(57)【要約】【課題】工程毎の作業者の負担を感覚的な評価ではなく客観的な値により認識できるようにするとともに、工程最適化のための情報を提供できるようにする。【解決手段】各時点で、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点と該検出点を結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得し、取得した情報における前記検出点又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定し、判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出する。そして作業負担値の算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する。さらに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う。【選択図】図９
2017068429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各時点で、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点と該検出点を結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得する検出情報取得部と、
前記検出情報取得部で得た情報における前記検出点又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定する動作判定部と、
前記動作判定部で判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出する負担算出部と、
前記負担算出部の算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する制御を行うとともに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う出力制御部と、を備えた
作業負担評価装置。
【請求項２】
前記検出情報取得部は、各作業者を撮像した画像データの解析結果から、各作業者のそれぞれについて複数の前記検出点の三次元位置を取得する
請求項１に記載の作業負担評価装置。
【請求項３】
前記出力制御部は、前記平準化演算として、測定対象の複数の工程についての負担値が設定した均等範囲内となるように、工程内の複数の作業の一部を他の工程に移管する演算を行う
請求項１に記載の作業負担評価装置。
【請求項４】
前記出力制御部は、平準化演算結果情報として、前記平準化演算で求められた作業移管の情報を提示する制御を行う
請求項３に記載の作業負担評価装置。
【請求項５】
前記出力制御部は、作業負担評価情報又は平準化演算結果情報として、負担値が略均等と判定される複数の工程を提示する制御を行う
請求項１に記載の作業負担評価装置。
【請求項６】
情報処理装置が実行する作業負担評価方法として、
各時点で、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点と該検出点を結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得し、
取得した情報における前記検出点又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定し、
判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出し、
前記作業負担値の算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する制御を行うとともに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う
作業負担評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業負担評価装置、作業負担評価方法に関し、製造工場等における各工程や作業についての作業負担の評価を行う技術に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特開２００１−１０１４２２号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１５７号公報
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、作業中の人体及び作業対象物の状態と人体の負担を関連づけ、人体及び作業対象物の状況をモニタリングするとともに作業改善に有効なデータを提供できる技術が開示されている。
特許文献２には、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成できる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車製造工程には作業者による部品の組み立て作業が多い。この作業を長時間継続することで、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ことが通常である。例えば作業者の感覚として「この第１工程より、あの第２工程の方が疲れる」などといった主観的なものである。また、作業者の得手不得手の影響によって工程に対する感想や疲労具合も異なる。
実際に生産現場では、従来の作業負担は班長等ベテランが目視判断する。しかし客観的な評価ではなく、主観的な判断で不公平を生じ、作業者のモチベーション低下が生ずることがある。
