JPH0756997A - 作業割付システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人手による組立ラインにおいて作業者の作業
能力と、作業難易度とを考慮した作業の割付を行う作業
割付システムを提供することにある。 【構成】 作業者毎に作業者レベルを設ける。そして割
付時に作業者レベルと作業との組み合わせを評価し、作
業を割付る作業割付部を設けることにより作業者の能力
を考慮した割付が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭電化製品等の人手
による生産ラインにおいて、作業者の作業負荷と生産効
率を考慮した作業の割付に関する。

【０００２】

【従来の技術】人手による生産ラインでは、作業管理者
は製作する機種が替わる毎に、各作業者に対して各々が
行うべき作業を、各作業者の作業時間が均一にかつタク
トタイムができるだけ短くなるように割付る。このと
き、特開平３−２８９０３号公報に記載のようにその根
拠となる作業時間には、作業管理者が作業分析などによ
り、代表的な作業動作について、また、作業者が十分に
作業に慣れた状態での作業時間として、一定の値を求め
これを基にして各作業の作業時間を決定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、作業者には初
級者から熟練者まであり、その作業能力は一定ではな
い。

【０００４】さらに、現状の作業者個々についてその作
業能力を把握、管理しているわけではない。すなわち個
々の作業者の作業能力に適した割付がおこなわれている
わけではなく、例えば熟練者に対して容易な作業を割付
た場合は作業に遊び時間が生じ、一方初級者に難しい作
業を割付た場合は作業者の過負荷や作業時間超過につな
がる。これにより、割付時に作業管理者は各々の作業時
間をできるだけ最短で均一化したつもりが、実際には個
々の作業時間に差が生じ全体のタクトが最も作業者負荷
の大きい作業に拘束されて長くなり、全体の生産効率が
低下してしまう問題が生じている。

【０００５】また、人手による組立では自動組立と異な
り、常に一定の作業時間とはならず、特に生産開始初期
において作業の不慣れによる作業時間超過が生じ、これ
は生産ロスにつながる。 従来は、一時に生産する製品
の機種あたりの量（ロットサイズ）が大きく、総量にた
いしての初期の生産ロスは無視でき、あるいは作業者が
作業に十分慣れた時点で、コンベア速度を上げるなどし
てタクトを少し短くすることで生産量を上げ、ロスを取
り戻すことができた。

【０００６】現在、機種あたりの小ロット化が進み、前
記初期生産ロスが全体に占める量が大きくなり、またタ
クト短縮による回復を行う前に機種切替が生じ、ロスの
回復が不可能となっている。

【０００７】その結果、生産計画と実際の生産量との不
一致と生産量回復のためのタクトの大幅短縮のための作
業者の負荷の増大といった問題が生じている。

【０００８】本発明は、人手による生産ラインにおい
て、作業者の作業能力と、作業難易度とを考慮した作業
の割付を行う作業割付システムを提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、作業者の人手で行われる複数の作業により生産を行
う生産ラインにおける、各作業者への上記作業の割付を
行う作業割付システムにおいて、各作業者の作業能力を
表す作業者レベルを記憶する作業者情報記憶部と、各作
業の難易度を表す作業難易度および標準作業時間を記憶
する作業情報記憶部と、上記標準作業時間と、上記作業
者レベルと、上記作業難易度とを用いて各作業者への上
記作業の割付を行う作業割付部とを有することとしたも
のである。

【００１０】

【作用】上記のように構成されているため、上記作業割
付部は、上記標準作業時間と、作業者の作業能力を表す
上記作業者レベルと、上記作業難易度とを用いて各作業
者への上記作業の割付を行うことができる。そのため、
作業者個々の作業能力と、作業難易度とを考慮した、無
駄の少ない、作業の割付を行うライン管理システムを提
供できる。

【００１１】

【実施例】まず、実施例の概要を述べる。本実施例で
は、作業者毎に作業者レベルを設ける。そしてこれを作
業者に関する他の情報（性別、生年月日、過去経験作業
種等）と供に記憶しておく作業者情報記憶部と、割付時
に作業者レベルと作業との組み合わせを全て評価するこ
とにより最短、均一化を図る作業割付部を設けることに
より作業者の能力を考慮した割付が実現できる。

