2021 Fiscal Year Annual Research Report
視線情報に基づく構造物点検技能の形式知化・標準化：VR技術による知の加速度的継承
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20H02225
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
村上 祐貴 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (70509166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井林 康 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (10321415)
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30353337)
土田 泰子 長岡工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (30455125)
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60342507)
上村 健二 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80708090)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 構造物点検 / 技能の可視化 / 技能の標準化 / 技能継承 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造物の点検技能の継承は極めて重要であるが、属人化された暗黙知である点検技能の継承について体系的に取り組まれた研究事例は極めて少ない。本研究では構造物の定期点検の熟達者を発掘し【課題1】、①構造物の損傷状態の把握、②状態把握の情報に基づく対策区分判定における熟達者の暗黙知を、視線情報を利用して形式知へ変換し、自己組織化マップ(SOM)を用いて知の標準化を図る【課題2、3】。そして、仮想現実(VR)を用いて標準知を加速度的に継承する方法を確立する【課題4】。これら4課題を解決し、未踏領域である熟達点検者(伝承者)から非熟達点検者(継承者)へのシームレスかつ迅速な構造物の点検技能継承を実現する。
令和3年度では、熟達点検者の点検技能の形式知化を進めるとともに、特に仮想現実(VR)を用いて標準知を加速度的に継承する方法の確立について検討した。その結果、以下の知見が得られた。
【点検技能の形式知化について】
対策区分判定において、腐食の判定結果はばらつきが生じにくく、ひび割れや漏水・遊離石灰の判定結果ははらつきが生じやすい。また、ひび割れ、漏水・遊離石灰の損傷に関しては、損傷の進展性や発生要因に関する解釈が点検者間で異なり、判定に差異が生じた。
【VRを用いた形式知の継承法について】
点検未経験者の市民12名を対象に目視点検トレーニングを行い、VR空間上に投影した橋梁でトレーニング効果の検証を行った。その結果、動画トレーニングを5回視聴したグループと1回視聴したグループでは、5回視聴したグループの判定損傷の正答率が1回視聴したグループに比べて30％向上した。一方、VR上で各被験者の注視領域を解析した結果、実務者に比べて注視している領域が少なく、欠陥損傷発見数を向上するには、注視領域の更なる教育が必要であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度では、熟達点検者の点検技能の形式知化を進めるとともに、特にVRを用いた形式知の継承法の確立について検討した。平成29年に作成された橋梁点検調書から、各損傷の評価を示す損傷区分と損傷写真、損傷図、径間一般図、概略諸元を抽出し、各資料の閲覧時間を測定可能な試験用のExcelファイルを作成し、被験者間の対策区分結果の比較を行うことで、対策区分判定におけるバラツキの原因究明を行った（橋梁点検業務に従事している新潟県内企業4社23名を対象）。その結果、ひび割れ、漏水・遊離石灰損傷の進展性や発生要因に関する解釈が被験者間で異なり、判定に差異が生じることが明らかとなった。また、VR空間上で視線計測を行いながら目視点検トーレニングが実施可能なシステムを試作し、本システムの有効性が示された。ただし、VR空間上での画像の鮮明化や自己組織マップを利用した熟達者に共通する点検技能の形式知化が不十分であること等が課題として残された。
これまで明らかとなってこなかった実務点検者の目視点検時の形式知化が進むとともに、視線情報を取得可能なVR空間上での目視点検トレーニングシステムのプロトタイプが完成したことから研究の達成度はおおむね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は【課題2】の課題に継続して取り組むとともに、【課題3】【課題4】について本格的に取り組む。
【課題2】熟達点検者の状態把握の形式知化：【課題1】で実施する各被験者の①損傷の状態把握精度の測定時に併せて視線計測を実施し、視線の滞留時間、滞留回数、AOI(特定領域数)、瞳孔の大きさ等の視線情報を抽出する。なお、対策区分判定時における視線計測は、昨年度の実験により、ひび割れ、漏水、遊離石灰においては、損傷の進展性や発生要因に関する解釈が被験者間で異なり、判定に差異が生じたことが示唆されたことから本年度は実施しない予定である。
【課題3】.熟達点検者の状態把握、対策区分判定技能の標準化：被験者の視線情報に基づき、【課題2.】で得られた熟達者の視線情報には、実際には相関が弱い形式知や属人的な形式知が含まれている。そのため、【課題1】で発掘した熟達者の中で共通する形式知を抽出した上で標準化する。
【課題4】VRを用いた標準化された知の継承法の確立：【課題3】で標準化された①状態把握および②対策区分判定に関する標準知を加速度的に継承する仮想現実(VR)を用いた点検トレーニングシステム開発を行う。昨年度VR空間上での点検トレーニングのプロトタイプは出来たことから、本年度はこのプロトタイプをベースにトレーニングシステムの開発を進める。
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