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2019年4月24日
はじめに中国地方整備局では平成24年度からCIMの試行を始め、平成28年度から始まったi-ConstructionによりBIM/CIM活用の拡大を図っているところです。本稿では、その取り組み状況の紹介をするとともに、今後の3次元データの利活用推進に向けた意見を述べます。 工事におけるBIM/CIMの活用平成28年度までは、主に橋梁やトンネル等の大規模構造物の工事においてBIM/CIMの活用を行ってきました。活用事例としては、主に細部構造の照査(干渉確認)、施工シミュレーション(段取り・安全確認)、地元説明等でBIM/CIMモデルを利用しています。
ECIによるBIM/CIMの活用BIM/CIMの取り組みは、調査・設計・施工・維持管理の建設プロセス全体を3次元データでつないでいく取り組みです。平成29年度からは、設計段階でのBIM/CIM活用拡大を目指して、岡山国道事務所の大樋橋西高架橋をモデルにECI方式によるBIM/CIM活用に着手しました。 ![]() 大樋橋西高架橋予備設計CIMモデル ![]() 3DA検討図面(CIMLINKで共有した 3次元データの利活用推進に向けてさらなる3次元データの利活用推進に向けて、次の3つの課題について意見を述べます。 ![]() BIM/CIMセミナー開催状況(ビューアソフト ![]() ![]() 国土交通省 中国地方整備局 企画部 技術管理課 建設専門官 浜田 健一
建設ITガイド 2019 特集1「i-Construction×BIM/CIM」 ![]() |
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2019年4月15日
はじめに国土交通省では、平成24年からCIMの導入に向け試行を実施しています。平成30年度には、名称をCIMからBIM/CIM(Buiding /Cons truc tionInformation Modeling Management)に改め、本格導入へ向けて邁進しております。BIM/CIMとは、社会資本等の整備に当たり、計画から調査・設計、施工、維持管理そして更新に至る一連の過程において、3Dモデル等ICTを駆使して、各過程において3Dモデルを連携・発展させ、併せて事業全体にわたる関係者間で情報の一元・共有化をすることにより、一連の建設生産システムの効率化・高度化を図ることを目的としているものです。 BIM/CIMの取り組み北陸地方整備局においても、平成24年からCIMの導入検討や試行を行っており、年々試行数が増加し平成30年度では24件の実施を予定しています。 ![]() 図-1 大河津分水路位置図 (1)大河津分水路の改修事業におけるBIM/CIM活用の概要 大河津分水路の改修事業は、多くの利害関係者と協議・調整を図りつつ、厳しい現場条件のもとで複数の構造物を並行して築造等を進める必要があります。そのため、事業の初期段階から各工事の特徴を捉え、想定される課題を解決しながら円滑な事業進捗を図ることが求められていることから、平成28年度においては、山地部掘削の検討、第二床固改築の詳細設計、野積橋架替の詳細設計の3件の業務において、BIM/CIMを導入しています(図-2)。 また、各業務で作成されたCIMモデルを統合することで、事業全体を効率・効果的にマネジメントするためのCIMモデルに発展させることを目指し、各業務で作成することとなる現況地形および既設構造物のCIMモデルを基図とし、発注者が提供し、関連業務間で共有する取り組みを行いました(図-3)。 ![]() 図-2 CIM試行対象の範囲 ![]() 図-3 CIMモデルの流通について なお、基図の作成に当たっては、後工程での利用も想定し、測量成果を基に作成を行いました。その際のCIMモデル作成ツールは表-1、設定した基本条件は表-2のとおりであり、利用するツールや基本条件は、業務受注者とも共有しました。 ![]() 表-1 CIMモデル作成ツール ![]() 表-2 基本条件の設定 (2)山地部掘削検討におけるBIM/CIMの取り組み 図-2に示す左岸山地掘削部を対象に、地質・土質モデル、山地掘削施工計画検討モデルを作成しました。 ①地質・土質モデル(図-4) 当該地区は多様な地質、岩級区分を有し、さらに、脆弱層を含む地層も存在していることから、土工事の際の岩級別、地質別の数量を把握することを目的にモデルを作成しました。さらに、過去のボーリングデータ(柱状図)を3次元化し、統合したことで、どこに、どれくらいの深さで調査したかが容易に確認できるようになり、今後の地質調査における参考情報としての活用が期待できるようになりました。 ![]() 図-4 地質・土質モデルと3Dボーリング柱状図の統合 ②山地掘削施工計画検討モデル(図-5) 長期にわたり発生する土工数量や、施工ステップごとの法面形状の把握、第二床固や野積橋の工事用ルートを確保した上での山地掘削の施工検討、また、地山掘削の施工範囲と工事用車両の進入路についての施工ステップごとの検討に使用することを目的に作成したモデルです。 ![]() 図-5 山地掘削施工計画検討モデル(施工ステップで表示) ③モデルに付与する属性情報 関連業務間でのCIMモデルの共有、または後工程での利活用を想定して、地質・土質モデルには、表-3に示す属性情報を付与しています。 山地掘削施工計画検討モデルには、属性情報の付与は行っていませんが、年度ごとの施工範囲が確認できるよに色によるエリア分けを実施しました。 今後は、年度ごとに発生する土工数量を地質区分ごとに把握していく必要があります。このことから、地質・土質モデルを細分化し、立方体で表現し、一つ一つの立方体に地質特性や体積(土量)、掘削時期等の情報を属性情報として付与することで、施工段階での利活用も可能になると想定されるため、引き続き、検討を進めていきたいと考えております。 ![]() 表-3 地質・土質モデルに付与した属性情報 (3)野積橋架替の詳細設計におけるBIM/CIMの取り組み 図-2に示す河口部に架け替える野積橋を対象に、施工ステップ、工事工程等を基に、基礎工事、下部工躯体工事、上部工工事と施工段階に応じた施工ステップ情報(時間軸)を付与した構造物モデルを作成しました(図-6)。 ![]() 図-6 施工ステップ情報構造物モデル ①上部工構造物モデル 構造的に張出横桁(図-7左:赤枠で示した箇所)が必要となったため、支承配置間隔の違いによる景観性の確認のためモデル化し、道路管理者との協議に用い構造決定を行いました。また、排水桝位置について、鉄筋切断等の構造性のほか歩行者目線から配置状況を確認し(図-7 右:赤枠で示した箇所)、道路管理者との協議に用い位置決定を行いました。モデル化を行うことで、円滑な合意形成に寄与したと考えます。 ![]() 図-7 張出横桁(左)、排水枡位置(右)の比較 ②下部工構造物モデル 下部工の橋脚構造物や橋脚の掘削工に伴う土工の数量の把握を行いました(図-8)。鉄筋については従来より長さの確認はできていましたが、今回、3次元化し属性情報を付与したことで、鉄筋径ごとの集計や鉄筋総重量の把握も可能となりました。 ![]() 図-8 橋脚構造物モデルの体積(上)と橋脚掘削部の土工数量(下) ③上・下部工接合部 上・下部工接合部の複雑な形状における鉄筋、支承アンカーなどの相互の配置を3次元空間で確認することで、施工段階での加工、配置変更が困難であるPC鋼材配置の干渉チェックを行いました。一部の橋脚を切り出し、PC鋼材、支承アンカー、仮固定鋼棒等の干渉を確認し、仮固定鋼棒の位置や外ケーブルの配置をずらすことで干渉しないように変更を行いました(図-9) ![]() 図-9 変更前配筋モデル(上)と変更後の配筋モデル(下) ④モデルに付与する属性情報 属性情報については、モデルごと、設計、施工、維持管理の各段階ごとで表-4のとおり整理しました。 属性情報の付与方法については、外付けする形で定義できるようにモデルを作成しました。今後、橋梁のCIMモデルに付与する標準的な属性情報が提示、または義務付けられた場合には、今回作成したCIMモデルに付与し、活用可能となるようにしています。 ![]() 表-4 属性情報の付与(案) おわりに今回の紹介事例である大河津分水路の改修事業は、平成27年から平成44年の18年間に及ぶ大規模事業であり、効率的・効果的な事業実施のため、工程管理の充実が重要と考えております。 国土交通省 北陸地方整備局 企画部 技術管理課 阿部 涼
