JP2020149452A - 作業場の管理支援システムおよび管理支援方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】一般的な作業場における適用を可能とする作業場の管理支援システムを提供することを目的とする。【解決手段】作業者と機械が存在する作業場の管理支援システムであって、作業場に設置した環境センサからの環境要因情報と、作業者に設置した人的センサからの身体内部状態情報を得る入力部と、作業者ごとに当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第1の記憶区分と、ベテラン認定された作業者について当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第2の記憶区分とを有するデータベースと、特定作業者の現時点における身体内部状態情報を、特定作業者についての第1の記憶区分に記憶された情報および第2の記憶区分に記憶された情報と比較して、特定作業者の身体内部状態を判断し、アラート内容を決定する演算部と、作業者に対してアラートを発生する出力部を備えることを特徴とする作業場の管理支援システム。【選択図】図1

Description

本発明は、作業場の管理支援システムに係り、特に作業者の身体面、精神面上における人的事情を配慮した作業場の管理支援システムおよび管理支援方法に関する。
人間は、社会生活を営む上で、開放されあるいは閉された空間において機械を用いた何らかの作業を行っている。本発明ではこれらの空間を作業場と定義しているが、作業場での作業を円滑に行う上では、作業者の身体面、精神面上における人的事情を配慮することが重要である。例えば健康に優れない状態での作業、不慣れによる精神的圧迫を感じる中での作業である場合などには、作業者の入れ替え、ベテランによる補助といった対策をとることが必要となる。
この点に関し従来の作業場の管理支援システムは、主には作業工程を順守する観点からの配慮を行うことが主体であり、作業者の身体面、精神面上における人的事情を配慮した作業場の管理支援システムにはなっていないのが実情である。
作業場が車両である場合に、身体面、精神面上における人的事情を配慮した事例として特許文献1が知られている。特許文献1では、「車両の走行を制御する車両走行制御部を備えた車両制御装置であって、前記車両の搭乗者の生体情報に基づいて前記搭乗者が不安状態にあるか否かを判定する不安判定部と、前記搭乗者の視線を検出する視線検出部と、前記車両の周辺に存在する物体又は死角である周辺対象を検出する周辺対象認識部と、前記不安判定部による判定の結果及び前記視線検出部によって検出された前記視線に基づいて、前記周辺対象認識部によって検出された前記周辺対象の内の前記搭乗者が不安感を持つ原因となる対象である不安対象を特定する不安対象特定部と、前記不安対象に基づいて前記搭乗者の不安感を軽減させる前記車両の動作を示す対処内容を決定し、前記対処内容を前記車両走行制御部に提供する不安対処内容決定部と、を有することを特徴とする車両制御装置。」のようにしている。
WO2018/070007A1
特許文献1によれば、車両の自動運転という作業場において視線から不安定を検知し、自動運転を実行することで搭乗者の負担を軽減することに成功している。
しかしながら一般的な作業場においては、視線のみから人的事情を類推するのみではなく、より多様な状態になっていると考えるのが妥当であり、かつ必ずしも自動運転のような機械制御に反映することで解決とはならない場合も多いと考えられる。
以上のことから本発明においては、一般的な作業場における適用を可能とする作業場の管理支援システムおよび管理支援方法を提供することを目的とする。
以上のことから本発明においては、「作業者と機械が存在する作業場の管理支援システムであって、作業場に設置した環境センサからの環境要因情報と、作業者に設置した人的センサからの身体内部状態情報を得る入力部と、作業者ごとに当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第1の記憶区分と、ベテラン認定された作業者について当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第2の記憶区分とを有するデータベースと、特定作業者の現時点における身体内部状態情報を、特定作業者についての第1の記憶区分に記憶された情報および第2の記憶区分に記憶された情報と比較して、特定作業者の身体内部状態を判断し、アラート内容を決定する演算部と、作業者に対してアラートを発生する出力部を備えることを特徴とする作業場の管理支援システム。」としたものである。
