JP4480734B2 - 作業計画立案支援システム - Google Patents

Description

本発明は、同一作業空間内で複数の作業工程を並行して進行させる作業計画の立案を支援するシステムに関する。

ガントチャートを用いて作業計画の立案及び工程管理を行うアプリケーションが既知である（下記特許文献を参照）。この種のアプリケーションでは、複数の作業工程を有する作業について、各作業工程毎にその開始時点及び終了時点を両端とする帯グラフを描画し、各作業工程の期間の長さや複数の工程の関係を一目で視認できるようになっている。
特開２０００−３０５６１６号公報

大形製品の製造や建設工事等の作業計画を立案するにあたっては、各作業工程に含まれる作業手順を工場内または建設現場内のどの場所で行うのかを綿密に段取りしなくてはならない。具体的に述べると、原材料や部材をどの場所に搬入し、その加工や組み立てをどの場所で行うのか、加工、組み立てまたは運搬に使用する作業機械をどの場所に配置するのか、作業機械の配置先に既に他の物が存在しているのであればこれをどの場所に移設するのか等を決定しなくては、実施可能な計画として完成しない。その上、並行して進行する複数の作業工程間での場所の取り合いにも注意を払わなければならない。

このような場所の段取りを行うには、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）を使用して、材料や部材、作業機械等を配置したレイアウト図面を起こしてみることが一般的である。例えば、手順α１−α２−α３を含む工程Ａと手順β１−β２−β３を含む工程Ｂとを有する作業において、工程Ａの手順α１の完了時に工程Ｂの手順β１を開始すると仮定すると、手順α１が進行する時期、手順α２及び手順β１が並行して進行する時期、手順α３及び手順β２が並行して進行する時期、手順β３が進行する時期のそれぞれのレイアウト図面を実際に作成して、場所の取り合いが発生していないかどうかを視覚的に確認し、また関係者（各作業工程の担当者等）に計画を説明、作業性に関する意見を聴取するのである。

各時期のレイアウト図面を逐一手作業で作成する従前の手法では、作業計画の立案自体に多くの時間が消費されてしまう。何故ならば、工程間で場所の取り合いが発生するので工程Ｂの開始を遅らせる、あるいは逆に全体工期を圧縮する目的で工程Ｂの開始を前倒しするといった計画の変更に伴い、新たなレイアウト図面の作成、並びに再度の計画説明会の開催がその都度必要となるが、作業計画とレイアウトとの関係の整合性は設計者の知識と経験で俗人的に管理せざるを得ず、多大な作成工数とチェック工数を必要とするからである。また、それらの経験と知識を有する専門性を持つ設計者でなければ、それらの作業計画を立案できない問題も大きい。

以上に着目してなされた本発明は、作業工程の時間的管理と場所的管理とを連携させ、作業計画の立案ないし変更を容易にするシステムを実現しようとするものである。

本発明では、同一作業空間内で複数の作業工程を並行して進行させる作業計画の立案を支援するものであって、各作業工程の実施に際して作業空間内に配置され作業空間の一部領域を占有する資源を模した仮想オブジェクトの外形を規定する情報であるオブジェクト情報を記憶するオブジェクト情報記憶部と、各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の所要時間及びその作業手順において何れの資源を作業空間内のどの場所に配置するのか、また、併せて移動経路や移動手段、移動時の動作を指定する情報である作業手順情報を受け付ける作業手順情報受付部と、前記作業手順情報受付部で受け付けた作業手順情報を記憶する作業手順情報記憶部と、各作業工程をそれぞれどの時点（通常、時刻及び／または日付）から開始するのかを指定する情報である作業計画情報を受け付ける作業計画情報受付部と、前記作業計画情報情報受付部で受け付けた作業計画情報を記憶する作業計画情報記憶部と、前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基にある時点で各作業工程がどの作業手順に達しているかを判断するとともに、その作業手順で必要となる資源及び当該資源の配置場所を知得する作業状況判断部と、前記オブジェクト情報記憶部からオブジェクト情報を読み出し、前記作業状況判断部で知得した必要な資源に対応する仮想オブジェクトを作業空間を模した仮想空間内における当該資源の配置場所に対応した場所に配置した結果の画像をディスプレイに表示させるオブジェクト表示制御部とを具備する作業計画立案支援システムを構成した。ここで、「作業空間」とは、例えば工場の敷地、建設現場、比較的大きな店舗や倉庫の内部等が該当する。「資源」とは、原材料や部材、中間製造物または最終製造物、作業に使用する機械または設備、作業に必要な人員、作業に必要なスペース、資源の移動通路を表す経路等を包括した概念である。「オブジェクト」とは、有体物の寸法や形状を表現するものであることもあれば、作業の際に占有するスペースの寸法や形状、作業指示が伝達され得る三次元空間的範囲、作業者の視野範囲等を表現するものであることもある。「情報を受け付ける」とは、操作入力デバイスを介した手入力の受け付け、記憶デバイスからの読み込みまたは電気通信回線を介した受信をいう。また、「時間」及び「時点」は、時分単位には限定されず、日単位、週単位、月単位、あるいは秒単位であってもよい。

