JP2014199595A - 作業負荷推定プログラム、作業負荷推定方法、及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切に作業負荷を推定する。【解決手段】作業負荷推定プログラムにおいて、作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する、処理をコンピュータに実行させる。【選択図】図３

Description

本発明は、作業負荷推定プログラム、作業負荷推定方法、及び情報処理装置に関する。

工場等における製品の組立は、複数工程に分割して実施されるのが一般的である。また、分割される工程は、各工程の作業時間を均等にしたり、特定の工程での待ち時間が発生しないように計画する必要がある。

従来のシミュレーションツールは、製品を構成する部品の組立時間を細分化し、組立順序と組立時間とに基づいて、工程毎の作業時間が均等になるように工程を分割している（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−３０３６５号公報

しかしながら、従来手法では、各工程の作業を実施する作業者の疲労度合という観点で、特定の作業者への負荷の集中があるか否かの判断ができない。例えば、実際の組立作業において、重い部品を組み立てる場合と軽い部品を組み立てる場合とでは、作業時間が同じであっても作業者への負荷が大きく異なる。また、作業中の姿勢の違いによっても負荷が異なってくるのは明らかである。

１つの側面では、本発明は、適切に作業負荷を推定することを目的とする。

一態様における作業負荷推定プログラムは、作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する、処理をコンピュータに実行させる。

適切に作業負荷を推定することができる。

情報処理装置の機能構成の一例を示す図である。 作業負荷推定処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。 作業負荷推定処理の一例を示すフローチャートである。 作業負荷算出処理の一例を示すフローチャートである。 作業テーブルの一例を示す図である。 座標の設定内容を説明するための図である。 姿勢毎負荷テーブルの一例を示す図である。 保持物毎負荷係数テーブルの一例を示す図である。 作業者負荷テーブルの一例を示す図である。 作業者の姿勢の一例を示す図である。 負荷算出の具体例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。

＜情報処理装置の機能構成例＞
図１は、情報処理装置の機能構成の一例を示す図である。図１に示す情報処理装置１０は、入力手段１１と、作業作成手段１２と、負荷算出手段１３と、表示手段１４と、記憶手段１５とを有する。負荷算出手段１３は、姿勢判定手段１３−１と、部位毎負荷算出手段１３−２と、作業者毎負荷集計手段１３−３とを有する。また、記憶手段１５は、作業テーブル１５−１と、姿勢毎負荷テーブル１５−２と、保持物毎負荷係数テーブル１５−３と、作業者負荷テーブル１５−４とを有する。

入力手段１１は、管理者等のユーザが、工場等の所定の施設内で行う作業内容等の設定等の入力を受け付ける。また、入力手段１１は、作業者の選別、スケジュール等の情報の入力を受け付ける。

作業作成手段１２は、入力手段１１により得られる各種情報に基づいて、作業の工程計画を作成し、作成した工程に対する作業者毎の作業内容（作業スケジュール）を作成する。例えば、作業作成手段１２は、工場等における製品の組み立て作業を１又は複数の工程に分割し、分割された各工程の作業時間に対応させて、特定の工程での待ち時間が発生しないように、作業者等の割り当てを行う。なお、工程計画の作成手法としては、例えばＰｒｏｇｒａｍ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｖｉｅｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＰＥＲＴ）法や期間山積法、時点計画法を用いることができるが、これに限定されるものではない。

例えば、作業作成手段１２は、作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業内容を作成する。また、作業作成手段１２は、負荷算出手段１３により算出された作業内容に応じた作業者の総負荷等に基づいて、複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業内容を変更する。作業作成手段１２は、負荷算出手段１３により算出された負荷結果に基づいて、例えば各作業者の負荷が均等になるように、工程分割や作業者の交代、休憩時間等に基づく作業内容の作成を再度実行し、複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業内容を出力する。作業作成手段１２は、作成された作業者毎の作業内容等を例えば作業テーブル１５−１に記憶する。

負荷算出手段１３は、作業作成手段１２により得られる作業の割り当て情報に対して、作業テーブル１５−１を参照して作業者毎の作業負荷をシミュレーションにより算出する。例えば、負荷算出手段１３は、所定時間毎や所定作業毎に、本実施形態における作業者の負荷を考慮していない状態での作業者の姿勢や保持物の情報を取得し、取得した姿勢や保持物等に基づいて、負荷を考慮した場合の作業負荷を推定する。なお、保持物は、作業者の手に持つ物に限定されるものではなく、例えば手や頭、腰等に装着する物や、力を加えて移動させる物等も含む。

