JP6765449B2 - Work analyzer and work analysis method - Google Patents
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Description
この発明は、作業者に対して作業効率の良い作業内容であるとして設定された標準作業から逸脱するような作業(以下、標準外作業という)の有無を分析して適切な標準作業を行うように指導することができる作業分析装置および作業分析方法に関するものである。 The present invention analyzes the presence or absence of work (hereinafter referred to as non-standard work) that deviates from the standard work set as work-efficient work content for the worker, and performs appropriate standard work. It relates to a work analysis device and a work analysis method that can be instructed in.
工場などの生産現場においては、標準作業の内容を規定し、作業の生産性維持、品質保証または作業者の労働衛生上などで、悪影響が出ないようにしている。この場合、標準外作業が発生していないかを確認するには、作業内容のチェックを行う分析者が作業者の動きを観察し、作業者の動作の軌跡または動作に要する時間をビデオ機材等を用いて測定することで、標準作業を行うように促す古典的IE手法が知られている(例えば、下記の非特許文献1参照)。
At production sites such as factories, the contents of standard work are stipulated so that there will be no adverse effects on work productivity maintenance, quality assurance, or worker occupational health. In this case, in order to confirm whether or not non-standard work has occurred, the analyst who checks the work content observes the movement of the worker and determines the trajectory of the worker's movement or the time required for the movement, such as video equipment. There is known a classical IE method that encourages standard work to be performed by measuring with (see, for example, Non-Patent
このような従来技術では、作業者の両手動作の分析を行う両手作業分析、または人間の動作を基本要素に分割しそれらの情報に基づいて微動作分析などの動作研究を行う手法が紹介されている。しかし、このような従来の動作分析方法においては、分析者が観測結果を分析整理しなければならず、分析者にとって多くの労力を要し、分析結果のフィードバックに時間が掛かるという問題がある。 In such a conventional technique, a two-handed work analysis that analyzes a worker's two-handed movement, or a method that divides a human movement into basic elements and performs motion research such as fine motion analysis based on the information is introduced. There is. However, in such a conventional motion analysis method, there is a problem that the analyst has to analyze and organize the observation results, which requires a lot of labor for the analyst and takes time to feed back the analysis results.
そこで、近年では、下記の特許文献1や特許文献2のような、各種センサ類を用いたモーションキャプチャ技術を利用し、自動的に人物の作業動作を識別し、作業分析に利用しようとする技術が開示されている。
Therefore, in recent years, a technique for automatically identifying a person's work motion and using it for work analysis by using a motion capture technique using various sensors such as
ここに、上記の特許文献1では、標準作業の内容を予め「動作辞書」なるデータベースとして登録しておくと共に、人間の動きをセンサによって検出し、当該検出値を上記の「動作辞書」と比較することで、当該検出値に対応する動作を特定するようにした技術が開示されている。
Here, in the above-mentioned
しかし、このように特定された動作が標準作業から外れているか否かの判断は、分析者自身が判断する必要があり、実作業が予め決められている標準作業から外れているか否かの良し悪しを自動的に判断することができない。このため、分析者に過大な負担を強いることになるとともに、客観的な判断を行えない。 However, it is necessary for the analyst to judge whether or not the operation specified in this way deviates from the standard work, and it is good whether or not the actual work deviates from the predetermined standard work. Badness cannot be judged automatically. For this reason, it imposes an excessive burden on the analyst and makes it impossible to make an objective judgment.
また、特許文献2では、製品の製造に従事する作業者自身が分析対象となる姿勢を入力し、当該姿勢の良し悪しを各種センサを用いて客観的に評価するようにした技術が開示されている。
Further,
しかし、この引用文献2記載の構成のものは、作業者自身で意図的に評価対象となる標準作業の内容を選定しなければならず、一連の作業の中に標準外作業が含まれるような場合でもそのような動作が見過ごされてしまい、標準作業を実施していると誤って判断される可能性がある。
However, in the configuration described in
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、作業内容のチェックを行う分析者に過大な負担を強いることなく、標準外作業の有無を自動的、客観的、かつ迅速に分析して、常に適切な標準作業を行うように指導することができる、作業分析装置および作業分析方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and automatically, objectively, and quickly analyzes the presence or absence of non-standard work without imposing an excessive burden on the analyst who checks the work contents. It is an object of the present invention to provide a work analysis device and a work analysis method that can be instructed to always perform appropriate standard work.
この発明に係る作業分析装置は、作業者の関節部位の部位座標と作業者の存在位置座標とを検出する座標情報取得部と、
上記座標情報取得部で取得された上記部位座標と上記存在位置座標とに基づいて作業者の一連の作業に伴う作業動作の手順と移動経路、およびそれらに要する時間を作業内容情報として抽出する作業内容抽出部と、
上記作業内容抽出部で得られる上記作業内容情報に基づいて作業者が行う作業内容を分析して標準作業から逸脱する標準外作業の有無を判断する作業内容分析部と、
上記作業内容分析部で作業者の作業が上記標準外作業であると判定された場合には、作業者に対して標準作業に復帰するように促す指示を与えるフィードバック部と、
上記作業内容抽出部で抽出される前回の作業内容情報と今回の作業内容情報とを比較して作業効率の良い方の作業内容情報を、上記作業内容分析部で作業内容を分析する際の基準となるように学習する学習部と、
上記学習部で学習された上記作業内容情報を過去に遡って記録する学習内容記録部と、
上記作業内容分析部と共に上記学習部を同時に動作させるかどうかを選択する処理選択部とを備え、
上記学習部において、作業者が一連の動作手順に沿った作業を繰り返し実施した結果、上記標準作業として確立されたと判断できる場合には、分析者の指示により、上記処理選択部によって上記学習部の学習動作は停止され、上記学習内容記録部に登録された最適な作業内容情報が基準の標準作業情報として利用されるものである。
The work analyzer according to the present invention includes a coordinate information acquisition unit that detects the site coordinates of the joint portion of the worker and the existing position coordinates of the worker.
Based on the part coordinates and the existing position coordinates acquired by the coordinate information acquisition unit, the work procedure and movement route associated with the series of work of the worker, and the time required for them are extracted as work content information. Content extraction section and
A work content analysis unit that analyzes the work content performed by the worker based on the work content information obtained by the work content extraction unit and determines whether or not there is non-standard work that deviates from the standard work.
