最新技術でここまでできる！建設のデジタル化とは？

私たちの身の回りでは、さまざまなものがデジタル化しています。

それは建設業界においても例外ではなく、ICTやAI、ロボットを活用した現場の運営が進められています。

今回は、建設業のデジタル化について、ICT化との違いや具体的な技術、解決できる課題を解説します。

建設のデジタル化とは？ICT化との違いや最新技術

近年、ICT化を含むデジタル化が進められる建設業界。
具体的にどのような取り組みがされているのかを紹介します。

前提としてデジタル化と混同されがちな用語にICTがあります。

ICTとは「Information and Communication Technology」を省略したもので、情報通信技術と訳されます。

例えば建設業界においては、ICT化を進めることで、iPadなどで図面を管理できたり、電子黒板により現場のデータをいつでもどこでも共有できたりと、現場を管理しやすくなります。

デジタル化とICT化はまったくの別物ではなく、ICT化はデジタル化の中に含まれているものです。つまり、「建設のICT化」は「建設に必要な情報を共有するためのもの」を指します。

建設のICT化にはさまざまなものがありますが、今回は触れず、建設におけるハード面でのデジタル化について述べたいと思います。

ドローンによる測量

2016年3月より、ドローンを用いた測量が公共工事において使用可能になりました。

建設現場の上空からドローンで地上を撮影し、写真による測量を行うことで、地上の形状を計測することが可能になります。

また、ドローンの飛行は数十分で完了するため、従来の人の手による測量に比べ、現場での作業時間が短縮されます。
GPSを使用し、設定したルートを自動で飛行するため、操作ミスによる事故を防ぐことができます。現地に直接立ち入る必要がないため、安全に作業を行うことも可能です。

3Dプリンタによる部材のプレキャスト化

大成建設は、建設用3Dプリンタ「T-3DP® (Taisei-3D Printing)」で製作した部材を利用し、国内初の3Dプリンタによる橋の建設に成功しました。

3Dプリンターを用いることで、型枠を使わずに複雑な形状の部材を簡単に短時間で自動製作することができるだけでなく、軽く強い構造の橋を実現しています。

建設ロボットによる作業効率化

現在、国内ではさまざまな建設会社において施工ロボットの開発が行われています。

自動運搬ロボットや自動溶接ロボットなど、人の手で行うには危険な作業や、時間のかかる作業を機械が自動で行ってくれます。人が作業を行うのに比べ、ズレやミスが少なくなるのも大きなポイントです。

3Dスキャンによる施工管理自動化

アメリカのDOXEL社が開発した「DOXEL AI」というロボットは、ドローンと3Dレーザースキャナを搭載しており、自動で工事現場のデータを集めて解析してくれます。

収集結果をBIMデータと照らし合わせることにより、現場の進捗状況を報告してくれる優れものです。BIMのデータと連動しているため、進捗の遅れや基準位置からのズレなども指摘してくれます。

建設のデジタル化によって解決できる課題

では、建設をデジタル化することにより、どのようなことができるでしょうか。以下で解説していきます。

人手不足の解消

従来の手作業による施工は、危険作業が伴うだけでなく、施工箇所ごとに専門技術も必要になるため、熟練の作業員の確保が課題となっていました。昨今の高齢化により、優秀な人材の確保はより困難を極めています。

しかし、建設のデジタル化をすることにより、施工に必要な情報をいつでもどこでも共有することができるほか、危険作業や単純作業をロボットに任せ、施工人員を削減することも可能です。

品質の向上

図面や施工に必要な資料をデータ化し、タブレットで管理することで、施工業務の正確さが増します。紙媒体では整理が難しかった資料の管理も容易になるため、管理品質も向上するでしょう。

また、施工ロボットの導入により作業員の安全が確保できるだけでなく、精密な作業もミス無く長時間行うことが可能なため、施工品質の向上を図ることができます。

生産性の向上

少子高齢化の影響により、日本における建設業界の就労者数は年々減少しています。
これからの建設業界では少ない人数でこれまで以上の成果を達成できなければ成り立たなくなってしまうでしょう。