具体的には、負荷算出手段１３における姿勢判定手段１３−１は、作業内容に対応して発生する各作業者の姿勢を判定する。例えば姿勢判定手段１３−１は、姿勢毎負荷テーブル１５−２を参照し、作業を行う上で必要となる姿勢と同一の姿勢、又は近似する姿勢を特定し、特定した姿勢に対して予め設定されている負荷を取得する。姿勢としては、例えば「座る」、「腰を捻る」、「立つ」等の所定の動作、又は複数の動作の組み合わせ等であるが、これに限定されるものではない。

負荷算出手段１３における部位毎負荷算出手段１３−２は、作業中に生じる動作に対する作業者の体の部位毎の負荷を算出する。例えば、部位毎負荷算出手段１３−２は、保持物毎負荷係数テーブル１５−３を参照し、作業中に手にする物（例えば、道具や材料等）の形状、重さ（重量）、大きさ等に基づいて、対応する負荷係数を特定し、特定した負荷係数に基づいて部位毎の負荷を算出する。例えば、部位毎負荷算出手段１３−２は、「床にある工具を机の上まで持ち上げる作業」が存在する場合、工具を持つ手等の部位毎の負荷を算出する。

負荷算出手段１３における作業者毎負荷集計手段１３−３は、上述した姿勢判定手段１３−１や部位毎負荷算出手段１３−２等により得られる負荷情報から作業者毎の負荷を集計する。集計された作業者毎の負荷（総負荷）は、作業者負荷テーブル１５-４に記憶されてもよく、表示手段１４の画面に表示されてもよい。

本実施形態では、上述した構成により、実際に生産ラインを実際に動作させる前にシミュレーションを行い、例えば作業者の姿勢及び運搬する部品重量等から作業負荷を推定する。これにより、本実施形態では、例えば作業者毎の負荷を考慮した作業時間を均等化するための情報を表示したり記憶することができ、適切な工程計画の作成を支援することができる。

記憶手段１５は、上述した作業テーブル１５−１、姿勢毎負荷テーブル１５−２、保持物毎負荷係数テーブル１５−３、及び、作業者負荷テーブル１５−４を記憶する。また、記憶手段１５は、上述した各種テーブル以外にも、例えば各種設定情報や処理経過中の情報等を一時的に記憶する。

なお、上述した各種テーブルは、情報処理装置１０内に設けられていなくてもよい。上述した各種テーブルは、例えばＬｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）やインターネット等に代表される通信ネットワークを介して接続される外部装置（例えば、データベース）等に記憶されていてもよい。情報処理装置１０は、必要に応じて通信ネットワークを介して上述した外部装置等にアクセスして必要な情報を読み出したり、書き込んだりすることができる。

上述した情報処理装置１０は、例えばＰｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ（ＰＣ）やサーバ等であるが、これに限定されるものではなく、例えばタブレット端末等の通信端末であってもよい。

本実施形態は、上述した構成により、適切に作業負荷を推定することができる。また、本実施形態では、単純な作業時間の均等化ではなく、作業内容に対する重み付けを行うことで、各作業者の負荷を考慮した作業時間を均等化することができ、例えば複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することができる。したがって、本実施形態では、適切な工程計画の作成を支援することができる。

＜ハードウェア構成例＞
上述した情報処理装置の各機能を実行させることができる実行プログラム（作業負荷推定プログラム）を例えば汎用のＰＣ等にインストールすることにより、本実施形態における作業負荷推定処理を実現することができる。ここで、情報処理装置１０における作業負荷推定処理が実現可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。

図２は、作業負荷推定処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。図２におけるコンピュータ本体には、入力装置２１と、出力装置２２と、ドライブ装置２３と、補助記憶装置２４と、主記憶装置２５と、各種制御を行うＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）２６と、ネットワーク接続装置２７とを有し、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。

入力装置２１は、情報処理装置１０の管理者（ユーザ）等が操作するキーボード及びマウス等のポインティングデバイスや、マイクロフォン等の音声入力デバイスを有する。入力装置２１は、ユーザ等からのプログラムの実行指示、各種操作情報、ソフトウェア等を起動するための情報等の入力を受け付ける。

出力装置２２は、本実施形態における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイを有し、ＣＰＵ２６が有する制御プログラムによりプログラムの実行経過や結果等を表示する。また、出力装置２２は、上述の処理結果等を紙等の印刷媒体に印刷して、管理者等に提示する。

