JP7277188B2 - 作業場の管理支援システムおよび管理支援方法 - Google Patents

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 (7)

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、自動機器による作業場で発生したトラブルに対する前記自動機器からの派遣要請を受けて、前記自動機器による作業場の前記環境要因情報を用いて構成された作業場前記データベースを参照し、前記自動機器による作業場に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. 計算機装置を用いて実現する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、
   前記計算機装置は、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。
5. 請求項４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。
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。
7. 請求項６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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