When the work content analysis unit determines that the worker's work is non-standard work, the feedback unit gives an instruction to the worker to return to the standard work.
Criteria for analyzing the work content of the person with better work efficiency by comparing the previous work content information extracted by the work content extraction unit with the current work content information. The learning department that learns to become
A learning content recording unit that records the work content information learned in the learning unit retroactively, and a learning content recording unit.
It is provided with a process selection unit for selecting whether or not to operate the learning unit at the same time as the work content analysis unit.
If it can be determined that the standard work has been established as a result of the worker repeatedly performing the work according to the series of operation procedures in the learning unit, the process selection unit of the learning unit is instructed by the analyst . The learning operation is stopped, and the optimum work content information registered in the learning content recording unit is used as the standard work information as a reference.
また、この発明に係る作業分析方法は、作業者の関節部位の部位座標と作業者の存在位置座標とを検出する座標情報取得ステップと、
上記座標情報取得ステップで取得された上記部位座標と上記存在位置座標とに基づいて作業者の一連の作業に伴う作業動作の手順と移動経路、およびそれらに要する時間を作業内容情報として抽出する作業内容抽出ステップと、
上記作業内容抽出ステップで得られる上記作業内容情報に基づいて作業者が行う作業内容を分析して標準作業から逸脱する標準外作業の有無を判断する作業内容分析ステップと、
上記作業内容分析ステップで作業者の作業が上記標準外作業であると判定された場合には、作業者に対して標準作業に復帰するように促す指示を与えるフィードバックステップと、
上記作業内容抽出ステップで抽出される前回の作業内容情報と今回の作業内容情報とを比較して作業効率の良い方の作業内容情報を、上記作業内容分析ステップで作業内容を分析する際の基準となるように学習する学習ステップと、
上記学習ステップで学習された上記作業内容情報を過去に遡って記録する学習内容記録ステップと、
上記作業内容分析ステップと共に上記学習ステップを同時に動作させるかどうかを選択する処理選択ステップを備え、
上記学習ステップにおいて、作業者が一連の動作手順に沿った作業を繰り返し実施した結果、上記標準作業として確立されたと判断できる場合には、分析者の指示により、上記処理選択ステップによって上記学習ステップの学習動作は停止され、上記学習内容記録ステップに登録された最適な作業内容情報が基準の標準作業情報として利用されるものである。
Further, the work analysis method according to the present invention includes a coordinate information acquisition step for detecting the site coordinates of the joint portion of the worker and the existing position coordinates of the worker.
Based on the above-mentioned part coordinates and the above-mentioned existing position coordinates acquired in the above-mentioned coordinate information acquisition step, the work of extracting the procedure and movement route of the work operation associated with the series of work of the worker and the time required for them as work content information. Content extraction steps and
A work content analysis step that analyzes the work content performed by the worker based on the work content information obtained in the work content extraction step and determines whether or not there is a non-standard work that deviates from the standard work.
When the work content analysis step determines that the worker's work is non-standard work, a feedback step that gives an instruction to the worker to return to the standard work, and a feedback step.
Criteria for analyzing the work content of the one with better work efficiency by comparing the previous work content information extracted in the above work content extraction step with the current work content information in the above work content analysis step. Learning steps to learn to be
A learning content recording step that records the work content information learned in the learning step retroactively, and
It is provided with a process selection step for selecting whether or not to operate the above learning steps at the same time as the above work content analysis step.
In the learning step, if it can be determined that the standard work has been established as a result of the worker repeatedly performing the work according to the series of operation procedures, the process selection step of the learning step is performed according to the instruction of the analyst . The learning operation is stopped, and the optimum work content information registered in the learning content recording step is used as the standard work information as a reference.
この発明によれば、作業者が行う作業内容についてチェックする分析者に過大な負担を強いることなく、標準外作業の有無を自動的、客観的、かつ迅速に分析して、常に適切な標準作業を行うように指導することができる。このため、作業の安全性確保、作業効率の向上、さらには製品の品質保証を図ることができる。 According to the present invention, the presence or absence of non-standard work is automatically, objectively, and quickly analyzed without imposing an excessive burden on the analyst who checks the work contents performed by the worker, and always appropriate standard work. Can be instructed to do. Therefore, it is possible to ensure work safety, improve work efficiency, and guarantee product quality.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における作業分析装置の全体を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire work analyzer according to the first embodiment of the present invention.