ここで、本実施形態においてコンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）メモリやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型の記録媒体２８等により提供される。プログラムを記録した記録媒体２８は、ドライブ装置２４にセット可能であり、ＣＰＵ２６からの制御信号に基づき、記録媒体２８に含まれる実行プログラムが、記録媒体２８からドライブ装置２４を介して補助記憶装置２４にインストールされる。

補助記憶装置２４は、例えばハードディスクドライブやＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）等のストレージ手段等である。補助記憶装置２４は、ＣＰＵ２６からの制御信号に基づき、本実施形態における実行プログラムや、コンピュータに設けられた制御プログラム等を記憶し、必要に応じて入出力を行う。補助記憶装置２４は、ＣＰＵ２６からの制御信号等に基づいて、記憶された各情報から必要な情報を読み出したり、書き込むことができる。

主記憶装置２５は、ＣＰＵ２６により補助記憶装置２４から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、主記憶装置２５は、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）やＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等である。なお、補助記憶装置２４及び主記憶装置２５は、例えば上述した記憶手段１５に対応している。

ＣＰＵ２６は、オペレーティングシステム等の制御プログラム、及び主記憶装置２５に格納されている実行プログラムに基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して各処理を実現することができる。プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置２４から取得することができ、また実行結果等を格納することもできる。

具体的には、ＣＰＵ２６は、例えば入力装置２１から得られるプログラムの実行指示等に基づき、補助記憶装置２４にインストールされた作業負荷推定プログラムを実行させることにより、主記憶装置２５上でプログラムに対応する処理を行う。

例えば、ＣＰＵ２６は、作業負荷推定プログラムを実行させることで、例えば、上述した入力手段１１による所定の作業内容等の設定情報等の入力、作業作成手段１２による作業テーブルの作成等の処理を行う。また、ＣＰＵ２６は、作業負荷推定プログラムを実行させることで、例えば、上述した負荷算出手段１３における作業者毎の負荷の算出、表示手段１４における作業者毎の負荷情報の表示や作業内容、各種テーブル等の表示を行う。なお、ＣＰＵ２６における処理内容は、これに限定されるものではない。

ネットワーク接続装置２７は、ＣＰＵ２６からの制御信号に基づき、通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムやソフトウェア、設定情報等を、通信ネットワークに接続されている外部装置等から取得する。また、ネットワーク接続装置２７は、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本実施形態における実行プログラム自体を外部装置等に提供することができる。

上述したようなハードウェア構成により、本実施形態における作業負荷推定処理を実行することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のＰＣやサーバ等で本実施形態における作業負荷推定処理を容易に実現することができる。

＜作業負荷推定処理例＞
情報処理装置１０における作業負荷推定処理の一例について、フローチャートを用いて説明する。図３は、作業負荷推定処理の一例を示すフローチャートである。

図３の例に示す作業負荷推定処理において、入力手段１１は、管理者等のユーザから作業内容、作業者等の設定情報の入力を受け付ける（Ｓ０１）。なお、設定情報は、予め設定されていてもよい。

次に、作業作成手段１２は、Ｓ０１の処理により入力された各種設定情報等から作業内容を所定の工程毎に分割し、分割した工程や期間等に応じて作業者毎の作業内容（作業テーブル）を作成する（Ｓ０２）。

次に、負荷算出手段１３は、Ｓ０２の処理により得られた作業テーブルを用いて、作業者毎の負荷を算出する（Ｓ０３）。次に、負荷算出手段１３は、Ｓ０３の処理により得られる算出結果から、各作業者の作業内容を再設定するか否かを判断する（Ｓ０４）。再設定するか否かの判断は、例えば作業者毎に算出された作業負荷の最大値と最小値との差が予め設定された閾値以上の場合に再設定を行うと判断することができるが、判断手法については、これに限定されるものではない。

負荷算出手段１３は、再設定する場合（Ｓ０４において、ＹＥＳ）、Ｓ０１の処理で受け付けた各種設定情報や他の作業条件等に基づく作業の再設定を行い（Ｓ０５）、Ｓ０２の処理に戻る。なお、再設定は、入力手段１１によりユーザが再度入力することで、設定情報を受け付けることができるが、これに限定されるものではない。Ｓ０５の処理では、例えば作業負荷が大きい部分に対して負荷を所定数に分割したり作業者を割り当てる等の設定を自動で行ってもよい。これにより、作業作成手段１２は、各作業者の作業負荷を含めた作業テーブルを作成することができる。

