(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータによって立位姿勢作業における作業負担を評価する方法であって、
作業時間に対する、作業者が所定の作業エリアに拘束される時間である拘束率uを下記（1）式の所定の算出式から算出すると共に、該拘束率uに基づいて所定の図表から作業者の腰部と足部の拘束つらさ係数I1,I2と、この作業を行った総時間tに基づいて所定の図表から作業者の腰部と足部の持続つらさ係数J1,J2と、作業者の歩行数ｓに基づいて所定の図表から歩行負担点Kとを求め、これらの入力データを下記（2）、（3）式の所定の算出式に入力することで、作業者の疲労度合いを作業者の腰部A1と足部A2とに分けて算出することを特徴とする負担評価方法。
拘束率u＝（対象作業時間―拘束解除時間）/ 対象作業時間・・・（１）
腰部負担点A1＝Σ｛基本点H1×拘束つらさ係数I1×持続つらさ係数J1｝・・・（２）
足部負担点A2＝Σ[｛基本点H2×拘束つらさ係数I2+歩行負担点K｝×持続つらさ係数J2]・・・（３）
なお、腰部の基本点H1と足部の基本点H2は、最も典型的な作業を基準作業とした場合の腰部と足部の負担点を表している。
【請求項２】
前記所定の算出式において、前記拘束率が１００％から所定の拘束率まで低下するに従って、前記作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出され、当該所定の拘束率をさらに下回って低下するにつれて、前記作業者の疲労度合いが相対的に高くなるように算出されることを特徴とする請求項１記載の負担評価方法。
【請求項３】
前記所定の算出式において、前記作業総時間が長くなるにつれて前記作業者の疲労度合いが高くなるように算出するとともに、前記作業総時間が所定時間を超えた場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率が、前記所定時間を超えない場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率よりも高く設定したことを特徴とする請求項１または２記載の負担評価方法。
【請求項４】
前記所定の算出式において、前記作業者の歩行数が所定の歩行数まで増加するに従って、前記作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出され、当該所定の歩行数を超えてさらに増加するにつれて、前記作業者の疲労度合いが相対的に高くなるように算出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の負担評価方法。
【請求項５】
前記作業者の前記腰部の疲労度合いは、前記拘束率と作業総時間とに基づいて算出され、前記足部の疲労度合いは、前記拘束率と作業総時間と歩行数とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の負担評価方法。
【請求項６】
前記作業者が複数の作業を行う場合には、各作業に関する拘束率及び作業別の総時間と歩行数とに基づいて、各作業における疲労度合いを個別に算出することを特徴とする請求項１乃至５にいずれか一項に記載の負担評価方法。
【請求項７】
前記算出された疲労度合いを基準疲労度合いと比較し、その基準疲労度合いを超えている場合には、その旨の表示を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の負担評価方法。
【請求項８】
立位姿勢作業における作業負担を評価する装置であって、
作業時間に対する、作業者が所定の作業エリアに拘束される時間である拘束率と、作業を行った総時間と、作業者の歩行数とを入力する入力手段と、
前記拘束率uを下記（１）式の所定の算出式から算出すると共に、該拘束率uに基づいて所定の図表から作業者の腰部と足部の拘束つらさ係数I1,I2と、この作業を行った総時間tに基づいて所定の図表から作業者の腰部と足部の持続つらさ係数J1,J2と、作業者の歩行数sに基づいて所定の図表から歩行負担点Kとを求め、これらの入力データを下記（2）、（3）式の所定の算出式に入力することで、作業者の疲労度合いを作業者の腰部A1と足部A2とに分けて算出する算出手段と、
前記算出手段による算出結果を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする負担評価装置。
拘束率u＝（対象作業時間―拘束解除時間）/ 対象時間・・・（１）
腰部負担点A1＝Σ｛基本点H1×拘束つらさ係数I１×持続つらさ係数J1｝・・・（２）
足部負担点A2＝Σ[｛基本点H2×拘束つらさ係数I2＋歩行負担点K｝×持続つらさ係数J2]・・・（３）
なお、腰部の基本点H1と足部の基本点H2は、最も典型的な作業を基準作業とした場合の腰部と足部の負担点を表している。
【請求項９】