この実施の形態1における作業分析装置は、作業者Mの三次元空間(3Dspace)上の位置情報を取得するモーションキャプチャ1と、このモーションキャプチャ1で得られる位置情報に基づいて作業者Mの作業内容を分析する分析機器の例としてのパーソナルコンピュータ(以下、PCと称する)2とを備え、モーションキャプチャ1とPC2とはUSBケーブル3を介して互いに接続されている。なお、モーションキャプチャ1には電源1Aが接続されている。
The work analysis device according to the first embodiment is a
図2は、分析機器としてのPC2のハードウエアの構成例を示すブロック図である。PC2は、プロセッサ200、記憶装置201、及び入出力部202を備えている。記憶装置201は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置を備える。フラッシュメモリ等の代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。プロセッサ200は、記憶装置201から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ200にプログラムが入力される。また、プロセッサ200は、演算処理結果等のデータを記憶装置201の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。入出力部202には、モーションキャプチャ1からのデータが、USBケーブル3を介して入力される。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the hardware of PC2 as an analytical instrument. The
この実施の形態1におけるモーションキャプチャ1としては、例えばマイクロソフト社のKinect(登録商標)を用いることで、作業者Mにセンサマーカ等を付けずに三次元空間(3Dspace)上の位置情報を取得することができる。図3はモーションキャプチャ1の設置位置を観測原点として、x、y、zの各方向を示した図であり、xを水平方向、yを鉛直方向、zを奥行方向の位置を意味している。
As the
なお、モーションキャプチャ1としてはこのような構成のものに限らず、作業者Mにセンサマーカを付けて使用する構成、または赤外線カメラによって熱検知する構成など、さまざまな検出方法のモーションキャプチャ1を使用可能である。
The
図4は実施の形態1における作業分析装置の機能ブロック図である。
この作業分析装置は、作業者の関節部位の部位座標情報を取得する部位座標情報取得部5、作業者の存在位置座標情報を取得する存在位置座標情報取得部6、部位座標情報取得部5で取得された部位座標情報を記録する部位座標情報記録部7、存在位置座標情報取得部6で取得された存在位置座標情報を記録する存在位置座標情報記録部8、部位座標情報記録部7に記録されている部位座標情報に基づいて作業者の作業動作の一連の手順とそれに要する時間を動作手順情報として抽出する動作手順情報抽出部9、存在位置座標情報記録部8に記録されている存在位置座標情報に基づいて作業者の移動経路とそれに要する時間を移動情報として抽出する移動情報抽出部10、動作手順情報抽出部9で抽出される作業者の動作手順情報と移動情報抽出部10で抽出される移動情報とに基づいて無駄の無い最適な作業内容となるように学習を行う学習部11、学習部11で得られる作業内容の学習結果を記録する学習内容記録部15、上記の動作手順情報抽出部9で抽出される動作手順情報、移動情報抽出部10で抽出される移動情報、および学習内容記録部15で記録されている情報に基づいて作業者が行う作業内容を分析して標準外作業の有無を判断する作業内容分析部12、作業内容分析部12と共に学習部11を同時に動作させるかどうかを選択する処理選択部13、および作業内容分析部12で標準作業以外の作業が行われたと判断された場合に作業者に対して標準作業に復帰するように促す指示を与えるフィードバック部14を備えている。FIG. 4 is a functional block diagram of the work analyzer according to the first embodiment.
This work analyzer is composed of a part coordinate information acquisition unit 5 for acquiring the part coordinate information of the joint part of the worker, an existence position coordinate
ここで、上記の部位座標情報取得部5と存在位置座標情報取得部6とがモーションキャプチャ1に対応する。また、上記の動作手順情報抽出部9、移動情報抽出部10、学習部11、作業内容分析部12、処理選択部13およびフィードバック部14は、PC2の記憶装置201に所定のプログラムをインストールし、プロセッサ200により当該プログラムを実行することにより動作する。さらに、部位座標情報記録部7、存在位置座標情報記録部8、および学習内容記録部15は、PC2が備える記憶装置201に対応する。
Here, the above-mentioned part coordinate information acquisition unit 5 and the existence position coordinate
なお、上記の部位座標情報取得部5および存在位置座標情報取得部6が、請求の範囲(請求項1)における座標情報取得部に対応し、また、上記の動作手順情報抽出部9および移動情報抽出部10が、請求の範囲(請求項1)における作業内容抽出部にそれぞれ対応している。
The above-mentioned part coordinate information acquisition unit 5 and the existence position coordinate
このように、部位座標情報取得部5と存在位置座標情報取得部6とを市販のモーションキャプチャ1を適用して構成することで、柔軟な機器構成にすることが可能となる。また、それ以外の各部はPC2を用いているが、これに限らずPC2と同等の機能をもつタブレット端末やスマートホンを用いてもよく、パーソナルコンピュータに限定するものではない。
In this way, by configuring the part coordinate information acquisition unit 5 and the existence position coordinate
また、この実施の形態1では、部位座標情報取得部5と存在位置座標情報取得部6とが1台のモーションキャプチャ1により構成されているが、一般的に、部位座標情報は人の体の可動域であるので、50cm以下の精度の記録が必要であるのに対し、存在位置座標情報は作業域(数メートル四方)であるので、1m以上のスケールでの記録が必要となることがある。そのため、部位座標情報の取得には、体の形状を詳細記録できるモーションキャプチャ1を用い、存在位置座標情報の取得には、GPS(Grobal Positioning System)装置、ビーコン、カメラ、画像認識装置を用いるなど、装置を使い分けることも可能である。
Further, in the first embodiment, the part coordinate information acquisition unit 5 and the existence position coordinate
また、作業者Mの移動範囲が広くて、モーションキャプチャ1の検出限界を超える場合には、作業者Mにビーコンを所持させ、存在位置座標の検出を継続することで、検出限界を超えるような外乱があった場合に、何を実施していたかを推定することができる。
Further, when the moving range of the worker M is wide and exceeds the detection limit of the
次に、図4に示した作業分析装置の各部の具体的な処理動作について説明する。 Next, the specific processing operation of each part of the work analyzer shown in FIG. 4 will be described.
