(57)【要約】【課題】  施工途中において当初予定していなかった事象が生じた場合であっても、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能とする。【解決手段】  施工に用いる資材及び機器に関する諸元データを取得する施工データ取得手段１０と、各諸元データに基づいて施工シミュレーションを行う施工シミュレーション手段２０と、シミュレーション結果に基づいて最適な工程を決定する最適工程決定手段３０と、最適な工程を実施した場合に、現場状況に応じて発生した不具合工程を検出する不具合工程検出手段４０と、検出した不具合工程を現場状況に即して変更して、工程の変更指示データを出力する工程変更指示手段５０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能とした施工工程最適化システムであって、
施工に用いる資材及び機器に関する諸元データを取得する施工データ取得手段と、
取得した各諸元データに基づいて施工シミュレーションを行う施工シミュレーション手段と、
シミュレーション結果に基づいて最適な工程を決定する最適工程決定手段と、
最適な工程を実施した場合に、現場状況に応じて発生した不具合工程を検出する不具合工程検出手段と、
検出した不具合工程を現場状況に対応させて変更し、工程の変更指示データを出力する工程変更指示手段と、
を備えたことを特徴とする施工工程最適化システム。
【請求項２】
前記施工データ取得手段で取得する諸元データには、代替資材及び代替機器の諸元データを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の施工工程最適化システム。
【請求項３】
前記施工データ取得手段は、施工現場付近で調達可能な資材及び機器の諸元データを逐次取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の施工工程最適化システム。
【請求項４】
前記不具合工程検出手段は、ネットワークを介して取得可能なデータを利用して不具合工程を検出する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の施工工程最適化システム。
【請求項５】
最適な工程又は変更した工程を自動実施する自動施工手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の施工工程最適化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工工程最適化システムに関するものであり、例えば、建築・土木の施工現場において、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能とした施工工程最適化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築・土木の施工現場では、予め、ＢＩＭデータ等を用いてシミュレーションを行い、最適な手順で施工を行えるように工程を決定している。このような工程計画に関する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された技術は、３次元レイアウト計画ＣＡＤシステムと発電プラントコンストラクションＣＡＥシステムとを組み合わせ、プラント建設計画を行うためのシステムに関するものである。このプラント総合ＣＡＥシステムは、系統計画設計、機器配置計画設計、配管レイアウト計画設計等に関する情報を格納する３次元ＣＡＤデータベースと、検査、建設作業シミュレーション等に関する情報を格納する建設ＣＡＥデータベースとを複数の基本図形及び系統別に集約して各データの検索範囲を限定したデータベースを備えている。
【０００４】
そして、データベースのデータを検索し、各データをワークフローに従って使用し、かつ互いの干渉をチェックしながら処理するとともにデータを生成する。また、生成された各データを系統計画設計より予防保全計画に至る上流側工程と下流側工程との間で入出力させる処理を行い、処理結果を設計評価するとともに、生成した各データをデータベースに格納するようになっている。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、天井クレーンの運転時の状況を事前にシミュレーションするためのクレーン運転データを作成して、施工時のトラブルを未然に防止するためのシステムに関するものである。このクレーン運転データ作成システム及びクレーン運転制御システムは、建設部材の施工階における設置箇所の位置データ及び運転データを取得する取得手段を有しており、取得手段に各建設部材の設置箇所の位置データを部材位置データ入力手段によって入力するとともに、運転データ入力手段によって各建設部材を天井クレーンによって搬送する際の運転データを入力して取得手段に蓄積させる。そして、取得手段に蓄積された運転データに基づく天井クレーンの運転時の模様を表示手段に表示して、天井クレーンの運転の様子を表示手段上にて確認可能とするようになっている。