また本発明においては、「作業者と機械が存在する作業場の管理支援方法であって、作業場に設置した環境センサからの環境要因情報と、作業者に設置した人的センサからの身体内部状態情報を得、作業者ごとに当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶し、ベテラン認定された作業者について当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶し、特定作業者の現時点における身体内部状態情報を、特定作業者について記憶された情報およびベテラン認定された作業者について記憶された情報と比較して、特定作業者の身体内部状態を判断し、作業者に対してアラートを発生することを特徴とする作業場の管理支援方法。」としたものである。
本発明によれば、一般的な作業場における適用を可能とする作業場の管理支援システムを提供することができる。
本発明の実施例1に係る作業場の管理支援システムの構成例を示す図。 データベースDBの第2区分DB2、第3区分DB3に保持されたマップ情報の具体的な図示化事例を示す図。 ベテランではない作業者H3の今現在の状態をベテランとの比較で示す図。 実施例1に係る作業場の管理支援システムの処理のフローを示す図。 実施例2に係る作業場の管理支援システムの処理のフローを示す図。
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る作業場の管理支援システムの構成例を示している。
図1には、作業場1と計算機により構成される管理支援システム2とが示されている。ここで作業場1とは、屋外などの開放空間、屋内などの閉鎖空間のいずれであってもよいが、機械Mと人間(作業者)H(図ではH1、H2、H3を例示)により何らかの作業を実行している。
また作業場1には、環境センサS1(図ではS1a、S1b、S1cを例示)が設置され、作業者H1、H2、H3はそれぞれ人的センサS2(図ではS1a、S1b、S1cを例示)を保有している。
ここで環境センサS1とは、作業場1を俯瞰し、あるいは作業者の行動を把握するカメラや、屋外の場合には温度や湿度を含む天候についてのセンサなど、広く環境情報を収集するセンサであればなんでもよい。環境センサS1により検知された情報を環境要因情報I1ということにする。ここではm個の環境要因情報I1を得るものとする。
また人的センサS2とは、作業者Hの頭部あるいはリストなどに設置されたセンサであり、個々人の身体内部状態を計測する。具体的には脈拍計により求められる脈拍(拍動回数、間隔の揺らぎ(pNN50)、周波数(LF/HF)など、脳波形により得られる脳波(α波の強さ、β波の強さ、α波とβ波の比率)など、加速度計やカメラ映像から求められる視線の動き(視線の滞留時間、眼球速度、視線の移動頻度)など、が採用可能である。人的センサS2により検知された情報を身体内部状態情報I2ということにする。ここではn個の身体内部状態情報I2を得るものとする。
なお環境要因情報I1および身体内部状態情報I2は、単一のセンサから直接得られる単一の情報ばかりでなく、一つあるいは複数のセンサを用いて類推される情報、あるいはカメラ画像などの分析により得られる情報をも含んだものである。図1では環境要因情報I1および身体内部状態情報I2は、計算機2への入力前に生成されるような図示になっているが、これは計算機内での処理により加工、合成処理された情報であってもよい。
また環境要因情報I1および身体内部状態情報I2は、計測値が取得時刻情報に紐づけられ、特に身体内部状態情報I2は、計測した作業者Hの個々人H1、H2、H3の情報として紐づけられている。
計算機で構成される管理支援システム2は、入力部IF、出力部OF、演算部CPU、データベースDB、表示部DPなどがバスBUS上に配置されて構成されている。このうちデータベースDBには、入力部IFを介して取り込んだ環境要因情報I1および身体内部状態情報I2を保持し、あるいは演算部CPUにおける演算過程での中間生成物あるいは結果物を保持している。
本発明の実施例1では、データベースDBに保持される環境要因情報I1および身体内部状態情報I2は、3種類に区分され、整理されて保持される。データベースDBの第1区分DB1にはセンサS1、S2で取得した直近情報が保持される。
データベースDBの第2区分DB2、第3区分DB3には、累積された過去情報での環境要因情報I1および身体内部状態情報I2によるマップ情報が保持される。このうち第2区分DB2は作業者Hの個々人H1、H2、H3毎にマップ情報が生成されたものであり、第3区分DB3はベテラン作業者のみにより生成されたマップ情報として保持されたものである。
図2は、データベースDBの第2区分DB2、第3区分DB3に保持されたマップ情報の具体的な図示化事例を示している。ここではn個の身体内部状態情報I2のうち脳波と脈拍を取り上げ、さらにm個の環境要因情報I1のうち作業者Hと機械Mの間の距離を取り上げて、これら3要素による3次元表示としたマップ事例R2、R3を示している。なお作業者Hと機械Mの間の距離の情報は、環境センサS1の中のカメラにより取得した画像情報から得ることができる。またマップ事例は、任意次元のものとすることが可能であるが、いずれにしても環境要因情報I1と身体内部状態情報I2を含んで構成されている。
