JP5023962B2

JP5023962B2 - 作業評価装置、作業評価方法、及び、作業評価プログラム

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Publication number: JP5023962B2
Application number: JP2007275289A
Authority: JP
Inventors: 俊司倉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009104389A

Description

本発明は、製品の組立・分解に掛かる作業量を評価する作業評価装置に関し、特に、作業量を定量的に評価する作業評価装置等に関する。

製品の組立性・分解性を定量的、客観的に評価し、視覚的に評価するための仕組みとして、特許文献１ないし３の技術が存在する。

特許文献１に示す技術は、細かな動作分析をせずに部品の形状や重量から製品の組立工数と組立し易さを算出できる技術であり、各製品毎の製品構成部品の組立時の作業の種類に応じた評価項目およびこの各評価項目に対応する作業時間値が記憶されたデータベース、少なくとも前記製品名を特定するための製品特定入力情報ならびに前記組立時の作業の種類に応じた評価項目を選択するための選択情報が入力可能な入力手段、入力手段により入力された選択情報に基づく評価項目および各評価項目に対応する作業時間値ならびに組立工数を表示する表示手段、入力手段からの製品特定入力情報ならびに選択情報が入力されたとき、データベースの中から該入力情報を読出し、選択情報に基づいてなされた選択された評価項目の作業時間値の累計値に基づき組立工数を算出し、表示手段に出力する演算制御手段を具備したものである。

特許文献２に示す技術は、製品毎に応じた評価指標を用いて精度高く、信頼性の向上した組立作業及び解体作業の評価を行なう技術であり、標準データベースに、製品の部品構成を読み込むための環境と、部品情報を設定するための環境と、組立作業及び解体作業の各要素を設定するための環境と、組立作業及び解体作業のうち所望の作業要素を一括して選択するための環境と、組立作業及び解体作業の評価結果を設定するための環境と、不具合情報をシミュレーション結果から読み込む環境と、評価結果と不具合情報との関連付けを行なう環境とを格納し、組立作業及び解体作業を評価するに用いる評価指標を追加、削除、変更し、当該評価指標を用いて製品の組立作業及び解体作業のシミュレーションを行なって工数、難度、評価点を算出する技術である。

特許文献３に示す技術は、組立性・分解性を定量的、客観的に評価でき、視覚的に容易に認識できる技術であり、３次元データから当該製品を構成する各部品の部品名データを入力する入力手段と、各部品毎に部品名、部品プロパティ、作業内容及び評価ファクターが対応づけられて格納されているデータベース手段と、入力された部品名データ毎に各部品の部品プロパティ及び作業内容をデータベースから読み出して設定する部品情報取得手段と、設定された部品プロパティ及び作業内容に対応する評価ファクターをデータベースから読み出し、各部品毎に組立・分解の難易度に応じた評価点を算出する評価算出手段と、算出された評価点に応じた配色に各部品の画像データを編集する評価結果編集手段とを含む演算処理手段と、編集済の各部品のデータを３次元データファイルに出力する出力手段とを備えるものである。
特開平８−２８７１２７号公報特開２００４−２９９５８号公報特開２００５−２７５９４５号公報

特許文献１ないし３に示す技術は、組立に使用する各部品に対して、部品名に対応した部品のプロパティ（質量、寸法、材質など）と作業内容に対応した評価ファクターをデータベース化し、各部品毎に組立・分解の難易度を評価点として算出し、その難易度値に応じて部品の色表示を切り替える仕組みである。

しかしながら、一般に製品の組立作業においては、製品の組立状態に応じて作業量、難易度が変化していくもので、組立状態に関わらず一意に部品のプロパティと作業内容だけで決まるものではない。つまり、製品が組み上がっていく状態に応じて、同じ組立作業内容であっても新たに組み付ける部品の組立作業量と難易度は変化するものである。例えば、部品Ａと部品Ｂとの組み付け作業では作業量をＸ、難易度をαとした場合、組み上がった部品Ａと部品Ｂは新たな部品Ｃの状態であり、この部品Ｃと部品Ｄの組み付け段階では、部品Ｄの組み付け作業量、難易度はデータベース化された部品プロパティと作業内容では決められず、新たに作業量及び難易度が計算されるべきである。

つまり、作業量Ｙ、難易度βとして求める必要があり、製品組立工程段階毎に、その段階のアッシー状態と新たに組み付ける部品との間の組み付け作業量と難易度を正確に評価されるべきである。従って、特許文献１ないし３に示すような評価方式では定量的、客観的な評価が出力されるとあるが、あくまで概算結果であり正確な評価結果とはいえないという課題を有する。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、作業工程ごとに、その時点で複合されている部品（アッシー状態）での作業量を運動エネルギーで算出し、人間の代謝エネルギーから作業工数や生産性を評価する作業評価装置、作業評価方法、及び、作業評価プログラムを提供することを目的とする。

本作業評価装置の特徴は、製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価する作業評価装置において、前記製品を構成する部品の特性に関する情報を格納する部品情報データベースと、前記部品情報データベースに格納されている各部品について、当該部品から前記製品を組み立てる場合の前記部品の移動距離、角速度及び／又は移動時間、並びに、前記部品の質量に基づいて、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品に対する移動作業、組立作業及び／又は分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出手段と、前記運動エネルギー算出手段が算出した運動エネルギー量を、人間が１日に消費する代謝エネルギーのうち前記作業に要する予め設定された代謝エネルギー、又は、機械が１日に行う予め設定された仕事量で除算して、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出手段とを備えることである。

このように、本作業評価装置においては、複合部品を少なくとも含む移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量に基づいて作業工数を算出するため、作業工程ごとに製品の組立状態（アッシー状態）に応じて正確な運動エネルギー量を算出することができるという効果を奏する。つまり、製品の組立においては、上記でも示したように、組立状態に応じて作業工程ごとに作業に要するエネルギー量が変化する。例えば、アッシー状態の複合部品を移動させる場合と単一の部品を移動させる場合とでは、複合部品を移動させる場合のほうが運動エネルギーを多く要する。このようなエネルギー量の変化に対応して作業工数を算出することで、正確な作業工数を割り出すことが可能となり、スケジューリングや作業計画等の精度を上げることができる。
また、製品の組立・分解に掛かる作業工数を運動エネルギー算出手段にて算出された運動エネルギー量及び人間の代謝エネルギー量に基づいて算出するため、実際に人間が消費する代謝エネルギー量に基づき、正確な作業工数を算出することができるという効果を奏する。

本作業評価装置の特徴は、前記作業工程別に、当該作業工程を行うのに要する平均代謝エネルギーを作業者ごとに格納する作業工程別作業者情報データベースと、前記運動エネルギー算出手段が算出した前記作業工程ごとの運動エネルギー量を、前記作業工程別作業者情報データベースに格納された前記作業工程に係る作業者の前記平均代謝エネルギーで除算して、前記作業者の作業工程ごとの作業工数を算出する作業者別作業工数算出手段とを備えることである。

このように、本作業評価装置においては、作業工程ごとに算出された運動エネルギー量、及び、作業工程を実行する作業者の１日あたりの代謝エネルギー量から算出した作業工程ごとの代謝エネルギー量に基づいて、作業者の作業工程ごとの作業工数を算出するため、どの作業者がどの作業工程を行うと効率よく作業が行われるかを判断して、適切なスケジューリングを行うことができるという効果を奏する。

本作業評価装置の特徴は、作業工程ごとに作業者の熟練度、及び、経験年数の少なくとも一の情報に基づいて作業難易度を設定する作業者別作業難易度設定手段を備え、前記作業者別作業工数算出手段が、設定された前記作業難易度をパラメータとして、当該作業者の作業工程ごとの作業工数を補正して算出することである。

このように、本作業評価装置においては、作業工程ごとに作業者の熟練度、及び、経験年数の少なくとも一の情報に基づいて作業難易度を設定するため、作業工程に応じて作業者の得て不得手を難易度により調整して、効果的なスケジューリングや人員配置を行うことができるという効果を奏する。