【０００５】
従って多数の工程や多数の作業を含む製造ラインを設計することや、また各工程への人員配置管理などのためには、このような主観的な感想ではなく、工程毎の作業負荷を客観的かつ定量的に評価することが求められている。そして客観的な評価結果に基づくことで、負担を低減できるライン設計、ライン改善や人員配置を作り上げることが望まれている。
そこで本発明は、ライン設計やラインマネジメントに有用な情報を得ることのできる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】
【０００６】
本発明に係る作業負担評価装置は、各時点で、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点と該検出点を結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得する検出情報取得部と、前記検出情報取得部で得た情報における前記検出点又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定する動作判定部と、前記動作判定部で判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出する負担算出部と、前記負担算出部の算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する制御を行うとともに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う出力制御部と、を備える。
即ち各工程の作業者の身体状態を簡易モデルにより検出し、各身体部位、例えば関節部などについての検出点や線の位置や変化（移動ベクトル）により、工程作業過程の姿勢や動作を検出する。そして作業者の姿勢又は動作に基づいて作業負担値を算出する。この作業負担値に基づいて、工程の作業負担評価情報や平準化演算結果情報を生成して提示する。
【０００７】
上記の作業負担評価装置においては、前記検出情報取得部は、各作業者を撮像した画像データの解析結果から、各作業者のそれぞれについて複数の前記検出点の三次元位置を取得することが考えられる。
各作業者を撮像して撮像画像を解析すれば、それぞれの作業者の検出点の三次元位置を特定することができる。
【０００８】
上記の作業負担評価装置においては、前記出力制御部は、前記平準化演算として、測定対象の複数の工程についての負担値が設定した均等範囲内となるように、工程内の複数の作業の一部を他の工程に移管する演算を行うことが考えられる。
各工程の作業負担を平準化するには、各工程内の複数の作業についての一部を移管することが有効な手法の１つである。そこで作業移管を考慮した平準化演算を行う。
【０００９】
上記の作業負担評価装置においては、前記出力制御部は、平準化演算結果情報として、前記平準化演算で求められた作業移管の情報を提示する制御を行うことが考えられる。
シミュレーション結果としての作業移管の情報は、製造ライン改善や人員のマネジメントに有効な情報となる。
【００１０】
上記の作業負担評価装置においては、前記出力制御部は、作業負担評価情報又は平準化演算結果情報として、負担値が略均等と判定される複数の工程を提示する制御を行うことが考えられる。
負担値が略均等、例えば所定の負担値範囲内にある工程を提示することで、管理者にとっては工程内容の評価が可能となる。
【００１１】
本発明に係る作業負担評価方法は、情報処理装置が実行する作業負担評価方法として、各時点で、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点と該検出点を結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得し、取得した情報における前記検出点又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定し、判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出し、前記作業負担値の算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する制御を行うとともに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う。
これにより情報処理装置を用いて作業負担評価装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、工程や工程内の作業について、客観的な値としての負担値が提供され、また各工程の負担値の平準化のための情報が提供されるため、製造ラインの設計技術者、ライン管理者等にとって、ライン設計やラインマネジメントのための有用な情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の作業負担評価システムのブロック図である。
【図２】実施の形態の作業者の身体状態の簡易モデルの説明図である。
【図３】実施の形態の簡易モデルによる姿勢・動作検出の説明図である。
【図４】実施の形態で検出する各検出点の三次元位置情報及び工程の説明図である。
【図５】実施の形態で求める各工程についての算出値の説明図である。
【図６】実施の形態の演算部の処理のフローチャートである。
【図７】実施の形態の作業負担評価情報の説明図である。
【図８】実施の形態の作業負担評価情報の説明図である。
【図９】実施の形態の工程別の作業負担評価情報及び平準化演算結果情報の説明図である。