また、負荷算出手段１３は、作業内容を再設定しない場合（Ｓ０４において、ＮＯ）、その結果を表示手段１４の画面に出力したり、記憶手段１５に記憶する（Ｓ０５）。

＜Ｓ０３：作業負荷算出処理＞
次に、上述したＳ０３における作業負荷算出処理について、フローチャートを用いて具体的に説明する。図４は、作業負荷算出処理の一例を示すフローチャートである。図４の例に示す作業負荷算出処理において、負荷算出手段１３は、所定の工程作業等に対して、所定時間間隔毎のユーザの動作に伴う姿勢や保持物等による負荷を算出するため、変数の一例である時間（Ｔｉｍｅ）に初期値（０）を設定する（Ｓ１１）。

次に、負荷算出手段１３は、所定の作業に対する所定時間毎（Ｔｉｍｅ時点）の作業者の姿勢を作業テーブル１５−１から取得する（Ｓ１２）。次に、負荷算出手段１３は、姿勢毎負荷テーブル１５−２を参照するため、変数の一例である姿勢識別情報（姿勢Ｎｏ）に初期値（１）を設定する（Ｓ１３）。次に、負荷算出手段１３は、姿勢毎負荷テーブル１５−２から姿勢データを取得し（Ｓ１４）、姿勢データと作業中のある時点（Ｔｉｍｅ時点）の姿勢との近似率を取得する（Ｓ１５）。近似率は、例えばお互いの姿勢データの各部位の座標位置を比較することで取得することができるが、これに限定されるものではない。お互いの姿勢データにおける各部位の座標位置が近いほど、近似率が高くなる。

次に、負荷算出手段１３は、ある時点（Ｔｉｍｅ時点）の作業者の姿勢に対して、姿勢毎負荷テーブル１５−２から得られる各姿勢データと比較し、その近似率が前姿勢より高いか否かを判断する（Ｓ１６）。

負荷算出手段１３は、近似率が前姿勢より高い場合（Ｓ１６において、ＹＥＳ）、姿勢毎負荷テーブル１５−２からその姿勢データに基づく負荷を取得し、保持物毎負荷係数テーブル１５−３からその時点での作業者の保持物に基づく負荷を取得する（Ｓ１７）。次に、負荷算出手段１３は、上述した姿勢データに基づく負荷と、保持物に基づく負荷とを用いて、その時点（Ｔｉｍｅ時点）における負荷を算出する（Ｓ１８）。

また、負荷算出手段１３は、近似度が前姿勢より高くない場合（Ｓ１６において、ＮＯ）、又は、Ｓ１８の処理後、姿勢毎負荷テーブル１５−２に含まれる全姿勢について処理が終了したか否かを判断する（Ｓ１９）。負荷算出手段１３は、処理が終了していない場合（Ｓ１９において、ＮＯ）、次の姿勢に対して近似計算を行うため、姿勢識別情報（姿勢Ｎｏ）を更新（＋１）し（Ｓ２０）、Ｓ１４の処理に戻る。

つまり、Ｓ１４〜Ｓ２０の処理では、作業テーブルから取得したＴｉｍｅ時点における作業者の姿勢に対して、姿勢毎負荷テーブル１５−２から最も近似する姿勢データ又は同一の姿勢データを取得する。また、その姿勢に設定された負荷情報と、Ｔｉｍｅ時点における作業者の保持物に基づく負荷情報とを用いて負荷を算出する。したがって、Ｓ１８の処理における最終的な算出結果は、最も近似する姿勢データ又は同一の姿勢データに基づく負荷と、その時点における作業者の保持物に基づく負荷とに基づいて算出された負荷となる。

Ｓ１９の処理において、負荷算出手段１３は、全姿勢が終了した場合（Ｓ１９において、ＹＥＳ）、Ｓ１８の処理で得られた計算結果や姿勢ＩＤ等を作業者負荷テーブル１５−４等に出力し、所定の作業に対する所定時間が終了したか否かを判断する（Ｓ２１）。

負荷算出手段１３は、所定時間が終了していない場合（Ｓ２１において、ＮＯ）、次の時間において、同様の負荷算出の処理を行うため、時間（Ｔｉｍｅ）を更新（＋１）し（Ｓ２２）、Ｓ１２の処理に戻る。なお、図４の例では、１秒単位で作業者の姿勢や保持物等に対する負荷を算出しているが、これに限定されるものではなく、例えば３秒間隔や１０秒間隔でもよい。また、負荷の算出は、工程に係る全ての時間に対して一定の間隔で処理してもよく、また例えば所定の動作（例えば、作業者の姿勢）の変化を検知したタイミングを基準に所定間隔で処理してもよい。