本作業評価装置の特徴は、前記作業工程における作業動作ごとに、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、当該作業工程における作業動作数、作業動作精度、及び、作業動作で使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて作業難易度を設定する作業難易度設定手段を備え、前記作業難易度設定手段が設定した作業難易度に基づいて、前記運動エネルギー算出手段が運動エネルギー量を補正して算出することである。

このように、本作業評価装置においては、作業工程における作業動作ごとに、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、当該作業工程における作業動作数、作業動作精度、及び、作業動作で使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて作業難易度を設定する作業難易度設定手段を備え、設定された作業難易度に基づいて、運動エネルギー算出手段が運動エネルギー量を補正して算出するため、作業工程ごとに製品の組立状態に応じて難易度が設定され、正確な運動エネルギー量を算出することができるという効果を奏する。つまり、部品の難易度は部品ごとに設定されていても、組立状態に応じて作業工程ごとに作業の難易度は変化する。例えば、アッシー状態の複合部品を移動させる場合と単一の部品を移動させる場合とでは、複合部品を移動させる場合のほうが、難易度が高い場合が多い。このような作業ごとの難易度の変化に応じて作業工数を算出することで正確な作業工数を割り出すことが可能となり、スケジューリングや作業計画等の精度を上げることができる。

また、様々な条件に基づいて正確な作業難易度の設定を行うことができるため、難易度が正確に設定され、スケジュールや作業計画の精度を上げることができるという効果を奏する。

本作業評価装置の特徴は、ＤＭＵシステムから出力され、前記製品を構成する単一の部品を複数組み立てて複合する場合の組み合わせのパターンである複合パターンを抽出するパターン抽出手段と、前記パターン抽出手段が抽出したパターンから、組み立てることが不可能である複合パターンを抽出する不可能パターン抽出手段と、前記パターン抽出手段が抽出した複合パターンから前記不可能パターン抽出手段が抽出した複合パターンを除く複合パターンごとに作業工数を算出し、当該作業工数が最小となる複合パターンを決定する作業パターン決定手段とを備えることである。

このように、本作業評価装置においては、複合パターンごとに作業工数を算出し、当該作業工数が最小となる複合パターンを決定し、決定した複合パターンに基づいて作業を進めることで、作業に要する時間を最小限に抑えることができ、作業効率を上げることができるという効果を奏する。

これまで、本発明を装置として示したが、所謂当業者であれば明らかであるように本発明をシステム、方法、及び、プログラムとして捉えることもできる。これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

本実施の形態では、主に装置について説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明はシステム、方法、及び、コンピュータを動作させるためのプログラムとしても実施できる。また、本発明はハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェア及びソフトウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光記憶装置、または、磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。

（本発明の第１の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
図１は、本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成図である。作業評価装置１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０２、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０３、フラッシュメモリ(Flash memory)１０４、外部記憶装置であるＨＤ(Hard disk)１０５、ＬＡＮ(Local Area Network)カード１０６、マウス１０７、キーボード１０８、ビデオカード１０９、このビデオカード１０９と電気的に接続する表示装置であるディスプレイ１０９ａ、サウンドカード１１０、このサウンドカード１１０と電気的に接続する音出力装置であるスピーカ１１０ａ及びフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体を読み書きするドライブ１１１からなる。
なお、上記ハードウェア構成はあくまで一例を示したものであり、構成要素の変更をすることができるのは当然である。
また、作業評価装置１は、ＤＭＵ装置と一体的な装置としてもよいし、別々の装置としてもよい。別々の装置とした場合には、例えば、ＤＭＵ装置と上記ＬＡＮカード１０６を介して相互に通信可能な状態として実施するようにしてもよい。

（１−２モジュール構成及び機能）
図２は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでは、作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５とを備える。さらに、作業工程別評価処理部２０１は、入力／出力制御部２１０と、運動エネルギー算出手段としての部品移動エネルギー算出処理部２２０及び組立・分解エネルギー算出処理部２４０と、作業工数算出手段としての組立・分解作業工数算出処理部２５０とを備える。

入力処理部２０２は、処理に必要な情報を入力する処理を行う。例えば、部品の移動（作業）距離や部品の移動（作業）時間や基準作業難易度である。部品の移動（作業）距離は部品が（作業により）実際に移動する距離であり、部品の移動（作業）時間は部品の移動や作業に要する時間である。基準作業難易度とは、作業工程ごとに設定する難易度のことであり、作業者の経験や感覚により難易度を設定する場合に入力する。

出力処理部２０３は、作業工程別評価処理部２０１が行った評価結果に関する情報を出力する処理を行う。評価結果に関する情報とは、例えば、作業に必要な工数や生産性の情報である。これらの情報は画面表示や紙に印刷して出力される。

部品情報ＤＢ２０４は、部品に関する情報を格納するデータベースである。部品に関する情報には、例えば、部品番号、部品名、部品の質量、材料、及び、使用工具等の情報が含まれる。

ＤＭＵシステム２０５は、製品の組立における部品の内部構造や外観を検討するためにシミュレーションするシステムである。ＤＭＵシステムは周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

入力／出力制御部２１０は、入出力に関する処理を制御する処理を行う。

部品移動エネルギー算出処理部２２０は、部品の移動の際に発生する運動エネルギーを算出する処理を行う。具体的には、部品が置いてある元の位置からレイアウト位置までの移動による運動エネルギーと、レイアウト位置から作業地点までの移動による運動エネルギーの総和を算出する。

組立・分解エネルギー算出処理部２４０は、部品の組立や分解の際に発生する運動エネルギーを算出する処理を行う。
組立・分解作業工数算出処理部２５０は、各作業工程に要する運動エネルギー量の総和及び人間の代謝エネルギー量に基づいて、作業工数を算出する処理を行う。
なお、作業工数は作業工程ごとに個別に算出するようにしてもよい。また、人間の代謝エネルギー量は、統計的な数値を使用してもよいし、実際に測定した数値を使用してもよい。

（２．動作）
図３及び図４は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３０２からステップＳ３０６の処理までは、組み立て部品の全てに対して処理が完了するまで繰り返して行われる（ステップＳ３０１）。全部品について処理が完了したかどうかを判定し（ステップＳ３０２）、完了していなければ、部品の移動元位置からレイアウト位置までの入力された移動距離と移動時間を取得し（ステップＳ３０３）、部品レイアウト位置までの移動エネルギーを計算する（ステップＳ３０４）。次に、部品レイアウト位置から組立作業地点までの移動距離と移動時間を取得し（ステップＳ３０５）、組立作業地点までの移動エネルギーを計算する（ステップＳ３０６）。ここまでの処理が完了したら、ステップＳ３０１に戻って、全ての部品について処理が完了するまで同様の処理を繰り返す。全ての部品について処理が完了したら、全部品の組立作業地点までの移動エネルギーの総和を計算する（ステップＳ３０７）。

移動エネルギーの総和を計算したら、作業地点での最初の部品の移動距離、移動時間及び作業工程ごとの基準作業難易度を設定し（ステップＳ３０８）、最初の部品の移動エネルギーを計算する（ステップＳ３０９）。図４のステップＳ３１１からステップＳ３１６の処理までは、作業工程の全てに対して処理が完了するまで繰り返して行われる（ステップＳ３１０）。全作業工程について処理が完了したかどうかを判定し（ステップＳ３１１）、完了していなければ、任意の一の作業工程に使用する部品の質量を取得する（ステップＳ３１２）。組立作業地点での部品（アッシー）の移動距離と移動時間から移動速度を算出する（ステップＳ３１３）。基準作業難易度と部品（アッシー）の移動対象となる質量の合計値から運動エネルギーを算出する（ステップＳ３１４）。当該作業工程における運動エネルギー量を合計し（ステップＳ３１５）、現作業工程の作業工数を人間の代謝エネルギーから算出する（ステップＳ３１６）。ここまでの処理が完了したら、ステップＳ３１０に戻って、全の作業工程について処理が行われるまで同様の処理を繰り返す。全ての作業工程について処理が完了したら、全作業工程の運動エネルギー量の総和を算出する（ステップＳ３１７）。運動エネルギー量の総和値と人間の平均代謝エネルギー量から、全作業工程の作業工数を算出する（ステップＳ３１８）。算出した各組立・分解工程別エネルギー情報を表示して（ステップＳ３１９）、処理を終了する。