モーションキャプチャ1で構成される部位座標情報取得部5は、作業者の人体各部の部位座標情報を取得する。図5は部位座標情報取得部5において取得対象となる作業者の関節部位を示すものであり、頭部(HEAD、以下Hと表記)から右足先(FOOT_RIGHT、以下FRと表記)および左足先(FOOT_LEFT、以下FLと表記する)まで合計20箇所の関節部位の座標情報が取得対象となっている。
The part coordinate information acquisition unit 5 composed of the
図6は部位座標情報取得部5によって記録された作業者の部位座標情報の一例である。部位座標情報は、データを取得した日付・時刻と、関節部位の名称と、関節部位の座標(x、y、z)の各情報が含まれている。そして、この部位座標情報は、部位座標情報記録部7に記録される。
FIG. 6 is an example of the part coordinate information of the worker recorded by the part coordinate information acquisition unit 5. The site coordinate information includes the date and time when the data was acquired, the name of the joint site, and the coordinates (x, y, z) of the joint site. Then, this part coordinate information is recorded in the part coordinate
また、存在位置座標情報取得部6は、作業者の存在位置座標情報を取得する。この場合、例えば人体の頭部Hの三次元空間上の位置を存在位置座標情報とする。この存在位置座標情報は、部位座標情報と同期した日付時刻情報と共に存在位置座標情報記録部8に記録される。
In addition, the existence position coordinate
移動情報抽出部10は、存在位置座標情報記録部8に記録されている存在位置座標情報に基づいて作業者の移動経路およびそれに要する時間を移動情報として抽出する。図7は、移動情報抽出部10で抽出された作業者の移動情報の一例を示すものである。
The movement
また、動作手順情報抽出部9は、部位座標情報記録部7に記録されている部位座標情報に基づいて作業者の作業動作の一連の手順およびそれに要する時間を動作手順情報として抽出する。この動作手順情報抽出部9における処理内容について、図8に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下において符号Sは各処理ステップを意味する。
Further, the operation procedure
動作手順情報抽出部9に対しては、作業内容をチェックする分析者が、作業者の各種の動作(例えば、歩く、振り向く、屈む、昇り降りなどの各種動作)の内から、作業者が動作すると想定される動作(以下、評価対象動作という)を予め設定しておく(ステップS11)。例えば、床面が平らな場所で作業するような場合には、歩く動作は評価対象動作となるが、階段の昇り降りなどの作業動作は評価対象動作から除外される。
For the operation procedure
そして、動作手順情報抽出部9は、部位座標情報記録部7に記録されている部位座標情報を取り込み(ステップS12)、この部位座標情報に基づいて後述の作業動作を抽出するためのルールと照合して、作業者がどのような動作を行ったかを判定する(ステップS13)。これをステップS11で予め設定した全ての評価対象動作について実施し、全ての評価対象動作についての動作抽出が完了すれば(ステップS14のYES)、それらの評価対象動作の一連の手順を示す情報(評価対象動作の時系列情報)、およびこの一連の動作手順に要する時間情報を抽出し、それらの情報を動作手順情報として出力する(ステップS15)。
Then, the operation procedure
次に、図8に示したルール照合ステップ(ステップS13)において、部位座標情報に基づいて評価対象動作を抽出する場合の処理内容の詳細について説明する。 Next, in the rule collation step (step S13) shown in FIG. 8, the details of the processing contents when the evaluation target operation is extracted based on the part coordinate information will be described.
ここでは、各種の作業動作の内から、代表的な6つの動作を評価対象動作として挙げて説明するが、必ずしもこのような6つの動作に限定されるものではない。いずれの動作も、直前時刻の部位座標情報との間の変化量を用いて照合する。 Here, from among various work operations, six typical operations will be described as evaluation target operations, but the operation is not necessarily limited to these six operations. Both operations are collated using the amount of change between the part coordinate information at the immediately preceding time.
(1)歩く
図9は、「歩く」動作の照合ルールの例を示している。
「歩く」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、肩中央部(Shoulder_Center、以下SCと表記)の水平方向(x−z座標)の移動距離を用いる。移動前の肩中央部SCのx座標をSCx、z座標をSCzとし、移動後の肩中央部SC’のx座標をSC'x、z座標をSC'zとすれば、肩中央部SCの移動距離が作業者の歩幅0.5mより大きい場合に、「歩く」動作が行われたと見做すことができる。下記の式(1)において、左辺が肩中央部SCの移動距離を意味し、右辺が作業者の歩幅(判断閾値)を意味している。(1) Walking FIG. 9 shows an example of a matching rule for a “walking” motion.
In order to collate whether or not it is a "walking" motion, the movement distance in the horizontal direction (x-z coordinates) of the central part of the shoulder (Shoulder_Center, hereinafter referred to as SC) is used from the input part coordinate information. If the x-coordinate of the shoulder center SC before movement is SCx and the z-coordinate is SCz, and the x-coordinate of the shoulder center SC'after movement is SC'x and the z-coordinate is SC'z, then the shoulder center SC When the moving distance is larger than the worker's stride length of 0.5 m, it can be considered that the "walking" operation has been performed. In the following equation (1), the left side means the moving distance of the shoulder central portion SC, and the right side means the stride (judgment threshold) of the worker.
式(1)の例では、「歩く」動作の判断閾値としての歩幅を0.5mとしているが、この値は0.5mに限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of the formula (1), the stride as the judgment threshold of the "walking" motion is set to 0.5 m, but this value is not limited to 0.5 m, and the judgment of the analyst who checks the work content. Can be set freely by.
(2)振り向く
図10は、「振り向く」動作の照合ルールの例を示している。「振り向く」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、左肩(Shoulder_Left、以下SLと表記)のx座標であるSLxおよびz座標であるSLz、あるいは右肩(Shoulder_Right、以下SRと表記)のx座標であるSRxおよびz座標であるSRzと、観測原点x0およびz0を結ぶ直線のなす角度θを計算する。θの角度差が90°以上の場合に、「振り向く」動作が行われたと見做すことができる。(2) Turning around FIG. 10 shows an example of a collation rule for a “turning around” operation. In order to collate whether or not the operation is "turning around", from the input part coordinate information, SLx which is the x coordinate of the left shoulder (Shoulder_Left, hereinafter referred to as SL) and SLz which is the z coordinate, or the right shoulder (Shoulder_Right). , Hereinafter referred to as SR), the angle θ formed by the straight line connecting SRx, which is the x-coordinate, and SRz, which is the z-coordinate, and the observation origins x0 and z0 is calculated. When the angle difference of θ is 90 ° or more, it can be considered that the “turning around” operation has been performed.
式(2)の例では、「振り向く」動作の移動前後の肩中央部と左肩とを結ぶベクトルの角度差が90°(π/2)を判断閾値に設定しているが、この値は90°(π/2)に限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of equation (2), the angle difference of the vector connecting the center of the shoulder and the left shoulder before and after the movement of the "turning around" motion is set to 90 ° (π / 2) as the judgment threshold value, but this value is 90. It is not limited to ° (π / 2), but can be set freely at the discretion of the analyst who checks the work content.
(3)昇り降り
図11は、「昇り降り」動作の照合ルールの例を示している。
「昇り降り」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、左足先(以下FLと表記)と右足先(以下FRと表記)の両方の垂直方向の移動距離を用いる。移動前の左足先FLの鉛直方向のy座標であるFLyと、右足先FRの鉛直方向のy座標であるFRyと、のどちらか小さい方(低い位置にある方)の値をFL/Ryとし、移動後の左足先FLの鉛直方向のy座標であるFL'yと右足先FRの鉛直方向y座標であるFR'yの小さい方(低い位置にある方)の値をFL'/R'yとすれば、移動前後の両者の差(すなわち段差)が大きい時に、「昇り降り」動作が行われたと見做すことができる。下記の式(3)において、左辺が移動前後の右足先FRと左足先FLのいずれか低い位置にある方の位置の変化量、すなわち段差を意味し、右辺が昇り降りの判断閾値を意味している。(3) Ascending / descending FIG. 11 shows an example of a collation rule for the “ascending / descending” operation.