本作業計画立案支援システムでは、オブジェクト情報、作業手順情報及び作業計画情報のリンクを通じ、作業工程の時間的管理と場所的管理とを連携させる。ユーザは、作業計画情報として各作業工程の開始時点を任意に指定し、リンクされた作業手順情報及びオブジェクト情報を確認させることにより、（各作業工程の開始時点の指定の結果として）作業空間内のどの場所に何の資源が配置されるのか、どの空間を利用して資源の移動が進むのか、そして、ある作業工程と他の作業工程との間または作業経路との間で場所の取り合いが発生しないかどうかを視覚的に確認できる。これにより、作業計画の立案ないし変更に際して多数枚のレイアウト図面を手作業で作成する煩雑さから解放されるだけでなく、作業計画情報の入力、変更、更新を通じて何れかの工程を遅らせたり前倒ししたりした結果を即座に確認できることから、作業空間として成立しない作業計画の立案を排除し、また、作業計画の空間的成立性を維持しながら何れの作業工程も進行していない無駄な待ち時間を削減した作業計画を立案することが可能となる。並びに、関係者にその作業計画の空間論理的成立性を説明し、当該計画の妥当性を説明して、さらにその場で関係者の意見を集約して当該計画を修正、改善することが合理的に実施できるので、計画策定の効率化が実現され、関係者を幾度も招集せずに済み、プロジェクト内の意思疎通の円滑化も図り得る。

実用上の要請に応えるためには、前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基に各作業工程の開始時点及び終了時点の一覧をディスプレイに表示させるスケジュール表示制御部をさらに具備するシステムとすることが望ましい。典型的には、各作業工程の一覧をタスク・ガントチャートとしてディスプレイに表示させる。

前記作業状況判断部が、一の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所が同時期に実施される他の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所、移動経路、利用空間と干渉しているか否かをも判断し、前記オブジェクト表示制御部または前記スケジュール表示制御部が、前記作業状況判断部が資源の配置場所、移動経路、利用空間が干渉するとの判断を下した場合にその旨の警告をディスプレイに表示させるものとすれば、作業計画立案担当者の負担を一層軽減できる。

本発明によれば、作業工程の時間的管理と場所的管理との連携を図ることができ、作業計画の立案ないし変更が容易になる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。はじめに、本実施形態の作業計画立案支援システムを用いて計画を立案することができる作業の具体例を述べる。ここで取り扱うのは、製品２の組立工程であり、その概要を図１及び図２に示す。製品２の組立工程には、
（１）材料鋼板２１を曲げて溶接し筒体２２を作成する第一加工
（２）複数個の筒体２２を軸線方向に連ねて溶接する第二加工
（３）筒体２２の両側の開口に蓋体２３を溶接する第三加工
（４）塗装仕上
等の処理が含まれる。加えて、作業空間たる工場内で現実に製造を行うためには、
（Ａ）鋼板搬入場所３１への材料鋼板２１の搬入
（Ｂ）第二・第三加工場所３４への蓋体２３の搬入
（Ｃ）鋼板搬入場所３１から第一加工場所３２への材料鋼板２１の運搬
（Ｄ）第一加工場所３２から円筒体保管場所３３への筒体２２の運搬
（Ｅ）円筒体保管場所３３から第二・第三加工場所３４への筒体２２の運搬
（Ｆ）第二・第三加工場所３４から塗装場所３５への組立完成品の運搬
（Ｇ）塗装場所３５から在庫場所３６への製品２の運搬
等も必要となる。総じて、（Ａ）−（Ｂ）−（Ｃ）−（１）−（Ｄ）−（Ｅ）−（２）−（３）−（Ｆ）−（４）−（Ｇ）の順序となる。そして、当該製造工程に基づく複数の製品２の製作を、時間差を設けた上で工場内で一または複数ライン進行させる。上記例の作業は、同様の工程を並列に進行させるものであるが、内容が相異した複数の工程を有する作業計画の立案に本実施形態の作業計画立案支援システムを用いることも当然に可能である。

本実施形態の作業計画立案支援システムに関して詳述する。本実施形態のシステムはコンピュータ１、いわゆるパーソナルコンピュータやワークステーション、サーバ等を主体としてなる。コンピュータ１は、例えば図３に示すように、プロセッサ１ａ、メインメモリ１ｂ、補助記憶デバイス１ｃ、表示制御デバイス１ｄ、操作入力デバイス１ｆ、通信インタフェース１ｇ等のハードウェア資源を備え、これらがコントローラ（システムコントローラ、Ｉ／Ｏコントローラ等）１ｈにより制御されて連携動作するものである。補助記憶デバイス１ｃは、光学ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、その他である。表示制御デバイス１ｄは、プロセッサ１ａより受けた描画指令を基に表示させるべき画像データを生成してディスプレイ１ｅに向けて送出するグラフィクスプロセッサ、画像データ等を一時記憶しておくビデオメモリ等を要素とする。操作入力デバイス１ｆは、手指で操作可能なキーボードやマウス、トラックパッド、タッチパネル（ディスプレイ１ｅに重合していることがある）等のポインティングデバイスである。通信インタフェース１ｇは、電気通信回線を介したデータ通信を行うためのデバイスであり、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）や無線トランシーバに代表されるが、これ以外にＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のインタフェースを採用することもできる。