（３．処理動作の詳細）
（３−１移動による運動エネルギー量の算出）
上記作業評価装置の動作について、具体例を挙げて説明する。図５は、各部品を元の位置から部品レイアウト位置、組立作業地点までの移動（運搬）作業における運動エネルギーの計算処理を示す模式図である。部品は、部品１、部品２、部品３、及び、部品４の４部品とし、各部品を各部品の元位置５１０からレイアウト位置５２０まで移動させ、レイアウト位置５２０から作業地点５３０に移動させる。
この場合、元位置５１０からレイアウト位置５２０までの各部品の移動による合計の運動エネルギーＥ_xは、

となり、また、レイアウト位置５２０から作業地点５３０までの各部品の移動による合計の運動エネルギーＥ_yは、

となる。式（１）、（２）において、Ｘ_m、Ｘ_nは部品の移動時間、Ｔ_m、Ｔ_nは部品の移動距離、Ｖ_m、Ｖ_nは部品の移動速度、ｍは部品の重量である。つまり、各部品１〜４の元位置５１０から作業地点５３０までの移動に要する運動エネルギーの総和は、Ｅ_x＋Ｅ_yで算出される。

（３−２作業地点での作業による運動エネルギー量の算出）
図６は、作業地点における各部品と各部品が組み立てられた製品の模式図である。ここでは、まず、部品１と部品２を組み立て（第１作業工程とする）、部品１と部品２が複合されたアッシーに部品３を組み立て（第２作業工程とする）、部品１と部品２と部品３が複合されたアッシーに部品４が組み立てられる（第３作業工程とする）。また、部品１の質量をｍ₁、部品２の質量をｍ₂、部品３の質量をｍ₃、部品４の質量をｍ₄とする。以下、各作業工程の詳細を説明する。

（３−２−１第１工程）
図７は、部品１と部品２を組み立てる第１作業工程の様子を示す模式図である。ここでは、部品１を並行移動させて、部品２に挿入する。この時、部品１の移動距離をｘ₁、移動時間をｔ₁、質量をｍ₁とすると、運動エネルギー量Ｅ₁は、

となる。この運動エネルギー量Ｅ₁が第１作業工程における運動エネルギー量である。ここでの基準作業難易度は１．０とする。移動距離ｘ₁、移動時間ｔ₁、基準作業難易度は、それぞれ入力処理部２０２から入力された値であり、質量ｍ₁は部品情報ＤＢ２０４から取得した値である。
なお、移動距離ｘ₁、移動時間ｔ₁、基準作業難易度については、予め入力情報を格納するデータベースを備え、そこから読み込むようにしてもよい。

（３−２−２第２工程）
次に、部品１と部品２が複合されたアッシー（以下、アッシーＡとする）に部品３を組み立てる。図８は、アッシーＡと部品３を組み立てる第２作業工程の様子を示す模式図である。ここでは、アッシーＡを移動させて部品３に挿入する。図８に示すように、アッシーＡを部品３に挿入するには、並行移動の動作と回転移動の動作を組み合わせる必要がある。まず、アッシーＡを部品３の位置に並行移動させる。この時、アッシーＡの移動距離をｘ₂、移動時間をｔ₂とし、質量は部品１の質量と部品２の質量を合計したｍ₁＋ｍ₂とすると、運動エネルギー量Ｅ₂は、

となる。ここでの基準作業難易度は１．０とする。次に部品３に対してアッシーＡを持ち上げて回転移動させる。この時、アッシーＡの角度をθ₃、角速度をＷ₃、移動時間をｔ₃、基準作業難易度を１．５とすると、運動エネルギー量Ｅ₃は、

となる。次にアッシーＡを持ち上げて回転移動させた分を戻す動作を行う。この時、アッシーＡの角度を−θ₃、角速度をＷ₄、移動時間をｔ₄とすると、運動エネルギー量Ｅ₄は、

となる。ここでの基準作業難易度は１．５とする。最後にアッシーＡを並行移動させて部品３に挿入する。この時、アッシーＡの移動距離をｘ₅、移動時間をｔ₅、とすると、運動エネルギー量Ｅ₅は、

となる。ここでの基準作業難易度は１．０とする。式（４）〜式（７）で算出した運動エネルギー量Ｅ₂＋Ｅ₃＋Ｅ₄＋Ｅ₅が第２作業工程における運動エネルギー量である。移動距離、角速度、移動時間、基準作業難易度は、第１作業工程と同様に、それぞれ入力処理部２０２から入力された値であり、各部品の質量は部品情報ＤＢ２０４から取得した値である。

（３−２−３第３工程）
次に、部品１と部品２と部品３が複合されたアッシー（以下、アッシーＢとする）に部品４を組み立てる。図９は、アッシーＢと部品４を組み立てる第３作業工程の様子を示す模式図である。ここでは、部品４を移動させてアッシーＢに組み立てる。図９に示すように、部品４をアッシーＢに組み立てるには、並行移動の動作と回転移動の動作を組み合わせる必要がある。まず、部品４をアッシーＢの位置に並行移動させる。この時、部品４の移動距離をｘ₆、移動時間をｔ₆、質量をｍ₄とすると、運動エネルギー量Ｅ₆は、

となる。ここでの基準作業難易度は１．０とする。次に部品４を回転させてアッシーＢにねじ込む。この時、部品４の角度をθ₇、角速度をＷ₇、移動時間をｔ₇とすると、運動エネルギー量Ｅ₇は、

となる。ここでの基準作業難易度は１．５とする。式（８）及び式（９）で算出した運動エネルギー量Ｅ₆＋Ｅ₇が第３作業工程における運動エネルギー量である。移動距離、角度、移動時間、基準作業難易度は、第１作業工程及び第２作業工程と同様に、それぞれ入力処理部２０２から入力された値であり、各部品の質量は部品情報ＤＢ２０４から取得した値である。

（３−３作業工数の算出）
上記作業地点における各作業工程の運動エネルギー量の総和Ｅ_zは、作業地点における運動エネルギー量と基準作業難易度から、

となる。従って、作業全体の総運動エネルギー量Ｅは、作業地点までの移動に必要な運動エネルギー量と作業地点における作業に必要な運動エネルギー量とを合計した、

として得られる。この総運動エネルギー量と人間の平均代謝エネルギー量から作業工数を算出する。人間の１日の平均代謝エネルギー量は、約２０００ｋｃａｌ〜２２００ｋｃａｌ／人日とされている。１日に消費する代謝エネルギーのうち、７５％を組み立て作業に要する代謝エネルギーとすると、１ｃａｌ＝４．１８６８Ｊより、平均の作業工数Ｗは、

となる。上記で求めた作業工数や運動エネルギーに関する情報を画面表示または紙に印刷して出力する。

なお、本実施形態では、作業を人が行うことを前提にして説明したが、作業を機械が行う場合であっても上記実施は可能である。その場合は、人間の代謝エネルギー量ではなく、作業を行う機械の運動エネルギー量（または仕事量）に基づいて、作業工数を算出するようにすればよい。