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2019年4月8日
はじめにBIM/CIMの活用は、調査・設計・施工・維持管理を通して、事業全体の生産性向上と高度化には欠かせないものであり、今後もその需要は高まるものと考えられる。 設計段階におけるBIM/CIMの活用(1)橋梁詳細設計の活用事例 ![]() 図-1 鉄筋干渉位置の確認 3)維持管理用モデルの作成の試行 本業務では、将来の維持管理に使用可能なCIMモデルの作成を試行した。維持管理モデルでは、「管理スペースの確認」と「橋梁点検結果の管理」をリクワイアメント(要求事項)として設定し検討を行った。 「管理スペースの確認」では、上部工検査路から下部工検査路への動線確認をCIMモデルをベースにしたVR(Virtual Reality)にて確認することで、実際に点検が可能なスペースや導線の確保の確認を行った(図-2)。 また、「橋梁点検結果の管理」では、設計データを基に上部工のモデル化を行ったが、設計モデルでは主桁部材を添接板間隔で認識しているのに対し、点検では、横桁間隔で部材番号を設定するため、現行の点検要領での管理を前提とするとモデルの修正が大掛かりになることが判明した(図-3(a))。ただし、3Dモデルを活用した点検結果の管理の場合は、部材番号がなくとも損傷箇所の確認が容易にできるため、設計モデルをそのまま利用した運用が十分可能と考え、設計モデルを活用することにした。 ![]() 図-2 管理スペースの確認 ![]() 図-3 維持管理モデル 4)プロセス改善検討の取り組み 本橋梁については本年度CIM活用工事として下部工の工事に着手している。設計で作成した構造物モデルが、施工時にどのように使用され、施工の手戻りを減らしたかを確認し、さらなる効率化を目指し、設計と施工のCIMプロセス改善に向けた検証を実施している。 ![]() 図-4 国土地理院の地盤データを読み込んだ地形モデルと維持管理モデルの統合モデル (2)樋門詳細設計での活用事例 1)設計概要 業務名:根志越樋門詳細設計業務 設計概要:樋門詳細設計一式 2)機械設備でのBIM/CIM導入の試行 根志越樋門は、石狩川水系千歳川右岸に位置する直轄の排水樋門である。新規築堤盛土で函長が不足する既設函体を活用し、継ぎ足し樋門として詳細設計を実施した。また、門柱高不足のため、門柱レスとして改築し、機械設備へのBIM/CIM適用について試行・検証を実施した。 機械設備設計におけるBIM/CIMの適用は、メーカーの特定に至らない形で発注用の数量等を算定する必要がある。そのため、機械設備の3次元モデル化は一般的な土木設備のBIM/CIMにおける詳細度の概念とは異なり、「形状の詳細度(LoD)と付与する属性情報(LoI)」によりモデルの詳細度を規定する概念を検討した。 この概念を基に、機械系のCADと土木・建築系のCADの2種類のソフトウェアでモデルを作成し、数量算出、構造計算への連動、データ交換等を検証した。その結果、利用ソフトウェアによってそれぞれの長所、短所があることが判明したことから、モデル作成に当たっての基本事項として取りまとめた。 一例を示すと、機械系CADは機械の製作用データを作るためのCADであり、構造計算との連動や部材同士の相互動作をモデル上で確認することができる(図-5)。 建築系CADは構造物を作成するのに特化したCADであり、材料情報等をモデルに含め、土木躯体を併せてモデル化することが可能である(図-6) ![]() 図-5 機械部材のモデル化 ![]() 図-6 土木躯体を併せたモデル化 3)土木構造物との取り合い確認 作成した機械モデルを土木構造物と重ね合わせ、機械設備の設置状況を確認し、取り合い等を確認した(図-7)。 ![]() 図-7 土木構造物との取り合い確認 4)VR技術の試行 作成したモデルを基にVR(VirtualReality)技術を用いて、維持管理時の動線や空間を確認・検証した(図-8)。 一般的に協議段階では、図面を用いるが、VRを活用することでイメージを共有することが可能であり、認識の共有が図れる。