前記算出手段は、前記拘束率が１００％から所定の拘束率まで低下するに従って、前記作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出し、当該所定の拘束率をさらに下回って低下するにつれて、前記作業者の疲労度合いが相対的に高くなるように算出することを特徴とする請求項８記載の負担評価装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記作業総時間が長くなるにつれて前記作業者の疲労度合いが高くなるように算出するとともに、前記作業総時間が所定時間を超えた場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率が、前記所定時間を超えない場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率よりも高く設定したことを特徴とする請求項８または９記載の負担評価装置。
【請求項１１】
前記算出手段は、前記作業者の歩行数が所定の歩行数まで増加するに従って、前記作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出し、当該所定の歩行数を超えてさらに増加するにつれて、前記作業者の疲労度合いが相対的に高くなるように算出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の負担評価装置。
【請求項１２】
前記作業者の前記腰部の疲労度合いは、前記拘束率と作業総時間とに基づいて算出され、前記足部の疲労度合いは、前記拘束率と作業総時間と歩行数とに基づいて算出されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の負担評価装置。
【請求項１３】
前記作業者が複数の作業を行う場合には、各作業に関する拘束率及び作業別の総時間と歩行数とを前記入力手段によって入力することにより、前記算出手段は各作業における疲労度合いを個別に算出することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の負担評価装置。
【請求項１４】
さらに前記算出された疲労度合いを基準疲労度合いと比較する比較手段を有し、前記表示手段はその比較結果を表示することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の負担評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定位置での立位姿勢作業における腰部、足部の疲労度合を定量化し、疲労が最も少なくなる作業形態を作り上げることのできる立位姿勢作業の負担評価方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品に代表されるような小物部品組立作業職場の多くは、多数の人数による流れ作業方式を導入している。この作業方式における典型的な作業の特徴として挙げられるのは、定位置での立位姿勢状態を長時間維持することであり、この作業形態ゆえに作業負担が増加し、時間と共に作業効率を低下させるケースが多くなっている。この作業負担は、作業者の感覚的な声として取り上げられる場合が多く、この問題を的確に解決するためには、作業負担を客観的かつ定量的に評価し、この評価結果に基づき、負担を低減できる作業形態を作り上げることが望まれている。
【０００３】
このような作業負担を定量的に評価する公知の技術として、特開昭５９−１６４０３４号公報及び特開平７−７３１５７号公報がある。この特開昭５９−１６４０３４号公報による作業時の腰部負担評価装置は、不自然な姿勢の作業や重量物の運搬および取扱いに際し、作業者の姿勢と重量物との関係を重み数により数値化し、取扱う重量物の重さと数量及び取扱い時間を加味して現場作業の腰部負担の定量的評価を可能にしたものである。
【０００４】
また、特開平７−７３１５７号公報による大型構造物における溶接作業性の評価方法は、溶接作業での各作業姿勢における各関節部の筋肉負荷を算出して、筋肉の疲労及び回復特性に基づき、各関節部の筋肉負荷と作業時間による疲労過程を求め、各溶接作業個所及び全体の所要作業時間、作業効率等を定量的に求めて表示させるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらは、作業姿勢の悪さと取り扱う物品の重さとの関係を数値化したり、無理な姿勢による筋肉負荷を定量化したりする等の何れも重筋力作業を評価するのに適したものであり、軽作業ながらも、立位姿勢状態を長時間継続させることによる作業負担を的確に評価できるものではない。
【０００６】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、立位姿勢作業による作業者の疲労度合いを的確に評価可能な負担評価方法及び負担評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
まず、課題解決手段を説明する前に、本発明を完成するための基礎となった知見について説明する。
従来より、作業姿勢の拘束特性として、体の移動量と疲労とは直線的に比例するものと考えられており（図６参照）、また作業の持続時間と疲労との関係も直線的に比例するものと考えられていた（図７参照）。しかしながら、本発明者の検討により、作業姿勢の拘束特性としての作業負担は、過度の体の移動により生じるだけでなく、体の移動が少な過ぎても同じように生じるものであり、作業負担を最小化する適度な体の移動量が存在することが明らかとなった。また、持続時間と疲労とはリニアではなく、或る持続時間を越えると疲労は急激に増大して行くもので、持続時間と疲労との関係には変曲点が存在することも明らかになった。