このように、本実施形態においては、作業工程ごとに製品の組立状態（アッシー状態）に応じて正確な運動エネルギー量を算出することができるという効果を奏する。つまり、製品の組立においては、組立状態に応じて作業工程ごとに作業に要するエネルギー量が変化する。このようなエネルギー量の変化に対応して作業工数を算出することで、正確な作業工数を割り出すことが可能となり、スケジューリングや作業計画等の精度を上げることができる。また、製品の組立・分解に掛かる作業工数を人間の代謝エネルギー量または機械の仕事量に基づいて算出するため、正確な作業工数を算出することができるという効果を奏する。

（本発明の第２の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

（１−２モジュール構成及び機能）
図１０は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでも、第１の実施形態と同様に作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。

作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５とを備える。さらに、作業工程別評価処理部２０１は、入力／出力制御部２１０と、運動エネルギー算出手段としての部品移動エネルギー算出処理部２２０及び組立・分解エネルギー算出処理部２４０と、作業工数算出手段としての組立・分解作業工数算出処理部２５０と、生産性算出手段としての作業生産性算出処理部２６０及び平均作業生産性算出処理部２７０と、作業速度算出手段としての平均作業速度算出処理部２８０とを備える。第１の実施形態に係る作業評価装置と相違する点は、新たに作業生産性算出処理部２６０と、平均作業生産性算出処理部２７０と、平均作業速度算出処理部２８０とを備える点である。

作業生産性算出処理部２６０は、組立・分解作業工数算出処理部２５０が算出した作業工数、及び、入力処理部２０２で入力された作業に要する作業時間に基づいて生産性を算出する処理を行う。

平均作業生産性算出処理部２７０は、作業生産性算出処理部２６０が算出した生産性の作業工程数ごとの平均値を算出する処理を行う。
平均作業速度算出処理部２８０は、部品移動エネルギー算出処理部２２０、及び、組立・分解エネルギー算出処理部２４０が算出した運動エネルギーに基づいて、作業全体の平均の作業速度を算出する処理を行う。

なお、作業速度は作業工程ごとに算出するようにしてもよい。
入力処理部２０２、出力処理部２０３、部品情報ＤＢ２０４、ＤＭＵシステム２０５、入力／出力制御部２１０、部品移動エネルギー算出処理部２２０、組立・分解エネルギー算出処理部２４０、及び、組立・分解作業工数算出処理部２５０の機能は第１の実施形態と同様のため、説明は省略する。

（２．動作）
図３及び図１１は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。図３のステップＳ３０１からステップＳ３０９までの処理は第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。ステップＳ３０９の処理が終了すると、図１１のステップＳ３１０の処理に進む。ステップＳ３１０からステップＳ３１８までの処理は第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。ステップＳ３１８で作業工数が算出されると、作業地点までの移動時間と作業地点での作業時間の総和を計算する（ステップＳ３１８ａ）。

ここで作業時間の総和の計算方法について詳細に説明する。作業に要する作業時間は上記に示すように作業地点までの移動時間と作業地点での作業時間の合計となる。各部品を元の位置から部品レイアウト位置まで移動するのに必要な時間をＴｍとし、部品レイアウト位置から作業地点まで移動するのに必要な時間をＴｎとする。また作業地点における各作業動作に必要な時間をｔとすると、作業時間の総和Ｔは、

となる。

図１１に戻って、作業時間の総和が算出されると、作業工数と作業時間から作業生産性を算出する（ステップＳ３１８ｂ）。作業生産性は、式（１２）で算出した作業工数Ｗ（人日）を式（１３）で算出した作業時間Ｔ（Ｈ）で割った値である。作業生産性が算出されると、運動エネルギー量から平均作業速度を算出する（ステップＳ３１８ｃ）。

ここで、平均作業速度の算出方法について詳細に説明する。平均作業速度は、式（１１）で算出した運動エネルギー量の総和を製品の総質量で除算した値の平方根で算出することができる。すなわち、角速度と並行移動速度を同一であるとすると平均作業速度ｖは、

となる。

図１１に戻って、上記で算出した、組立・分解工程別エネルギーに関する情報を画面表示または紙に印刷して（ステップＳ３１９）、処理を終了する。

なお、平均作業速度の算出処理は、作業工数を算出した後（ステップＳ３１８の後）であればいつ行ってもよい。また、作業速度の算出処理を行わなくてもよい。その場合、図１０において、平均作業速度算出処理部２８０を構成要素としなくてもよい。

このように、本実施形態においては、作業工数及び前記算出された運動エネルギーに要する作業時間に基づいて生産性を算出するため、作業のスケジュール管理やスケジュール調整を行いやすくなり、結果的に作業効率を上げることができるという効果を奏すると共に、算出した運動エネルギー量に基づいて、作業速度を算出して作業の遅速を判定するため、スケジュール調整やスケジュール管理を行いやすくなる。また、作業速度が遅いと判定された場合は、その原因を追究して取り除くことで、作業を効率的に行うことができるという効果を奏する。

（本発明の第３の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成は、第１及び第２の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

（１−２モジュール構成及び機能）
図１２は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでも、第１及び第２の実施形態と同様に作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。

作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５と、作業者別評価処理部１２０１と、作業者別入力処理部１２０２と、作業者別出力処理部１２０３と、作業者情報ＤＢ１２０４と、作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５とを備える。さらに、作業者別評価処理部１２０１は、入力／出力制御部２１０と、作業者情報取得処理部１２２０と、作業者別作業難易度設定手段としての作業者別作業難易度設定処理部１２３０と、作業者別作業工数算出手段としての作業者別作業工数算出処理部１２４０と、作業者別生産性算出手段としての作業者別生産性算出処理部１２５０及び作業者別生産性集計処理部１２６０とを備える。

作業者別入力処理部１２０２は、処理に必要な情報を入力する処理を行う。例えば、作業者の実作業時間や作業者ごとの作業工程別運動エネルギー量である。作業者の実作業時間は、作業者が実際に要した作業時間であり、作業工程別運動エネルギー量は作業工程別評価処理部２０１で算出される作業工程別の運動エネルギー量である。

作業者別出力処理部１２０３は、作業者別評価処理部１２０１が行った評価結果に関する情報を出力する処理を行う。評価結果に関する情報とは、例えば、作業者別／作業工程別の作業難易度や作業工数や生産性に関する情報である。これらの情報は画面表示や紙に印刷して出力される。

作業者情報ＤＢ１２０４は、作業者に関する情報を格納するデータベースである。作業者に関する情報には、例えば、作業者従業員番号、作業者名、性別、１日当たりの平均代謝カロリー値、経験年数、熟練度、及び、社員種別（正社員／パート）等の情報が含まれる。

作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５は、作業者に関する情報が作業工程別に格納されている。例えば、作業工程別の経験年数、熟練度、及び、作業工程別の平均代謝カロリー値等が含まれる。

作業者情報取得処理部１２２０は、作業者情報ＤＢ１２０４及び作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５から、作業者に関する情報を取得する処理を行う。
作業者別作業難易度設定処理部１２３０は、作業者情報取得処理部１２２０で取得した作業者の経験年数、及び／または、熟練度に応じて、作業難易度を設定する処理を行う。
作業者別作業工数算出処理部１２４０は、作業者別に作業工程ごとの工数を算出する処理を行う。

なお、作業工数は作業者別に作業全体の工数を算出するようにしてもよい。
作業者別生産性算出処理部１２５０は、作業者別作業工数算出処理部１２４０が算出した作業工数、及び、作業者別入力処理部１２０２で入力された実作業時間に基づいて作業者別の生産性を算出する処理を行う。

作業者別生産性集計処理部１２６０は、作業者別生産性算出処理部１２５０が算出した生産性を作業全体で集計したり、作業工程別に集計する処理を行う。作業者別出力処理部１２０３に出力する際には、ここで作業工程ごとに集計された情報が出力されるようになる。

作業工程別評価処理部２０１、入力処理部２０２、出力処理部２０３、部品情報ＤＢ２０４、及び、ＤＭＵシステム２０５は、第１または第２の実施形態と同様の機能であるため、説明は省略する。