【図１０】実施の形態の平準化演算のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜システム構成＞
以下、作業負担評価装置の実施の形態を説明する。なお図１に示す演算部１が、本発明の作業負担評価装置の実施の形態となる。図１は演算部１を含む作業負担評価システムの例を示している。
【００１５】
図１に示すように作業負担評価システムは、演算部１、データベース部２、記憶部３、表示部４、通信部５、印刷部６、撮像部１０、駆動部１１、センサ２０、受信部２１、検出値生成部２２を有している。
【００１６】
撮像部１０は、製造ラインに設置されたビデオカメラであり、工程作業を行う作業者を撮像する。図では２つの撮像部１０を示しているが、２つに限らず３以上が想定される。これは、製造ラインの各工程においてそれぞれの作業者を撮像できるように複数配置されていることを示している。
なお、本実施の形態では、同時に複数の作業者について測定を行い、工程の負担値を求める処理を行う。このような目的において、例えば隣接する工程の二人又はそれ以上の作業者を対象とする場合に、各作業者を同時に１つのカメラで撮像できるのであれば、撮像部は１つであってもよい。
これら１又は複数の撮像部１０は、動画として撮像した各フレームの撮像画像データを演算部１に供給する。
なお、撮像部１０はステレオ撮像を行うものとされ、ステレオ撮像された撮像画像信号は、画像解析において三角測量の原理を用いて奥行き方向の情報も得ることができる。
各撮像部１０に対して設けられている駆動部１１は、それぞれ撮像部１０の撮像方向を変位させる装置で、例えばパン・チルト機構及びその駆動モータを有する。
【００１７】
センサ２０は、例えば各作業者が身体各所に装着するセンサや、作業位置に設置され、作業者の動きを検出するセンサ等が想定される。具体的には角速度センサ、加速度センサ、赤外線センサ、位置センサなどである。
各センサ２０の検出信号は、有線又は無線で受信部２１に供給され、受信部で受信した検出信号は、検出値生成部２２で検出値にデコードされて演算部１に供給される。
【００１８】
なお、この図１のシステムでは撮像部１０による作業者の撮像画像信号や、センサ２０による検出値は、いずれも対象としている作業者の姿勢や動作を検出するための情報である。このため少なくとも撮像部１０、センサ２０のいずれか一方が用いられればよい。もちろん互いの情報を補足又は補正するために、両方が用いられてもよい。
【００１９】
演算部１は例えばコンピュータ装置により構成される。即ち演算部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ( Read Only Memory)、ＲＡＭ( Random Access Memory )、インターフェース部等を備えており、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭはＣＰＵが各種の処理を実行する上において必要なデータなどが適宜記憶される。
なお演算部１としての情報処理装置は、１つのコンピュータ装置で実現されてもよいし、複数のコンピュータ装置が連携して実現されてもよい。
この演算部１は、本システムのための処理機能として、画像解析部１ａ、カメラ制御部１ｂ、検出情報取得部１ｃ、動作判定部１ｄ、負担算出部１ｅ、出力制御部１ｆが設けられる。これらの各部はソフトウエアにより実行される処理機能を仮想的にブロック化して示したものである。
【００２０】
画像解析部１ａは撮像部２０から供給される撮像画像データとしての各フレームデータを解析する処理を行う。
本例の場合、作業者を主に関節等の検出点と、検出点を結ぶ線の情報で簡易化した簡易モデルとして検出する。
図２に簡易モデルの例を示す。人体の各所について検出点Ｐを設定する。図では検出点Ｐ０〜Ｐ２０を一例として示している。例えば腰部、頭部、首、手足の関節部分など、主に姿勢に応じて変位する箇所を検出点Ｐとする。
各検出点Ｐは、それぞれ特定の他の検出点Ｐと線で結ばれる。
例えば検出点Ｐ１は検出点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６とそれぞれ線で結ばれている。
検出点Ｐ２は検出点Ｐ１とのみ線で結ばれている。
検出点Ｐ３は検出点Ｐ１、Ｐ４と線で結ばれている。
これらのように、各検出点Ｐ１〜Ｐ２０は、それぞれ線で結ばれている検出点が規定されていることで、点と線により人体を表現する簡易モデルが形成される。
【００２１】
図３は作業者の姿勢を簡易モデルで表した例である。図３ＡはＸ−Ｙ平面、図３ＢはＺ−Ｙ平面、図３ＣはＸ−Ｚ平面で、各検出点の位置を示し、また各検出点間の線を示している。つまり、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０について三次元座標位置を検出することで、その時点の作業者の姿勢を検出することができる。
【００２２】
図１の画像解析部１ａは、このような簡易モデルで作業者の姿勢を検出するために、作業者の画像から、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の位置（ｘ，ｙ，ｚの三次元座標値）を検出する。
なお、撮像画像データから作業者の身体を的確に検出するために作業服（ユニフォーム）や帽子の色を予め登録しておき、工場設備や製品の色と明確に区別できるようにすることが好適である。
或いはパターンマッチングにより、人体構成部分における各検出点Ｐを判定することも考えられる。
さらに作業者がセンサ２０を手首、足首等に装着して、それらの位置情報が検出できるようにした場合、撮像画像データから抽出した検出点Ｐの三次元位置情報を、センサ２０による位置情報で補正するようなことも考えられる。