【０００６】
特許文献３に記載された技術は、鋼構造などの現地据付工程に応じてその出来形をデジタルカメラなどにより高精度で測定し、その寸法を３次元ＣＡＤによる設計データと照合し、現地での実際の据付に反映することで、現地合わせや仕上げ作業を低減するためのシステムに関するものである。この構造物現地据付システムは、構造物を設計する３次元ＣＡＤ部と、現地地形データ生成部と、構造物の現地での施工手順のシミュレーションを行なう現地施工計画・出来形シミュレーション部と、構造物を構成する部材の規定寸法及び／又は公差を変更する規定寸法公差調整部とを備えている。そして、シミュレーション結果に基づき、部材の規定寸法及び／又は公差を変更する。
【０００７】
現地施工計画・出来形シミュレーション部は、３次元ＣＡＤ部から、構造物の設計基準を入力し、シミュレーション結果が、設計基準を満足するか否か判定し、設計基準を満足するときは、部材を現地に据え付け、満足しないときは、部材の設計を変更するか、補助部材で誤差を吸収できるかシミュレーションを行なうようになっている。
【０００８】
特許文献４に記載された技術は、生産設備において、３次元モデルを用いて操業シミュレーションを行うための技術である。この操業シミュレーションシステムは、生産施設の構成要素データを取得する構成要素データ取得手段と、取得した構成要素データに基づいて構成要素を３次元モデルとして構築する３次元モデル構築手段と、構築した３次元モデルを用いて操業シミュレーションを行う操業シミュレーション手段と、操業シミュレーションの結果データを出力するシミュレーションデータ出力手段とを備えている。
【０００９】
そして、構成要素データは、少なくとも、建築構造物データと、機器データと、作業員データとを含み、各構成要素データは、生産施設の製造量、在庫量、売上等の条件に基づいて、必要となる生産ラインや機器、保管スペース等の分析を行うインダストリアル・エンジニアリング手法を用いて導き出す。また、円滑に操業を行うことが可能な基準値の範囲を逸脱していると判断された場合に、警告を発生する。さらに、円滑に操業を行うことが可能な基準値の範囲を逸脱していると判断された場合に、結果データが基準値の範囲内となるように構成要素データを修正するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２４４６８６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４７５７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１７７５４１号公報
【特許文献４】特開２００８−９７５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、建築・土木の施工現場では、予め計画した施工工程通りに工事が進むとは限らない。例えば、資材の納入が間に合わない場合や、施工現場付近の交通事情が変化した場合や、天候が急変した場合等、当初の計画とは異なる事象が生じた場合には、以降の工程を変更せざるを得なくなる。このような状況に陥った場合には、現状を適切に把握して、新たに施工計画を立て直さなければならない。このような現象は、工場における製品の製造等、予め工程を定めておく種々の作業においても生じることがある。
【００１２】
しかし、従来の技術は、施工計画を立てる段階で最適な工程を導き出すことを目的としており、施工途中において工程変更を行うことは考慮していない。このため、工程変更を行う必要が生じた場合には、対応に手間が掛かり、当初予定した納期を守ることができなかったり、施工品質が低下したりするおそれがある。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、施工途中において当初予定していなかった事象が生じた場合であっても、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能とした施工工程最適化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る施工工程最適化システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る施工工程最適化システムは、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能とした施工工程最適化システムであって、施工データ取得手段と、施工シミュレーション手段と、最適工程決定手段と、不具合工程検出手段と、工程変更指示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