【００１２】さらに、作業時間を固定値ではなく時間あ
るいはワーク生産台数によって変化するものとし、その
時間変化はα・ｅｘｐ（−β・ｎ）＋ｔで記述される作
業習熟関数とする。

【００１３】そして、作業者毎に実際の作業時間を測定
する作業モニタ部と、作業モニタ部で測定した各作業者
の上記実作業時間をワーク毎に順次記憶する作業時間履
歴記憶部とを持ち、この作業時間履歴より作業時間の変
化を上記作業習熟関数に近似して求める関数近似部と、
作業習熟関数の各パラメータ内の上記作業者レベルを作
業者情報部に、上記作業難易度、上記標準作業時間（最
小作業時間）を作業情報部に格納し、それぞれを更新す
るパラメータ更新部から構成される作業割付システムと
する。

【００１４】一方、作業モニタ部は作業者の直前に複数
の距離センサが並んだからなるセンサ列部と作業位置を
特定する作業者位置特定部と、この作業者位置から作業
者の作業時間を計算する作業時間計算部を有する。

【００１５】作業者情報記憶部は、各作業者の性別、生
年月日、過去経験作業とその回数と不良率と作業開始日
時と終了日時、作業者の作業能力を表す作業者レベル、
からなる作業者情報を記憶している。また、作業情報記
憶部は、作業の作業動作、使用部品、使用治具、標準作
業時間からなる作業情報を記憶している。

【００１６】ここで、作業習熟関数を α・ｅｘｐ（−β・ｎ）+ｔ α：作業者レベル β：作業難易度 ｎ：ワークの生産開始からの台数 ｔ：最小作業時間 と定義し、作業割付部は作業を各作業者に振り分ける時
に、その製品の台数、各作業者の上記作業者レベル、各
作業の上記作業難易度及び上記最小作業時間を基に、作
業習熟関数を用いて作業者と作業の組み合わせ全てに対
して作業時間を求め、その内生産開始から生産終了まで
の各作業者の作業時間の総和が最小となる組み合わせを
各作業者に割付る。作業モニタ部は、作業者毎に実際の
作業時間を測定する。そして作業時間履歴記憶部は作業
モニタ部で測定した各作業者の上記実作業時間をワーク
毎に順次記憶する。

【００１７】関数近似部は上記作業時間履歴より作業習
熟関数に近似するよう各パラメータを求める。パラメー
タ更新部は求まった作業習熟関数の各パラメータである
上記作業者レベルを作業者情報部に、上記作業難易度、
上記最小作業時間を作業情報部に格納しそれぞれを更新
する。

【００１８】一方、作業モニタ部の内、センサ列部は作
業者の前に複数の距離センサが並び、作業者位置特定部
はセンサ列部の内のある複数の距離センサからの距離情
報から作業位置を特定することにより作業者の作業位置
を自動的に計測する。

【００１９】作業者位置特定部は作業位置測定を周期的
に行ない、作業者移動速度計算部はこの周期的に算出さ
れる作業者位置から作業者速度を求める。同様に作業時
間計算部は作業者位置から作業者の作業時間を求める。
同様に作業者移動距離計算部は作業者位置から作業者の
移動距離を求める。以上により作業者位置から作業者移
動速度、作業時間、作業者移動距離を自動的に求めるこ
とができる。

【００２０】実施例について図１を用いて詳細に説明す
る。ここで対象となるラインは連続コンベアに作業者が
配置されワークの組立を行う人手組立ラインである。本
発明に係るライン管理システムは、作業割付システム１
００と、習熟度評価システム２００とを有する。作業割
付システム１００は、作業車上法記憶部１１と、作業上
法記憶部１２と、割付部（ホスト計算機３００から生産
台数の指示を受付ける受付け手段）１３と、作業教示部
１４とを有する。習熟度評価システム２００は、パラメ
ータ更新部１８と、関数近似部１７と、作業時間履歴記
憶部１６と、作業モニタ部１５とを有する。