【００２３】
カメラ制御部１ｂは、駆動部１１を制御して、撮像部１０の撮像方向を変位させる。例えば工程作業中の作業者は、その作業のために位置を移動する。カメラ制御部１ｂは、このような作業者の移動によって撮像画像データから作業者がフレームアウトしないように、撮像部１０の追従動作が実行されるように制御する。
具体的には画像解析部１ａによって認識された作業者の位置の移動（各フレームでの作業者位置の変化）に応じて、駆動部１１を駆動させる。
【００２４】
検出情報取得部１ｃは、各時点で、測定対象の工程を実行する作業者の複数の身体部位に対応する検出点Ｐと該検出点Ｐを結ぶ線により簡易モデル化した状態で、作業者の身体状態の情報を取得する。即ち画像解析部１ａの検出結果や、或いはセンサ２０による検出値を取得し、作業者の情報として管理する。具体的には１回の測定タイミング毎に、各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報を取得し、検出結果として保存する。
【００２５】
図４Ａは検出情報取得部１ｃが取得して保存する作業者の情報の例を示している。
例えば画像解析部１ａが、撮像画像データの所定のフレーム間隔となるサンプルタイミングｔ（ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・）で各検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）（図２の例ではｎ＝２０）の三次元位置情報を検出するとする。検出情報取得部１ｃは、サンプルタイミングｔ毎に、検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元座標値を取得し、これを記憶する。この図４Ａのような情報は、例えば１つの工程毎、作業者毎に取得し、記憶管理していく。
【００２６】
例えば製造ラインにおいて、工程Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・があり、一人の作業者が１つの工程を担当するとする。また各工程には、それぞれ複数の作業があるとする。例えば工程Ａには、作業ａ１〜ａ５があるとする。具体的な例としては、例えば１つの工程は、車体へタイヤの取り付け工程であって、各作業とは、タイヤのセット、装着、確認などの個々の作業となる。
いま、工程Ａが図４Ｂのように５つの作業ａ１〜ａ５があるとすると、担当する作業者ＷＭ１は、ライン上の車体に対して、この工程Ａ（作業ａ１〜ａ５）を繰り返し行うことになる。
図４Ａのような各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報は、サンプルタイミングｔ毎に取得・記憶していくことで、繰り返し行われる工程における検出点Ｐ０〜Ｐ２０の三次元位置情報が時系列上で収集されていくことになる。
なお、図４Ｂではサンプルタイミングｔ０〜ｔ９９、ｔ１００〜ｔ１９９で、それぞれ工程Ａの１回が完了するものとして示しているが、これは説明上の一例に過ぎない。例えば同じ工程を同じ作業者が行う場合であっても、毎回同じ時間で完了するとは限らないためである。工程Ａ内の各作業ａ１〜ａ５としての情報が、どのサンプルタイミングｔの情報であるかは、各三次元座標値によって判定される姿勢や姿勢の変化、動きの変化等により判定できる。
【００２７】
動作判定部１ｄは、検出情報取得部１ｃで得た身体状態における検出点Ｐ又は線の変化により作業者の姿勢又は動作を判定する。検出点Ｐ又は線の変化は、図４Ａのように取得した検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元座標値の変化で表される。図４Ａでは検出点Ｐの情報を記憶するとしたが、線の情報は、各検出点Ｐを結ぶため、各検出点Ｐから把握することができる。そして動作判定部１ｄは、図４Ａの情報の時系列上の変化により、作業者の姿勢や動作を判定する。
【００２８】
負担算出部１ｅは、動作判定部１ｄで判定した作業者の姿勢又は動作に基づいて作業負担値を算出する。
人の姿勢や動作に対しては、人間工学的にそれぞれ負担値を予め算出しておくことができる。例えば両手を上げている姿勢の負担、しゃがんだ姿勢の負担、腰をかがめた姿勢、或いは横への移動動作、体をひねる動作などについての負担値は、予め計算できる。また各姿勢や動作の継続時間によって負担も異なるが、その継続時間に応じた負担の値も予め設定できる。例えば両手を上げる姿勢は、一瞬であればさほど負担はないが、継続して上げている状態はかなり負担が大きくなる。
これら姿勢や動作、さらにはその時間に応じた負担値は、予め人間工学に沿って算出し、体系化してデータベース部２に登録しておく。
そして負担算出部１ｅは、動作判定部１ｄで判定した工程や各作業における作業者の一連の動作、姿勢や、その継続時間に基づいて、工程或いは工程内の各作業についての作業負担値を算出する。例えば検出点Ｐまたは線の移動量から判定された動作や姿勢やその継続時間等についての負担値を求め、これらを加算、或いは重み付け加算等を行い、作業や工程における一連の動作（姿勢）としての作業負担値を算出する。具体的には、判定された作業中の姿勢、腕等の関節の角度、移動量等について個々に負担値をあてはめ、これらを用いて１つの作業や工程の作業負担値を算出する。
また例えば作業終了時まで通して作業負担値を算出し、疲労のピークや、作業延長時の影響度（疲労予測）を求めることもできる。
【００２９】
例えば負担算出部１ｅは図５のように工程や作業に関しての算出値を記憶する。