本発明は、上述のような知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
請求項１に記載の負担評価方法は、作業者が所定の作業エリアに拘束される拘束率uを後述する（１）式の所定の算出式から算出すると共に、該拘束率uに基づいて所定の図表（図３）から作業者の腰部と足部の拘束つらさ係数I1,I2と、この作業を行った総時間tに基づいて所定の図表（図４）から作業者の腰部と足部の持続つらさ係数J1,J2と、作業者の歩行数sに基づいて所定の図表（図５）から歩行負担点Kとを求め、これらの入力データを後述する（2）、（3）式の所定の算出式に入力することで、作業者の疲労度合いを作業者の腰部と足部とに分けて算出するようにしたものであり、これにより、立位姿勢作業を長時間継続することによる作業者の疲労度合いを作業者の腰部と足部とに分けてその負担を的確に評価できるようになる。
請求項２の負担評価方法は、所定の算出式が、拘束率が１００％から所定の拘束率まで低下するに従って、作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出され、所定の拘束率をさらに下回って低下するにつれ、作業者の疲労度合い相対的に高くなるように算出するようにしたものであり、これは、図３の拘束つらさ係数の表及び図６に示されるように、適度に移動できる作業形態の方が作業者の疲労は少ないという知見に基づいている。
【０００９】
請求項３の負担評価方法は、所定の算出式が、作業総時間が長くなるにつれて作業者の疲労度合いが高くなるように算出するとともに、作業時間が所定時間を超えた場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率が、所定時間を超えない場合の作業総時間に対する疲労度合いの上昇率よりも高く設定したものであり、これは、図４の持続つらさ係数の表及び図７に示されるように、疲労は持続時間とリニアの関係でなく、所定時間で変曲点を持ち、疲労は急激に増大して行くという知見に基づいている。
請求項４の負担評価方法は、所定の算出式が、作業者の歩行数が所定の歩行数まで増加するに従って、作業者の疲労度合いが相対的に低くなるように算出され、所定の歩行数を超えてさらに増加するにつれて、作業者の疲労度合いが相対的に高くなるように算出されるようにしたものであり、これは、図５の歩行負担点の表及び図６に示されるように、適度に移動可能な作業形態が作業者の疲労を少なくするという知見に基づいている。
【００１０】
請求項５の負担評価方法は、作業者の腰部の疲労度合いが拘束率と作業総時間に基づいて算出され、作業者の足部の疲労度合いが拘束率と作業総時間と歩行数とに基づいて算出されるようにしたものであり、作業者の疲労度合いを腰部と足部とに分けて評価できるようにしている。
請求項６の負担評価方法は、作業者が複数の作業を行う場合に、各作業に関する拘束率及び作業別の総時間と歩行数とに基づいて、各作業における疲労度合いを個別に算出できるようにしたものであり、これにより、各作業者の負担が均等になるように作業方法や作業レイアウトを変更して負担を低減した作業環境を作り出せる。
【００１１】
請求項７の負担評価方法は、算出された疲労度合いを基準疲労度合いと比較し、その基準疲労度合いを超えている場合には、その旨の表示を行うようにしたものであり、これにより、作業者の作業環境を容易に知ることができ、作業環境の改善に取り組める。
請求項８〜１４に記載の負担評価装置は、請求項１〜７の方法の発明をそれぞれ装置発明に代えたものであり、その作用効果は、請求項１〜７の発明と同様である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の立位姿勢作業の負担評価方法及びその装置について説明する。図１は、立位姿勢作業による作業者の腰部及び足部の負担評価フローを示しており、この図に従って本発明の負担評価方法を説明する。
【００１３】
ステップＳ１でまず基本情報として、評価対象のライン名、工程名及び対象作業者の性別を記入する。次にステップＳ２で対象作業を指定し、ステップＳ３で対象作業情報として作業別拘束率ｕ、作業別総時間ｔ及び作業別歩行数ｓを入力する。
この場合、作業別拘束率ｕは、以下の式（１）で定義される作業別の拘束率αであり、ｔ及びｓもそれぞれ作業別の総時間及び歩行数である。
拘束率α＝（対象作業時間−拘束解除時間）／対象作業時間…………（１）
この式（１）中の拘束解除時間とは、図２に示す拘束エリア（作業者が両手を伸ばした長さを直径２Ｒとした円内）を越えて作業を実行した時間を示している。
一般的に、一人の作業者は複数の作業（異なる作業動作、異なる作業エリア）を掛け持ちするケースが多いため、各作業についてステップＳ２〜Ｓ４が繰り返えされ、作業別拘束率ｕ、作業別総時間ｔ、作業別歩行数ｓを入力する。その場合、ステップＳ４で対象作業毎に対象作業ナンバーｉとして１が加算される。
【００１４】
