この場合、多少、作業者の動作がお手本動作と時間的なズレがあったとしても、より正確に作業動作自体を比較して判定することができる。

工程における作業者の作業の評価結果としては、１つの判定タイミングにおいてＮＧとなったら不適評価結果を出力しても良いし、１サイクル内で所定数以上のＮＧ判定が出たら不適評価としての結果を出力するなども考えられる。

また、図５，図６では右手のｘ座標に関して説明したが、ｙ座標値、ｚ座標値についても同様に判定し、さらに右手以外の身体各部についても同様に判定することができる。
身体のどの位置についてどの座標値を用いて作業動作の評価を行うかは、工程の種別、動作内容、作業内容、製造物、製造物の品質チェックポイントなどの各種事情に応じて決定されればよい。

＜基準データ生成処理＞
演算部１による基準動作データ生成処理例を図７で説明する。演算部１は図１に示した各機能、特に画像解析部１ａ、カメラ制御部１ｂ、検出情報取得部１ｃ、設定部１ｄの機能により、以下の処理を実行する。

上述のように基準動作データは、例えば熟練作業者による作業動作データを収集して生成する。そして評価対象となる工程毎に基準動作データを生成することになる。
或る工程について基準動作データを生成する場合、演算部１は例えばステップＳ１０１で熟練作業者の作業開始を待機し、作業開始とともにステップＳ１０２で作業動作データの取込を開始する。
具体的には、演算部１は撮像部１０による撮像、センサ２０のセンシングの一方又は両方を開始し、作業動作の情報を取得していく。つまり各時点での検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元座標値を取得していく。
なお、ステップＳ１０１のサイクルのスタートタイミングは作業者が工程作業に入るタイミングであるが、このトリガはオペレータの指示、或いは特定の時刻、或いは製造ライン管理システムからの同期信号などが考えられる。

そしてステップＳ１０３で工程の１サイクルの作業動作データを記憶する。例えば或る工程の１サイクルの作業動作データとして、図４Ａのような各検出点Ｐ０、Ｐ１・・・の各サンプルタイミングでの三次元座標値のデータ群を記憶する。例えば記憶部３のワーク領域に一時的に記憶する。
なお、作業動作データとして取得し、記憶する情報は、全ての検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）でなくとも、評価に用いる検出点のみとしてもよい。またｘ，ｙ，ｚ座標値の全てでなく、検出点毎に必要な座標値を選択してもよい。これらは工程内容や作業動作の特徴に応じて決めれば良い。

ステップＳ１０４で演算部１は所定回数の作業動作データの記憶が完了したか否かを確認する。例えば６回（６サイクル）の作業動作データを収集するとしている場合、６回分の作業動作データを記憶するまで、ステップＳ１０４からステップＳ１０１に戻る。

所定回数の作業動作データを記憶したら、演算部１はステップＳ１０５に進み、基準動作データを生成する。例えばお手本動作となる６回分の作業動作データを用いて、図５に示したように回帰線（基準位置）と予測分布の情報を有する基準動作データを生成する。
そしてステップＳ１０６で演算部１は、今回の工程の識別情報を付して、生成した基準動作データを記憶部３に記憶させる、これにより以降、当該工程について評価を行う際に、基準動作データを取得できることになる。

＜作業評価処理＞
次に作業者の作業評価を行う場合の処理例を図８で説明する。演算部１は図１に示した各機能、特に画像解析部１ａ、カメラ制御部１ｂ、検出情報取得部１ｃ、評価部１ｅ、出力制御部１ｆの機能により、以下の処理を実行する。

作業動作の評価を行う場合、演算部１はステップＳ２０１で工程情報を記憶部３から読み出す。例えばオペレータは工程を示す入力を行うことに応じて、その工程の情報を記憶部３から読み出す。例えば工程の内容、作業数、標準的な１サイクル時間などの情報である。
ステップＳ２０２で演算部１は当該工程について予め設定されている基準動作データを記憶部３から読み出す。つまり今回の工程について、上述の図７の処理で作成された基準動作データを取得する。

ステップＳ２０３で作業者の作業動作データの取込を開始する。そしてステップＳ２０４で工程のサイクル開始を待機する。
具体的には、演算部１はステップＳ２０３で撮像部１０による撮像、センサ２０のセンシングの一方又は両方を開始する。そして作業者の動作の情報（つまり各時点での検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元座標値）を取得していく。
ステップＳ２０４のサイクル開始タイミングの検出は、オペレータの指示、或いは特定の時刻、或いは製造ライン管理システムからの同期信号などが考えられるが、この場合は作業動作データの観測によってもよい。即ち基準動作データの開始時点の動作遷移と類似の動作遷移が、現在検出している三次元座標値から観測されたら、その特徴的な遷移が観測された時点からが１サイクルの作業が開始されていたと判定してもよい。