負荷算出手段１３は、Ｓ２１の処理において、所定時間が終了した場合（Ｓ２１において、ＹＥＳ）、例えば作業者負荷テーブル１５−４を参照して負荷合計を算出し（Ｓ２３）、その結果を出力する（Ｓ２４）。なお、結果の出力は、作業者負荷テーブル１５−４に出力してもよく、表示手段１４に表示してもよく、その両方でもよい。

上述した図４の例に示す処理は、作業者毎に行われる。これにより、本実施形態は、作業者毎の姿勢や保持物に対する負荷を含めた作業負荷を算出することができる。なお、上述した処理では、作業者の姿勢に基づく負荷及び作業者が工程中に保持する保持物に基づく負荷を用いて負荷を算出したが、これに限定されるものではなく、何れか一方の負荷のみを用いてもよい。

上述した作業負荷推定処理により、例えば他の作業者との負荷が均等になるように再設定を行うことができ、複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することで、適切な工程計画の作成を支援することができる。

＜各種テーブル例＞
ここで、本実施形態における各種テーブル例について図を用いて説明する。

＜作業テーブル１５−１>
図５は、作業テーブルの一例を示す図である。図５の例に示す作業テーブル１５−１の項目としては、例えば「Ｔｉｍｅ」、「頭位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右種別」、「右手加重」、「左手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左種別」、「左手加重」、「腰位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」等があるが、これに限定されるものではない。作業テーブル１５−１の他の項目としては、例えば首や背中、指、手首、肘、膝等の体の他の部位（関節等を含む）等があるが、これに限定されるものではない。本実施形態では、作業者の体に対する少なくとも１つの部位を用いて作業テーブルを設定し、設定された部位に対して姿勢や保持物等による負荷情報を設定する。

「Ｔｉｍｅ」は、予め設定された工程作業の開始からの経過時間を示す。「頭位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は、作業者の頭の頂点又は重心の３次元座標を示す。「右手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は、右手の重心の３次元座標を示す。「右種別」は、右手に保持している物を識別するための識別情報（保持物ＩＤ）を示す。「右手加重」は、保持物により右手に係る加重を示している。

また同様に、「左手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は左手の重心の３次元座標、「左種別」は左手に保持している物を識別するための識別情報（保持物ＩＤ）、「左手加重」は保持物により左手に係る加重を示している。「腰位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は、腰の重心の３次元座標を示す。「右足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は、右足の重心の３次元座標を示す。「左足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」は、左足の重心の３次元座標を示す。

なお、上述した加重とは、例えば保持物の重量（ｇ）に基づいて設定されるが、これに限定されるものではない。例えば、１０００ｇの保持物を片手（例えば、右手）で保持した場合、保持した片手の加重は、１０００．０となる。また、１０００ｇの保持物を両手で保持した場合、保持した右手と左手の加重は、左右均等に分割させて５００．０となる。

ここで、図６は、座標の設定内容を説明するための図である。本実施形態では、図６（Ａ）の例に示すように、工程の初期状態として、作業者３０の頭３１の位置をＸＹ平面の中心（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とし、地面から頭頂部の位置を高さ（身長）をＺとして設定している。ここで、例えば図６（Ｂ）に示すように、作業者３０が初期状態から左に９０度捻った場合や保持物を持った場合には、右手３２や左手３３等の位置等が移動する。したがって、本実施形態は、各作業の単位時間毎に頭３１、右手３２、左手３２等の体の各部位の座標が作業テーブル１５−１に記憶される。

ここで、図５では、ある作業者が、８秒間で行う作業の例を示している。具体的には、作業者は、作業開始時の初期状態（Ｔｉｍｅ=０）から、前に屈み（Ｔｉｍｅ=１）、左右の手でカバー（保持物ＩＤ＝１）を保持し（Ｔｉｍｅ=２）、カバーを保持したまま持ち上げて（Ｔｉｍｅ=３）、正面にある机の上に置く（Ｔｉｍｅ=４）。更に、作業者は、左側に体を９０度捻り（Ｔｉｍｅ=５）、右手に電動工具（保持物ＩＤ＝３）、左手にボルト（保持物ＩＤ＝２）を持ち（Ｔｉｍｅ＝６）、正面を向いて（Ｔｉｍｅ＝７）、ボルトを締める（Ｔｉｍｅ＝８）。なお、作業の種類や内容については、これに限定されるものではない。