プロセッサ１ａで実行されるべきプログラムは補助記憶デバイス１ｃに記憶されており、プログラムの実行の際に補助記憶デバイス１ｃからメインメモリ１ｂに読み込まれ、プロセッサ１ａで解読される。本実施形態では、既知のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）プログラムやこれに付帯する各種デバイスドライバプログラム等が予めインストールされ、他のプログラムによるハードウェア資源の利用を仲介する。その上で、本発明に係る作業計画立案支援システムを構成するために必要となるプログラムがインストールされており、これらプログラムに従い上記ハードウェア資源を作動して、図４に示すオブジェクト情報記憶部１０１、作業手順情報受付部１０２、作業手順情報記憶部１０３、作業計画情報受付部１０４、作業計画情報記憶部１０５、作業状況判断部１０６、オブジェクト表示制御部１０７、スケジュール表示制御部１０８としての機能を発揮する。

オブジェクト情報記憶部１０１は、オブジェクト情報を記憶する。オブジェクト情報とは、作業に必要な各種資源を模したオブジェクトを、作業空間を模した三次元仮想空間内に表示させるために用いられる情報であり、通常は既知のデータ形式に則って記述された三次元モデルデータである。図５に示すように、オブジェクト情報記憶部１０１は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの記憶領域を利用して、オブジェクト情報を、そのオブジェクト情報が表現する資源の種別を識別する種別識別子に関連付けて記憶する。上記例に当てはめると、材料鋼板２１、筒体２２、蓋体等の部材、部材の運搬に必要なフォークリフト４１や組立完成品の運搬に必要なクレーン４２等の作業機械、鋼板搬入場所３１、第一加工場所３２、第二・第三加工場所３４、塗装場所３５、在庫場所３６等のスペースが必要な資源であり、これら資源毎のオブジェクト情報を（材料鋼板２１、フォークリフト４１、第一加工場所３２等の）資源種別を表す種別識別子に関連付けて記憶している。

作業手順情報受付部１０２は、作業手順情報の入力を受け付ける。作業手順情報とは、作業工程に含まれる作業手順について、その所要時間、及び何れの資源を作業空間内のどの場所に配置するのかを指定する情報である。より詳細には、仮想空間内にオブジェクトを設置しまたは仮想空間内に既に設置しているオブジェクトを操作するコマンドを実行順に並べたもので、各作業手順をそれぞれ一または複数のコマンドで表現している。一のコマンドは、対象のオブジェクト個体を識別する個体識別子、対象のオブジェクトの資源種別を識別する種別識別子、コマンドの種類及び付随パラメータを要素とする。個体識別子と種類識別子との違いを補足すると、例えば、工場内に複数台のフォークリフト４１が配備されている場合、それぞれの個体識別子は相異する（０１号車、０２号車、…）が、種類識別子は同じ（フォークリフト）である。コマンドの種類には、以下のようなものが存在する。
＜アタッチ＞対象のオブジェクトを仮想空間内で移動させ、ターゲットに付着させるコマンド。付随パラメータとして、ターゲット（仮想空間内の場所を指定する座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、または仮想空間内に既設のオブジェクト個体を指定する個体識別子）、ターゲットに対しどの方向からアタッチするか（ｘ、−ｘ、ｙ、−ｙ、ｚまたは−ｚ）、移動の軌跡（経由地を表すオブジェクトや、レールなどの移動パスを表すオブジェクト、また、アタッチする場合の直線、放物線、関数曲線等による動作表現等）、実行に費やす所要時間を設定する。アタッチコマンドは、オブジェクトの新規設置にも、既設オブジェクトの操作にも用いる。工場内に設けられるスペースに対応したオブジェクトを設置するには、例えば、作業の最初期に（実在の工程ではない、スペースオブジェクト設置用の）ダミーの工程を設け、当該工程に係る作業手順情報にスペースオブジェクトを所要の座標値にアタッチする所要時間０のアタッチコマンドを記述しておけばよい。部材を所要のスペースに搬入または移動する作業手順は、対象となる部材オブジェクトを所要のスペースオブジェクトにアタッチするコマンドで表現できる。また、オブジェクトを他のオブジェクトにアタッチすると、以後、下記デタッチコマンドを用いない限り、一方の移動に他方が追随する。いわば、両オブジェクトが一体化する。これを利用すれば、作業機械を使用した部材の運搬や部材同士の連結等を表現できる。また、作業手順に利用するツールやフォークリフト等の移動手段を何れの方向からどれくらいのオフセット値でアタッチするかを定義することにより、部材オブジェクトに付帯したツールや移動手段の影響を同時に表現することができる。
＜デタッチ＞対象のオブジェクトを単独で仮想空間内で移動させ、ターゲットに付着させるコマンド。付随パラメータは、アタッチコマンドに準ずる。オブジェクトを他のオブジェクトにアタッチした後、何れかのオブジェクトを別のターゲットにアタッチする場合、両オブジェクトが一緒になってターゲットに向かい移動するが、何れかのオブジェクトを別のターゲットにデタッチする場合には、対象のオブジェクトのみがターゲットに向かい移動する。これを利用すれば、作業機械からの部材の荷下ろしや部材同士の切断等を表現できる。
＜ウェイト＞対象のオブジェクトを仮想空間内の同じ場所で待機させるコマンド。付随パラメータとして、実行に費やす所要時間を設定する。これは、部材や作業機械等の移動を伴わない作業手順、形状加工や塗装等を表現するために用いることができる。例えば、第一加工場所オブジェクト３２にアタッチまたはデタッチした材料鋼板オブジェクト２１個体について、（個体識別子を変更することなく）種別識別子を筒体２２としたウェイトコマンドを記述すれば、第一加工場所３２における材料鋼板２１の筒体２２への加工が表現される。
＜ウォークアタッチ＞対象のオブジェクトを経路に沿って仮想空間内で移動させ、ターゲットに付着させるコマンド。付随パラメータとして、ターゲット、ターゲットに対しどの方向からアタッチするか、移動の軌跡（直線、放物線、関数曲線等）、並びに、移動経路の動線を定義する一または複数の制御点（座標値（ｘ，ｙ，ｚ）、または仮想空間内に既設のオブジェクト個体を指定する個体識別子）を設定する。ウォークアタッチコマンドでは、実行に費やす所要時間をコンピュータ１側で計算するため、所要時間が付随パラメータとなっていない。その他の点は、アタッチコマンドと同じである。
＜ウォークデタッチ＞対象のオブジェクトを単独で経路に沿って仮想空間内で移動させ、ターゲットに付着させるコマンド。付随パラメータは、ウォークアタッチコマンドに準ずる。ウォークデタッチコマンドでは、実行に費やす所要時間をコンピュータ１側で計算するため、所要時間が付随パラメータとなっていない。その他の点は、デタッチコマンドと同じである。
作業手順情報受付部１０２は、操作入力デバイス１ｆを使用した作業手順情報の手入力を受け付ける。作業手順情報受付部１０２はまた、予め補助記憶デバイス１ｃに記憶されている作業手順情報を読み込むことができ、あるいは、外部から送信されてくる作業手順情報を通信インタフェース１ｇを介して受信することもできる。
なお、前掲のコマンド（オブジェクト移動や組立等を行う）以外に、オブジェクトを加工する旨の加工コマンド等があってもよい。加工コマンドでは、部材を指定の位置で曲げ、切断、穴空けする等のパラメータを指定することにより、対象のオブジェクトを元の形状から指定したパラメータに対応した形状に変形させる。あるいは、加工前、加工後のオブジェクトモデルをそれぞれ準備しておき、加工前のオブジェクトモデルを加工後のオブジェクトに入れ替えることで加工がなされたように表現する方法を採ることもできる。加工に伴い部材が複数の部品に展開されるような場合、主たる部品を指定してそれを存続させるとともに、副たる部品には新規に個別識別子を付与して後工程で利用することも可能であるし、副たる部品はその工程に置き去りにし廃棄部品として存在させて、廃棄部品の回収管理のための識別子を与えた上廃棄部品管理の検討に利用することもできる。