【００２１】作業者情報記憶部１１は各作業者の性別
と、生年月日と、過去経験作業に関する情報（その作業
の種別、その回数、不良率、その作業の作業開始日時と
終了日時（前回の作業から今回の作業までの経過時間に
より作業者レベルが変化することを考慮するため））
と、およびそれらに基づいて決めた作業者の作業能力を
表す作業者レベルとからなる作業者情報を記憶してい
る。作業情報記憶部１２は作業の作業動作、使用部品、
使用治具、その作業の作業者の習熟のし易さを表す作業
難易度、及び十分に習熟した時点での作業の最小所要時
間である標準作業時間からなる作業情報を記憶してい
る。

【００２２】作業割付部１３にある機種の割付が指示さ
れると、そのワーク全体を最短時間で作成できるよう、
上位生産計画系（ホスト計算機３００）からのその機種
の生産台数、作業者情報記憶部１１にある作業者レベ
ル、作業情報記憶部１２にある作業難易度及び標準作業
時間を用いて作業を作業者に割り当てる。

【００２３】関数近似部１７は作業時間履歴記憶部１６
より作業習熟関数に近似するよう各パラメータを求め
る。パラメータ更新部１８は求まった作業習熟関数の各
パラメータである作業者レベルを作業者情報部１１に、
作業難易度、標準作業時間を作業情報部１２に格納しそ
れぞれを更新する。

【００２４】次に割付部１３における割付方式について
具体的に述べる。

【００２５】まず、予め各作業者のワーク種毎の作業時
間を作業者の作業習熟関数 α・ｅｘｐ（−β・ｎ）＋ｔ で求める。この関数を図２に示す。ここで作業者レベル
とは、各作業者が割付られた作業を処理できる能力のを
示し、実際には上記当機種の最初の一台のワークの作業
時間である。従って作業能力が低い場合レベルを示す値
は大きく、作業能力が高い場合その値は小さい。また作
業者が始めてで未知の作業者レベルの場合、次のような
方式により作業者レベルを求める。

【００２６】まず、予め作業者の評価値である作業者情
報記憶部１１内の性別、生年月日、過去に経験した作業
とその回数とその時の不良率とその作業の作業開始日時
と終了日時といった情報に対して個々に作業者レベル値
を設定しておく。１例として経験年数について上げると としておく。そして作業者の各情報について作業者レベ
ルを求め、その平均値をその作業者の作業レベルとす
る。ここでは明確なレベル設定と平均値によるレベル算
出を行ったが、その他に各情報についてメンバシップ関
数で定義しておき、ファジーにて求めても良い。

【００２７】作業難易度とは、その作業のやり易さで、
実際には指数関数のべき乗係数で、作業時間の収斂度を
意味する。値が大きいとワークの台数毎の作業時間の収
斂が早く、作業が簡単で慣れ易いことを意味する。

【００２８】標準作業時間とはその機種の生産が進み各
々の作業者がその作業に十分に習熟したときの作業時間
で、従来の割付に用いられていた作業時間である。その
作業がはじめて行われる場合、作業難易度、標準作業時
間は、作業者レベルと同様に、前述した方式により一定
の値が与えられてる。

【００２９】割付は次のステップをとる。

【００３０】１．所定の作業者に対する上記当機種の作
業の組み合わせ全てについて、作業者情報記憶部、及び
作業情報記憶部から作業者レベル、作業難易度、標準作
業時間を読みだし、作業習熟関数を求める。

【００３１】２．各作業者の作業習熟関数を用いて、上
記当機種の生産開始から生産終了までの各作業者の作業
時間の総和を求める。この結果例について図３に示す。
図は作業者と作業のマトリックス形式となっている。

