2020 Fiscal Year Research-status Report

Study on introduction and effect of the inspection tool in consideration of a human factor in the manufacturing industry

Research Project

Project/Area Number	19K13766
Research Institution	Ibaraki University
Principal Investigator	原口春海茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (70796325)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	生産管理 / 品質管理 / 作業者訓練 / 機械学習 / 人的要因 / 検品作業
Outline of Annual Research Achievements	本研究は製造業における人的要因を考慮した検品ツールの導入とその効果の検証をテーマとする3年間課題である．検品対象は歯科用ドリルである．研究ステップは6ステップに分かれており，各年2ステップずつ進める予定となっている．2年次は「ステップ3．品質検査ツール（Ver.1）導入による，作業効率の変化を作業者ごとに測定し，ツールを用いた場合の作業者の技能評価（その2）」「ステップ4．品質検査ツール（Ver.1）に優先順位の低い機能を追加したVer.2を開発」に取組んだ．ステップ3．についてはコロナ禍により実際の作業現場での検証が行われなかったため学生によるシミュレーションを行い，その結果をもとにステップ4. の機能追加を行った．具体的には，前年度の実績による作業者によるばらつきを反映した4値(0.明らかな良品，1.人によっては不良品にするが実際は良品，2.人によっては良品にするが実際は不良品，3.明らかな不良品)による判別モデルにおいて，不良品の判別が特に難しいことと，同じサンプルでもその時の状況によって判断が異なる場合が想定されるため，機械学習による判別モデルを作成する際には使用するアルゴリズムやパラメータ設定と同時にサンプルそのものの精度向上も必要であることが分かった．そこで新機能として，サンプルをラベル付けする作業者の技能向上を目的とした作業者訓練機能を追加した．その結果，作業者ごとの判断の違いを記録することが可能になり，その結果に基づいてサンプルのラベルを変更し判別モデルの精度向上を実現した．一方で作業者による判別は前後のサンプルの状態にも影響されることが判明し，今後の課題となった．研究実績は年度内の報告は国内学会1回の報告で終えたが，2021年発表の国際会議1回へ応募および論文1件の投稿を行った．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2年次の目標であった「品質検査ツール（Ver.1）導入による，作業効率の変化を作業者ごとに測定し，ツールを用いた場合の作業者の技能評価（その2）」「品質検査ツール（Ver.1）に優先順位の低い機能を追加したVer.2を開発」について当初予定していた実現場での検証は見送られたが，方法を変えて達成し，研究成果の報告を行うことが出来たので順調に進展していると判断する．判別モデルは現在のアルゴリズムだけでなく異常検知などの新しい方法を積極的に取り込んで精度向上を目指し，作業者訓練機能の追加により作業者による判断のばらつきを個人ごとに把握することが可能になったため，より具体的な解析に取組めた．研究実績は年度内の報告は国内学会1回の報告で終えたが，2021年発表の国際会議1回へ応募および論文1件の投稿を行い，現在結果待ちである．
Strategy for Future Research Activity	今後の研究方針としては，3年次の目標として「品質検査ツール（Ver.2）導入による，作業効率の変化を作業者ごとに測定し，ツールを用いた場合の作業者の技能評価（その3）」「作業者の技能評価（その1）～（その3）をもとに，作業者の人的要因の視点から作業自動化の効果をシミュレートする指針の提案」を行い，3年間の研究の総まとめと次の研究の目標設定を行う．具体的には本研究の全体像を検品支援ツールという枠組みと位置づけ，2020年度までに取り組んだ検品そのものを自動的に行う「品質検査機能」と作業者の技能向上および平準化を目指す「作業者訓練機能」の改良に加え，機械学習用サンプルの精度向上を目指す「ラベル付け機能」を追加する．また，研究成果は今年度応募してある国際学会および投稿中の論文の他に，国内学会2回，国際学会1回の報告および論文1本の執筆も行う．
Causes of Carryover	コロナ禍により予定していた国際会議や論文投稿に遅れが生じ，そのために確保していた予算を行使しなかった．しかし，応募及び投稿は行っているのでその費用として使用する．