作業手順情報記憶部１０３は、作業手順情報受付部１０２で受け付けた作業手順情報を記憶する。図６に示すように、作業手順情報記憶部１０３は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの記憶領域を利用して、作業手順情報を、その作業手順情報が表現する作業工程を識別する工程識別子に関連付けて記憶する。上記例に当てはめると、ガスタンク２を組み立てる複数のラインがそれぞれ一の作業工程であり、各組立ライン毎に作業手順情報を個別の工程識別子に関連付けて記憶している。

作業計画情報受付部１０４は、作業計画情報の入力を受け付ける。作業計画情報とは、作業工程をどの時点から開始するのかを指定する情報である。作業手順情報受付部１０２は、操作入力デバイス１ｆを使用した作業手順情報の手入力を受け付ける。作業手順情報受付部１０２はまた、予め補助記憶デバイス１ｃに記憶されている作業手順情報を読み込むことができ、あるいは、外部から送信されてくる作業手順情報を通信インタフェース１ｇを介して受信することもできる。

作業計画情報記憶部１０５は、作業計画情報受付部１０４で受け付けた作業計画情報を記憶する。図７に示すように、作業計画情報記憶部１０５は、メインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃの記憶領域を利用して、作業計画情報を、その作業計画情報で開始時点が指定される作業工程を識別する工程識別子に関連付けて記憶する。上記例に当てはめると、各組立ライン毎に作業計画情報を個別の工程識別子に関連付けて記憶している。

作業計画情報、作業手順情報及びオブジェクト情報のリンクによって構築されるデータ構造の概念図を、図１３に示す。データ構造は、作業工程のスケジュールに関する日程層、作業工程に含まれる具体的な作業コマンドに関する作業層、作業コマンドの実行に伴い設置または操作されるオブジェクトに関する空間層の三層構造をなす。日程層と作業層とは、シンボルとなる工程識別子を介してシンボリックにリンクしている。また、作業層と空間層とは、シンボルとなる個別識別子を介してシンボリックにリンクしている。日程層、作業層、空間層は、互いに独立に編集、加工が可能であり、各層のデータ関係を意識することなく近視眼的な目的で修正を加えても、大局的な関係はシンボリックリンクで把握され全体的な連動が保たれる。副次的に、データの部分修正が他のデータの定義に及ぼす影響（作業スペースや使用する設備が被ってしまう等）を補足することができる。