To check whether or not it is a "climbing" operation, the vertical movement distance of both the left foot tip (hereinafter referred to as FL) and the right foot tip (hereinafter referred to as FR) is calculated from the input part coordinate information. Use. The smaller (lower) value of FLy, which is the vertical y-coordinate of the left foot FL before movement, and FRy, which is the vertical y-coordinate of the right foot FR, is defined as FL / Ry. , The smaller (lower) value of FL'y, which is the vertical y-coordinate of the left foot FL after movement, and FR'y, which is the vertical y-coordinate of the right foot FR, is FL'/ R'. If y, it can be considered that the "up and down" operation is performed when the difference between the two before and after the movement (that is, the step) is large. In the following equation (3), the left side means the amount of change in the position of the right foot tip FR or the left foot tip FL, whichever is lower, that is, the step, and the right side means the ascending / descending judgment threshold. ing.
式(3)の例では、「昇り降り」動作の移動前後の段差が0.1mとしているが、この値は0.1mに限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of equation (3), the step before and after the movement of the "up and down" operation is 0.1 m, but this value is not limited to 0.1 m, and the analyst's judgment to check the work content. Can be set freely by.
(4)しゃがむ
図12は、「しゃがむ」動作の照合ルールの例を示している。
「しゃがむ」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、臀部(Hip_Center、以下HCと表記)の鉛直方向のy座標であるHCyと、「昇り降り」動作の判断時に使用した上記のFL/Ryとの近接度合いを用いる。「しゃがむ」動作では、臀部HCが床面に近づき、結果的に左右足先との鉛直方向の距離差が縮まることから、臀部HCとFL/Ryとの差が小さい時に、「しゃがむ」動作が行われたと見做すことができる。式(4)において、左辺が臀部HCと左右足先との距離を意味し、右辺が「しゃがむ」動作の判断閾値を意味している。(4) Crouching FIG. 12 shows an example of a collation rule for a “crouching” operation.
In order to collate whether or not it is a "crouching" motion, the HCy, which is the vertical y-coordinate of the buttocks (Hip_Center, hereinafter referred to as HC), and the "climbing" motion are determined from the input part coordinate information. The degree of proximity to the above FL / Ry used at times is used. In the "squatting" motion, the buttock HC approaches the floor surface, and as a result, the vertical distance difference between the left and right toes is reduced. Therefore, when the difference between the buttock HC and FL / Ry is small, the "squatting" motion is performed. It can be considered that it was done. In the equation (4), the left side means the distance between the buttocks HC and the left and right toes, and the right side means the judgment threshold value of the "squatting" motion.
式(4)の例では、「しゃがむ」動作の判断閾値を0.3mとしているが、この値は0.3mに限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of equation (4), the judgment threshold value for the "squatting" motion is set to 0.3 m, but this value is not limited to 0.3 m, and can be freely determined by the analyst who checks the work content. Can be set.
(5)背伸び
図13は、「背伸び」動作の照合ルールの例を示している。
「背伸び」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、左足踵(Ankle_Left、以下ALと表記)の鉛直方向のy座標であるALyと右足踵(Ankle_Right、以下ARと表記)の鉛直方向のy座標であるARyのどちらか小さい方(低い位置にある方)の値をAL/Ryとし、左右足先のFL/Ryとの距離を用いる。背伸び姿勢では、踵が床面から離れ、結果的に左右足先と踵との鉛直方向の距離が広がることから、AL/RyとFL/Ryとの差が大きい時に、「背伸び」動作が行われたと見做すことができる。下記の式(5)において、左辺が左右足先と左右踵との鉛直方向の距離差を意味し、右辺が背伸び姿勢の判断閾値を意味している。(5) Stretching Back FIG. 13 shows an example of a matching rule for the “stretching back” operation.
To collate whether or not it is a "stretching" motion, from the input part coordinate information, ALY and the right heel (Ankle_Right, hereinafter AR), which are the y-coordinates of the left heel (Ankle_Left, hereinafter referred to as AL) in the vertical direction. The smaller (lower) value of ARY, which is the y-coordinate in the vertical direction (notation), is AL / Ry, and the distance between the left and right toes and FL / Ry is used. In the stretched posture, the heels are separated from the floor surface, and as a result, the vertical distance between the left and right toes and the heels increases. Therefore, when the difference between AL / Ry and FL / Ry is large, the “stretched” motion is performed. It can be regarded as being broken. In the following equation (5), the left side means the distance difference in the vertical direction between the left and right toes and the left and right heels, and the right side means the determination threshold value of the back extension posture.
式(5)の例では、「背伸び」動作の判断閾値を0.05mとしているが、この値は0.05mに限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of equation (5), the judgment threshold value for the "stretching" motion is set to 0.05 m, but this value is not limited to 0.05 m, and can be freely determined by the analyst who checks the work content. Can be set.
(6)屈む
図14は、「屈む」動作の照合ルールの例を示している。
「屈む」動作であるか否かを照合するには、入力された部位座標情報から、頭部Hの鉛直方向のy座標であるHyと臀部HCの鉛直方向のy座標であるHCyの距離を用いる。屈む姿勢では、頭部Hが床面に近づき、結果的に臀部HCとの鉛直方向の距離が近づくことから、HyとHCyとの差が小さい時に、「屈む」動作が行われたと見做すことができる。下記の式(6)において、左辺が頭部Hと臀部HCの鉛直方向の距離差を意味し、右辺が屈む姿勢の判断閾値を意味している。(6) Bending FIG. 14 shows an example of a matching rule for a “bending” operation.
To collate whether or not it is a "bending" motion, the distance between Hy, which is the vertical y-coordinate of the head H, and HCy, which is the vertical y-coordinate of the buttock HC, is calculated from the input part coordinate information. Use. In the crouching posture, the head H approaches the floor surface, and as a result, the vertical distance from the buttock HC approaches. Therefore, when the difference between Hy and HCy is small, it is considered that the "bending" motion is performed. be able to. In the following equation (6), the left side means the distance difference between the head H and the buttocks HC in the vertical direction, and the right side means the judgment threshold value of the bending posture.