（２．動作）
図１３は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１３０２からステップＳ１３０９の処理までは、作業者の全てに対して処理が完了するまで繰り返して行われる（ステップＳ１３０１）。全作業者について処理が完了したかどうかを判定し（ステップＳ１３０２）、完了していなければ、作業者の実作業時間と作業工程別の運動エネルギー量を入力する（ステップＳ１３０３）。ステップＳ１３０５からステップＳ１３０９の処理までは、全ての作業工程に対して処理が完了するまで繰り返して行われる（ステップＳ１３０４）。全作業工程について処理が完了したかどうかを判定し（ステップＳ１３０５）、全作業工程について処理が完了していれば、ステップＳ１３０１の処理に戻って、次の作業者についての処理が行われる。全作業工程について処理が完了していなければ、作業者情報ＤＢ１２０４及び作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５から作業者ｉの当該作業工程における経験年数及び／または熟練度を取得し、作業者別作業難易度Ａｉを計算する（ステップＳ１３０６）。Ａｉの計算方法は、例えば、Ａｉ＝１．０−（作業工程別経験年数／１００）とする。作業者情報ＤＢ１２０４及び作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５から作業者の１日あたりの平均代謝エネルギー量を取得し、工程別の作業時間比率から当該工程に要する代謝エネルギー量を計算する（ステップＳ１３０７）。入力された作業工程別の運動エネルギー量と作業者の作業工程別の代謝エネルギー量から当該作業工程における、当該作業者の作業工数を算出する（ステップＳ１３０８）。算出した当該作業工程における、当該作業者の作業工数と入力された実作業時間から作業工程別の生産性を算出する（ステップＳ１３０９）。ステップＳ１３０９までの処理が完了するとステップＳ１３０４に戻って、次の作業工程について処理が行われる。全ての作業者について全ての作業工程の生産性が算出されると、作業者別生産性集計処理部１２６０で生産性の集計処理がなされて、評価結果に関する結果情報が出力されて（ステップＳ１３１０）、処理を終了する。

なお、作業者情報ＤＢ１２０４及び作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５に熟練度の項目を設け、熟練度に応じて難易度を設定するようにしてもよい。また、作業者ごとに作業工程に応じて得て不得手を設定して難易度を設定するようにしてもよい。就業形態、性別によって、作業工程ごとに難易度を設定するようにしてもよい。

また、作業者別作業難易度Ａｉの計算方法は、上記に示した計算方法に限定されない。例えば、Ａｉ＝１．０−熟練度でもよいし、Ａｉ＝１．０−（熟練度＋経験年数／１００）でもよいし、熟練度と経験年数のどちらを重要視するかによって重み付けを行ってもよい。

このように、本実施形態においては、作業工程ごとに算出された運動エネルギー量、及び、作業工程を実行する作業者の１日あたりの代謝エネルギー量から算出した作業工程ごとの代謝エネルギー量に基づいて、作業者の作業工程ごとの作業工数を算出するため、どの作業者がどの作業工程を行うと効率よく作業が行われるかを判断して、適切なスケジューリングを行うことができるという効果を奏する。また、作業工程ごとに作業者の熟練度、及び、経験年数の少なくとも一の情報に基づいて作業難易度を設定するため、作業工程に応じて作業者の得て不得手を難易度により調整して、効果的なスケジューリングや人員配置を行うことができるという効果を奏する。さらに、作業工数、及び、実際に作業した作業時間に基づいて、作業者の生産性を算出するため、作業者ごとに生産性に基づく正当な評価を行うことができるという効果を奏する。

（本発明の第４の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成は、第１、第２及び第３の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

（１−２モジュール構成及び機能）
図１４は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでも、第１、第２及び第３の実施形態と同様に作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。

作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５と、作業者別評価処理部１２０１と、作業者別入力処理部１２０２と、作業者別出力処理部１２０３と、作業者情報ＤＢ１２０４と、作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５とを備える。さらに、作業者別評価処理部１２０１は、入力／出力制御部２１０と、作業者情報取得処理部１２２０と、作業者別作業難易度設定手段としての作業者別作業難易度設定処理部１２３０と、作業者別作業工数算出手段としての作業者別作業工数算出処理部１２４０と、作業者別生産性算出手段としての作業者別生産性算出処理部１２５０及び作業者別生産性集計処理部１２６０と、作業担当決定手段としての作業担当決定処理部１４１０とを備える。第３の実施形態と相違する点は、作業担当決定処理部１４１０を備えている点である。

作業担当決定処理部１４１０は、作業工程ごとに作業を担当する作業担当者を決定する処理を行う。作業担当者の決定は、作業者別作業工数算出処理部１２４０が算出した作業工数や作業者別生産性算出手段が算出した生産性の値に基づいて行われる。

作業工程別評価処理部２０１、入力処理部２０２、出力処理部２０３、部品情報ＤＢ２０４、及び、ＤＭＵシステム２０５、作業者別入力処理部１２０２、作業者別出力処理部１２０３、作業者情報ＤＢ１２０４、作業工程別作業者情報ＤＢ１２０５、作業者情報取得処理部１２２０、作業者別作業難易度設定処理部１２３０、作業者別作業工数算出処理部１２４０、作業者別生産性算出処理部１２５０、及び、作業者別生産性集計処理部１２６０は、第３の実施形態と同様の機能であるため、説明は省略する。

（２．動作）
図１５は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１３０１からステップＳ１３０９の処理までは、第３の実施形態と同様のため説明は省略する。全作業者について、全作業工程の作業工数及び生産性が算出されたら、作業工程別に最適な作業担当を決定する（ステップＳ１３０９ａ）。

なお、作業担当の決定は、任意の作業工程について当該作業工程を行える作業者を抽出し、最も作業効率が良い作業者を担当として決定してもよいし、ランダムに担当を決定し、作業工数が最小となるパターンを抽出するようにしてもよい。その場合、経験年数が多い作業者や熟練度が高い作業者や生産性が高い作業者に多くの負担が掛かってくる可能性があるため、作業者の作業量（作業時間）が均等になるように作業担当を決定してもよい。
また、連続性がある作業工程の場合は、同じ作業者が担当したほうが効率が良くなるため、そのような場合は、連続した作業工程を同じ作業者が担当するように決定してもよい。

さらに、機械により作業を行う場合は、機械の作業効率に基づいて機械の配置を決定するようにしてもよい。
作業担当が決定したら、作業スケジュールを含む評価結果に関する結果情報が出力されて（ステップＳ１３１０）、処理を終了する。

このように、本実施形態においては、作業工数及び／または生産性に基づいて、作業工程ごとに作業者または作業装置の最適な配置を決定するため、人員や装置の配置が適材適所に行われて、作業効率を上げることができるという効果を奏する。

（本発明の第５の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成は、第１〜第４の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

（１−２モジュール構成及び機能）
図１６は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでも、第１の実施形態と同様に作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。

作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５と、作業工程別難易度ＤＢ２０６とを備える。さらに、作業工程別評価処理部２０１は、入力／出力制御部２１０と、運動エネルギー算出手段としての部品移動エネルギー算出処理部２２０及び組立・分解エネルギー算出処理部２４０と、作業難易度設定手段としての作業工程別難易度設定処理部２３０と、作業工数算出手段としての組立・分解作業工数算出処理部２５０とを備える。第１の実施形態に係る作業評価装置と相違する点は、新たに作業工程別難易度ＤＢ２０６と作業工程別難易度設定処理部２３０を備える点である。

作業工程別難易度ＤＢ２０６は、作業工程ごとに難易度に関する情報を格納するデータベースである。難易度は、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、作業工程の作業動作数、作業工程の作業動作精度、及び、作業工程において使用する工具の種類に応じて設定されている。
なお、上記データの全てを格納する必要はなく、作業の状況に応じて各データの少なくとも一のデータを格納すればよい。