なお算出値は、多様に想定される。例えば工程Ａについての算出値ＭＡ１は、工程Ａにおける作業負荷の総合負担値、ＭＡ２は作業者の肩に対する負担値、図示しないＭＡ３は脚部に対する負担値、などとしてもよい。
また各作業に対しての算出値（例えば作業ａ１についての算出値Ｍａ１−１、Ｍａ２−２・・・）も、総合負担値、各部の負担値などとしてもよい。
工程や作業についての負担値（作業負荷）の計算例を示す。
【００３０】
【数１】
2017068429.tif 000003
【００３１】
ここで、Disは各関節１フレームでの移動負荷、Kdisは疲労度に対する各関節移動量の重み、Posは姿勢負荷、Kposは疲労度に対する各関節角度の重みである。
Disは（数２）で求められる。
【００３２】
【数２】
2017068429.tif 000004
【００３３】
ここで、X1、Y1、Z1は各関節の座標、X0、Y0、Z0は各関節１フレーム前の座標である。
Posは例えば（数３）で求められる。
【００３４】
【数３】
2017068429.tif 000005
【００３５】
ここで、Uは各関節上方の体の重量、Kuは作業負荷に対する各関節上方の体重量の重み、Fは工程毎に設定される外力の合計、Kfは作業負荷に対する各関節上方の外力の重み、θは各関節の計算角度、Pは人間の姿勢つらさを示した定数である。
なお、以上の負担値（作業負荷）の計算例は一例に過ぎない。
【００３６】
出力制御部１ｆは、負担算出部１ｅの算出結果に基づいて、測定対象の工程における作業負担評価情報を提示する制御を行う。即ち作業負担評価情報を生成し、作業負担評価情報を記憶部３に記憶させたり、表示部４で表示させたり、通信部５により外部装置に送信したり、印刷部６により印刷出力させたりする制御処理を行う。
また出力制御部１ｆは、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御も行う。平準化演算結果情報とは、例えば各工程の負担を均一化するシミュレーションを行った結果の情報などである。出力制御部１ｆはこのような平準化演算結果情報を記憶部３に記憶させたり、表示部４で表示させたり、通信部５により外部装置に送信したり、印刷部６により印刷出力させたりする制御処理を行う。
【００３７】
データベース部２は、例えば上述のように姿勢や動作毎の負担値などが記憶されており、演算部１は作業負担値の算出のためなどに逐次参照できるようにされている。
記憶部３は、図４Ａのような検出情報や、図５のような算出値の情報が記憶される。また演算部１が上記各機能を実行するためのプログラムが記憶される。
表示部４は、演算部１に接続された表示デバイスとされ、各種のユーザインターフェース画像や、作業負担評価情報を示す画像の表示を行う。
通信部５は、有線、無線で外部機器との通信を行ったり、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信経路を介した通信を行う。演算部１は通信部５により例えば作業負担評価情報を他の情報処理装置等に提供できる。
印刷部６は、演算部１に接続されたプリンター等であり、演算部１の指示に応じて印刷動作を行う。
【００３８】
＜処理手順＞
図６を参照しながら演算部１の処理手順を説明する。演算部１は図１に示した各機能（１ａ〜１ｆ）により、以下の処理を実行する。
なお図６では、一人の作業者、工程を対象として作業負荷の測定を行う処理を示している。演算部１は、このような処理を各工程に対応して行う。もちろん複数のコンピュータ装置がそれぞれ並行して当該処理を行うものでもよい。
【００３９】
演算部１はステップＳ１０１で基本情報の読み込みを行う。例えば工程番号、工程内の作業の情報、作業者の情報、計測における各種パラメータ設定等を、オペレータによる操作もしくは自動設定に応じて読み込む。
【００４０】
ステップＳ１０２で演算部１は撮像及び／又はセンシングを開始する。即ち撮像部１０からの撮像画像データの取り込みを開始する。またセンサ２０の検出値の取り込みも開始する。
ステップＳ１０３で演算部１は、作業者認識を行う。即ち取り込みを開始した撮像画像データの画像解析により、作業者を認識する。例えば特定の色の作業服を着た人物を作業者として認識し、その作業者の身体位置を把握する。
ステップＳ１０４で演算部１は、作業者追尾を開始する。即ち画像上で認識した作業者がフレームアウトしないように駆動部１１を制御する追尾制御を開始する。
【００４１】
ステップＳ１０５で演算部１は測定開始を待機する。即ち作業者が実際の工程作業に入るとともに測定を開始するトリガを待つ。このトリガはオペレータの指示、或いは特定の時刻、或いは製造ライン管理システムからの同期信号などが考えられる。
測定開始トリガに応じて演算部１はステップＳ１０６に進む。
【００４２】
ステップＳ１０６で演算部１は測定データを取得する。即ち検出情報取得部１ｃの機能により、画像解析部１ａの解析結果の取得やセンサ２０からの情報の取得を行い、例えば図４Ａにおける１つのサンプルタイミングｔ（ｘ）の情報として記憶管理する。
ステップＳ１０７で演算部１は、姿勢データモデル化を行う。つまり動作判定部１ｄの機能により、ステップＳ１０６で取得した各検出点Ｐの三次元座標値によって表現される作業者の簡易モデルから、作業者の姿勢、動作を判定する。
ステップＳ１０８で演算部１は、作業負荷数値化を行う。即ち演算部１は付加算出部１ｅの機能により、各種作業負荷の計算を行い、その計算値を記憶する。
以上のステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理を、ステップＳ１０９で測定終了と判断されるまで繰り返す。