ここで、マップ事例R2は例えば作業者H3について累積された過去情報での環境要因情報Iおよび身体内部状態情報I2による個人(作業者H3)に特有なマップ情報(データベースDBの第2区分DB2に保持)であり、マップ事例R3はベテラン作業者について累積された過去情報での環境要因情報Iおよび身体内部状態情報I2による環境に適したマップ情報(データベースDBの第3区分DB3に保持)である。
このマップ情報の意味するところは、一般に作業者Hは作業中の機械Mに近づくほど緊張の度合いが増加し、これが脳波、脈拍に現れることを示している。なお、具体的には、脳波としては現れる周波数の高さ(α波に比べβ波の割合が高い)や、脈拍としては、拍動間隔の揺らぎの少なさ(pNN50が小さい値を取る)、脈拍の周波数解析結果で低周波パワースペクトルの割合の高さ(LF/HFが大きい値をとる)などを軸に取り、緊張の度合いの指標とできる。ベテランではない作業者H3は、ベテランに比べて緊張の度合いが高いことを表している。過去に累積された多くの経験を反映してみると、個々人とベテランの間には図2に示すような、人的と環境の両側面からの相違が浮き彫りになってくる。
本発明では、図2の点線で示すベテランの領域をある意味において理想的な状態と判断し、これを環境に適合した身体内部状態マップと判断している。またベテランと比較される個々人が示す実線の領域を作業者(ユーザ)特有身体内部状態マップととらえる。
さらに図2において、ベテランではない作業者H3について、その直近の状態をデータベースDBの第1区分DB1に保持した情報を参照して表示してみると、例えば直近の環境要因情報I1に基づく平面が断面X1−X2であるとき、直近の環境におけるマップは図3に表示されたものと考えることができる。図3は、ベテランではない作業者H3の今現在の状態を作業者H3特有の身体内部状態およびベテランとの比較で示したものである。
本発明においては、係る状態把握のうえで、以下のように判断をする。まず直近の状態がP0にあったとする。ここはベテランが示す理想的な身体内部状態マップ(環境に適合した身体内部状態)に合致する領域、状態であることから作業者H3は今日、あるいは今は非常に安定したノーマルモードにあると判断する。
次に直近の状態がP1にあったとする。ここは作業者H3としては、通常とも言える状態ではあるが、ベテランの域からは外れていることから今日、あるいは今は第1アラートモードと判断する。係る状態ではベテランに比較して、「うっかり、ぼんやり、焦っている」、「ミスをしやすい可能性がある」ことから、第1アラートモードでは作業者H3に対して、管理支援システム側からの継続的監視、注意喚起、操作支援情報の提示などを行うのがよい。ただし第1アラートモードでは作業者H3の普段の行動を見ていてどのくらいミスを犯すのか見ながら内容(厳しさ)を変更するのがよい。
次に直近の状態がP2にあったとする。ここはベテランの域R3内ではあるが、作業者H3としては、自己領域R2から外れていることから今日は、あるいは今は第2アラートモードと判断する。通常に比べて異常に安定しているのは、それはそれで問題と判断し、第2アラートモードでは作業者H3に対して、管理支援システム側からの継続的監視、注意喚起、操作支援情報の提示などを行うのがよい。ただし第2アラートモードでは作業者H3のユーザ特有の領域R2から離れるほど、遠ざかるほど、厳しくするのがよい。
次に直近の状態がP3にあったとする。ここは作業者H3の通常の状態をも逸脱した状態であり、ベテランの域からも外れていることから今日は、あるいは今は第3アラートモードと判断する。第3アラートモードでは作業者H3に対して、管理支援システム側からの継続的監視、注意喚起を行うとともに、第三者への注意喚起も含めて、作業者H3のユーザ特有の領域R2から離れるほど、遠ざかるほど、厳しくするのがよい。
なお上記説明において、各種アラートモードでは、アラートは図1の出力部OFから、作業員Hに向けて発信される。あるいは表示部DPに適宜表示される。アラートALは、個々の作業者Hは保有する受信部を介して作業者に伝達される。この時、作業者がAR眼鏡を使用しているのであれば、AR眼鏡の視野内にAR情報として「焦り気味です気をつけて:第1アラートモード」、「作業場について注意すべき位置を表示:第2アラートモード」、「注意。ミスの可能性が高くなっています:第3アラートモード」などのアラート表示するものとしてもよい。
以上述べた実施例1の手法は、要するに未熟練者のサポート、あるいは作業に不適切な身体内部状態になっていることを検出したものであり、作業場の作業者が好適な身体内部状態になっていない(不必要に緊張している、あるいはぼんやりしているなど)の場合、アラートモードとしたものであり、注意喚起などを行うものである。
なお、上記処理を実行するに際し、以下のようにするのがよい。まずマップ事例R2(作業者H3について累積された過去情報での環境要因情報I1および身体内部状態情報I2によるマップ情報)はユーザに特有の身体内部状態情報であるが、この情報取得に関して、ユーザである作業者H3の訓練中におけるデータを用いて作成するのがよい。その後は、一定期間ごとに実作業中の身体内部状態情報をもとに修正するのがよい。