作業状況判断部１０６は、作業計画情報記憶部１０５から作業計画情報を、作業計画情報から作業手順情報をそれぞれ読み出し、これら情報に基づいて時点で各作業工程がどの作業手順に達しているかを判断するとともに、その作業手順で必要となる資源及び当該資源の配置場所、移動経路、移動動作に対応した移動占有空間、移動設備や作業領域の占有空間を知得する。作業計画情報には作業工程の開始時点が記述され、作業手順情報には作業工程の開始時点から順次実行される作業手順を模したコマンド及びコマンドの所要時間が記述されている。よって、作業工程の開始時点から判断基準時点までの時間差と、コマンドの所要時間の累積値とを比較すれば、判断基準時点で実行しているコマンドを知得することができる。加えて、作業状況判断部１０６は、一の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所や移動経路、移動動作に対応した移動占有空間、移動設備や作業領域の占有空間が、同時期に実施される他の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所や移動経路、移動動作に対応した移動占有空間、移動設備や作業領域の占有空間と干渉しているか否かをも判断する。例えば、先発の組立ラインの開始時点から後発の組立ラインの開始時点までの時間差が不十分に小さければ、加工場所に先発のラインの部材が残っているにもかかわらず後発のラインの部材が運び込まれてしまうというような不都合が起こるおそれがある。作業状況判断部１０６は、このような場所の取り合いの発生の有無を判断する。

プログラムによる判断処理手順を、図８のフローチャートを参照して述べる。説明の便宜上、時間軸上の一時点を指し示すカウンタ変数をｃ、作業工程ｍが何番目のコマンドまで到達しているかを示す変数をｎ［ｍ］、オブジェクト個体ｏの仮想空間内における配置場所を示す変数をｐ［ｏ］とおく。これらｃ、ｎ、ｐは、プロセッサ１ａのレジスタまたはメインメモリ１ｂに一時記憶される。初期値ｎ＝０、初期値ｐは空である。

まず、ｃ時点において、各作業工程が何番目のコマンドに到達しているか、並びに各オブジェクト個体が仮想空間内のどの場所に所在するかを調査する。一の作業工程ｍについて、当該工程ｍの工程識別子に関連付けられた作業手順情報を参照し、当該工程ｍに含まれるｎ［ｍ］番目までのコマンドの所要時間を累計する（ステップＳ１）。ｎ［ｍ］番目までのコマンドの中にウォークアタッチコマンドまたはウォークデタッチコマンドが含まれている場合には、付随パラメータとして定義されたオブジェクトの移動経路の道のりを所定の移動速度値で除して当該コマンドの所要時間を計算する。これと相前後して、当該工程ｍの工程識別子に関連付けられた作業計画情報を参照し、当該工程ｍの開始時点からｃ時点までの経過時間を算出する（ステップＳ２）。そして、ｎ［ｍ］番目までのコマンドの所要時間の累計と、開始時点からｃ時点までの経過時間とを比較する（ステップＳ３）。ｎ［ｍ］番目までのコマンドの所要時間の累計が、開始時点からｃ時点までの経過時間以上であるならば、ｃ時点において依然としてｎ［ｍ］番目のコマンドを実行中であって、ステップＳ７に遷移する。逆に、ｎ［ｍ］番目までのコマンドの所要時間の累計が、開始時点からｃ時点までの経過時間未満であるならば、ｃ時点においてｎ［ｍ］番目のコマンドを完遂しており、ｎ［ｍ］＋１番目のコマンドの実行に着手したということである。従って、ｎ［ｍ］番目のコマンドにより設置または操作の対象となったオブジェクトｏについて、当該コマンドのターゲット及びターゲットに対するアタッチの方向を、ｃ時点におけるオブジェクトｏの配置場所を示すｐ［ｏ］として一時記憶する（ステップＳ４）。かつ、ｎ［ｍ］をインクリメント（＋１増加）する（ステップＳ５）。続いて、インクリメントしたｎ［ｍ］が、当該工程ｍに含まれるコマンドの総数を超えているならば（ステップＳ６）、当該工程ｍがｃ時点で既に終了しており、ステップＳ７に遷移する。さもなくば、ステップＳ１に戻る。以上のステップＳ１〜Ｓ６を、全ての作業工程ｍについて実行する（ステップＳ７、Ｓ８）。なお、ステップＳ４では、ｎ［ｍ］番目のコマンドの実行後の状態を評価していたが、コマンドの実行途中の状態を評価してもよい。その場合、コマンドに基づく移動動作または作業動作を時間的に補間することで状態を得る等の方法を採ることができる。

