(57)【要約】【課題】作業者の手間を増やすことなく生産計画をリアルタイムに修正して最適化することのできる作業支援システムを提供する。【解決手段】複数の成形機１〜３間を作業者４が移動しながら各成形機１〜３を取り扱う作業を行うことで各成形機１〜３を稼動させて製品を生産する生産工程において作業者４に次の作業を指示するもので、各成形機１〜３が稼動しているか否かの稼動情報を取得するＰＬＣ１０〜３０と、各成形機１〜３の周辺に設けられて作業者４の位置を検知するエリアセンサ５と、生産計画及び作業情報を記憶する第１の情報端末機６と、通信回線を介して各ＰＬＣ１０〜３０からの稼動情報及びエリアセンサ５からの検知結果を収集するとともに、これらの情報を参照して現在行っている作業を推定し且つ推定結果に基づいて生産計画を修正する第２の情報端末機７と、生産計画に応じて次の作業を作業者４に指示するモニタ８とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の設備間を作業者が移動しながら各設備を取り扱う作業を行うことで各設備を稼動させて製品を生産する生産工程において作業者に次の作業を指示する作業支援システムであって、各設備に設けられて設備が稼動しているか否かの稼動情報を取得する稼動情報取得手段と、設備における各作業の手順情報、及び作業者が各作業を行うのに必要な標準的な時間情報を作業情報として設備毎に記憶する作業情報記憶手段と、作業情報記憶手段で記憶された作業情報に応じて予め立案された生産する製品の種類、個数及び各製品を生産する順序に基づいた生産計画を記憶する生産計画生成手段と、生産計画に応じて次の作業を作業者に指示する指示手段と、作業者の位置を検知する検知手段と、稼動情報取得手段で得られた稼動情報及び検知手段の検知結果を通信回線を介して逐次収集するとともに、当該稼動情報及び検出結果から現在行っている作業を推定する作業推定手段と、作業推定手段の推定結果に基づいて生産計画を修正する生産計画修正手段とを備え、指示手段は、生産計画に修正があった場合に修正された生産計画に応じて次の作業を作業者に指示することを特徴とする作業支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者に作業内容を指示することで作業効率の向上を図る作業支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製品を生産する生産工程において、作業者に作業内容を指示することで作業者が効率良く作業を行えるように支援する作業支援システムが提供されており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。以下、このような作業支援システムの従来例について説明する。この従来例は、複数の成形機の間を１人の作業者が移動しながら成形機を取り扱う作業を行うことで成形機を稼動させて製品を生産する生産工程において、生産する製品の種類、個数及び各製品を生産する順序に基づいた生産計画に応じてモニタから次の作業内容を作業者に指示するものである。
【０００３】
成形機は、樹脂のペレットを可塑化機構で溶融して溶融樹脂を射出機構で金型に射出して成形する射出成形装置であって複数種類の製品を生産可能なもので、製品を取出した後の金型を清掃するとともに金型を溶融樹脂が射出可能な状態となるように準備する段取作業、及び成形機が射出成形を行う成形作業、成形作業後に製品を成形機から取出す取出作業を経て各製品を生産する。ここで、成形作業は成形機が稼動を開始すると自動的に行われる作業であり、段取作業及び取出作業は作業者が成形機を取り扱う作業である。したがって、任意の成形機が成形作業にある間に他の成形機において作業者が段取作業、若しくは取出作業を行うことで全体の作業時間の無駄を省くことができる。そこで、作業者がどの段階でどの作業に着手すべきかを生産計画として予め立案して情報端末機で管理し、成形機周辺に配置されたモニタを介して生産計画に応じた次の作業内容を作業者に指示することで、作業者は指示された作業内容を順次実行して効率良く作業を行うことができる。
【０００４】
ところで、作業者が生産計画通りに作業内容を実行することが理想ではあるが、実際には各成形機でのトラブルや、作業者の作業ミス等によって各作業に遅れが生じる場合、或いは作業者の手際が良く各作業が想定よりも早く完了する場合がある。このような場合、生産計画にずれが生じるため、作業者はどの成形機でどの作業に着手すべきかを判断することができず、作業効率が低下するという問題があった。
【０００５】