施工データ取得手段は、施工に用いる資材及び機器に関する諸元データを取得するための手段である。施工シミュレーション手段は、取得した各諸元データに基づいて施工シミュレーションを行うための手段である。最適工程決定手段は、シミュレーション結果に基づいて最適な工程を決定するための手段である。不具合工程検出手段は、最適な工程を実施した場合に、現場状況に応じて発生した不具合工程を検出するための手段である。工程変更指示手段は、検出した不具合工程を現場状況に対応させて変更し、工程の変更指示データを出力するための手段である。
【００１６】
また、本発明に係る施工工程最適化システムにおいて、施工データ取得手段で取得する諸元データには、代替資材及び代替機器の諸元データを含ませることが可能である。また、施工データ取得手段は、施工現場付近で調達可能な資材及び機器の諸元データを逐次取得することが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る施工工程最適化システムにおいて、不具合工程検出手段は、ネットワークを介して取得可能なデータを利用して不具合工程を検出することが可能である。
【００１８】
また、本発明に係る施工工程最適化システムにおいて、最適な工程又は変更した工程を自動実施する自動施工手段を備えることが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る施工工程最適化システムによれば、現場状況に応じて発生した不具合工程を検出し、検出した不具合工程を現場状況に対応させて変更することができるため、施工途中において当初予定していなかった事象が生じた場合であっても、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことが可能となる。
【００２０】
また、取得する施工データに代替資材及び代替機器の諸元データを含ませることにより、発生した不具合に対して迅速に対応することが可能となる。また、施工現場付近で調達可能な資材及び機器の諸元データを逐次取得することにより、発生した不具合に対してより一層迅速に対応することが可能となる。
【００２１】
また、ネットワークを介して取得可能なデータを利用して不具合工程を検出することにより、迅速に不具合工程を検出して、的確な対応を行うことが可能となる。さらに、自動施工手段を備えて、最適な工程又は変更した工程を自動実施することにより、作業効率を向上させることができるとともに、種々の事情で作業員の立ち入りが制限される施工現場であっても、最適な施工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る施工工程最適化システムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る施工工程最適化の手順を示すフローチャート。
【図３】施工工程最適化システムの適用例（１）を示す説明図。
【図４】施工工程最適化システムの適用例（２）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る施工工程最適化システムを説明する。図１〜図４は本発明の実施形態に係る施工工程最適化システムを説明するもので、図１は施工工程最適化システムの構成を示すブロック図、図２は施工工程最適化の手順を示すフローチャート、図３及び図４は施工工程最適化システムの適用例を示す説明図である。
【００２４】
＜施工工程最適化システムの適用＞
本発明の実施形態に係る施工工程最適化システムは、実際の施工状況に対応して施工工程を見直すことにより最適な施工を行うことを可能としたシステムであり、例えば、建築・土木の施工現場において使用することができる。この施工工程最適化システム１００は、図１に示すように、施工データ取得手段１０と、施工シミュレーション手段２０と、最適工程決定手段３０と、不具合工程検出手段４０と、工程変更指示手段５０とを備えており、さらに自動施工手段６０を備えていてもよく、取得した施工データを記憶するための施工データ記憶手段７０を備えていてもよい。なお、各手段は、電子機器及びその付属装置と、コンピュータに読み込まれることにより、ハードウェア資源と協働して機能を発揮するソフトウェアと、これと同等の機能を実現することが可能な論理回路や、自動制御可能なロボット等により構成することができる。