次に、ｃ時点における、複数の作業工程間での資源（特に、スペースや移動経路の占有空間、作業機械、作業機械の動作スペース等）の取り合いの有無を判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、例えば、相異なるオブジェクト個体ｏ及びｏ’について、ｐ［ｏ］≒ｐ［ｏ’］が成立する場合に、これらオブジェクトｏ及びｏ’が配置場所を取り合っていると判断する。このとき、オブジェクトｏ、ｏ’の空間関係を評価し、論理積で判断してもかまわないし、作業動作に基づいた衝突（コリジョン）判定を実行しても構わない。衝突判定では、各オブジェクトｏ、ｏ’の種類識別子に関連付けられたオブジェクト情報をオブジェクト情報記憶部１０１から読み出し、これを参照して作業動作を実行し、オブジェクトｏ、ｏ’同士の外形が仮想空間内で干渉し合っているかどうかを判断する。また、相異なる作業工程ｍ、ｍ’について、ｎ［ｍ］番目のコマンドのターゲット及びアタッチの方向と、ｎ［ｍ’］番目のコマンドのターゲット及びアタッチの方向とが合致する場合にも、配置場所を取り合っていると判断する。また、ｎ［ｍ］番目のコマンドが対象するオブジェクト個体と、ｎ［ｍ’］番目のコマンドが対象とするオブジェクト個体とが合致する場合にも、オブジェクトを取り合っていると判断する。ステップＳ９にて資源の取り合いが発生していると判断したならば、ｃ時点において取り合いが発生している旨の情報をメインメモリ１ｂまたは補助記憶デバイス１ｃに記憶する（ステップＳ１０）。この情報には、オブジェクト個体ｏ、ｏ’の個体識別子やｐ［ｏ］、ｐ［ｏ’］、作業工程ｍ、ｍ’の工程識別子やｎ［ｍ］、ｎ［ｍ’］等を含めることができる。

しかして、上記のステップＳ１〜Ｓ１０を、時間カウンタｃをインクリメントしつつ反復実行する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

オブジェクト表示制御部１０７は、オブジェクト情報記憶部１０１からオブジェクト情報を読み出し、作業状況判断部１０６で知得した必要な資源に対応する仮想オブジェクトを作業空間を模した仮想空間内における当該資源の配置場所に対応した場所に配置した結果の画像をディスプレイ１ｅに表示させる。上述の判断処理を通じて、ｃ時点におけるオブジェクト個体ｏの配置場所ｐ［ｏ］の情報を既に知得している。オブジェクト表示制御部１０７は、この情報を基に、仮想空間内に各オブジェクト個体ｏを配置した画像を生成して、ディスプレイ１ｅに向けて送出する。オブジェクトｏのレンダリングに際しては、オブジェクトｏの種類識別子に関連付けられたオブジェクト情報をオブジェクト情報記憶部１０１から読み出して、これをグラフィクスプロセッサで処理する。画面表示例を、図９に示す。ｃ時点において複数の工程が並行して進行している場合には、ｃ時点で実行している各工程の手順に係わるオブジェクトが同時に表示される。また、判断処理を通じて知得したｐ［ｏ］を基にｃ時点の画像を生成、送出する処理を、時間カウンタｃをインクリメントしつつ反復実行すれば、仮想空間内で各作業工程のコマンドを並行して順次実行するアニメーションを表示させることができる。勿論、特定の一時点、例えばユーザが操作入力デバイス１ｆを介して指定入力した、またはコンピュータ１の計時回路から取得した現在時点の静止画像を表示させることも可能である。

加えて、作業状況判断部１０６での判断処理において、複数の作業工程間での資源の取り合いが発生しているとの判断を下している場合には、その旨の警告をディスプレイに表示させることができる。画面表示例を、図１０に示す。警告文には、資源の取り合いが発生した時点、資源の取り合いをしている複数の作業工程の工程識別子及びその時点で実行中のコマンド順番、仮想空間内で干渉し合っている複数のオブジェクト個体の個体識別子等の何れかを含めることができる。これらの情報は、上記のステップＳ１０にて記憶したものである。

スケジュール表示制御部１０８は、作業計画情報記憶部１０５から作業計画情報を、作業手順情報記憶部１０３から作業手順情報をそれぞれ読み出し、各作業工程の開始時点及び終了時点の一覧をディスプレイに表示させる。スケジュール表示制御部１０８は、各作業工程について、作業手順情報に記述されている全てのコマンドの所要時間を合計し、作業工程の開始時点からその合計時間が経過した時点を作業工程の終了時点として算出する。コマンドの中にウォークアタッチコマンドまたはウォークデタッチコマンドが含まれている場合、付随パラメータとして定義されたオブジェクトの移動経路の道のりを所定の移動速度値で除して当該コマンドの所要時間を計算する。そして、各作業工程毎に工程識別子、開始時点及び終了時点を記した例えばタスク・ガントチャートを生成して、ディスプレイ１ｅに向けて送出する。画面表示例を、図１１に示す。ガントチャート上には、コンピュータ１の計時回路から取得した現在時点を示すラインを描画することが好ましい。

また、作業状況判断部１０６での判断処理において、複数の作業工程間での資源の取り合いが発生しているとの判断を下している場合には、その旨の警告をディスプレイに表示させることができる。画面表示例を、図１２に示す。