作業工程別難易度設定処理部２３０は、作業工程別難易度ＤＢ２０６に格納された作業工程ごとの難易度に関する情報から、作業工程ごとに難易度を設定する処理を行う。難易度の計算は、任意の作業工程における部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、作業工程の作業動作数、作業工程の作業動作精度、及び、作業工程において使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて行われる。例えば、部品の数が多い場合は、その分作業の難易度は高く設定される。また、それらの部品が複合されている複合部品の場合は、単一の部品に比べて取り扱い等が難しく、難易度がさらに高く設定される。
なお、作業工程難易度設定処理部２３０により難易度を設定する場合は、入力処理部２０２において基準作業難易度の入力は行わなくてもよい。

入力処理部２０２、出力処理部２０３、部品情報ＤＢ２０４、ＤＭＵシステム２０５、入力／出力制御部２１０、部品移動エネルギー算出処理部２２０、組立・分解エネルギー算出処理部２４０、及び、組立・分解作業工数算出処理部２５０の機能は第１〜第４の実施形態と同様のため、説明は省略する。

なお、第１の実施形態と同様に、作業工数は作業工程ごとに個別に算出するようにしてもよい。また、人間の代謝エネルギー量は、統計的な数値を使用してもよいし、実際に測定した数値を使用してもよい。

（２．動作）
図１７及び図４は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０７までの処理は第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。移動エネルギーの総和を計算したら、作業工程別難易度ＤＢ２０６を読み込む（ステップＳ３０８ａ）。作業工程別難易度ＤＢ２０６の情報から作業難易度を算出し、基準作業難易度として設定する（ステップＳ３０８ｂ）。基準作業難易度が設定されると、作業地点での最初の部品の移動距離、及び、移動時間を設定し、移動エネルギーを計算する（ステップＳ３０８ｃ）。図４の1)
以降の処理は、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

ここで、作業工程別難易度の計算について詳細に説明する。作業工程別難易度ＤＢ２０６には、上記でも示したように部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、作業工程の作業動作数、作業工程の作業動作精度、及び、作業工程において使用する工具の種類に対応する少なくとも一の項目の難易度情報を格納している。例えば、作業工程ａにおいて、作業動作が３つ（並行動作１つと回転動作２つ）の場合の難易度を１．２とし、作業工程ｂにおいて、作業動作が５つ（並行動作２と回転動作３つ）の場合の難易度を１．７であるとする。また、作業工程ａの作業精度が非常に高い（緩衝等が起こりやすい）場合、作業が困難になるため難易度を１．６とし、作業工程ｂの作業精度が低い（緩衝等が起こりにくい）場合、作業は容易になるため難易度を１．１とする。これらの情報を以下の表に示す。

このように作業工程ごとにアッシー状態が変化するため、作業難易度も変化する。作業難易度は、各項目に対応する難易度を平均した値を基準作業難易度として設定することができる。すなわち、表１の場合、作業工程ａも作業工程ｂも基準作業難易度は１．４となる。

なお、基準作業難易度は単に平均値を計算するのではなく、項目ごとに重み付けを設定し、その重み付けに応じて平均値を算出してもよい。例えば、作業動作数の重みＳ₁が２で作業精度の重みＳ₂が１の場合は、それぞれの作業工程の基準作業難易度は、

となる。つまり、作業の種別、作業者の状況、作業地点の環境（作業場が狭い、作業場が暑い等）、その他の状況や環境に応じて重み付けを設定することで、状況や環境に応じた難易度を設定することができ、精度の高い工数を算出することができる。

このように、本実施形態においては、作業工程における作業動作ごとに、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、当該作業工程における作業動作数、作業動作精度、及び、作業動作で使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて作業難易度を設定する作業難易度設定手段を備え、設定された作業難易度に基づいて、運動エネルギー算出手段が運動エネルギー量を算出するため、作業工程ごとに製品の組立状態に応じて難易度が設定され、正確な運動エネルギー量を算出することができるという効果を奏する。また、様々な条件に基づいて正確な作業難易度の設定を行うことができるため、難易度が正確に設定され、スケジュールや作業計画の精度を上げることができるという効果を奏する。

（本発明の第６の実施形態）
（１．構成）
本実施形態に係る作業評価装置は、デジタル・モックアップ（以下、ＤＭＵとする）を利用した装置である。

（１−１ハードウェア構成）
本実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成は、第１〜第５の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

（１−２モジュール構成及び機能）
図１８は、本実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。ここでも、第１の実施形態と同様に作業評価装置１が、ＤＭＵシステムの機能を有するものである。つまり、作業評価装置１とＤＭＵ装置を一体的な装置とする。

作業評価装置１は、作業工程別評価処理部２０１と、入力処理部２０２と、出力処理部２０３と、部品情報ＤＢ２０４と、ＤＭＵシステム２０５とを備える。さらに、作業工程別評価処理部２０１は、入力／出力制御部２１０と、作業パターン決定手段としての部品複合パターン決定処理部１８１０と、初期配置決定手段としての部品初期配置決定処理部１８２０と、運動エネルギー算出手段としての部品移動エネルギー算出処理部２２０及び組立・分解エネルギー算出処理部２４０と、作業工数算出手段としての組立・分解作業工数算出処理部２５０とを備える。第１の実施形態に係る作業評価装置と相違する点は、新たに部品複合パターン決定処理部１８１０と部品初期配置決定処理部１８２０を備える点である。

部品複合パターン決定処理部１８１０は、入力処理部２０２から入力された、ＤＭＵシステム２０５が抽出した部品の複合パターン（複合不可能なパターンを除く）から、最適な複合パターンを決定する処理を行う。最適な複合パターンとは、作業工数が少なく、最も効率的に作業を行うことができる複合パターンである。決定された複合パターンは、出力処理部２０３により、画面表示または紙に印刷されて出力される。

部品初期配置決定処理部１８２０は、部品複合パターン決定処理部１８１０が決定した複合パターンにおける各部品の最適な初期配置を決定する処理行う。最適な初期配置とは、作業工数が少なく、最も効率的に作業を行うことができる初期配置である。決定された初期配置は、出力処理部２０３により、画面表示または紙に印刷されて出力される。

入力処理部２０２、出力処理部２０３、部品情報ＤＢ２０４、ＤＭＵシステム２０５、入力／出力制御部２１０、部品移動エネルギー算出処理部２２０、組立・分解エネルギー算出処理部２４０、及び、組立・分解作業工数算出処理部２５０の機能は第１の実施形態と同様のため、説明は省略する。

（２．動作）
図１９及び図４は、本実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。まず、入力処理部２０２から作業に使用する部品の複合パターンを入力する（ステップＳ３００ａ）。入力された複合パターンから、最適な複合パターンと、その複合パターンにおける部品の最適な初期配置を決定する複合パターン／初期配置決定処理を行う（ステップＳ３００ｂ）。決定された複合パターン及び初期配置に基づいて、ステップＳ３０１以降の処理を行う。ステップＳ３１０以降の処理は、第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。

ここで、ステップＳ３００ｂの処理についてさらに詳細に説明する。図２０は、複合パターン／初期配置決定処理を示すフローチャートである。まず、入力された複合パターン分ステップＳ２００３の処理を繰り返す（ステップＳ２００１）。全ての複合パターンについて処理が行われたかどうかを判定し（ステップＳ２００２）、全ての複合パターンについて処理が行われていなければ、その複合パターンで作業を行った場合の平均の作業工数を算出する（ステップＳ２００３）。ここでの作業工数の算出方法は、第１の実施形態で説明したように、運動エネルギー量と人間の代謝カロリーから平均的な作業工数を算出する（図３のステップＳ３０１〜図４のステップＳ３１８までの処理と同様）。一の複合パターンについて全作業の作業工数を算出したら、ステップＳ２００１に戻って、次の複合パターンについて作業工数の算出を行う。全ての複合パターンについて処理が行われると、作業工数が最小となる複合パターンを決定する（ステップＳ２００４）。