このように、作業毎に作業テーブル１５−１を作成して記憶しておき、この情報を用いて負荷の算出を行う。

＜姿勢毎負荷テーブル１５−２＞
図７は、姿勢毎負荷テーブルの一例を示す図である。姿勢毎負荷テーブル１５−２は、作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータである。図７に示す姿勢毎負荷テーブル１５−２の項目としては、例えば姿勢を識別するための識別情報である「姿勢ＩＤ」、頭位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右手負荷率」、「左手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左手負荷率」、「腰位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右足（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左足（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、・・・、「負荷率」等であるが、これに限定されるものではない。

図７の例では、負荷情報の一例として、右手、左手毎の負荷率を設定しているが、これに限定されるものではなく、左右の足や腰等に対する負荷率を設定してもよい。また、図７の例では、負荷情報の一例として、姿勢ＩＤに対応する全体の負荷率が設定されている。

図７に示す姿勢ＩＤは、例えば上述した図４に示す姿勢Ｎｏに対応する。本実施形態では、姿勢ＩＤに対応させて、例えば作業者の立つ、屈む、座る、捻る、歩く（移動する）等の予め設定された姿勢情報に基づいて、体の各部位の３次元座標と負荷率とを姿勢毎負荷テーブル１５−２に設定する。

なお、姿勢毎負荷テーブル１５−２は、例えば少しずつ姿勢を変化させた姿勢データが連続して格納されていてもよい。例えば、姿勢毎負荷テーブル１５−２は、最初は直立状態の姿勢から少しずつ座る姿勢になるまでの各段階の姿勢データが連続して格納される。これにより、例えば上述した図４に示すＳ１６の処理において、作業テーブルから取得した作業者の姿勢に対して、前姿勢に対する近似率と、今回の姿勢に対する近似率とを比較することで、姿勢データが徐々に近似しているか否か等を判断することができる。

＜保持物毎負荷係数テーブル１５−３＞
図８は、保持物毎負荷係数テーブルの一例を示す図である。保持物毎負荷係数テーブル１５−３は、保持物と負荷との対応関係を示すデータである。図８に示す保持物テーブル１５−３の項目としては、例えば作業者が保持する物体を識別するための識別情報である「保持物ＩＤ」、「形状」、「サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「材質」、「負荷係数」等があるが、これに限定されるものではなく、例えば重さ等の情報を含んでいてもよい。

形状には、例えば物体の大まかな形状（例えば、ドーム型、円柱、円錐等）が設定される。サイズには、例えば物体の大きさ（例えば、縦（Ｘ）、横（Ｙ）、高さ（Ｚ）等）が設定される。材質には、例えば物体の主要な材質（例えば、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（ＦＲＰ）、金属等）が設定される。負荷係数は、上述した物体の形状や大きさ、材質に対応する負荷情報が設定される。なお、物体に対する負荷係数は、例えば図８に示す「形状」、「サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、及び「材質」のうち、少なくとも１つに対して負荷係数が設定されていればよい。

保持物は、形状や大きさ、材質等によって持ち易さが異なるため、保持物毎に負荷係数を設定し、その負荷係数を用いて作業者の負荷を算出することで、作業者の作業負荷を適切に設定することができる。なお、保持物は、作業者の手に持つ物に限定されるものではなく、例えば手や頭、腰等に装着する物や、力を加えて移動させる物等も含む。

＜作業者負荷テーブル１５−４＞
図９は、作業者負荷テーブルの一例を示す図である。図９に示す作業者負荷テーブル１５−４の項目としては、例えば「Ｔｉｍｅ」、「頭位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右種別」、「右手負荷」、「左手位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左種別」、「左手負荷」、「腰位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「右足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「左足位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）」、「姿勢ＩＤ」、「全体負荷」等があるが、これに限定されるものではない。

作業者負荷テーブル１５−４は、作業内容に対応する工程作業の所定時間間隔（例えば、１秒）毎に、作業者の体の各部位の姿勢（３次元座標）と、所定の部位（例えば、右手、左手）の負荷値、及び各部位全体の負荷値を記憶する。全体負荷は、負荷算出手段１３により算出される。また、姿勢ＩＤは、上述した姿勢毎負荷テーブル１５−２から、その時点（Ｔｉｍｅ時点）での作業時の姿勢に最も近似する姿勢データ又は同一の姿勢データのデータＩＤが記憶される。