また、樋門操作時のイメージを把握できるため、職員や操作員等への教育用途にも活用できると考える。 ![]() 図-8 VRの活用事例 技術者育成の取り組みBIM/CIM活用を推進するためには、3次元データを扱える技術者の育成が受発注者ともに必要である。実際に操作等を体験することでメリットを感じることが重要であり、受注者・発注者ともに講習会を企画し実施している。 ![]() 写真-1 BIM/CIMの実技講習会 おわりにBIM/CIMの取り組みによって、調査設計段階から施工・維持管理段階における各プロセスやプロセス間において業務改善が図られる。このような生産性向上の取り組みが働き方改革につながり建設業全体が魅力ある職場になるようさらに取り組みを進めていきたい。 国土交通省 北海道開発局 事業振興部 技術管理課
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2019年4月3日
はじめに第四次産業革命によって、今、世界中で次々と新しいビジネスが生まれています。日本では、サイバー空間とフィジカル空間を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する人間中心の社会を「Society5.0」として、来たる新時代に対応したさまざまな取り組みを進めています。 BIM/CIMに関する基準要領等の整備国土交通省では、業務については2012年度より、工事については2013年度よりBIM/CIMの試行を進めており、これまで、設計業務で144件、工事で274件の合計418件で実施しています(表-1)。2018年度は、合計200件以上の事業でBIM/CIMを活用することを目標としています。 BIM/CIMの活用促進に向けた取り組み おわりに 国土交通省 大臣官房 技術調査課 課長補佐
那須 大輔 建設ITガイド 2019 特集1「i-Construction×BIM/CIM」 ![]() |
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2019年4月1日
はじめにわが国は、現在、人口減少社会を迎えていますが、潜在的な成長力を高めるとともに、新たな需要を掘り起こしていくため、働き手の減少を上回る生産性の向上等が求められています。また、産業の中長期的な担い手の確保・育成等に向けて、働き方改革を進めることも重要であり、この点からも生産性の向上が求められています。 i-Constructionの「深化」国土交通省では、これまで調査・測量から設計、施工、維持管理の各建設生産プロセスにおいてICT等の導入を進めてまいりました。 ![]() 図-1 (2)設計 3次元設計(BIM/CIM)を導入することで、建設生産システム全体を見通した施工計画、管理などコンカレントエンジニアリング、フロントローディングの考え方を実施していくことが可能となります。 3次元設計については、平成24 年度から橋梁やダム等を対象に導入し、着実に実施件数を伸ばしています。今年度は、原則大規模構造物における詳細設計について、BIM/CIMの活用を導入することとし、「新技術導入促進調査経費」等の活用により、工事・設計業務合わせて200件の実施を目標としています(図-2)。 ![]() 図-2 (3)施工 ①ICT施工 3次元設計データを用いて自動制御可能なICT建機により施工し、3次元データで現場の施工管理等を行うICT施工を、平成28年度に土工に導入しました。平成28年度は、全国で584件の直轄工事でICT土工を実施し、平成29年度は、815件の工事に拡大しました。 平成29年度にICT土工を実施した274件の工事を調査したところ、従来手法で平均187人日かかるところを、ICT施工では平均129人日と、約3割の削減効果が確認されました(図-3)。 平成29年度からは、舗装の際の整地を自動制御するグレーダーを活用した「ICT舗装工」や、港湾の浚渫工事において海底地形を3次元データで把握し、施工・検査に活用する「ICT浚渫工」などに着手しています。 