複合パターンが決定したら、その複合パターンにおける全部品の初期配置パターンを抽出する（ステップＳ２００５）。抽出された初期配置パターン分ステップＳ２００８の処理を繰り返す（ステップＳ２００６）。全ての初期配置パターンについて処理が行われたかどうかを判定し（ステップＳ２００７）、全ての初期配置パターンについて処理が行われていなければ、その初期配置パターンで作業を行った場合の平均の作業工数を算出する（ステップＳ２００８）。ここでの作業工数の算出方法は、第１の実施形態で説明したように、運動エネルギー量と人間の代謝カロリーから平均的な作業工数を算出する（図３のステップＳ３０１〜図４のステップＳ３１８までの処理と同様）。一の初期配置パターンについて全作業の作業工数を算出したら、ステップＳ２００６に戻って、次の初期配置パターンについて作業工数の算出を行う。全ての初期配置パターンについて処理が行われると、作業工数が最小となる最適な初期配置パターンを決定して（ステップＳ２００９）、複合パターン／初期配置決定処理を終了する。

このように、本実施形態においては、複合パターンごとに作業工数を算出し、当該作業工数が最小となる複合パターンを決定し、決定した複合パターンに基づいて作業を進めることで、作業に要する時間を最小限に抑えることができ、作業効率を上げることができるという効果を奏する。また、作業工程ごとに作業工数が最小となるように、部品の初期配置を決定するため、作業時間を短縮することができ、作業効率を上げることができるという効果を奏する。

（その他の実施形態）
（１．画面表示）
上記各実施形態に係る作業評価装置１の画面について説明する。図２１は、上記各実施形態に係る作業評価装置の画面の一例である。図２１（ａ）は、ＤＭＵシステム全体の画面イメージである。画面を大きく３つの領域に分かれており、領域２１０１には各製品について、各アッシーごとのフォルダツリーが表示されており、領域２１０２には、現作業工程の作業の模式図が表示されており、領域２１０３には、現工程までの情報の一覧が表示されている。

図２１（ｂ）は、作業工程ごとにアッシーの移動時間と移動距離を入力する画面である。装置の操作者は、フォルダツリーから当該工程におけるアッシーを指定し、それぞれの移動時間と移動距離を入力する。入力後は、当該作業工程における運動エネルギー量と当該作業工程までの総エネルギー量が算出される。

図２１（ｃ）は、任意の作業工程における作業担当者の配置を分析する画面である。分析画面には、作業者ごとに作業工程ごとの作業工数が、グラフで色分けして表示される。装置の操作者は、グラフを見ながら作業者の担当を割り振る作業を行うことができる。ここでは、全作業工程について表示しており、総エネルギー量、総工数、平均生産性に表示される数値は、全ての作業工程における数値である。これを作業工程ごとに表示したものが図２１（ｄ）である。図２１（ｄ）は、全作業工程における一の作業工程（図では第４工程）についての作業者ごとの作業工数をグラフで表示している。エネルギー量、生産性に表示されている数値は、第４工程におけるエネルギー量と生産性の数値である。装置の操作者は、このように、作業者ごとに作業工程ごとの詳細な情報を参照することで、効率的なスケジュールや人員の配置を行うことができる。
なお、上記各実施形態に係る作業評価装置は、各実施形態ごとに示した少なくとも一の作業評価装置を組み合わせて実施することが可能である。

以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。

（２．作業を機械が行う場合）
図２２は、作業を機械が行う場合の様子を示した模式図である。作業に必要な部品は配置Ａ、配置Ｂ、配置Ｃ及び配置Ｄに初期配置されている。それらの部品は、作業工程に基づいて、搬送レール２２１０上を移動する運搬アーム２２２０により組立基台２２３０に運搬される。運搬された部品は組立基台２２３０、２２３５にて組み立てられる。搬送レール２２１０の駆動は駆動制御部２２４０によって制御されている。

このような場合に、上記各実施形態に係る作業評価装置を利用することにより、運動エネルギー量から搬送レール２２１０や運搬アーム２２２０の動作を効率良く行えるように配置したり、作業の順番を決定することができると共に、作業効率が上がるように部品の配置も決定することができる。

（３．付記）
上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価する作業評価装置において、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品を少なくとも含む移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出手段と、前記運動エネルギー算出手段が算出した運動エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出手段とを備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記２）付記１に記載の作業評価装置において、前記作業が人間の作業を少なくとも含む作業であって、前記作業工数算出手段が、前記運動エネルギー算出手段にて算出された運動エネルギー量及び人間の代謝エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出することを特徴とする作業評価装置。

（付記３）付記１または２に記載の作業評価装置において、前記作業工数算出手段が算出した作業工数及び前記算出された運動エネルギーに要する作業時間に基づいて作業の生産性を算出する生産性算出手段を備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記４）付記１ないし３のいずれかに記載の作業評価装置において、前記運動エネルギー算出手段が算出した運動エネルギー量に基づいて、作業速度を算出する作業速度算出手段を備え、前記作業速度算出手段が算出した作業速度を基準として、作業の遅速を判定することを特徴とする作業評価装置。

（付記５）付記１ないし４のいずれかに記載の作業評価装置において、前記作業工程ごとに算出された運動エネルギー量、及び、前記作業工程を実行する作業者の１日あたりの代謝エネルギー量から算出した作業工程ごとの代謝エネルギー量に基づいて、当該作業者の作業工程ごとの作業工数を算出する作業者別作業工数算出手段を備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記６）付記５に記載の作業評価装置において、作業工程ごとに作業者の熟練度、及び、経験年数の少なくとも一の情報に基づいて作業難易度を設定する作業者別作業難易度設定手段を備え、当該設定された作業難易度に基づいて、前記作業者別作業工数算出手段が当該作業者の作業工程ごとの作業工数を算出することを特徴とする作業評価装置。

（付記７）付記５または６に記載の作業評価装置において、前記作業者別作業工数算出手段が算出した作業工数、及び、実際に作業した作業時間に基づいて、前記作業者の生産性を算出する作業者別生産性算出手段を備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記８）付記７に記載の作業評価装置において、前記作業者別作業工数算出手段が算出した作業工数、及び／または、前記作業者別生産性算出手段が算出した生産性に基づいて、作業工程ごとに作業者または作業装置の最適な配置を決定する作業担当決定手段を備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記９）付記１ないし８のいずれかに記載の作業評価装置において、前記作業工程における作業動作ごとに、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、当該作業工程における作業動作数、作業動作精度、及び、作業動作で使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて作業難易度を設定する作業難易度設定手段を備え、前記作業難易度設定手段が設定した作業難易度に基づいて、前記運動エネルギー算出手段が運動エネルギー量を算出することを特徴とする作業評価装置。

（付記１０）付記１ないし９のいずれかに記載の作業評価装置において、前記製品を構成する単一の部品を複合する場合の複合パターンを抽出するパターン抽出手段と、前記パターン抽出手段が抽出したパターンから、複合することが不可能である複合パターンを抽出する不可能パターン抽出手段と、前記パターン抽出手段が抽出した複合パターンから前記不可能パターン抽出手段が抽出した複合パターンを除く複合パターンごとに作業工数を算出し、当該作業工数が最小となる複合パターンを決定する作業パターン決定手段とを備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記１１）付記１ないし１０のいずれかに記載の作業評価装置において、前記作業工程ごとに作業工数が最小となるように、前記部品の初期配置を決定する初期配置決定手段を備えることを特徴とする作業評価装置。

（付記１２）製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価する作業評価方法において、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品を少なくとも含む移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出ステップと、前記運動エネルギー算出ステップにて算出された運動エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出ステップとを含むことを特徴とする作業評価方法。