本実施形態では、作業者毎負荷集計手段１３−３が、例えば図９に示すように所定時間間隔毎に得られた全体負荷値を集計することで、各工程に対する作業者毎の作業負荷（総負荷）を取得することができ、作業者毎の負担を適切に把握することができる。

＜負荷取得の具体例＞
次に、本実施形態における負荷取得の具体例について説明する。図１０は、作業者の姿勢の一例を示す図である。また、図１１は、負荷算出の具体例を示す図である。

本実施形態では、図１０に示すように、入力手段１１により設定された工程計画等に基づき、作業作成手段１２により作成された作業内容に対して所定時間毎の作業者３０の動作（姿勢）がシミュレーションされる。また、本実施形態では、負荷算出手段１２によりその動作（姿勢）の変化や保持物の有無、形状等における負荷を取得し、作業者毎の適切な作業負荷を取得する。

例えば、本実施形態において、負荷算出手段１３は、例えば図１１に示すような姿勢Ａ〜Ｃにおいて、それぞれ異なる負荷率を設定することができる。また、負荷算出手段１３は、作業者の姿勢（体の各部位の３次元座標）に対応した負荷率を設定した上で、その姿勢で保持している物体（例えば、部品、荷物）の重量、負荷係数等を乗じることで、作業者の負荷を数値化する。

図１１の例では、作業者３０に対して姿勢Ａ（立位）の負荷率＝１．０、姿勢Ｂ（中腰）の負荷率＝１．４、姿勢Ｃ（捻り）の負荷率＝１．２として設定されているが、負荷率の設定についてはこれに限定されるものではない。

また、本実施形態では、工程上、作業者が保持する保持物４０に対する負荷を設定する。例えば、保持物４０が部品Ａである場合には、部品Ａに対する重量や負荷係数を用いて負荷を算出する。負荷係数とは、上述したように、例えば形状、サイズ、及び材質のうち、少なくとも１つに対して負荷係数が設定されていればよい。図１１の例では、部品Ａの材質がプラスチックの場合には負荷係数を１．０としたり、形状が工具の場合には負荷係数を１．５としているが、これに限定されるものではない。

つまり、負荷算出手段１３は、作業者の姿勢毎に負荷率を設定し、また作業者が工程上必要な保持物の重量や負荷係数を設定して、作業者の作業をシミュレーションしたときの作業負荷を算出する。この場合、負荷算出手段１３は、例えば図１１に示すように、「負荷＝作業者の姿勢に基づく負荷率×重量×保持物に基づく負荷係数」として計算することができるが、これに限定されるものではない。例えば、上述した保持物毎負荷係数テーブル１５−３に重量も含めた負荷係数が設定されている場合には、作業者の姿勢に対応する負荷率と負荷係数とを乗算すればよい。

また、負荷算出手段１３は、単位時間に保持する各保持物に対して計算した負荷を合計して部品毎の組み付け負荷を算出し、更に工程の１サイクル毎の負荷を合計して作業者毎の負荷を取得する。取得した作業負荷に基づいて、作業作成手段１２は、他の作業者と負荷が均等になるように組み付け部品の再割り当てを行ったり、工程又は担当作業を分割して作業者への再割り当て等を行うことができる。このように、本実施形態では、適切に作業者毎の作業負荷を推定することができ、推定された作業負荷から適切な工程計画の作成を支援することができる。

上述した処理では、作業者の姿勢及び作業者が工程中に保持する保持物に対応する負荷を用いて負荷を取得したが、これに限定されるものではなく、何れか一方の負荷のみを用いてもよい。また、上述した負荷の算出については、上述した内容に限定されるものではなく、例えば荷物を保持したときの各部位（筋肉）にかかる力を基準に負荷を算出してもよい。なお、筋力は、作業者の性別や年齢等により異なる。そのため、本実施形態では、例えば上述した性別や年齢等の作業者情報と、作業者情報に対応する負荷を設定しておき、設定した負荷を用いて、作業者毎の作業負荷をより適切に算出することもできる。

上述したように、本実施形態では、適切に作業負荷を推定することができる。具体的には、実際に生産ラインを動かす前にシミュレーションを行い、作業者の姿勢及び運搬する保持物等から作業負荷を推定することで、作業者毎の負荷（例えば、疲労の原因等）を数値化することができる。したがって、本実施形態は、数値化された負荷を基準に作業時間を均等化するための工程計画を作成することができる。また、本実施形態は、単純な時間で均等化することなく、作業者毎の負荷を考慮した作業時間で工程を均等化するため、休憩時間や作業者交代等のスケジューリングを適切に計画することができる。したがって、本実施形態では、適切な工程計画の作成を支援することができる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、上記変形例以外にも種々の変形及び変更が可能である。