式(6)の例では、「屈む」動作の判断閾値を0.4mとしているが、この値は0.4mに限定しているわけではなく、作業内容をチェックする分析者の判断によって自由に設定することができる。 In the example of equation (6), the threshold value for determining the "bending" motion is 0.4 m, but this value is not limited to 0.4 m and can be freely determined by the analyst who checks the work content. Can be set.
作業者の作業動作にムリまたはムダが無く、作業者が効率良く作業を進める上での最適な作業内容を標準作業として確立するには、作業者が試行錯誤的に一連の動作手順に沿って作業を繰り返し実施して、最適な作業内容となるように学習して行くのが好ましい。そして、一連の動作手順に沿った作業を実施した結果、それに要する時間が最も短く、かつ作業動作にムリやムダが無い場合には、その一連の最適な動作手順に沿った作業を標準作業として設定する。 In order to establish the optimum work content as standard work for the worker to proceed with the work efficiently without waste or waste in the work operation of the worker, the worker follows a series of operation procedures by trial and error. It is preferable to repeat the work and learn so as to obtain the optimum work content. Then, as a result of performing the work according to the series of operation procedures, if the time required for it is the shortest and there is no waste or waste in the work operation, the work according to the series of optimum operation procedures is set as the standard work. Set.
そこで、この実施の形態1では、一連の動作手順に沿った作業内容にムリまたはムダが無く、かつその作業に要する時間が最も短い作業を標準作業として確立するための学習部11を設けている。
Therefore, in the first embodiment, there is provided a
標準作業として未だ確立されていない初期段階では、処理選択部13によって作業内容分析部12と共に学習部11も動作するように選択される。この学習部11による学習動作について、図15に示すフローチャートを参照して説明する。
In the initial stage, which has not yet been established as a standard work, the
前述のように、作業者が一連の作業する際には、動作手順情報抽出部9によって動作手順情報(すなわち、作業者の各々の評価対象動作とこれらの各評価対象動作の一連の手順、およびこの一連の動作手順に要する時間情報)が抽出され、また、移動情報抽出部10によって移動情報(すなわち、作業者の移動経路とそれに要する時間情報)が抽出されているので、学習部11は、これらの動作手順情報および移動情報(以下、両者を合わせて作業内容情報という)を取り込む(ステップS21、ステップS22)。
As described above, when the operator performs a series of operations, the operation procedure
次に、学習部11は、これらの作業内容情報(動作手順情報および移動情報)に基づいて、今回(n回目)の作業内容と前回(n−1回目)の作業内容とを比較し(ステップS23)、今回の作業内容が前回に比較してムリまたはムダが無く、かつ作業に要する時間が短い場合には、今回の作業内容が最適な作業であるとして採用する(ステップS24)。そして、ステップS24の最適な作業内容情報を作業内容分析部12で作業内容を分析する際の基準として学習内容記録部15に記録する(ステップS26)。これに対して、前回の作業内容が今回に比較してムリまたはムダが無く、かつ作業に要する時間が短い場合には、前回の作業内容が最適な作業であるとして採用する(ステップS25)。そして、ステップS25の最適な作業内容情報を作業内容分析部12で作業内容を分析する際の基準として学習内容記録部15に記録する(ステップS26)。これにより、例えば生産ラインの変更、作業現場の改善等により、作業内容が変更された場合でも常に最適な動作手順に従う作業を基準とした評価を行える。
Next, the
なお、上記の学習部11において、作業者が試行錯誤的に一連の動作手順に沿った作業を繰り返し実施した結果、標準作業として確立されたと判断できるような場合には、分析者の指示により、処理選択部13によって学習部11の学習動作は停止され、学習内容記録部15に登録された最適な作業内容情報(動作手順情報および移動情報)が基準の標準作業情報として、次に述べる作業内容分析部12が作業者の作業内容を判断する際の比較対象として利用される。
In addition, in the above-mentioned
作業内容分析部12において、作業者が行う作業内容を分析して標準外作業の有無、すなわち標準作業と一致しているか否かを判断する場合の処理動作について、図16に示すフローチャートを参照して説明する。
Refer to the flowchart shown in FIG. 16 for the processing operation when the work
作業内容分析部12は、まず、動作手順情報抽出部9によって得られた作業者に関する動作手順情報(すなわち、作業者の各評価対象動作の一連の手順、およびこの一連の動作手順に要する時間情報)と、移動情報抽出部10によって得られた作業者の移動情報(作業者の移動経路とそれに要する時間情報)とを作業内容情報として取り込む(ステップS31、ステップS32)。
First, the work
次に、作業内容分析部12は、作業者の作業に伴って得られた現在の作業内容と学習内容記録部15に記録されている最適な作業内容とを比較し(ステップS33)、両者の作業内容が一致しているかどうかを判定する(ステップS34)。ステップS34において現在の作業内容と最適な作業内容が一致しておれば、さらに、一連の作業(動作手順や移動)に要する時間が一致しているかどうかを判定する(ステップS35)。一連の作業に要する時間が一致しておれば、標準作業であると判定する(ステップS36)。
Next, the work
一方、ステップS34で、作業者の作業に伴って得られた現在の作業内容と学習内容記録部15に記録されている最適な作業内容とが一致しない場合には、標準作業と不一致、すなわち標準外作業であると判定する(ステップS37)。また、ステップS35において一連の作業(動作手順や移動)に要する時間が不一致であれば、作業ペースに乱れがあると判定する(ステップS38)。それらの判定結果は、フィードバック部14へ送出される。
On the other hand, in step S34, if the current work content obtained by the worker's work and the optimum work content recorded in the learning
フィードバック部14は、作業内容分析部12による判定結果に応じて、作業者に対して標準作業順守のための指示を出す。すなわち、図17に示すように、標準作業と一致していると判定した場合には、作業者には何ら指示は出さない。ペース乱れと判定した場合には、標準作業のペースへの復帰を促す指示を出す。また、標準作業と不一致(標準外作業)と判定した場合には、作業停止の警告を発生させる。
The
次に、フィードバック部14による作業者に対するフィードバック処理の具体例について説明する。
Next, a specific example of feedback processing for the worker by the
図18は、フィードバック部14からの指示により作業者Mに対して標準作業への復帰を促すフィードバック装置の一例であり、音響を利用したものを示している。