またマップ事例R3(ベテランによる環境に適した身体内部状態情報)の情報取得に関して、現在の設備、作業が新規であるためベテランの定義が困難といった場合には、類似の設備、作業における作業者の身体内部状態情報を利用することができる。なお、多くの作業者の中からだれをベテラン作業者に認定し、データベースDBの第3区分DB3に保持する対象とするかについては、適宜判断して設定する必要がある。ベテラン作業者に複数人が認定され、第3区分DB3に保持するデータが豊富になるのが望ましい。
また、慣れや作業に熟達していく過程の考慮として、ある設備、作業におけるベテランが、新しい設備、作業内容にて作業を開始した場合、開始から一定期間ごとのベテランの身体内部状態情報を別の作業者がその設備、作業内容を開始する際の、環境に適合した身体内部状態情報として用いてもよい。
図4は、図1の演算部CPUにおける上記処理のフローを示している。最初に処理ステップS10において、ユーザ情報(身体内部状態情報I2)と環境情報(環境要因情報I1)を取得する。この結果は、データベースDBに保持され、時間経過とともに第2区分DB2、第3区分DB3に保持されるデータ量が豊富化し、個人の身体内部状態をよりよく反映し、あるいは環境に適した理想的な身体内部状態が反映された情報がマップ事例R2、R3として生成、記憶されていく。ここでは、各区分には十分な情報が存在していることを前提としての処理を示している。
処理ステップS11では、第2区分DB2に保持されたユーザ特有の身体内部状態マップ(マップ事例R2)と、第3区分DB3に保持された環境に適した身体内部状態マップ(マップ事例R3に)を取得する。他方、処理ステップS12では、ユーザの現時点における身体内部状態を推定する。これはデータベースDBの第1区分DB1から、当該ユーザのセンサS1、S2で取得した直近情報を取り出すことを意味している。
処理ステップS13、S14、S15では、この判断の組み合わせにより、図3の領域判定を実行し、処理ステップS16からS19において夫々該当する条件でのモードを決定し、外部出力を与える。
実施例1によれば、一般的な作業場における適用を可能とする作業場の管理支援システムを提供することができる。
実施例2では、作業場内トラブルに対し適切なサポート要員を派遣するときの作業場の管理支援システムの在り方について説明する。
実施例2では、作業場(工場)内自動機器が対応困難な状況にあり、管理支援システムに対して身体内部状態が適切な人に自動機器からサポート要請情報を出すことを想定している。この場合には自動化が進んだラインの工程で、数人で巡回、サポートしている状況であり、例えば自動パッキングロボで、製品が適切な向きでなく、ロボット自身がうまく戻せないときに人のヘルプを呼ぶ、その際、なるべく身体内部状態が適切な人を呼ぶといった場面を想定している。
この場合に、作業場の管理支援システム2に対して自動機器からサポート要請情報が与えられる。このときの管理支援システム2演算部CPUの処理は、図5のフローに従い実施される。
処理ステップS20では、サポート要請が自動機器からあったことをもって処理ステップS21に移り、データベースDBの第1区分DB1、第2区分DB2、第3区分DB3を参照する。
処理ステップS22では、現在の身体内的状態(第1区分DB1)が、環境に適合した身体内部状態の領域R3(第3区分DB3)とユーザ特有の身体内部状態の領域R2(第2区分DB2)の両方と重なる身体内的状態の作業者を探す。これは、作業者H1について、作業者H1の現在の状態が、作業者H1のマップ領域R2内にあり、かつベテランのマップ領域R3内にもあることを確認したものであり、作業者全員について同様の確認をしたものである。この結果、条件を満たす作業者が複数存在する場合には、処理ステップS23において最も領域が近い当者を異常発生個所に派遣する。
処理ステップS22の判断で条件(領域R2とR3の両方の領域内に存在)を満たす作業者が存在しない場合、処理ステップS24では、環境に適合した身体内部状態の領域R3とユーザ特有の身体内部状態の領域R2のいずれかと重なる身体内的状態の作業者を探す。処理ステップS25、あるいは処理ステップS26では、それぞれの該当者を派遣する。なお、いずれとも重ならない作業者しかいない場合には、処理ステップS27においてユーザ特有の身体内部状態の領域R2に最も近い人を派遣する。
以上述べたように実施例2では、作業場内の緊急時に他の作業者に対応をゆだねる際の人選の場面で、身体内部状態の領域を参照して最適な人選とするものである。これにより、緊急時の対応として、比較的に迅速に対応可能な人材の派遣とすることができる。
実施例3では、作業場において危険に対する自覚のない(無理解、認識の甘さ)作業者への対応を管理支援システムが実行することについて説明する。
これは、例えば資源掘削などの建設機械を自動操縦している現場で、作業員が自動機械操作の動線の延長上の位置でリラックスしている場合にアラートを出すような場面を想定している。