（付記１３）付記１２に記載の作業評価方法において、前記作業が人間の作業を少なくとも含む作業であって、前記作業工数算出ステップで、前記運動エネルギー算出ステップにて算出された運動エネルギー量及び人間の代謝エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数が算出されることを特徴とする作業評価方法。

（付記１４）製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価するようにコンピュータを実行させるための作業評価プログラムにおいて、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品を少なくとも含む移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出手順と、前記運動エネルギー算出ステップにて算出された運動エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出手順とをコンピュータに実行させるための作業評価プログラム。

（付記１５）付記１４に記載の作業評価プログラムにおいて、前記作業が人間の作業を少なくとも含む作業であって、前記作業工数算出手順で、前記運動エネルギー算出手順にて算出された運動エネルギー量及び人間の代謝エネルギー量に基づいて、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数が算出されるようにコンピュータを実行させるための作業評価プログラム。

第１の実施形態に係る作業評価装置のハードウェア構成図である。第１の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第１の実施形態に係る作業評価装置の動作を示す第１のフローチャートである。第１の実施形態に係る作業評価装置の動作を示す第２のフローチャートである。各部品を元の位置から部品レイアウト位置、組立作業地点までの移動における運動エネルギーの計算処理を示す模式図である。作業地点における各部品と各部品が組み立てられた製品の模式図である。部品１と部品２を組み立てる第１作業工程の様子を示す模式図である。アッシーＡと部品３を組み立てる第２作業工程の様子を示す模式図である。アッシーＢと部品４を組み立てる第３作業工程の様子を示す模式図である。第２の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第２の実施形態に係る作業評価装置の動作を示す第２のフローチャートである。第３の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第３の実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。第４の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第４の実施形態に係る作業評価装置の動作を示すフローチャートである。第５の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第５の実施形態に係る作業評価装置の動作を示す第１のフローチャートである。第６の実施形態に係る作業評価装置のモジュール構成図である。第６の実施形態に係る作業評価装置の動作を示す第１のフローチャートである。複合パターン／初期配置決定処理を示すフローチャートである。各実施形態に係る作業評価装置の画面の一例である。作業を機械が行う場合の様子を示した模式図である。

符号の説明

１作業評価装置
１０１ＣＰＵ
１０２ＲＡＭ
１０３ＲＯＭ
１０４フラッシュメモリ
１０５ＨＤ
１０６ＬＡＮカード
１０７マウス
１０８キーボード
１０９ビデオカード
１０９ａディスプレイ
１１０サウンドカード
１１０ａスピーカ
１１１ドライブ
２０１作業工程別評価処理部
２０２入力処理部
２０３出力処理部
２０４部品情報ＤＢ
２０５ＤＭＵシステム
２０６作業工程別難易度ＤＢ
２１０入力／出力制御部
２２０部品移動エネルギー算出処理部
２３０作業工程別難易度設定処理部
２４０組立・分解エネルギー算出処理部
２５０組立・分解作業工数算出処理部
２６０作業生産性算出処理部
２７０平均作業生産性算出処理部
２８０平均作業速度算出処理部
５１０各部品の元位置
５２０レイアウト位置
５３０作業地点
１２０１作業者別評価処理部
１２０２作業者別入力処理部
１２０３作業者別出力処理部
１２０４作業者情報ＤＢ
１２０５作業工程別作業者情報ＤＢ
１２２０作業者情報取得処理部
１２３０作業者別作業難易度設定処理部
１２４０作業者別作業工数算出処理部
１２５０作業者別生産性算出処理部
１２６０作業者別生産性集計処理部
１４１０作業担当決定処理部
１８１０部品複合パターン決定処理部
１８２０部品初期配置決定処理部

Claims

製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価する作業評価装置において、
前記製品を構成する部品の特性に関する情報を格納する部品情報データベースと、
前記部品情報データベースに格納されている各部品について、当該部品から前記製品を組み立てる場合の前記部品の移動距離、角速度及び／又は移動時間、並びに、前記部品の質量に基づいて、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品に対する移動作業、組立作業及び／又は分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出手段と、
前記運動エネルギー算出手段が算出した運動エネルギー量を、人間が１日に消費する代謝エネルギーのうち前記作業に要する予め設定された代謝エネルギー、又は、機械が１日に行う予め設定された仕事量で除算して、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出手段とを備えることを特徴とする作業評価装置。
請求項１に記載の作業評価装置において、
前記作業工程別に、当該作業工程を行うのに要する平均代謝エネルギーを作業者ごとに格納する作業工程別作業者情報データベースと、
前記運動エネルギー算出手段が算出した前記作業工程ごとの運動エネルギー量を、前記作業工程別作業者情報データベースに格納された前記作業工程に係る作業者の前記平均代謝エネルギーで除算して、前記作業者の作業工程ごとの作業工数を算出する作業者別作業工数算出手段とを備えることを特徴とする作業評価装置。
請求項２に記載の作業評価装置において、
作業工程ごとに作業者の熟練度、及び、経験年数の少なくとも一の情報に基づいて作業難易度を設定する作業者別作業難易度設定手段を備え、
前記作業者別作業工数算出手段が、設定された前記作業難易度をパラメータとして、当該作業者の作業工程ごとの作業工数を補正して算出することを特徴とする作業評価装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の作業評価装置において、
前記作業工程における作業動作ごとに、部品の重量、部品の数、部品の移動距離、及び、部品を使用するタイミング、並びに、当該作業工程における作業動作数、作業動作精度、及び、作業動作で使用する工具の種類の少なくとも一に基づいて作業難易度を設定する作業難易度設定手段を備え、
前記作業難易度設定手段が設定した作業難易度に基づいて、前記運動エネルギー算出手段が運動エネルギー量を補正して算出することを特徴とする作業評価装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の作業評価装置において、
ＤＭＵシステムから出力され、前記製品を構成する単一の部品を複数組み立てて複合する場合の組み合わせのパターンである複合パターンを抽出するパターン抽出手段と、
前記パターン抽出手段が抽出したパターンから、組み立てることが不可能である複合パターンを抽出する不可能パターン抽出手段と、
前記パターン抽出手段が抽出した複合パターンから前記不可能パターン抽出手段が抽出した複合パターンを除く複合パターンごとに作業工数を算出し、当該作業工数が最小となる複合パターンを決定する作業パターン決定手段とを備えることを特徴とする作業評価装置。
製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価する作業評価方法において、
コンピュータが、
前記製品を構成する部品の特性に関する情報を格納する部品情報データベースに格納されている各部品について、当該部品から前記製品を組み立てる場合の前記部品の移動距離、角速度及び／又は移動時間、並びに、前記部品の質量に基づいて、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品に対する移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出ステップと、
前記運動エネルギー算出ステップにて算出された運動エネルギー量を、人間が１日に消費する代謝エネルギーのうち前記作業に要する予め設定された代謝エネルギー、又は、機械が１日に行う予め設定された仕事量で除算して、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出ステップとを実行することを特徴とする作業評価方法。
製品の組立・分解に掛かる作業量を定量的に評価するようにコンピュータを機能させるための作業評価プログラムにおいて、
前記製品を構成する部品の特性に関する情報を格納する部品情報データベース、
前記部品情報データベースに格納されている各部品について、当該部品から前記製品を組み立てる場合の前記部品の移動距離、角速度及び／又は移動時間、並びに、前記部品の質量に基づいて、前記製品を構成する単一部品が組み合わされた複合部品に対する移動作業、組立作業、及び／または、分解作業に要する運動エネルギー量を、当該作業を構成する作業工程ごとに算出する運動エネルギー算出手段、
前記運動エネルギー算出手段が算出した運動エネルギー量を、人間が１日に消費する代謝エネルギーのうち前記作業に要する予め設定された代謝エネルギー、又は、機械が１日に行う予め設定された仕事量で除算して、前記製品の組立・分解に掛かる作業工数を算出する作業工数算出手段としてコンピュータを機能させるための作業評価プログラム。