【００３２】３．上記結果を基に作業の作業者への割付
を行う。

【００３３】まず、全組み合わせの内最短時間を検索す
る。この例の場合ＴｎＮとする。すなわち作業Ｎが作業
者ｎに割付られたこととなる。次に、作業Ｎと作業者ｎ
を除いた中で最短時間を検索し、作業と作業者を決定し
割付る。以上を繰り返し作業と作業者の組み合わせ、す
なわち割付結果を得る。

【００３４】割り付けられた作業は作業教示部１４によ
り作業者に指示される。この教示例として、ワークに圧
縮機、タンク、止め具を固定する作業を例にとり、その
作業内容を表すディスプレイ画面表示の例を図４に示し
説明する。画面には４種の情報がそれぞれウィンド形式
にて表示されている。順次説明すると、製品コード
（４１）：製造番号４１０、機種番号４１１、ワークの
投入日４１２とその先頭からの番号４１３といった対象
ワークの情報について表示している。部品リスト（４
２）：圧縮機４２１とこれに取り付けるタンク４２２、
圧縮機４２１をワーク４４１に固定する止め具４２３，
４２４，４２５といった部品内容を示している。部品
取付け難易度（４３）：作業の難易度を作業者に判り易
くレベルで表している。ここでは、前期部品リスト番号
中１，２の部品組付作業が難しいレベルＡであるとして
いる。組立方向と位置：前記の部品の取付け内容を図
的に表現したもので、部品の姿勢、取付け移動方法を示
している。

【００３５】次に作業モニタ部について説明する。作業
者の作業は、連続コンベア上のワークに対して作業を行
うので、作業時はコンベア上のワークに合わせて移動
し、作業を終了すると、作業開始位置に戻り、次のワー
クに対する。以上の動作を繰り返して行う。すなわち作
業者がワーク移動方向に同様に動いている時が作業中す
なわち作業時間を意味している。そこで作業者の位置を
測定し、ワーク移動方向での移動開始から中止までの時
間を測定することで作業時間が求められる。

【００３６】作業者の位置測定機構について次に説明す
る。図５にラインと測定機構及び作業者の関係を示す。
４１〜４４は距離センサでここでは超音波センサを用い
ているが、その他光学的センサでもよい。４５は各セン
サからの測定距離を基に作業者位置を特定する作業者位
置特定部。各距離センサ４１〜４４と作業者位置特定部
４５は有線にて接続されているが、これが無線であって
もよい。４６は測定対象である作業者。４７はコンベ
ア。４８は作業対象であるワークである。作業者４６の
前、コンベア４７の縁に距離センサ４１〜４４を一定間
隔で設置した距離センサ列がある。距離センサ個々の位
置は予め計測しておくなどして既知である。また設置は
特にライン上で一定間隔である必要はなく、作業者がラ
イン上に疎らな場合等、状況に応じて作業者の作業範囲
内で２つ以上の距離センサの測定範囲が重なっていれば
どのような間隔であってもよい。

【００３７】ここで、一人の作業者についての位置測定
について示す。作業者は図５の位置にいるものとする。
したがって、センサ４２、４３の距離測定範囲内にある
ので、センサ４２、４３により図６のような距離ｒ２、
ｒ３が測定される。この距離は作業位置特定部４５に伝
達され、作業位置特定部４５では次のような処理により
作業者４６の位置を特定する。

【００３８】センサ４２、４３の各位置ｐ２、ｐ３はセ
ンサの設置時に計測済みであり既知である。センサ位置
ｐ２、ｐ３とそこからの各距離ｒ２、ｒ３の弧の交点ｐ
ｍが作業者４６の位置である。さらに、複数の作業者に
ついて同様な処理を行い全作業者の現在位置がもとま
る。そしてこの測定及び処理を周期的に行うことにより
全作業者の位置が逐次測定できる。次に作業時間計算部
部４９で以下の処理を行う。上記作業位置の内、各作業
者の最もコンベアの上流（ワークの進行逆方向）がその
作業者の作業開始位置であり、最もコンベアの下流（ワ
ークの進行逆方向）がその作業者の作業終了位置であ
り、その間の移動時間その時間が作業時間である。した
がって作業開始の時間と作業終了の時間との差が作業時
間としてもとまる。