１サイクルの作業が開始されたと判定された後は、ステップＳ２１０で１サイクルの動作が終了と判断されるまで、ステップＳ２０５で動作順違いを監視し、またステップＳ２０６で判定タイミングを待機する。
なお、ステップＳ２１０での１サイクルの終了は、１サイクルの開始タイミングからの所定時間経過として判断しても良いし、基準動作データにおける終了時の動作遷移と類似の動作遷移が観測されたとしてもよい。或いは次のサイクルのステップＳ２０４での開始タイミングの検出を兼ね、開始時点の特徴的な遷移が観測された時点で、それまでの１サイクルの作業が終了し、次のサイクルが開始されたと判定しても良い。

１サイクル期間中に、基準動作データで観測される動作遷移とはあまりにかけ離れた動作遷移が、検出中の三次元座標値の遷移から観測された場合、ステップＳ２０５で動作順違い、つまり作業手順を間違えていると推定してステップＳ２１１のエラー処理に進む。
この場合、例えば演算部１はアラーム部７による警告出力を実行させる。
その場合、作業動作の評価を終了するのであれば、ステップＳ２１２から図８の処理を終える。評価を継続するのであればステップＳ２０４に戻る。

１サイクルの期間中は、判定タイミングになる毎にステップＳ２０６からＳ２０７に進む。この場合ステップＳ２０７でバラツキ計算を行う。具体的には上記例でいえば、当該判定タイミングにおける基準動作データの座標値と現在の作業動作データの座標値を取得する。即ち基準動作データとしての回帰線で示された座標値と、その判定タイミングで取得された座標値である。そしてそれぞれの座標値について予測分布の情報を用いて確率値ＯＱ_C、ＯＱ_Bを求める。そしてＯＱ_C／ＯＱ_Bの値を求める。
ステップＳ２０８で演算部１は、ＯＱ_C／ＯＱ_Bの値と閾値ｔｈと比較して評価値を求める。つまりＯＫ／ＮＧの評価情報を生成する。

ＯＫ評価であればステップＳ２０９からＳ２１０に進み、１サイクルの動作が終了していなければステップＳ２０５に戻って、動作順違いの監視を行うとともに、次の判定タイミングを待機する。
ＮＧ評価となった場合は、ステップＳ２０９からＳ２１１に進んでエラー処理を行う。例えば演算部１はアラーム部７による警告出力を実行させる。そして作業動作の評価を終了するのであればステップＳ２１２から図８の処理を終える。評価を継続するのであればステップＳ２０４に戻る。

以上の図８の処理は、リアルタイムに評価をおこない、不適動作が検出された時点でアラーム出力を行うものとした。これにより管理者は、実作業中に作業員が不適切な動作を行い、製品品質に疑義が生じる場合に、即座に対処できることになる。
なお、不適評価時にアラーム出力を行わずに、評価結果を記憶し、管理者が事後に評価結果を確認できるようにしても良い。

＜まとめ＞
以上の実施の形態では、作業品質評価装置として機能する演算部１は、測定対象の工程の作業を実行する作業者の作業動作データを取得する検出情報取得部１ｃと、基準動作データを用いて、取得した作業動作データで示される作業動作の評価情報を生成する評価部１ｄとを備える。基準動作データは、工程について予め設定された評価基準となる作業動作データであって、工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含むものである。
品質に影響のない作業動作のバラツキは、作業毎に異なるため、一律に理想的な動作との差分を見るだけでは精度の高い作業評価ができない。実施の形態の場合、各動作毎のバラツキ許容量を加味した上で作業動作を評価することになるため、精度の高い評価を行うことができる。
評価部１ｄの評価情報（評価結果）に基づく出力制御部１ｆの制御としては、アラーム部７の制御、表示部４の表示制御、記憶部３に対する記憶指示制御、通信部５に対する通信指示制御、印刷部５に対するプリント指示制御等を行うことができる。
例えばＮＧ評価の際に赤ランプや警報音などのアラーム出力をアラーム部７に実行させることで作業管理者等にリアルタイムに評価状況を通知できる。
また表示部４で表示出力を実行させることで、作業品質の評価結果について詳細な情報を提示できる。
また評価結果の情報を記憶部３で記憶媒体に記憶させたり、印刷部６でプリントさせることで、後の時点で作業製品の品質判定に用いたり、作業者の評価、動作改善に用いることができる。
また評価結果の情報を通信部５から外部装置に送信させることで、外部装置、例えば評価用や分析用のコンピュータ等に対し、作業評価や製品品質の検査や作業者の研修等に利用できる情報を提供することができる。