【００２５】
以下、本発明に係る施工工程最適化システム１００を土木施工現場に適用した場合の一例を説明するが、本発明に係る施工工程最適化システム１００は土木施工現場に限られず、建築施工現場、工場における製品の製造等、予め工程を定めておく種々の施工現場に対して適用することができる。
【００２６】
＜施工データ取得手段＞
施工データ取得手段１０は、施工に用いる資材及び機器に関する諸元データを取得するための手段であり、データを取得するためのプログラム及び電子機器からなる。諸元データは、キーボード等の入力手段により入力され、あるいはＨＤＤ等の記憶装置に記憶されたデータであり、施工データ取得手段１０はこのような諸元データを直接取得し、あるいはネットワークを介して取得する。なお、資材及び機器とは、施工に用いる資材と、装置や機材のことである。
【００２７】
土木施工現場では、鉄筋、生コンクリート、土砂、プレキャストコンクリート製品等、土木施工に使用する種々の材料が資材となり、ダンプトラック、ブルドーザー、パワーショベル、コンクリートミキサー車、クレーン等、土木施工に使用する種々の機材が機器となる。
【００２８】
また、施工データ取得手段１０で取得するデータには、代替資材及び代替機器の諸元データを含むことが好ましい。土木施工現場では、設計した資材に代替可能な資材の諸元データや、使用することとしている機材に代替可能な機材の諸元データを取得する。例えば、設計性能と同等の機能を発揮することができる資材が代替資材となり、１０ｔダンプトラック４台と同等の重量の積み荷を搬送することが可能な４ｔダンプトラック１０台が代替機材となる。
【００２９】
さらに、施工現場付近で調達可能な資材及び機器の諸元データを逐次取得することが好ましい。施工現場付近で調達可能な資材及び機器とは、生コンクリートを調達している生コンクリート工場に不具合が発生した場合に、同等の生コンクリートを入手可能な近隣の生コンクリート工場や、機材を借り出すことが可能な近隣の現場で所有している重機等のことである。
【００３０】
＜施工データ記憶手段＞
施工データ取得手段１０で所得した諸元データは、ＨＤＤ等からなる施工データ記憶手段７０に記憶しておくことが可能である。例えば、サーバーに設置されたＨＤＤに諸元データを記憶しておき、ネットワークを介して諸元データを取得することにより、諸元データを一元管理することができる。ここで、ネットワークは、インターネット回線、一般電話回線、専用電話回線、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ等、データを送受信可能であれば、どのような構成であってもよく、これらを組み合わせて使用することもできる。
【００３１】
＜施工シミュレーション手段＞
施工シミュレーション手段２０は、取得した各諸元データに基づいて施工シミュレーションを行うための手段であり、施工シミュレーションを行うためのプログラムからなる。施工シミュレーションは、資材及び機器を用いて施工を行う手順（工程）を予め模擬的に実現するものである。土木施工現場では、どのような機材を使用して、どのような手順で資材を施工するかをシミュレートする。
【００３２】
＜最適工程決定手段＞
最適工程決定手段３０は、シミュレーション結果に基づいて最適な工程を決定するための手段であり、最適工程を決定するためのプログラムからなる。施工シミュレーション手段２０では、条件を変化させる（演算に使用する変数を設定する）ことにより、施工工程をシミュレートするが、最適工程決定手段３０では、シミュレーション結果に対して、工期、費用、安全性等を数値化して演算を行って、総合的に最適な工程を決定する。この際、数値化した工期、費用、安全性等のデータに対して、施工現場毎に異なる重み付けを行い、各施工現場に最も適した工程を決定することが好ましい。
【００３３】
＜不具合工程検出手段＞
不具合工程検出手段４０は、最適な工程を実施した場合に、現場状況に応じて発生した不具合工程を検出するための手段であり、不具合工程を検出するためのプログラムからなる。不具合工程とは、資材が不足したり、資材の取り合いに不整合が発生したり、使用する機材が故障した工程のことである。このような不具合工程は、最適工程決定手段３０で最適な工程としたシミュレーションデータと、現状の施工データとを比較することにより検出することができる。なお、不具合工程には、現実に不具合が発生している工程だけではなく、不具合が発生する可能性が高い工程も含ませることが好ましい。
【００３４】