この間、ステップＳ１０８での計算値は、それぞれ各時点における図５のようなデータとして保存してもよいし、毎サンプルタイミングｔの計算値の積算値として図５のようなデータを更新していくようにしてもよい。
【００４３】
測定終了となった後は、演算部１はステップＳ１１０で負担評価情報を生成し、またステップＳ１１１で平準化演算を行う。そしてステップＳ１１２で負担評価情報や平準化演算結果情報を表示部４に表示させる。
例えば製造ラインの各工程について、１日のスパンで以上のような測定を行う場合、１日の作業者の負担に関する負担評価情報が生成され、また各工程の負担均等化のためのシミュレーション演算として平準化演算が行われて、その平準化演算結果情報が生成され、表示されることになる。
なお、ステップＳ１１２の段階で、負担評価情報や平準化演算結果情報を記憶部３に記憶したり、印刷部６で印刷出力したり、通信部５で外部機器に送信してもよい。
またステップＳ１１１の平準化演算は、ライン管理者等がシミュレーション要求の操作を行った場合に実行するようにし、その演算後に平準化演算結果情報を表示出力するようにしてもよい。つまり、平準化演算は、過去の測定情報や負担値算出結果が存在すればいつでも可能であるため、任意の時点で実行されるようにしてもよい。
【００４４】
＜作業負担評価情報の提示＞
上記ステップＳ１１０で作成され、ステップＳ１１２で表示される作業負担評価情報の具体例を示す。
【００４５】
図７Ａは、工程別に算出した作業負担を数値化して示した例である。例えば工程毎に、各サンプルタイミングｔでの作業負担値を積算し、１日の労働で作業者に与える負担の値を求めて、工程毎を比較できるように提示する。
１つの工程については、ステップＳ１０６で例えば図４Ａのように各サンプルタイミングｔでの作業者の身体状況が取得でき、さらにステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理で単位期間毎に負担値が算出される。この負担値が測定終了まで積算されて保持されるようにすれば、各工程において図５のように保持した算出値（例えばＭＡ１、ＭＡ２・・・）は、測定開始から終了までの工程の負担値となる。例えば１日の勤務における工程の負担値となる。従って、そのように得た積算値を工程毎に集めて負担評価情報とすることで、図７Ａのように表示を行うことができる。
【００４６】
図７Ｂは、或る工程における作業別に算出した作業負担を数値化して示した例である。例えば１つの工程における作業毎に、各サンプルタイミングｔでの作業負担値を積算し、１日の労働で作業者に与える負担の値を求めて、作業毎を比較できるように提示する。
１つの工程において各作業の負担度合いをみることができる。
工程内の各作業については、予め各作業による動作パターン等を登録しておけば、画像解析により、各サンプルタイミングｔの期間の動作が、それぞれどの作業の実行中であるかが判別できる。従ってステップＳ１０８での負担値の算出を、各作業単位で分けて実行することが可能で、その各作業についての算出値を積算していけば、保持した算出値は測定開始から終了までの工程の負担値となる。例えば図５の算出値Ｍａ１−１、Ｍａ２−１・・・Ｍａ５−１）は、測定開始から終了までの工程Ａにおける各作業ａ１〜ａ５の負担値となる。例えば１日の勤務における各作業の負担値となる。従って、そのように得た積算値を工程毎に集めて負担評価情報とすることで、図７Ｂのような表示を行うことができる。
【００４７】
図７Ｃは、或る工程又は作業に関して、運動量負荷、姿勢負荷を、身体の部位毎に求めて提示する例である。このような情報により、当該工程又は作業では、作業者のどこに負荷がかかるかなどを知ることができる。
身体の各部に係る負担値自体は、例えば姿勢や動きを判定することで例えばデータベース部２から取得するような処理が可能である。例えばステップＳ１０７で或る姿勢を判定したときに、その姿勢における右手の負担値、左手の負担値、腰の負担値、右足の負担値、左足の負担値などをデータベース部２から取得する。ステップＳ１０８では、各部の負担値を測定開始から終了までの期間中に積算していけばよい。すると、測定終了時点で身体各部の負担値が求められていることになる。そのような積算値を集めて負担評価情報とすることで、図７Ｃのような表示を行うことができる。
【００４８】
図８Ａは、或る工程又は作業に関して、検出点Ｐ０〜Ｐ２０毎に、負担値を表示した例である。図７Ｃの場合と同様に、姿勢や動作に対応して設定された検出点Ｐ０〜Ｐ２０毎に負担値を積算していくことで、例えば１日の勤務における各検出点Ｐ０〜Ｐ２０の負担値を算出することができる。そのような積算値を集めて負担評価情報とすることで、図８Ａのような表示を行うことができる。
このような情報により管理者やライン技術者等は、当該工程又は作業では、作業者のどこに負荷がかかるかをより詳細に知ることができる。
【００４９】
図８Ｂは、或る工程（又は作業）について、作業者毎に比較できる情報を提示する例である。図４Ａのような検出情報を作業者コードに紐づけておくことで、例えば１つの工程について、作業者毎に負担値や工程所要時間を求めることができる。所要時間は、各サンプルタイミングｔにおいて判定される姿勢・動作により計測できる。例えば姿勢や動作により、各作業の開始・終了、工程の開始・終了タイミングが判別できるため、その間のサンプルタイミング数で判定できる。
そこで同一の工程や作業について作業者毎の負担値を比較できるような負担評価情報を生成し、図示のように表示させる。これによって管理者は、各工程や作業について、作業者毎の習熟度や向き／不向きを判断することができる。
【００５０】