実施の形態の演算部１は設定部１ｄとしての機能を有し、例えば図７の処理として、測定対象の工程を実行する作業者（熟練作業者）の複数回の作業動作データに基づいて基準動作データを設定することができる。
上述のように品質に影響のない作業動作のバラツキは作業毎に異なる。しかし計算等によりそのバラツキを動作毎に正確に判断測定し基準動作データを生成する作業は非常に面倒な作業である。そこでほとんど製品品質を低下させることのない熟練作業者の複数回の作業動作データを取得する。人間の作業であるから、熟練者であっても、複数回のサイクルにおいて動作のバラツキは発生している。そして、そのバラツキの度合いは工程内の動作毎に異なる。つまり、複数回の作業動作データには、すでに動作毎のバラツキの度合いが現れており、しかも各サイクルで不良製品がでていなければ、その各動作のバラツキは許容範囲と考えることができる。このことから、容易に動作毎のバラツキの許容量を含有する基準動作データを生成することができる。
また例えば熟練作業者の複数回の作業動作データに基づいて基準動作データを生成することによれば、品質に関係の大きい動作ではバラツキが少なく、品質に影響が小さい動作にはある程度バラツキが大きくなるため、製造品の品質に対する影響の度合いに応じて自然に割り付けられたバラツキ許容量を含む基準動作データとなる。
そして特に、演算部１（作業品質評価装置）が設定部１ｄを備えることで、作業現場で基準動作データを生成することができる。換言すれば現場作業者が簡単に基準動作データを作成できる。もし新たな工程が発生したら、その工程現場で基準動作データを生成し、その後、基準動作データを用いて、各作業者の作業中に作業品質評価を行うことができる。つまり作業品質評価の実行が容易である。
またこれにより作業性及び作業精度の向上が見込まれる。
なお、この例に限らず、外部のコンピュータ装置等の他の装置で基準動作データを作成し、演算部１に提供するようにすることも考えられる。

実施の形態では、基準動作データはバラツキ許容量の情報として、工程に含まれる複数の動作の作業動作データについてベイズ線形回帰で求められる確率分布の情報を含む例を挙げた。
上述のように工程の作業動作について作業者の各部の位置情報（座標値）が基準動作データとして得られるが、その座標値に対してベイズ線形回帰を行い基準動作データとした。回帰線は各時間における予測分布が最も高い場所の線で、これは熟練者の理想的な動作と推定できる。そして確率の分布は、工程内の動作により異なるが、これがバラツキの許容量に相当する。確率分布が急峻な時点の動作は、バラツキの許容量が小さく、確率分布がなだらかな時点の動作は、バラツキの許容量が大きいことになる。従ってベイズ線形回帰の情報を用いて上述の判定することによれば、工程内においてバラツキ許容量が異なる複数の動作について、それぞれのバラツキ許容量に応じた評価ができることになる。
なお、基準動作データは必ずしもベイズ線形回帰による情報とすることに限られない。例えば作業動作データの座標値の分布において偏差値を用いて評価することも考えられる。

実施の形態では、評価部１ｅは、確率分布において、判定タイミングでの最も高い確率値と、取得した作業動作データが該当する確率値の比較により、動作の適／不適の評価情報を生成する例を述べた。
例えば判定タイミングでの最も高い確率値と、取得した作業動作データが該当する確率値の比を求め、その比の値を閾値と比較して判定する。これにより容易に、バラツキ許容量を加味した正確が評価結果を求めることができる。
更にいえば、品質に関係の大きい動作では確率分布が急峻で、品質に影響が小さい動作については確率分布がなだらかになるため、確率値の比較による評価結果は、製造品の品質チェックとしても精度の高い評価結果の情報となる。

以上、作業品質評価装置の実施の形態を述べたが、作業品質評価装置としての構成や処理手法は上記例に限られない。

１…演算部、１ａ…画像解析部、１ｂ…カメラ制御部、１ｃ…検出情報取得部、１ｄ…設定部、１ｅ…評価部、１ｆ…出力制御部、３…記憶部、４…表示部、５…通信部、６…印刷部、７…アラーム部、１０…撮像部、２０…センサ

Claims (5)

1. 測定対象の工程について作業者の作業動作データを取得する取得部と、
   前記工程についての評価基準となる作業動作データであって前記工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含む基準動作データを用いて、前記取得部で取得した作業動作データで示される作業動作の評価情報を生成する評価部と、を備えた
   作業品質評価装置。
2. 前記取得部で取得した、測定対象の工程についての作業者の複数回の作業動作データに基づいて前記基準動作データを設定する設定部を備えた
   請求項１に記載の作業品質評価装置。
3. 前記基準動作データは、前記バラツキ許容量の情報として、前記工程に含まれる複数の動作の作業動作データについてベイズ線形回帰で求められる確率分布の情報を含む
   請求項１又は請求項２に記載の作業品質評価装置。
4. 前記評価部は、前記確率分布において、判定タイミングでの最も高い確率値と、取得した作業動作データが該当する確率値との比較により、動作の適／不適の評価情報を生成する
   請求項３に記載の作業品質評価装置。
5. 測定対象の工程についての評価基準となる作業動作データであって前記工程に含まれる複数の動作についてそれぞれのバラツキ許容量の情報を含む基準動作データを取得する第１手順と、
   前記工程について作業者の作業動作データを取得する第２手順と、
   前記第１手順で取得した基準動作データを用いて、前記第２手順で取得した作業動作データで示される作業動作の評価情報を生成する第３手順と、
   を情報処理装置が実行する作業品質評価方法。

Images