上記問題を解決するために、成形機が稼動しているか否かの稼動情報を取得するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を各成形機に配設するとともに、作業者が現在行っている作業の種類情報、及びその作業の開始時間及び終了時間の時間情報を含む作業情報を入力する入力手段を各成形機に備え、各成形機と情報端末機とを通信回線で接続した作業支援システムが知られている。このシステムでは、ＰＬＣから得られた稼動情報と入力手段から得られる作業情報とを通信回線を介して取得することができる。而して、稼動情報と作業情報とを参照して生産計画をリアルタイムに修正して最適化することができ、修正された生産計画に応じてモニタから作業者に次の作業内容を指示できるので、生産計画にずれが生じても作業者は判断に迷うことなく作業を行うことができ、作業効率が低下するのを防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００４−３１０２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記後者の従来例では、稼動情報は成形機から自動的に逐次取得することができるものの、作業情報は作業者が逐次入力手段に入力することでしか取得することができない。このため、生産計画における各作業の工数の他に作業者が作業情報を入力する工数が増加することから、作業者の手間が増え、結果として作業効率が低下する虞があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、作業者の手間を増やすことなく生産計画をリアルタイムに修正して最適化することのできる作業支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、複数の設備間を作業者が移動しながら各設備を取り扱う作業を行うことで各設備を稼動させて製品を生産する生産工程において作業者に次の作業を指示する作業支援システムであって、各設備に設けられて設備が稼動しているか否かの稼動情報を取得する稼動情報取得手段と、設備における各作業の手順情報、及び作業者が各作業を行うのに必要な標準的な時間情報を作業情報として設備毎に記憶する作業情報記憶手段と、作業情報記憶手段で記憶された作業情報に応じて予め立案された生産する製品の種類、個数及び各製品を生産する順序に基づいた生産計画を記憶する生産計画生成手段と、生産計画に応じて次の作業を作業者に指示する指示手段と、作業者の位置を検知する検知手段と、稼動情報取得手段で得られた稼動情報及び検知手段の検知結果を通信回線を介して逐次収集するとともに、当該稼動情報及び検出結果から現在行っている作業を推定する作業推定手段と、作業推定手段の推定結果に基づいて生産計画を修正する生産計画修正手段とを備え、指示手段は、生産計画に修正があった場合に修正された生産計画に応じて次の作業を作業者に指示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作業者が自ら作業内容を各設備に設けられた入力手段に逐次入力することなく現在行っている作業内容を推定することができるので、作業者の手間を増やすことなく生産計画をリアルタイムに修正して最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る作業支援システムの実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、設備である複数（図示では３台）の成形機１〜３間を作業者４が移動しながら各成形機１〜３を取り扱う作業を行うことで各成形機１〜３を稼動させて製品を生産する生産工程において作業者４に次の作業を指示するもので、各成形機１〜３に配設されて成形機１〜３が稼動しているか否かの稼動情報を取得する稼動情報取得手段であるＰＬＣ１０〜３０と、各成形機１〜３の周辺に設けられて作業者４の位置を検知する検知手段であるエリアセンサ５と、後述する生産計画及び作業情報を記憶する第１の情報端末機６と、通信回線を介して各ＰＬＣ１０〜３０からの稼動情報及びエリアセンサ５からの検知結果を収集するとともに、これらの情報を参照して現在行っている作業を推定し且つ推定結果に基づいて生産計画を修正する第２の情報端末機７と、生産計画に応じて次の作業を作業者４に指示するモニタ８とから構成される。尚、本実施形態では、各ＰＬＣ１０〜３０、第１の情報端末機６、第２の情報端末機７、エリアセンサ５、モニタ８を通信線Ｌで接続することで、相互に情報信号を送受信できるようにしている。
【００１１】
成形機１〜３は、従来例と同様に樹脂のペレットを可塑化機構で溶融して溶融樹脂を射出機構で金型に射出して成形する射出成形装置であって複数種類の製品を生産可能なもので、製品を取出した後の金型を清掃するとともに金型を溶融樹脂が射出可能な状態となるように準備する段取作業、及び成形機１〜３が射出成形を行う成形作業、成形作業後に各成形機１〜３と一体に配設されて成形品を取出すための取出機１１〜３１から製品を取出す取出作業を経て各製品を生産する。ＰＬＣ１０〜３０は、成形機１〜３における成形作業をシーケンス制御するものであって、当該制御機能の他に成形作業を開始する際の成形開始信号、及び成形作業を完了する際の成形完了信号、並びに取出作業を開始する際の取出開始信号、及び取出作業を完了する際の取出完了信号を稼動情報として取得し、通信線Ｌを介して第２の情報端末機７に送信する機能を有する。