係る事例での管理支援システムの適用としては、作業場所、物の配置が順次変更されていく作業場において予め指定された危険物に対して、図2に示した危険物との距離と身体内部状態の関係を利用したアラート発生を行うのがよい。なお、レイアウトが常に同じ工場に適用してもよく、その場合は、危険物の代わりに工場内の位置情報を環境要因情報としてもよい。危険な場所に対して適切な緊張感を持てているかなどを判断できればよい。さらに簡便に行うには、場所ごとの身体内部状態の比較とするものであってもよい。
1:作業場
2:管理支援システム
AL:アラート
BUS:バス
CPU:演算部
DB:データベース
DB1:データベースDBの第1区分
DB2:データベースDBの第2区分
DB3:データベースDBの第3区分
DP:表示部
H1、H2、H3:作業者
I1:環境要因情報
I2:身体内部状態情報
IF:入力部
M:機械
OF:出力部
S1:環境センサ
S2:人的センサ

Claims (8)

  1. 作業者と機械が存在する作業場の管理支援システムであって、
    作業場に設置した環境センサからの環境要因情報と、作業者に設置した人的センサからの身体内部状態情報を得る入力部と、作業者ごとに当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第1の記憶区分と、ベテラン認定された作業者について当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶する第2の記憶区分とを有するデータベースと、特定作業者の現時点における身体内部状態情報を、前記特定作業者についての前記第1の記憶区分に記憶された情報および前記第2の記憶区分に記憶された情報と比較して、前記特定作業者の身体内部状態を判断し、アラート内容を決定する演算部と、作業者に対してアラートを発生する出力部を備えることを特徴とする作業場の管理支援システム。
  2. 請求項1に記載の作業場の管理支援システムであって、
    前記演算部は、前記第1の記憶区分および前記第2の記憶区分に記憶された情報について、作業者の身体内部状態情報と環境要因情報による多次元の領域をそれぞれ形成し、前記多次元の領域における作業者の現時点における身体内部状態情報の位置づけから前記特定作業者の身体内部状態を判断し、アラート内容を決定することを特徴とする作業場の管理支援システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の作業場の管理支援システムであって、
    前記演算部は、作業場で発生したトラブルに対する派遣要請を受けて、前記データベースを参照し、派遣するに適した人材を決定することを特徴とする作業場の管理支援システム。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の作業場の管理支援システムであって、
    前記演算部は、作業場における危険物と作業者の位置関係を判断し、前記データベースを参照し、作業者に対するアラート内容を決定することを特徴とする作業場の管理支援システム。
  5. 作業者と機械が存在する作業場の管理支援方法であって、
    作業場に設置した環境センサからの環境要因情報と、作業者に設置した人的センサからの身体内部状態情報を得、作業者ごとに当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶し、ベテラン認定された作業者について当該作業者の身体内部状態情報と環境要因情報を関連付けて記憶し、特定作業者の現時点における身体内部状態情報を、前記特定作業者について記憶された情報および前記ベテラン認定された作業者について記憶された情報と比較して、前記特定作業者の身体内部状態を判断し、作業者に対してアラートを発生することを特徴とする作業場の管理支援方法。
  6. 請求項5に記載の作業場の管理支援方法であって、
    前記特定作業者について記憶された情報および前記ベテラン認定された作業者について記憶された情報について、作業者の身体内部状態情報と環境要因情報による多次元の領域をそれぞれ形成し、前記多次元の領域における作業者の現時点における身体内部状態情報の位置づけから前記特定作業者の身体内部状態を判断し、アラート内容を決定することを特徴とする作業場の管理支援方法。
  7. 請求項6に記載の作業場の管理支援方法であって、
    前記特定作業者で形成する領域を第1の領域、前記ベテラン認定された作業者で形成する領域を第2の領域とするとき、作業者の現時点における身体内部状態情報の位置付けが前記第1の領域、前記第2の領域の内外のいずれに存在するかを判定し、アラート内容が決定されていることを特徴とする作業場の管理支援方法。
  8. 請求項7に記載の作業場の管理支援方法であって、
    作業者の現時点における身体内部状態情報の位置付けが前記第1の領域から離れるほど厳しい内容のアラートとされることを特徴とする作業場の管理支援方法。
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