また、熟練の従業員が高齢化によって引退し、技術を若手に引き継げないまま現場を離れることで、これまで培った建設技術が低下することも懸念されています。
このまま従来のやり方を続けていると、人手が少なくなるだけでなく、技術が失われることで、建設業界は衰退してしまうでしょう。

そこで、ロボット・AIなどの技術により作業者の支援を行うことで、現場の安全性・効率性を向上させる動きが広まっています。デジタル技術によって機械が自ら考え、施工を進めることで、省力化・生産性の向上が実現できます。

働き手の負担軽減・モチベーション向上

建設のデジタル化は作業の効率化と労働時間の削減を実現できます。作業員は危険な作業や煩雑な業務から解放されるため、従来のアナログな施工方法よりもストレスが軽減されます。

デジタル化の導入により業務環境が整備され、働き手のモチベーション向上につながります。

建設現場で活躍する最新ロボット

ここでは、現場で活躍している建設ロボットを4つ紹介します。

墨出しロボット

墨出しとは、作業員が現場で工事をする際に、資材や機材を正確に取り付けるために行う、線や文字などを床に書き込む作業のことを指します。それを自動的に行ってくれる自走式墨出しロボットを、竹中工務店が開発しました。

レーザー測量機が測量し、その情報をWi-Fiで受け取ったロボットが指定した地点まで自走し、墨出しを行います。

例えば工事開始前日の夜間に作動させてけば、翌朝スムーズに工事に取り掛かることが可能です。また、単純作業をロボットが行うため、作業員の時間が取られず、本業に集中しやすくなるというメリットもあります。

運搬ロボット

大林組は、自動で重い資材を運ぶことができるロボット「低床式AGV」を開発しました。

オペレーターがタブレットなどを用いて指示を出すと、自動でカメラが起動し、資材の場所を探し当てます。そして搭載されているジャッキを使い資材の載ったパレットを持ち上げ、インプットされている建設現場内のマップを頼りに、自動作業用エレベーターを呼び出しながら運搬することが可能です。

高層ビルなどの大規模工事においては、夜間に自動搬送を実施することで、建設現場における省人化を実現することが可能です。

作業ロボット

清水建設では、画像センサーとレーザーセンサーを使い施工部位を認識させ、2本の太いロボットアームを使って天井ボードの取り付けや下地材の組み立て・ビス留めなどを行う多機能作業用建設ロボット「Robo-Buddy」を開発しました。

危険な作業や緻密さが要求される作業など、作業員に負担のかかる作業をロボットが行うため、作業員の負担が軽減され、作業効率が向上します。

現場巡回ロボット

「T-iRemote Inspection」は、建設現場における品質管理や安全確認などを遠隔で行うことができる四足歩行ロボットで、大成建設が2021年5月に開発しました。

現場巡回の効率化を目的としており、専門知識のない作業員でも容易に業務の遂行が可能なことが特徴です。

ロボットが人の代わりに現場巡視するためには、日々変化する現場環境の中で、専門的な知識のない作業員でも簡単にロボットを操縦できるような仕組みが必要です。それを実現すべく、遠隔操作や双方向音声通話、映像通信などの機能を兼ね備えたシステムの開発・導入を行いました。

清掃ロボット

raccoonは、AI技術を組み込んだ自律移動システムを搭載した自動清掃ロボットです。2021年に鹿島建設の建設現場で導入されました。

ロボットへの指示が簡単なだけでなく、建設現場内の作業員や地図がなくても自動で清掃区域を見つけて動くため、作業員の手間を削減することが可能です。

まとめ

今回は、建設業におけるデジタル化の中でも、建設現場におけるハード面でのデジタル化について解説しました。

建設現場におけるさまざまな作業をAIやロボットに任せることにより、安全な現場運営が可能になるだけでなく、人手不足解消、品質・生産性の向上、作業員のモチベーションの向上が可能になるなど、さまざまなメリットがあります。

将来的には、現場は無人化し、施工はロボットが行い、オペレーターや現場監督が事務所から指示を出すだけになっていくかもしれません。