共同研究・競争的資金等の研究課題

わが国の製造業における高付加価値、高品質な製品は、設備や道具を高い技能で操作する作業者によって支えられている。本研究は、その様な技能者を育成する訓練に着目して研究を進める。優れた技能を習得するには、作業を成功に導く最適な身体動作を理解するとともに、その遂行が正しくなされているかを適切に判断する技術が作業者には求められる。 訓練中は、様々な試行錯誤の帰結として動作のバラツキが大きくなり、作業にミスが生じる。この身体動作のバラツキを適切に判断できる技術が、作業技能の習得に及ぼす影響すると考えており、本研究で実証的に検証し、技能伝承の解明について深化させる。

熟練した技能は長期間の訓練の中で、作業を繰り返すことによって習得される。その技能の中には暗黙的な知識が多く含まれる。しかし、従来までの作業習熟に関する研究では、作業時間の変化に着目することが多く、作業時間の変化のみからでは、作業者の暗黙的な知識の獲得程度について評価することが困難であった。そこで本研究では、作業習熟過程における暗黙的な知識の獲得を機能的近赤外分光法装置(functional Near Infrared Spectroscopy: NIRS)を用いて測定し、作業者の脳活性の状態から暗黙的な知識の獲得程度を評価することを試みた。 従来研究では、評価すること困難であった暗黙的な知識の獲得に着目し、それを脳の活性状態から評価することを試みた研究である。 この研究成果の応用のひとつに産業界での活用が考えられる。これまでは、作業時間の短縮が作業者の習熟程度を評価する指標であった。しかし、作業時間のみでは、作業のカンコツに相当する暗黙的な知識の獲得程度までは評価することできない。そこに、本研究の成果を応用することで、作業者のカンコツなどの暗黙的な知識の獲得過程を評価し、作業者の熟練度を評価できる可能性がある。

これまでの技能評価は、作業の繰り返しに伴う作業時間の低減に加え、作業中の運動技能の評価（以降、外的評価と呼ぶ）が主であった。 ところが、実際の作業現場では、この外的評価のみでは不十分であることが多い。例えば、外的評価に合格しても、判断技能を十分に習得できていないために、実際に作業を開始すると、突発的な不良の発生や作業品質の不安定さが発生する。また、実際の製品の状況に応じた現場合わせや調整などの柔軟な摺合せ作業への対応も困難であったりする。 この様に、作業を行いながらその状況を的確に判断する力、すなわち、判断技能の習得が重要で、作業者の生理的な反応特性から解析する。 本研究は、生理的反応特性の変化を機能的近赤外分光装置（functional Near Infraed Spectroscopy:NIRS）を用いて、脳の活性状態から作業者の習熟の程度の評価を試みた。その結果、作業の正確性などの質的な部分の習熟について、脳の活性状態から評価することができた。また、習熟を促進させるため、作業者へ声を掛けるタイミングを評価した結果、作業ミスが生じた直後に、声を掛けることで有効であるとの結果が得られた。さらに、作業者の習熟の程度を評価するために、深層学習を活用した作業解析システムを開発し、実際の工場で、その精度を評価したところ高い精度が得られた。 作業者の習熟程度を評価する指標として、一般に、同一作業の繰り返しに伴い減少する作業時間が用いられる。しかし、実際の製造現場では、作業時間が十分に低減したのちも、作業ミスによって製品品質に影響を及ぼす問題が生じている。そのため、習熟程度を評価する方法として作業時間を用いるだけでは、十分であるとは言えない。本研究の作業習熟に関する研究は、ものづくりの品質維持向上に向けた基礎的な研究と言った社会的意義がある。

工場において作業内容を正しく推定することにより、部品の取付順序や取付位置の誤り、さらには部品の取付忘れなどと言った作業ミスに対して、適切に作業者へ警告し、作業ミスを低減させる管理システムの開発を目指している。特に本研究では、作業を撮影するカメラ位置について2つの検討している。ひとつは、カメラを天井に設置し、その画像を解析することで作業内容を推定し、もうひとつは、作業者にウェアラブルカメラを装着し、その画像を解析することで作業内容を推定した。