ステップＳ５において、対象作業の全てに対して対象作業情報の入力が終了した後、ステップＳ６に移り、立位姿勢作業における腰部負担点Ａ１と足部負担点Ａ２が算出される。この腰部負担点Ａ１と足部負担点Ａ２は、以下の式（２），（３）で表わされる。
Ａ１＝Σ｛基本点（Ｈ１）×拘束つらさ係数（Ｉ１）×持続つらさ係数（Ｊ１）｝…………（２）
Ａ２＝Σ〔｛基本点（Ｈ２）×拘束つらさ係数（Ｉ２）＋歩行負担点（Ｋ）｝×持続つらさ係数（Ｊ２）〕…………（３）
上記式（２），（３）において、腰部の基本点Ｈ１と足部の基本点Ｈ２は、最も典型的な作業を基準作業とした場合の腰部と足部の負担点を表わしている。また、腰部の拘束つらさ係数Ｉ１と足部の拘束つらさ係数Ｉ２は、図３の拘束つらさ係数ＤＢの表に示すように、式（１）で定義される拘束率α別にそれぞれ腰部と足部で設定されている。
【００１５】
更に、腰部の持続つらさ係数Ｊ１と足部の持続つらさ係数Ｊ２は、図４の持続つらさ係数ＤＢの表に示すように、作業継続時間毎にそれぞれ腰部と足部で設定されており、また、歩行負担点Ｋは、図５の歩行負担点ＤＢの表に示すように、作業中に歩行が生じたことにより増加する負担を点数で表わしたものである。
【００１６】
図３の表から解るように、拘束つらさ係数ＤＢの値は、拘束率が１００％から所定の拘束率である約９３％までは低下していて、９３％以下になるにつれて高くなるように設定されている。即ち、これは、図６に示されるように、適度に移動できる作業形態の方が作業者の疲労は少ないという知見を採り入れたものである。
また図４の表から解るように、持続つらさ係数ＤＢの値は、作業総時間が長くなるにつれて高くなるように設定されているが、この作業総時間が所定時間である約６時間を超えた場合には、この数値の上昇率が所定時間を超えない場合よりも高くなるように設定している。即ち、これは、図７に示されるように作業総時間と疲労との関係はリニアではなく、変曲点を有して作業総時間が所定の時間を超えたら疲労は急激に上昇するという知見を採り入れている。
更に図５の表から解るように、歩行負担点ＤＢの値は、作業者の歩行数が所定の歩行数である約６０００歩まで増加するに従って、この値は低くなるように設定され、所定の歩行数を超えてさらに増加するにつれて高くなるように設定されている。即ち、これは、図６に示される適度に移動可能な作業形態の方が作業者の疲労は少ないという知見を採り入れている。
【００１７】
このようにして、ステップＳ６で腰部負担点Ａ１と足部負担点Ａ２を算出した後、ステップＳ７に移る。ステップＳ７では、この算出した腰部負担点Ａ１と足部負担点Ａ２とをそれぞれ、ガイドラインによって予め定められた基準の腰部負担点Ｂ１と足部負担点Ｂ２と照合して比較する。次いで、ステップＳ８で上記の負担点Ａ１とＢ１及びＡ２とＢ２とが、Ａ１≦Ｂ１及びＡ２≦Ｂ２の関係を満足するなら、この作業形態をＯＫとしフローを終了し、上記の関係を満足していない場合には、ステップＳ９に移ってその旨を表示装置に表示する。その後、ステップＳ２へと戻る。
なお、ステップＳ９では、算出した負担点Ａ１，Ａ２の値そのものを表示しても良いし、さらに負担点Ａ１，Ａ２を算出する根拠となった各係数を表示しても良い。また、足部負担点と腰部負担点とを合計したものを作業者負担点として表示しても良い。
【００１８】
以上説明したように、本発明では、立位姿勢作業における腰部及び足部の負担評価フローに従い、立位姿勢作業による負担を定量的に評価できる。そして、負担点が高い場合には、拘束つらさ係数、持続つらさ係数及び歩行負担点が低くなる作業方法や作業レイアウトに変更することにより、負担を低減した作業環境を作ることができる。
【００１９】
従来より、立位姿勢作業による腰部及び足部への負担は、作業工程を実際に作って実施した後に把握されることが多いが、本発明により、作業工程計画段階にこの負担を最少化する工程設計ができ、従来発生していた負担低減のための工程改善費用をなくすことができる。また、従来の工程改善箇所の優先順位付けや、多数の改善案からの実施案への絞り込みは、人の曖昧な判断によるところが多く、試行錯誤で行われているケースが多いが、本発明による負担評価方法を活用すると、これらを定量的に比較評価できることから、迅速かつ的確な改善を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の立位姿勢作業の負担評価方法における腰部・足部立位姿勢負担評価フローを示す図である。
【図２】作業者の拘束エリアを説明する図である。
【図３】腰部及び足部の拘束つらさ係数ＤＢを示す表である。
【図４】腰部及び足部の持続つらさ係数ＤＢを示す表である。
【図５】作業中に生じた歩行による歩行負担点ＤＢを示す表である。
【図６】作業者の拘束特性を説明するグラフである。
【図７】作業者の持続特性を説明するグラフである。
【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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【図６】
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【図７】
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