【００３９】ここで、作業者の作業開始位置が前回の位
置よりも下流にずれて行くときは、作業に時間がかかり
すぎ戻るための時間が少ないことを意味している。した
がって、作業者の作業開始位置をモニタすることにより
作業の負荷状況も知ることができる。

【００４０】以上より周期的に求めた各作業者の作業時
間は生産順に作業時間履歴記憶部１６に格納される。こ
の作業時間履歴記憶部１６に格納された生産順に並んだ
作業時間を用いて、習熟関数α・ｅｘｐ（−β・ｎ）＋
ｔを求める。

【００４１】まず、生産最終台の作業時間を十分に作業
を習熟したものとして、標準作業時間ｔとする。次に、
台毎の各作業時間から前記ｔをそれぞれ引き、残りの値
について生産台数ｎに対する指数関数ｘ・ｅｘｐ（−ｙ
・ｎ）に近似する。このときのｘ及びｙがα及びβであ
る。ここでｎ＝０のときの習熟関数値は、作業者の作業
開始時の作業時間を表し、作業者レベルαと標準作業時
間ｔとの和である。最後に、パラメータ更新部１８は求
めた作業者レベルを作業者情報記憶部１１に、標準作業
時間及び作業難易度を作業情報記憶部１２に格納する。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、従来作業割付時に考慮
されていなかった作業開始時の作業未習熟による作業時
間増加を、加味した割付となるので生産初期の生産ロス
低減に効果がある。

【００４３】また、各作業者の能力を考慮した作業とな
るので作業者の負荷が均一化でき、過負荷や手空きが少
なくなり、疲労の軽減や製品の信頼性向上に効果があ
る。

【００４４】さらに本発明の作業モニタ部により作業者
の作業位置を常時監視できるので、その作業位置の変化
を判定することにより、例えばラインの下流に流されれ
ば過負荷や疲労状況にあり、逆に上流に動けば余裕があ
るなど、作業者の作業状況の判定に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるライン管理システムのブロック
図。

