手作業とその対象物を3Dデータとして解析するシステム、日立プラントサービスが開発

　日立プラントサービスの「FREEDi-SHUGY（フリーディ・シュギー）」は、製薬・バイオ分野などに向け、作業者の手と対象物の動作や位置関係を3D（3次元）情報として取得して手作業を定量的に解析するためのシステム（図1）。作業のバラツキを可視化し、作業の標準化や教育に結び付けることで、品質と生産性を高められるという。

図1：「FREEDi-SHUGY」は、複数のカメラ映像を基に手作業の情報を解析する

　事業化に向けては現在、製薬・創薬で細胞培養の液体サンプルを容器に取り分ける分注作業を対象に、PoC（Proof of Concept：概念実証）を進めている。日立製作所の研究開発グループと連携して開発している。

　FREEDi-SHUGYでは（1）記録、（2）解析、（3）支援、（4）自動化の4段階で処理を進める。

　記録では、感染性材料を遮蔽された空間で扱う「安全キャビネット」（日立産機システム製）内に複数のカメラを設置するとともに、対象物にAR（Augmented Reality：拡張現実）マーカーを付与する（図2）。複数視点の映像を統合することで死角の影響を抑えたロバスト性を高め、手作業と器具、容器の動きを単一の座標系で捉える。

図2：安全キャビネットでの作業イメージ

　取得した映像は、画像認識技術を用いて手の動きや姿勢を検出し、時系列の3D座標データに変換する。これを基にデジタルツインを構築し、作業者と対象物の相互作用を再現することで、作業のトレーサビリティを確保できるとする。

　解析では、変換したデータから、手の軌跡や動作速度、角度の変化といった特徴量を算出する。PoCでは、これらの特徴量と作業の経験年数などとの相関を分析し、熟練者と非熟練者の特徴的な傾向を確認した。今後、無駄の少ない作や理想的な作業スピードを提供化した「標準モデル」を構築する。これを基に作業をスコア化し、教育用コンテンツなどに展開する。

　支援では、撹拌や採液、送液などの工程を自動判定し、作業状況をモニターに表示する。異物混入や汚染につながるフラスコ上部への手の接近や、指定外の場所への接触などを検知し、標準作業から逸脱したリスクの高い行為を警告する機能の開発を進めている。

　自動化では、標準モデルをロボットの制御に応用し、熟練者の手技を再現する工程自動化や関連サービスの展開を視野に入れる。人とロボットが協調して現場を最適化する「ラボオーケストレーション」の確立につなげる構想だ。事業化に向けては現在、国立がん研究センター東病院において、病理工程の一部を対象に作業の可視化とスコア化の検証を進めている。

　日立プラントサービスは今後、日立の産業向け保守・管理サービス「HMAX Industry」に適用し、グループのクラウドサービス「Lumadaソリューション」の１サービスとして展開する計画である。

　まずは医薬・バイオ分野への適用を進め、半導体やバッテリーなどのメンテナンスやプロセス領域へと拡大し、さらにグリーン分野や福祉・介護領域への横展開を目指す。

　日立プラントサービスによると、無菌操作や製造ラインなどでの精密作業は、手順のわずかな違いが品質や安全に影響を及ぼす。一方でこれらの作業は、熟練者の経験や感覚に依存しやすく、属人化しやすい。

　また、従来は目視による確認が中心で、定量的な作業記録が残りにくく、問題発生時の事後検証が困難だった。