【００１２】
エリアセンサ５は、例えば検知エリアをレーザ光で２次元的にスキャンし、その反射光を監視することで検知エリア内に人が侵入しているか否かを検知するものである。エリアセンサ５は、図２（ａ）に示すように、各成形機１〜３及び段取作業を行う際に用いる段取用治具９を囲む空間を検知エリアとしたものと、取出機１１〜３１を操作する操作パネル１１ａ〜３１ａを囲む空間を検知エリアとしたものと２つが設けられる。尚、検知手段としては上記エリアセンサ５に限定されるものではなく、例えば作業者４にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを持たせるとともに各成形機１〜３及び取出機１１〜３１にＲＦＩＤリーダを配設し、上述の検知エリアに作業者４が侵入してＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダとが近接すると両者間で無線通信を行い、作業者４の位置を検知する構成であっても構わない。或いは、各成形機１〜３及び取出機１１〜３１の周辺に赤外線等を用いた人感センサを配設することで作業者４の位置を検知する構成であっても構わない。
【００１３】
第１の情報端末機６及び第２の情報端末機７は、例えばパーソナルコンピュータから成り、後述する各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、前記プログラムを格納したＲＯＭ、前記プログラムの作業領域となるＲＡＭ、前記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置等を備える。第１の情報端末機６は、成形機１〜３における各作業の手順情報、及び作業者４が各作業を行うのに必要な標準的な時間情報を作業情報として各成形機１〜３毎に記憶する作業情報記憶手段の機能と、記憶された作業情報に応じて生産する製品の種類、個数及び各製品を生産する順序に基づいた生産計画を生成して記憶する生産計画生成手段の機能とを有する。第２の情報端末機７は、各ＰＬＣ１０〜３０で得られた稼動情報及び各エリアセンサ５で得られた検知結果から現在行っている作業を推定する作業推定手段の機能と、作業推定手段の推定結果に基づいて生産計画を修正する生産計画修正手段の機能とを有する。
【００１４】
ここで、各成形機１〜３におけるエリアセンサ５の検知結果と稼動情報とから作業者４の現在行っている作業を推定する作業推定手段について図２（ｂ）を用いて説明する。先ず、取出作業は、各取出機１１〜３１の操作パネル１１ａ〜３１ａを作業者が操作して成形された製品を取出す作業であるため、第２の情報端末機７は、各ＰＬＣ１０〜３０から取出開始信号が送信された時から取出完了信号が送信された時までを取出作業を行っている状態であると推定する。次に、成形作業は、各成形機１〜３を稼動させて金型に樹脂を射出して成形する作業であるため、第２の情報端末機７は、各ＰＬＣ１０〜３０から成形開始信号が送信された時から成形完了信号が送信された時までを成形作業を行っている状態であると推定する。最後に、段取作業は、作業者４が各成形機１〜３の前で成形を開始するための準備作業、即ち、成形の対象となる被対象物を各成形機１〜３に配置する作業であるため、第２の情報端末機７は、各成形機１〜３においてエリアセンサ５が作業者４の侵入を検知した時から成形開始信号が送信された時までを段取作業を行っている状態であると推定する。同図では、取出完了信号が送信された時間と、エリアセンサ５が作業者４の侵入を検知した時間に差が生じているため、段取作業に着手する時間に遅れが生じていることを推定することができる。
【００１５】
以下、本実施形態の動作について図３を用いて説明する。先ず、各ＰＬＣ１０〜３０で得られた稼動情報、及び各エリアセンサ５で得られた検知結果を通信線Ｌを介して第２の情報端末機７で逐次収集する（Ｓ１）。次に、第２の情報端末機７において得られた稼動情報及び検知結果に基づいて現在行っている作業内容を推定する（Ｓ２）。そして、得られた推定結果と第１の情報端末機６に予め記憶された生産計画とを比較し、現在行っている作業と生産計画との間にずれが発生しているか否かを判定する（Ｓ３）。判定の結果ずれが生じていない場合には、既存の生産計画に応じて次の作業内容をモニタ８に出力し、作業者４に指示を与える（Ｓ４）。判定の結果ずれが生じている場合には、ずれが発生した作業が完了するまで推定結果に基づいて現時点以降の生産計画の修正を連続して行い（Ｓ５）、ずれが発生した作業が完了した瞬間に修正した生産計画に応じて次の作業内容をモニタ８に出力して作業者４に指示を与える（Ｓ４）。