作業現場に作業者Mに対して指向性を持たせたスピーカ16を設置し、このスピーカ16を音階発生装置17を介してフィードバック部14に接続している。そして、標準作業が正常に実施されている場合には、スピーカ16からメトロノームのように標準作業の1サイクルに同期させた一定周期の音階音を発生させ、作業者Mに作業ペースを意識させるようにする。FIG. 18 is an example of a feedback device that prompts the worker M to return to the standard work by an instruction from the
A
そして、標準作業と一致している場合には、作業者Mへの特別なフィードバックはないが、ペース乱れと判定された場合には、フィードバック部14からの指示により、図19に示すように、音階スピードを変化させて標準作業のペースへの復帰を促す。すなわち、ペース遅れの場合では徐々に音階スピードを速くし、ペース進みの場合には徐々に音階スピードを遅くすることで、作業者Mにインパクトを与えずに自然に標準作業ペースへの復帰を促す。また、標準作業と不一致(標準外作業)と判定した場合には、作業停止の警告を発生させる。
If it matches the standard work, there is no special feedback to the worker M, but if it is determined that the pace is disturbed, as shown in FIG. 19, according to the instruction from the
図20は、フィードバック部14からの指示により作業者Mに対して標準作業への復帰を促すフィードバック装置の他の一例であり、振動発生器と警報器を備えたウェアラブル端末18を利用したものを示している。
FIG. 20 is another example of a feedback device that urges the worker M to return to the standard work by an instruction from the
作業者Mの作業に伴う移動範囲が広い場合には、指向性のスピーカなどの設備を一箇所に固定して設置することが困難となる。そのため、作業者Mにウェアラブル端末18を装着させ、フィードバック部14から作業指示発生装置19を介して無線通信RCでウェアラブル端末18に指示が送られる。そして、標準作業が正常に実施されている場合には、ウェアラブル端末18の振動発生器により標準作業の1サイクルに同期させた振動を発生させ、作業者Mに作業ペースを意識させる。
When the moving range of the worker M is wide, it becomes difficult to fix and install the equipment such as the directional speaker in one place. Therefore, the worker M is made to wear the
そして、標準作業と一致している場合には、作業者Mへの特別なフィードバックはないが、ペース乱れと判定された場合には、フィードバック部14からの指示により、ウェアラブル端末18が備える振動発生器の振動スピードを変化させて標準作業のペースへの復帰を促す。すなわち、ペース遅れの場合では徐々に振動スピードを速くし、ペース進みの場合には徐々に振動スピードを遅くすることで、作業者Mにインパクトを与えずに自然に標準作業ペースへの復帰を促す。また、標準作業と不一致(標準外作業)と判定した場合には、ウェアラブル端末18が備える警報器を作動させて作業停止の警告音を発生させるようにする。
If it matches the standard work, there is no special feedback to the worker M, but if it is determined that the pace is disturbed, the
実施の形態2.
本実施の形態2では、上記の実施の形態1の構成に加えて、図4に示した接続部51、52を、図21に示す接続部51A、52Aのように、ネットワークの接続として置き換えるようにする。そして、学習部11および学習内容記録部15をクラウド上に配置することにより、遠隔地の作業分析を行うことが可能となる。その他の構成は実施の形態1の場合と同様である。
In the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment described above, the
このような構成とすることで、学習部11および学習内容記録部15を作業情報に関するビッグデータとして保管する。これにより、新設する工場や生産ラインにおいても学習済みの標準作業を即時に適用することが可能となる。
With such a configuration, the
上記の実施の形態1、2について、次のような変形例や応用例を考えることができる。
例えば、上記の実施の形態1、2では、部位座標情報取得部5および存在位置座標情報取得部6を1台のモーションキャプチャ1により構成しているが、これに限らず、例えば図22に示すように、複数の作業者M1およびM2に対応して複数のモーションキャプチャ1aおよび1bを設置し、それらにより部位座標情報取得部5と存在位置座標情報取得部6を構成することも可能である。この場合、複数のモーションキャプチャ1aおよび1bをLAN20を介して1台のPC2に接続している。なお、モーションキャプチャ1aおよび1bには電源1aAおよび1bAが接続されている。このように、複数のモーションキャプチャ1aおよび1bを用いることで、離れた場所で作業している作業者M1およびM2についても、その作業分析を効率的に行うことができる。
なお、モーションキャプチャ1aおよび1bの数は、このような2台に限らず、3台以上設けることも可能である。The following modifications and applications can be considered for the
For example, in the above-described first and second embodiments, the site coordinate information acquisition unit 5 and the existence position coordinate
The number of motion captures 1a and 1b is not limited to such two, and three or more may be provided.
さらに、この実施の形態1、2では、主として工場において製品の製造に従事する作業者が行う作業が標準作業から逸脱しているか否かを分析対象とする場合について説明したが、この発明は、このような分野に限らず、非製造業におけるルーチン作業などを分析対象として、その作業内容が作業者の作業環境改善や労働衛生上、適切か否かを判断する場合でも有効に適用可能である。 Further, in the first and second embodiments, the case where the analysis target is whether or not the work performed mainly by the worker engaged in the manufacture of the product in the factory deviates from the standard work has been described. Not limited to such fields, it can be effectively applied even when it is judged whether or not the work content is appropriate for improving the work environment of workers and occupational health by analyzing routine work in the non-manufacturing industry. ..
さらに、この発明は、上記の実施の形態1、2の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、実施の形態1、2の構成の一部を変更したり、その構成を省略することができる。 Further, the present invention is not limited to the configurations of the above-described first and second embodiments, and a part of the configurations of the first and second embodiments is modified without departing from the spirit of the present invention. Alternatively, the configuration can be omitted.