【図２】本発明における作業習熟関数の一例で、関数の
各パラメータの説明図。

【図３】本発明の作業指示画面例を示す説明図。

【図４】本発明における作業者モニタ部の表示の一例を
示す説明図。

【図５】本発明の作業指示画面例を示す説明図。

【図６】作業者の位置の求め方の説明図。

【符号の説明】

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業者の人手で行われる複数の作業により
   生産を行う生産ラインにおける、各作業者への上記作業
   の割付を行う作業割付システムにおいて、 各作業者の作業能力を表す作業者レベルを記憶する作業
   者情報記憶部と、 各作業の難易度を表す作業難易度および標準作業時間を
   記憶する作業情報記憶部と、 上記標準作業時間と、上記作業者レベルと、上記作業難
   易度とを用いて各作業者への上記作業の割付を行う作業
   割付部とを有することを特徴とする作業割付システム。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業割付システムにおい
   て、 生産台数の指示を受付ける受付け手段を有し、 上記作業割付部は、作業者レベル、作業難易度、生産台
   数、標準作業時間を用いて、生産台数の単調減少関数で
   ある作業習熟関数により、各作業者の作業時間を求め
   て、各作業者への上記作業の割付を行うことを特徴とす
   る作業割付システム。
3. 【請求項３】請求項２記載の作業割付システムにおい
   て、 上記作業習熟関数は、αを作業者レベル、βを作業難易
   度、ｎを生産台数、ｔを標準作業時間とした時に、α・
   ｅｘｐ（−β・ｎ）+ｔで定義されるものであることを
   特徴とする作業割付システム。
4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の作業割付シス
   テムにおいて、 上記作業割付部は、上記作業を各作業者に割付る時に、
   作業者と作業の組み合わせの全てに対して作業時間を求
   め、得られた作業時間の内で、作業時間を最小とする組
   み合わせを求めることにより、各作業者に作業を割付る
   ことを特徴とする作業割付システム。
5. 【請求項５】請求項２、３または４記載の作業割付シス
   テムにおいて、 生産台数に対する、各作業者の作業時間の履歴を記憶す
   る作業時間履歴記憶部と、 上記作業習熟関数を用いて、上記作業時間履歴より作業
   時間の変化を上記作業習熟時間の関数で近似して、上記
   作業者レベルα、上記作業難易度β、上記標準作業時間
   ｔの各定数を求める関数近似部とを有することを特徴と
   する作業割付システム。
6. 【請求項６】請求項５記載の作業割付システムにおい
   て、 作業者毎の作業時間を測定する作業モニタ部を有し、 上記作業時間履歴記憶部は、上記作業モニタ部で測定し
   た各作業者の作業時間を記憶することを特徴とする作業
   割付システム。
7. 【請求項７】請求項６記載の作業割付システムにおい
   て、 上記作業モニタ部は、作業者の位置により、作業開始及
   び作業終了とがわかる作業をモニタの対象とし、 上記作業モニタ部は、複数の距離センサからなるセンサ
   列部と、 上記センサ列部の内の複数の距離センサからの距離情報
   から作業位置を特定することを行う作業者位置特定部
   と、 上記作業者位置から作業者の作業時間を計算する作業時
   間計算部とを有することを特徴とする作業割付システ
   ム。
8. 【請求項８】請求項７記載の作業割付システムにおい
   て、 上記作業者位置特定部は、上記センサ列部の内の複数の
   距離センサからの距離情報から上記作業者位置を特定す
   ることを周期的に行い、 上記作業時間計算部は、周期的に算出される上記作業者
   位置から作業者の作業時間を計算することを特徴とする
   作業割付システム。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７または
   ８記載の作業割付システムにおいて、 割付られた作業内容を出力する作業出力部を有すること
   を特徴とする作業割付システム。
10. 【請求項１０】作業者の人手で行われる複数の作業によ
    り生産を行う生産ラインにおける、各作業者の作業時間
    を決定するための作業習熟関数を求める習熟度評価シス
    テムにおいて、 各作業者の作業時間の履歴を記憶する作業時間履歴記憶
    部と、 αを各作業者の作業能力を表す作業者レベル、βを各作
    業の難易度を表す作業難易度、ｎを生産台数、ｔを標準
    作業時間とした時に、α・ｅｘｐ（−β・ｎ）+ｔで定
    義される作業習熟関数を用いて、上記作業時間履歴より
    作業時間の変化を上記作業習熟時間の関数で近似して、
    上記作業者レベルα、上記作業難易度β、上記標準作業
    時間ｔの各定数を求める関数近似部と、 得られた上記作業者レベルを記憶する作業者情報記憶部
    と、 得られた上記作業難易度と、上記標準作業時間とを記憶
    する作業情報記憶部とを有することを特徴とする習熟度
    評価システム。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の習熟度評価システムに
    おいて、 作業者毎の作業時間を測定する作業モニタ部を有し、 上記作業時間履歴記憶部は、上記作業モニタ部で測定し
    た各作業者の作業時間を記憶することを特徴とする習熟
    度評価システム。
12. 【請求項１２】請求項１０記載の習熟度評価システムに
    おいて、 上記作業モニタ部は、作業者の位置により、作業開始及
    び作業終了とがわかる作業をモニタの対象とし、 上記作業モニタ部は、複数の距離センサからなるセンサ
    列部と、 上記センサ列部の内の複数の距離センサからの距離情報
    から作業位置を特定する作業者位置特定部と、 上記作業者位置から作業者の作業時間を計算する作業時
    間計算部とを有することを特徴とする習熟度評価システ
    ム。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の習熟度評価システムに
    おいて、 上記作業者位置特定部は、上記センサ列部の内の複数の
    距離センサからの距離情報から上記作業者位置を特定す
    ることを周期的に行い、 上記作業時間計算部は、周期的に算出される上記作業者
    位置から作業者の作業時間を計算することを特徴とする
    習熟度評価システム。