【００１６】
以下、本実施形態における生産計画の具体例について図面を用いて説明する。尚、この具体例では、図５に示すように、生産する製品の品種をＡとＢとし、各成形機１〜３での作業手順を前述した段取作業、成形作業、取出作業とする。また、段取作業に要する時間を製品Ａで２０分、製品Ｂで１０分、成形作業に要する時間を製品Ａで８０分、製品Ｂで５０分、取出作業に要する時間を製品Ａで１０分、製品Ｂで１０分と定めるものとする。先ず、第１の情報端末機６において、図５に示す作業情報に応じて生産する製品の種類、個数及び各製品を生産する順序に基づいた生産計画を生成して記憶する。ここでは、図４（ａ）に示すように、成形機１において製品Ａを３個、成形機２において製品Ｂを４個、成形機３において製品Ｂを４個生産する。この生産計画では、各成形機１〜３において最後の製品を成形するまでに要する時間が３６０分となっている。
【００１７】
次に、作業者４は、生産計画に応じてモニタ８に出力される作業内容を確認しながら定められた手順に従って作業に着手する。ここで、図４（ｂ）に示すように、成形機２において最初に生産する製品Ｂの取出作業が２０分遅れたとすると（同図のア参照）、生産計画を修正しない場合には以降の作業に２０分遅れで着手するため、計画を完了するのに要する時間が３８０分となる。したがって、当初の生産計画と比較して作業効率が低下してしまう。
【００１８】
一方、図４（ｃ）に示すように、生産計画を修正する場合には、図中アの取出作業に着手している間に第２の情報端末機７が以降の生産計画を逐次修正して最適化を図り、当該取出作業が完了した瞬間に修正した生産計画に応じた次の作業内容をモニタ８に出力する。図４（ｂ），（ｃ）の例では、生産計画を修正しない場合では次の作業内容が成形機３における取出作業であったのに対し、生産計画を修正した場合では次の作業内容が成形機１における取出作業に変更されている。また、以降の生産計画においても各作業の順序が
既存の生産計画と異なる順序に変更されている。結果、生産計画を修正した場合には、計画を完了するのに要する時間が３６０分となり、作業効率を低下させることなく当初の生産計画と同じ時間で計画を完了することができる。
【００１９】
尚、上述の生産計画を修正するアルゴリズムとしては、例えば次のようなものがある。先ず、生産計画にずれが発生した時点において現在行っている作業の次に作業者４が選択し得る作業のうち何れか１つの作業を選択し、選択した作業を行った次に作業者４が選択し得る作業のうち何れか１つの作業を選択するというシミュレーションを順次行い、全工程が完了するまでの時間を計算する。前記過程を１つのパターンとし、想定し得る全てのパターンについてそれぞれ全工程が完了するまでの時間を計算する。そして、全てのパターンのうち最も全工程が完了するまでの時間が短いパターンを新たな生産計画として修正する。勿論、上述のアルゴリズム以外のアルゴリズムを用いて生産計画を修正しても構わない。
【００２０】
上述のように、各ＰＬＣ１０〜３０で得られた稼動情報及び各エリアセンサ５の検出結果を逐次収集することで、作業者が自ら作業内容を各設備に設けられた入力手段に逐次入力することなく現在行っている作業内容を推定することができるので、作業者の手間を増やすことなく生産計画をリアルタイムに修正して最適化することができる。
【００２１】
尚、上記実施形態では設備として射出成形装置である成形機を例示しているが、これに限定される必要は無く、例えば押出成形機等の他の生産設備であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る作業支援システムの実施形態を示す概略図である。
【図２】同上の要旨説明図で、（ａ）はエリアセンサの配置を示す図で、（ｂ）は現在行っている作業を推定する手順を説明する図である。
【図３】同上の動作を説明するフローチャートである。
【図４】同上の生産計画の具体例を示す図で、（ａ）は予め生成された生産計画を示す図で、（ｂ）は遅れが生じ且つ生産計画を修正しなかった場合を示す図で、（ｃ）は遅れが生じ且つ生産計画を修正した場合を示す図である。
【図５】同上の製品の種類毎の各作業に要する時間を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１〜３  成形機（設備）
１０〜３０  ＰＬＣ（稼動情報取得手段）
４  作業者
５  エリアセンサ（検知手段）
６  第１の情報端末機（作業情報記憶手段、生産計画生成手段）
７  第２の情報端末機（作業推定手段、生産計画修正手段）
８  モニタ（指示手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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