以上の図７、図８は負担評価情報の一例である。これ以外にも多様な情報提示が考えられる。いずれにしても、工程や作業における各作業者の姿勢や動作を判定し、負担値を算出するようにしているため、それらの情報に基づいて多様な負担評価情報を生成し、表示させることができる。例えば時間帯別の負担値の提示、作業を延長した場合の予測される負担値の提示なども可能である。
【００５１】
＜平準化演算及び平準化演算結果情報の提示＞
次に図６のステップＳ１１１の平準化演算の処理例及び平準化演算結果情報の提示例を説明する。
【００５２】
まず図９Ａは、平準化演算の前提となる負担評価情報の一例である。図７Ａ、図７Ｂに工程別、作業別の作業負担値の一覧を提示する例を挙げたが、この図９Ａは、より詳細に、工程及び工程内の各作業についての作業負担値を一覧提示する例である。
また現状において、負担値が略均等となっている工程も提示している。例えば図９Ａの場合、工程Ａと工程Ｅは、負担値がそれぞれ「２５１」「２５７」で、ほぼ均等であると判定されて、それが表示上で均等提示線Ｌにより表現されている。
この表示により、ライン管理者等は、各工程が適正に作業者に割り振られているか否かを確認できる。例えば均等提示線Ｌで示されていない工程Ｂ、Ｃは負担が大きく、また工程Ｄは負担が過小であるなどとの判断ができる。
【００５３】
例えば図６のステップＳ１１１或いは任意の時点で行う標準化演算としては、このような不均等な工程を均等化するためのシミュレーション演算を行う。
図１０に平準化演算の例を示す。
演算部１は、ステップＳ２０１で各工程や各作業の負担値を取得する。つまり図９Ａのような情報をシミュレーションに用いる値として取得する。
ステップＳ２０２で演算部１は、均等範囲を設定する。例えば各工程の負担値の平均値を求め、その平均値から±αの範囲を、均等範囲とする。図９の数値例に則して言えば、工程Ａ〜工程Ｅについての作業負担値の平均値は「２６０」である。例えばα＝１０として、「２５０」〜「２７０」を均等範囲とする。これは、各工程の負担値が均等範囲内にあれば、各工程は、作業者にとってほぼ平等の負荷となるものとする範囲設定である。
【００５４】
ステップＳ２０３で演算部１は、工程や工程内の各作業についての作業順序条件を確認する。シミュレーションとして作業の割り当てを変更することを視野に入れて演算を行うが、例えば或る作業と或る作業は同一人が順番に行うことが適切であるとか、或る作業は次の工程に組み入れてもよいとか、作業毎の特性がある。これらを予め条件化しておき、データベース部２に格納しておく。演算部１は各作業について、このような作業順序条件を確認してからシミュレーション演算を行う。
【００５５】
ステップＳ２０４で演算部１は、平準化演算を行う。つまり確認した作業順序条件によって許容される範囲で、各工程の作業の組み替え等を行い、各工程の負担値が平準化されるようにする。
例えば、作業の組み替えパターン毎に、各工程の負担値を求め、それらが均等範囲内となっているか否かを確認する。そして最終的に、最も多くの工程、望ましくは全ての工程の負担値が均等範囲内にある組み替え結果を求める。また工程数を増加／減少させるようなシミュレーションを行ってもよい。
そして、そのようなシミュレーション演算の結果に基づいて、ステップＳ２０５で平準化演算結果情報を作成する。
そして演算部１は図６のステップＳ１１２、もしくはオペレータの操作等に基づく任意の時点で、その平準化演算結果情報を表示部４で表示させる。
【００５６】
図９Ｂは、平準化演算結果情報の提示例を示している。
上記の図９Ａのように求められた工程／作業の負担値を用いて、作業の組み替えシミュレーションの結果として得られた最適解が表示される。この場合、作業ｂ１を工程Ａに組み入れ、作業ｃ４を工程Ｄに組み入れることで、工程Ａ〜工程Ｅが、全て均等範囲「２５０」〜「２７０」内となることが示されている。均等提示線Ｌにより工程Ａ〜工程Ｅの負担が略均等であることも示されている。
このような平準化演算結果情報は、製造ラインの管理者やライン設計技術者は、工程内容の改良や人員配置について大いに参考とすべき情報となる。
【００５７】
なお、図９の例は一例である。
例えば負担値が高い工程に関しては、担当人員数を増加させることや、一人の作業時間を短縮することなども考えられる。例えば負担の小さい工程と、負担の大きい工程で人員を途中で交代させることなども考えられる。特に１つの工程内の作業内容が変更できないような場合、人員数やタイムスケジュールなどで、各作業者の負担を公平化することが必要となることもある。
従って、シミュレーション演算の結果として、各工程について最適人員数の情報を提示したり、工程間の人員交替のスケジュール情報を提示したりすることも想定される。
【００５８】
＜まとめ＞
以上の実施の形態の作業負担評価装置となる演算部１は、各サンプルタイミングｔで、測定対象の複数の工程をそれぞれ実行する複数の作業者毎に、複数の身体部位に対応する検出点Ｐと該検出点Ｐを結ぶ線により簡易モデル化した状態で、各作業者の身体状態の情報を取得する検出情報取得部１ｃと、検出点Ｐ又は線の変化により各作業者の姿勢又は動作を判定する動作判定部１ｄと、判定した各作業者の姿勢又は動作に基づいてそれぞれ作業負担値を算出する負担算出部１ｅと、算出結果に基づいて、作業負担評価情報を提示する制御を行うとともに、複数の工程について算出された作業負担値を用いて工程内容の平準化演算を行い、平準化演算結果情報を提示する制御を行う出力制御部１ｆとを備えている。
即ち作業者の身体状態を簡易モデルにより検出し、各身体部位、例えば関節部などについての検出点や線の位置や変化（移動ベクトル）により、工程作業過程の姿勢や動作を検出する。そして作業者の姿勢又は動作に基づいて作業負担値を算出する。この作業負担値に基づいて、工程の作業負担評価情報を生成して表示する。