また、不具合工程検出手段４０は、ネットワークを介して取得したデータに基づいて、不具合工程を検出することができる。例えば、ネットワーク上で提供される気象データ、交通データ等を取得して、天候悪化を認識し、あるいは通行止めが発生した道路を認識することにより、不具合工程を検出することができる。
【００３５】
＜工程変更指示手段＞
工程変更指示手段５０は、検出した不具合工程を現場状況に対応させて変更し、工程の変更指示データを出力するための手段であり、例えば、工程の変更指示データデータを出力するためのプログラムからなる。検出した不具合工程を現場状況に対応させて変更するには、例えば、施工シミュレーション手段２０におけるシミュレートデータの中から、不具合工程を除去できるシミュレートデータを選択すればよい。
【００３６】
＜自動施工手段＞
自動施工手段６０は、最適な工程又は変更した工程を自動実施するための手段であり、例えば、ロボット及びこれを制御するためのプログラムからなる。なお、ロボットとは、プログラムに従って自動運転を行う自動運転機器を搭載したダンプトラック、ブルドーザー、パワーショベル等の重機やクレーンを含んだ概念である。重機を自動運転するためには、重機の現在位置を取得するための測位システム（ＧＰＳ、ＧＮＳＳ）を用いる必要がある。
【００３７】
＜施工工程最適化の手順＞
本発明に係る施工工程最適化システム１００を利用して施工工程を最適化するための手順を説明する。施工工程を最適化するには、図２に示すように、まず初めに、資材及び機器（例えば、構造物、仮設材、建機等）に関する諸元データを取得して記憶する（Ｓ１）。この際、代替資材及び代替機器の諸元データを取得して記憶することが好ましい。続いて、取得した各諸元データに基づいて施工シミュレーションを行う（Ｓ２）。この施工シミュレーションにより、三次元データに時間データを加えた４次元データを得ることができる。
【００３８】
続いて、シミュレーション結果に対して、工期、費用、安全性等を数値化して演算を行って、総合的に最適な工程を決定して、実施する（Ｓ３）。そして、すべての工程が終了するまで（Ｓ４）、現場状況に応じて発生した不具合工程を確認する（Ｓ５）。不具合工程が発生していることを検出したら（Ｓ６）、発生した不具合に対応して、工程の順序を入れ替え、あるいは建機の構成を変更する等の工程変更を指示する（Ｓ７）。これにより、不具合工程が改善されて、適切な施工を行うことができる。
【００３９】
＜適用例（１）＞
図３を参照して、本発明に係る施工工程最適化システム１００の適用例（１）を説明する。適用例（１）は、現場の状況に合わせて、使用する建機を変更するようにしたものである。例えば、ネットワークを介して交通情報を取得した結果、予め設定していた現場へ通じる道路が通行止めとなり、迂回路（狭隘路）を通行せざるを得なくなったとする。ここで、１０ｔダンプ４台を使用して施工を行っていたと仮定すると、同等の土砂を運搬するために、迂回路（狭隘路）を通行可能な４ｔダンプ１０台に変更する指示を出す。
【００４０】
この場合、現場近隣における建機の使用状況（運用状況）を逐次把握しておき、他の施工現場等から融通して貰える建機を使用することが好ましい。また、１０ｔダンプ４台に代替するのは、４ｔダンプ１０台が最適だが、４ｔダンプ１０台を確保できない場合には、不足分を３ｔダンプや２ｔダンプで補ってもよい。
【００４１】
＜適用例（２）＞
図４を参照して、本発明に係る施工工程最適化システム１００の適用例（２）を説明する。適用例（２）は、現場の状況に合わせて、工程の順序を変更するようにしたものである。例えば、ネットワークを介して気象情報を取得した結果、天候悪化が予測される場合を想定する。予め設定した施工工程では、資材を運び込んだ後に、一旦、ヤードへ保管し、適時、資材をヤードから運び出して揚重を行っていたとする。揚重工程は、強風や強雨等では危険が伴い、また揚重工程が停止してしまうと、ヤードが資材で満杯となる可能性がある。
【００４２】
この場合、揚重工程を優先して、資材を運び込んだら、ヤードへの保管を省略し、そのまま資材の揚重工程を実施することにより、揚重工程が停止することを避けることができるとともに、ヤードを適切に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  施工データ取得手段
２０  施工シミュレーション手段
３０  最適工程決定手段
４０  不具合工程検出手段
５０  工程変更指示手段
６０  自動施工手段
１００  施工工程最適化システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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