今後は、土工や舗装工以外の工種も含めて、点群データや施工時履歴データなどの3次元データによる工事全体の施工管理等の効率化を図るため、地盤改良工、法面工や付帯構造物工の出来高、出来形管理要領案の作成を進めています。 さらに、工事全体の施工管理に3次元データを用いれば、遠隔地からでも施工管理を行うことが可能となりますので、遠隔立会に向けた検討も進めていきます。 ![]() 図-3 ②コンクリート工の効率化 現場施工の効率化を図るため、流動性を高めた現場打ちコンクリートの活用や機械式鉄筋定着・継手工法の採用を進めてきました。また、埋設型枠やプレハブ鉄筋などのハーフプレキャスト工の活用を促進し、現場作業の省人化を進めています(図-4)。 さらに、プレキャスト製品の採用率が低い大型構造物への導入を目指し、課題となっているプレキャスト製品継ぎ目の鉄筋継手工法などの検討を進めています。 今後は、生コン情報などの施工関連情報の電子化による出荷状況のリアルタイム把握や、部材の仕様(サイズ等)の標準化を進め、サプライチェーンマネジメントの実現を目指します。 ![]() 図-4 (4)維持管理 維持管理の高度化を見据え、ドローン等のロボットにより正確な3次元位置情報を付した点検画像を取得し、3次元モデルを介して蓄積するため、平成30 年3月に「点検記録作成支援ロボットを用いた3 次元成果品納品マニュアル(案)」(トンネル編、橋梁編)を策定し、今年度から試行を実施しています。 今後、これらのデータを活用してAI等による変状検知機能を開発し、効率的な公物管理の実現を目指していきます(図-5)。 ![]() 図-5 このように、調査・測量から設計、施工、維持管理の各建設生産プロセスにおいて、3次元データを活用する体制を整えてきているところです。今後は、これらの3次元データをつなぎ、新技術、新工法、新材料の導入・利活用を加速化してまいります(図-6)。 なお、3次元データの標準化を図るに当たり、bSI(building SMARInternational:構造物の3次元モデルデータ形式であるIFCの策定などの国際標準化に関する活動を行う組織)の国際標準化の動きとも連携していきます。 さらに、民間や他機関の持つデータとも相互に連携することによって、シナジー効果を生み出し、民間におけるイノベーションを促進していきたいと考えています。 ![]() 図-6 新技術の開発・導入建設現場の生産性向上のためには、さらなる新技術の開発・導入が欠かせません。そのためには、新技術の開発を民間に期待するだけではなく、官民が連携して研究開発に取り組む必要があります。 ![]() 図-7 その中の一つの技術開発・導入WGでは、最新技術の現場導入のための新技術発掘や企業間連携を促進することを目的に、建設現場の生産性向上に関する行政ニーズや現場ニーズと、それに対する技術シーズのマッチングを行っています。これまでに、平成29年10月に5件、平成30年5月に11件のマッチングが成立し、現場で試行を行っています(表-1)。 各地方整備局において同様のマッチングを行っており、今後も、生産性向上に資する技術の導入に努めていきます。 ![]() 表-1 (2)官民研究開発投資拡大プログラム(PRISM) 国土交通省では、政府が科学技術イノベーションの創出に向けて今年度創設した「官民研究開発投資拡大プログラム(PRISM)」の制度を活用し、i-Constructionの取り組みにより建設現場で得られる3次元データを活用して、建設生産プロセスのさらなる高度化を図る研究開発を加速化させていきます。また、3次元データ等のインフラに関するデータを集約するプラットフォームの構築を進めていきます。 平成30年度は、国土交通省分約29億円のうち約22億円をi-Construction関係の研究開発に充てています。 おわりにi-Constructionの導入により、建設現場に必要な技術の習得に要する時間が短縮されるとともに、危険の伴う作業や厳しい環境で行う作業も減少することが期待されています。また、生産性向上により安定した休暇の取得が可能になることで、建設現場において若者や女性などの多様な方々の活躍が期待されています。 国土交通省 大臣官房 技術調査課 課長補佐 橋本 亮
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