本実施形態によれば、同一作業空間内で複数の作業工程を並行して進行させる作業計画の立案を支援するものであって、各作業工程の実施に際して作業空間内に配置され作業空間の一部領域を占有する資源を模した仮想オブジェクトの外形を規定する情報であるオブジェクト情報を記憶するオブジェクト情報記憶部１０１と、各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の所要時間及びその作業手順において何れの資源を作業空間内のどの場所に配置するのかを指定する情報である作業手順情報を受け付ける作業手順情報受付部１０２と、前記作業手順情報受付部１０２で受け付けた作業手順情報を記憶する作業手順情報記憶部１０３と、各作業工程をそれぞれどの時点から開始するのかを指定する情報である作業計画情報を受け付ける作業計画情報受付部１０４と、前記作業計画情報情報受付部で受け付けた作業計画情報を記憶する作業計画情報記憶部１０５と、前記作業計画情報記憶部１０５から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部１０３から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基にある時点で各作業工程がどの作業手順に達しているかを判断するとともに、その作業手順で必要となる資源及び当該資源の配置場所を知得する作業状況判断部１０６と、前記オブジェクト情報記憶部１０１からオブジェクト情報を読み出し、前記作業状況判断部１０６で知得した必要な資源に対応する仮想オブジェクトを作業空間を模した仮想空間内における当該資源の配置場所に対応した場所に配置した結果の画像をディスプレイに表示させるオブジェクト表示制御部１０７とを具備する作業計画立案支援システムを構成した。本システムでは、オブジェクト情報、作業手順情報及び作業計画情報のリンクを通じ、作業工程の時間的管理と場所的管理とを連携させる。これにより、ユーザは、各作業工程の開始時点を任意に指定して、その指定の結果作業空間内のどの場所に何の資源が配置されるのか、そして一の作業工程と他の作業工程とで場所の取り合いが発生しないかどうかを視覚的に確認できる。これにより、作業計画の立案ないし変更に際して多数枚のレイアウト図面を手作業で作成する煩雑さから解放されるだけでなく、作業計画情報の入力、変更、更新を通じて何れかの工程を遅らせたり前倒ししたりした結果を即座に確認できることから、作業空間として成立しない作業計画の立案を排除し、また、作業計画の空間的成立性を維持しながら何れの作業工程も進行していない無駄な待ち時間を削減した作業計画を立案することが可能となる。並びに、関係者にその作業計画の空間論理的成立性を説明し、当該計画の妥当性を説明して、さらにその場で関係者の意見を集約して当該計画を修正、改善することが合理的に実施できるので、計画策定の効率化が実現され、関係者を幾度も招集せずに済み、プロジェクト内の意思疎通の円滑化も図り得る。

前記作業計画情報記憶部１０５から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部１０３から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基に各作業工程の開始時点及び終了時点の一覧をディスプレイに表示させるスケジュール表示制御部１０８をさらに具備するシステムであるため、各工程の開始〜終了予定を簡便に確認したいという実用上の要請に応えることができる。

前記作業状況判断部１０６が、一の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所が同時期に実施される他の作業工程の作業手順で必要となる資源の配置場所と干渉しているか否かをも判断し、前記オブジェクト表示制御部１０７または前記スケジュール表示制御部１０８が、前記作業状況判断部１０６が資源の配置場所が干渉するとの判断を下した場合にその旨の警告をディスプレイに表示させるものとしているため、作業計画立案担当者の負担を一層軽減できる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、仮想空間及びオブジェクトを三次元モデル化していたが、高さ方向を考慮に入れない二次元（平面）モデル化しても構わない。

スケジュール表示制御部１０８が、タスク・ガントチャート以外の形式で、各工程の開始時点及び終了時点の一覧を描画または文字表示するものであってもよい。

また、図４に示す各部の機能を複数のコンピュータ１に分散させ、それらの協働により本発明に係る作業計画立案支援システムを成立させる態様を妨げない。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本作業計画立案支援システムが取り扱う作業工程の一例を示す図。 本作業計画立案支援システムが取り扱う作業工程の一例を示す図。 本作業計画立案支援システムの主体となるコンピュータのハードウェア資源構成を示す図。 本作業計画立案支援システムの機能ブロック図。 オブジェクト情報を例示する図。 作業手順情報を例示する図。 作業計画情報を例示する図。 プログラムに従い実行する作業状況判断処理の手順例を示すフローチャート。 仮想空間及びオブジェクトの表示例を示す図。 仮想空間、オブジェクト及び警告の表示例を示す図。 ガントチャートの表示例を示す図。 ガントチャート及び警告の表示例を示す図。 三層データ構造の概念図を示す図。

符号の説明

１…作業計画立案支援システム（コンピュータ）
１０１…オブジェクト情報記憶部
１０２…作業手順情報受付部
１０３…作業手順情報記憶部
１０４…作業計画情報受付部
１０５…作業計画情報記憶部
１０６…作業状況判断部
１０７…オブジェクト表示制御部
１０８…スケジュール表示制御部

Claims (6)