なお、以上の実施例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、
作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する、
処理をコンピュータに実行させる作業負荷推定プロラム。
（付記２）
作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを取得し、
作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出し、
算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力する、
処理をコンピュータに実行させる作業負荷推定プロラム。
（付記３）
前記姿勢に対応する負荷は、前記作業者の少なくとも１つの部位の位置座標に対応させた負荷であることを特徴とする付記１又は２に記載の作業負荷推定プログラム。
（付記４）
前記保持物に対応する負荷は、前記保持物の形状、サイズ、及び材質のうち、少なくとも１つに対応させた負荷であることを特徴とする付記１乃至３の何れか１項に記載の作
（付記５）
前記姿勢に対応する負荷の特定は、
前記作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータから、前記作業者の姿勢に最も近似した姿勢に対する負荷を用いて特定することを特徴とする付記１乃至４の何れか１項に記載の作業負荷推定プログラム。
（付記６）
前記姿勢に対応する負荷と前記保持物に対応する負荷とを乗算して負荷を算出することを特徴とする付記１乃至５の何れか１項に記載の作業負荷推定プログラム。
（付記７）
情報処理装置が、
作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、
作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出することを特徴とする作業負荷推定方法。
（付記８）
情報処理装置が、
作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを取得し、
作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出し、
算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することを特徴とする作業負荷推定方法。
（付記９）
作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する負荷算出手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
（付記１０）
作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを作業作成手段と、
作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段を参照して、前記作業作成手段により取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出する負荷算出手段とを有し、
前記作業作成手段は、前記負荷算出手段により算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することを特徴とする情報処理装置。

１０ 情報処理装置
１１ 入力手段
１２ 作業作成手段
１３ 負荷算出手段
１４ 表示部
１５ 記憶手段
２１ 入力装置
２２ 出力装置
２３ ドライブ装置
２４ 補助記憶装置
２５ 主記憶装置
２６ ＣＰＵ
２７ ネットワーク接続装置
２８ 記録媒体
３０ 作業者
３１ 頭
３２ 右手
３３ 左手
４０ 保持物

Claims (9)

1. 作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、
   作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
   特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する、
   処理をコンピュータに実行させる作業負荷推定プロラム。
2. 作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを取得し、
   作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
   特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出し、
   算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力する、
   処理をコンピュータに実行させる作業負荷推定プロラム。
3. 前記姿勢に対応する負荷は、前記作業者の少なくとも１つの部位の位置座標に対応させた負荷であることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業負荷推定プログラム。
4. 前記保持物に対応する負荷は、前記保持物の形状、サイズ、及び材質のうち、少なくとも１つに対応させた負荷であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の作業負荷推定プログラム。
5. 前記姿勢に対応する負荷の特定は、
   前記作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータから、前記作業者の姿勢に最も近似した姿勢に対する負荷を用いて特定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業負荷推定プログラム。
6. 情報処理装置が、
   作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、
   作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
   特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出することを特徴とする作業負荷推定方法。
7. 情報処理装置が、
   作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを取得し、
   作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを参照して、取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、
   特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出し、
   算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することを特徴とする作業負荷推定方法。
8. 作業に応じた作業者の姿勢の時間的な変化を示すデータ又は作業に応じた作業者の保持物を示すデータを取得し、作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、取得した該データに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記作業における前記作業者の総負荷を算出する負荷算出手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
9. 作業者の姿勢の時間的な変化又は作業者の保持物の情報を含む、複数の作業者のそれぞれの作業スケジュールデータを作業作成手段と、
   作業者の姿勢と負荷との対応関係を示すデータ又は保持物と負荷との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段を参照して、前記作業作成手段により取得した該作業スケジュールデータに含まれる作業者の各姿勢に対応する負荷又は取得した該データに含まれる作業者の保持物に対応する負荷を特定し、特定した前記負荷を集計して、前記複数の作業者のそれぞれについて、対応する作業スケジュールに応じた作業者の総負荷を算出する負荷算出手段とを有し、
   前記作業作成手段は、前記負荷算出手段により算出した前記複数の作業者の総負荷に基づいて、前記複数の作業者のうちの少なくとも一人の作業者についての作業スケジュールを変更して、前記複数の作業者の総負荷の偏りを減じた変更作業スケジュールを出力することを特徴とする情報処理装置。

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