これにより作業の負担値を客観的な数値により得ることができ、作業負担評価情報として、工程における作業者の負担を正確に認識できる情報を得ることができる。主観的情報ではないため、公平な判断も可能となり、製造ラインの設計、メンテナンス、人員配置等のマネジメント、ライン改善などに、非常に有意な情報を得ることができる。
また人の動きを検出する場合、身体全体を検出・認識すると情報量が大きく、誤作動もあり、演算部１の処理負担が増大する。これに対して本実施の形態では、検出点Ｐと線を用いて単純化し、角度、移動量で負担を計算するようにしているため、処理の容易化、比較的小規模の演算システムでの実現容易性を得ることができる。
【００５９】
また工程や工程内の作業についての客観的な値として算出された負担値に基づいて、各工程の負担値の平準化のための情報（平準化演算結果情報）が提供される（図９、図１０参照）。これは製造ラインの設計技術者、ライン管理者等にとって、ライン設計やラインマネジメントのための非常に有用な情報となり、各作業者にとって望ましい工程設計や人員配置を促進できる。
【００６０】
また検出情報取得部１ｃは、各作業者を撮像した画像データの解析結果から、各作業者のそれぞれについて、複数の検出点Ｐ０〜Ｐ（ｎ）の三次元位置を取得するようにしている。即ちカメラで作業者を撮像し、撮像対象の人間の主に関節部を模した複数の点と、それを結ぶ線とに簡略化したデータに変換する。演算部１はこのような点又は線の移動ベクトルの検出結果から人間の動きを特定するシステムとしている。
この場合、作業者はセンサ等を身体に装着する必要をなくすことができ、センサ装着による違和感や作業性悪化を生じさせないようにすることができる。
【００６１】
また出力制御部１ｆは、平準化演算結果情報として、前記平準化演算として、測定対象の複数の工程についての負担値が設定した均等範囲内となるように、工程内の複数の作業の一部を他の工程に移管する演算を行う（図１０参照）。
各工程の作業負担を平準化するには、各工程内の複数の作業についての一部を他の工程に移管することが有効な手法の１つである。そこで作業移管を考慮した平準化演算を行う。これにより製造ライン上で作業分担を変更するという比較的簡易な手法で工程の平等化を図ることができる。
また出力制御部１ｆは、平準化演算結果情報として、平準化演算で求められた作業移管の情報を提示する制御を行う（図９Ｂ参照）。このようなシミュレーション結果としての作業移管の情報は、製造ライン改善や人員のマネジメントに有効な情報となる。
【００６２】
また出力制御部１ｆは、作業負担評価情報又は平準化演算結果情報として、負担値が略均等と判定される複数の工程を提示する制御を行う。例えば図１０Ａ、図１０Ｂにおいて均等提示線Ｌにより負担が略均等である工程を示すようにしている。もちろん均等提示線Ｌとするのは説明上の一例で、略均等の工程を提示する態様は多様に考えられる。
そして負担値が略均等、例えば所定の負担値範囲内にある工程を提示することで、管理者にとっては工程内容の評価が可能となる。
【００６３】
また作業負担評価情報として、設定した対象期間における複数の工程毎、又は工程内の複数の作業毎について、作業負担値を表示する制御を行う（図７Ａ，図７Ｂ参照）。例えば８時間など設定した対象期間において、複数の工程、又は工程内の複数の作業について作業負担値を例えば一覧等により提示する。
これは工程別、工程内作業別などの作業負担の差を明確化する客観的情報を示すこととなり、製造ライン設計技術者や工場管理者にとって有益な情報を提示することとなる。
例えば製造ライン設計、或いは稼働開始の初期において、このような情報に基づいて各工程の負担を均一化するなどの改善を行う上で有益である。
また日々の稼働ラインの改善にも有益な情報となる。例えば日々、当該作業負担評価情報を確認して、次の日から工程における作業の改善や人員の合理的配置などに役立てることができる。
【００６４】
なお実施の形態では、測定終了後に負担評価情報を表示するようにしたが、例えば測定中にリアルタイムで各工程や作業の負担値を表示してもよい。すると、負荷の大きい作業者を作業中に発見できたり、それに応じて人員の配置替えを行うなどの処置も可能となる。
さらには、混流生産や品質状況に応じて作業の負担値が大きくなるとき等にも対応可能となる。例えば、一日の中で生産車種が切り替わったり、その日の状況や環境により品質が変わり一部手直しが入る等して、作業負担が変わるケースもあり、そのような場合に対応可能となるものである。
【００６５】
また出力制御部１ｆは、作業負担評価情報として、１つの工程について、作業者毎の負担値又は工程所要時間を表示する制御を行う（図８Ｂ参照）。
同じ工程であっても、作業者により、姿勢や動きが異なることで、作業負担値や工程１サイクルの所要時間は異なる。そこで、これらを作業者毎で比較できるように提示する。これは工程についての作業者毎の習熟度や適応度、向き不向きを判断できる客観的情報となる。従って現場責任者や工場管理者にとって有益な情報を提示することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…演算部、１ａ…画像解析部、１ｂ…カメラ制御部、１ｃ…検出情報取得部、１ｄ…動作判定部、１ｅ…負担算出部、１ｆ…出力制御部、２…データベース部、３…記憶部、４…表示部、５…通信部、６…印刷部、１０…撮像部、２０…センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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