1,1a,1b モーションキャプチャ、2 パーソナルコンピュータ(PC)、M,M1,M2 作業者、5 部位座標情報取得部、6 存在位置座標情報取得部、7 部位座標情報記録部、8 存在位置座標情報記録部、9 動作手順情報抽出部、10 移動情報抽出部、11 学習部、12 作業内容分析部、13 処理選択部、14 フィードバック部、15 学習内容記録部。 1,1a, 1b Motion capture, 2 Personal computer (PC), M, M1, M2 Worker, 5 Part coordinate information acquisition unit, 6 Existence position coordinate information acquisition unit, 7 Part coordinate information recording unit, 8 Existence position coordinate information Recording unit, 9 operation procedure information extraction unit, 10 movement information extraction unit, 11 learning unit, 12 work content analysis unit, 13 processing selection unit, 14 feedback unit, 15 learning content recording unit.
Claims (6)
上記座標情報取得部で取得された上記部位座標と上記存在位置座標とに基づいて作業者の一連の作業に伴う作業動作の手順と移動経路、およびそれらに要する時間を作業内容情報として抽出する作業内容抽出部と、
上記作業内容抽出部で得られる上記作業内容情報に基づいて作業者が行う作業内容を分析して標準作業から逸脱する標準外作業の有無を判断する作業内容分析部と、
上記作業内容分析部で作業者の作業が上記標準外作業であると判定された場合には、作業者に対して標準作業に復帰するように促す指示を与えるフィードバック部と、
上記作業内容抽出部で抽出される前回の作業内容情報と今回の作業内容情報とを比較して作業効率の良い方の作業内容情報を、上記作業内容分析部で作業内容を分析する際の基準となるように学習する学習部と、
上記学習部で学習された上記作業内容情報を過去に遡って記録する学習内容記録部と、
上記作業内容分析部と共に上記学習部を同時に動作させるかどうかを選択する処理選択部とを備え、
上記学習部において、作業者が一連の動作手順に沿った作業を繰り返し実施した結果、上記標準作業として確立されたと判断できる場合には、分析者の指示により、上記処理選択部によって上記学習部の学習動作は停止され、上記学習内容記録部に登録された最適な作業内容情報が基準の標準作業情報として利用される作業分析装置。 A coordinate information acquisition unit that detects the part coordinates of the joint part of the worker and the existing position coordinates of the worker,
Based on the part coordinates and the existing position coordinates acquired by the coordinate information acquisition unit, the work procedure and movement route associated with the series of work of the worker, and the time required for them are extracted as work content information. Content extraction section and
A work content analysis unit that analyzes the work content performed by the worker based on the work content information obtained by the work content extraction unit and determines whether or not there is non-standard work that deviates from the standard work.
When the work content analysis unit determines that the worker's work is non-standard work, the feedback unit gives an instruction to the worker to return to the standard work.
Criteria for analyzing the work content of the person with better work efficiency by comparing the previous work content information extracted by the work content extraction unit with the current work content information. The learning department that learns to become
A learning content recording unit that records the work content information learned in the learning unit retroactively, and a learning content recording unit.
It is provided with a process selection unit for selecting whether or not to operate the learning unit at the same time as the work content analysis unit.
If it can be determined that the standard work has been established as a result of the worker repeatedly performing the work according to the series of operation procedures in the learning unit, the process selection unit of the learning unit is instructed by the analyst . A work analyzer in which the learning operation is stopped and the optimum work content information registered in the learning content recording unit is used as standard work information as a reference.
上記座標情報取得ステップで取得された上記部位座標と上記存在位置座標とに基づいて作業者の一連の作業に伴う作業動作の手順と移動経路、およびそれらに要する時間を作業内容情報として抽出する作業内容抽出ステップと、
上記作業内容抽出ステップで得られる上記作業内容情報に基づいて作業者が行う作業内容を分析して標準作業から逸脱する標準外作業の有無を判断する作業内容分析ステップと、
上記作業内容分析ステップで作業者の作業が上記標準外作業であると判定された場合には、作業者に対して標準作業に復帰するように促す指示を与えるフィードバックステップと、
上記作業内容抽出ステップで抽出される前回の作業内容情報と今回の作業内容情報とを比較して作業効率の良い方の作業内容情報を、上記作業内容分析ステップで作業内容を分析する際の基準となるように学習する学習ステップと、
上記学習ステップで学習された上記作業内容情報を過去に遡って記録する学習内容記録ステップと、
上記作業内容分析ステップと共に上記学習ステップを同時に動作させるかどうかを選択する処理選択ステップを備え、
上記学習ステップにおいて、作業者が一連の動作手順に沿った作業を繰り返し実施した結果、上記標準作業として確立されたと判断できる場合には、分析者の指示により、上記処理選択ステップによって上記学習ステップの学習動作は停止され、上記学習内容記録ステップに登録された最適な作業内容情報が基準の標準作業情報として利用される作業分析方法。 A coordinate information acquisition step for detecting the part coordinates of the joint part of the worker and the existing position coordinates of the worker,
Based on the above-mentioned part coordinates and the above-mentioned existing position coordinates acquired in the above-mentioned coordinate information acquisition step, the work of extracting the procedure and movement route of the work operation associated with the series of work of the worker and the time required for them as work content information. Content extraction steps and
A work content analysis step that analyzes the work content performed by the worker based on the work content information obtained in the work content extraction step and determines whether or not there is a non-standard work that deviates from the standard work.
When the work content analysis step determines that the worker's work is non-standard work, a feedback step that gives an instruction to the worker to return to the standard work, and a feedback step.
Criteria for analyzing the work content of the one with better work efficiency by comparing the previous work content information extracted in the above work content extraction step with the current work content information in the above work content analysis step. Learning steps to learn to be
A learning content recording step that records the work content information learned in the learning step retroactively, and
It is provided with a process selection step for selecting whether or not to operate the above learning steps at the same time as the above work content analysis step.
In the learning step, if it can be determined that the standard work has been established as a result of the worker repeatedly performing the work according to the series of operation procedures, the process selection step of the learning step is performed according to the instruction of the analyst . A work analysis method in which the learning operation is stopped and the optimum work content information registered in the above learning content recording step is used as the standard work information as a reference.
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