1. 同一作業空間内で複数の作業工程を並行して進行させる作業計画の立案を支援するものであって、
   各作業工程の実施に際して作業空間内に配置され前記同一作業空間の一部領域を占有する資源を模した仮想オブジェクトの外形を規定する情報であるオブジェクト情報を記憶するオブジェクト情報記憶部と、
   各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の各々の所要時間及び各作業手順において何れの資源を前記同一作業空間内のどの場所に配置するのかを指定する情報である作業手順情報を受け付ける作業手順情報受付部と、
   前記作業手順情報受付部で受け付けた作業手順情報を記憶する作業手順情報記憶部と、
   各作業工程をそれぞれどの時点から開始するのかを指定する情報である作業計画情報を受け付ける作業計画情報受付部と、
   前記作業計画情報情報受付部で受け付けた作業計画情報を記憶する作業計画情報記憶部と、
   前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる各作業手順の所要時間を基にある時点で各作業工程がどの作業手順に達しているかを判断するとともに、その作業手順で必要となる資源及び当該資源の配置場所を知得する作業状況判断部と、
   前記オブジェクト情報記憶部からオブジェクト情報を読み出し、前記作業状況判断部で知得した必要な資源に対応する仮想オブジェクトを前記同一作業空間を模した仮想空間内における当該資源の配置場所に対応した場所に配置した結果の画像をディスプレイに表示させるオブジェクト表示制御部とを具備しており、
   前記作業状況判断部は、一の作業工程の作業手順で必要となる資源の前記同一作業空間内での配置場所が、同時期に実施される他の作業工程の作業手順で必要となる資源の前記同一作業空間内での配置場所と干渉しているか否かをも判断し、
   前記オブジェクト表示制御部または前記スケジュール表示制御部は、前記作業状況判断部が資源の配置場所が干渉するとの判断を下した場合にその旨の警告をディスプレイに表示させることを特徴とする作業計画立案支援システム。
2. 前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基に各作業工程の開始時点及び終了時点の一覧をディスプレイに表示させるスケジュール表示制御部をさらに具備する請求項１記載の作業計画立案システム。
3. 前記作業手順情報は、各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の各々において何れの資源を前記同一作業空間内のどの場所に配置するのかを指定するターゲットの情報として、同一作業空間を模した仮想空間内の場所を指定する座標値、または仮想空間内に既設の資源を模したオブジェクト個体を指定する個体識別子を有しており、
   前記作業状況判断部は、別個の作業工程に属し同時期に実施される二以上の作業手順の各々について前記ターゲットの情報を参照し、当該二以上の作業手順のうちの一方で必要となる資源の前記同一作業空間内における配置場所、移動経路、移動動作に対応した移動占有空間または移動設備や作業領域の占有空間が、他方で必要となる資源の前記同一作業空間内における配置場所、移動経路、移動動作に対応した移動占有空間または移動設備や作業領域の占有空間と干渉しているか否かを判断する請求項１または２記載の作業計画立案システム。
4. 請求項１、２または３記載の作業計画立案支援システムを構成するために用いられるものであって、コンピュータを、
   各作業工程の実施に際して作業空間内に配置され前記同一作業空間の一部領域を占有する資源を模した仮想オブジェクトの外形を規定する情報であるオブジェクト情報を記憶するオブジェクト情報記憶部、
   各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の各々の所要時間及び各作業手順において何れの資源を前記同一作業空間内のどの場所に配置するのかを指定する情報である作業手順情報を受け付ける作業手順情報受付部、
   前記作業手順情報受付部で受け付けた作業手順情報を記憶する作業手順情報記憶部、
   各作業工程をそれぞれどの時点から開始するのかを指定する情報である作業計画情報を受け付ける作業計画情報受付部、
   前記作業計画情報情報受付部で受け付けた作業計画情報を記憶する作業計画情報記憶部、
   前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる各作業手順の所要時間を基にある時点で各作業工程がどの作業手順に達しているかを判断するとともに、その作業手順で必要となる資源及び当該資源の配置場所を知得する作業状況判断部、並びに、
   前記オブジェクト情報記憶部からオブジェクト情報を読み出し、前記作業状況判断部で知得した必要な資源に対応する仮想オブジェクトを前記同一作業空間を模した仮想空間内における当該資源の配置場所に対応した場所に配置した結果の画像をディスプレイに表示させるオブジェクト表示制御部として機能させ、
   前記作業状況判断部は、一の作業工程の作業手順で必要となる資源の前記同一作業空間内での配置場所が、同時期に実施される他の作業工程の作業手順で必要となる資源の前記同一作業空間内での配置場所と干渉しているか否かをも判断し、
   前記オブジェクト表示制御部または前記スケジュール表示制御部は、前記作業状況判断部が資源の配置場所が干渉するとの判断を下した場合にその旨の警告をディスプレイに表示させることを特徴とするプログラム。
5. さらに、コンピュータを、
   前記作業計画情報記憶部から作業計画情報を、前記作業手順情報記憶部から作業手順情報を読み出し、各作業工程の開始時点及び各作業工程に含まれる作業手順の所要時間を基に各作業工程の開始時点及び終了時点の一覧をディスプレイに表示させるスケジュール表示制御部
   としても機能させる請求項４記載のプログラム。
6. 前記作業手順情報は、各作業工程に含まれる一または複数の作業手順の各々において何れの資源を前記同一作業空間内のどの場所に配置するのかを指定するターゲットの情報として、同一作業空間を模した仮想空間内の場所を指定する座標値、または仮想空間内に既設の資源を模したオブジェクト個体を指定する個体識別子を有しており、
   前記作業状況判断部は、別個の作業工程に属し同時期に実施される二以上の作業手順の各々について前記ターゲットの情報を参照し、当該二以上の作業手順のうちの一方で必要となる資源の前記同一作業空間内における配置場所、移動経路、移動動作に対応した移動占有空間または移動設備や作業領域の占有空間が、他方で必要となる資源の前記同一作業空間内における配置場所、移動経路、移動動作に対応した移動占有空間または移動設備や作業領域の占有空間と干渉しているか否かを判断する請求項４または５記載のプログラム。

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