特集 CIM〜産学官の取り組み〜

CIMを活用した
建設生産性の革新に向けて
前田建設工業株式会社 土木事業本部 土木設計部

工藤 敏邦

年から 3 D‑CADの全社導入を進め，計画，設計

1.

や施工業務において 3 Dモデルの活用を進めてきはじめにた。CIMに関しては2012年の国土交通省による提唱直後から取り組みをスタートさせ，国土交通省

近年，ICT技術は飛躍的に発展し続けている。
このような中，建設業においてもCAD，CG等ののCIM試行工事のみならず，民間工事においてもCIM試行を拡大させている。

3 D関連技術の活用は不可欠なものとなってきて当社は「生産性の革新」に寄与するCIMの実現おり，複雑な構造物の干渉チェックや施工の可視に向けて，以下に示す 3 つの方針に沿って検証・化の部分において特に効果を発揮してきた。そし研究を進めている。て，平成24年に国土交通省により 3 Dモデリング①

3 Dモデルによる可視化とインフラのライフサイクル全般にわたる情報を②

属性付与によるデータ一元化

結 び つ け た CIM（ Construction Information③

最先端ICT技術とのデータ連携

Modeling/Management）と呼ばれる新しい概念

以下では上記方針に沿って当社のCIMに関する取が提唱され，現在，設計や施工を中心に様々な案り組みを紹介する。

件で試行が進められている。
ここでは，当社が実施しているCIM試行工事を通して，CIM導入の効果を紹介するとともに，建3.

3 Dモデルによる可視化への取り組み

設生産性の革新に向けた課題について考察する。
3 Dモデルによる可視化は，関係者間のコミュ

2.

前田建設のCIMに関する取り組み方針

ニケーションを飛躍的に向上させるため，プロジェクトの推進に不可欠なツールとなっている。 3
Dモデルを活用した『施工CIM』の更なる高度化・

今後，インフラの本格的な維持更新時代を迎えるにあたり，施設の計画・設計・施工から維持管理に至るライフサイクル全般における「生産性の革新」が求められており，その伴を握るのが日々進歩し続ける「ICT技術」である。当社では2006

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建設マネジメント技術

2015 年 6 月号

普及を目指し，実現場においてCIMを導入した事
例を 2 件紹介する。

CIM〜産学官の取り組み〜 特集⑴

矢切函渠その 9 工事（国土交通省関東地方整備局）①

工事概要
当工事は，東京外かく環状道路建設工事の一環であり，延長約240mの掘割スリット構造ボックスカルバートを築造する工事である。一般道に囲まれた狭隘な現場で，躯体の施工を進めながら既設仮橋の撤去・設置及び工事用道路の切回しなどの複雑な施工が求められていた。躯体構築状況を
写真― 1 に示す。なお，当工事は国土交通省より

写真― 1

矢切函渠その 9 工事施工状況（内回り側施工時）

平成25年度CIM試行工事（希望型）に指定された。

今回の現場では，発注図を参考に現地測量を実②

仮橋上の国道を確保しながらの躯体構築施し，その結果を基に現地を正確に再現した詳細

外回り側の躯体の延長240mのうち約120mを，な 3 Dモデルを作成した（図― 1 ）。複数の 2 D図

既設仮橋の直下，支柱・水平継材・斜材が多数存面で表現されていた躯体と仮設構造物の位置関係在する中で施工する計画であった。しかし，現状を 3 Dで正確に可視化することで，外回り側施工のままでは鉄筋・型枠組立，コンクリート打設等

時に既設仮橋の部材の盛替えが必要であることがの躯体構築作業が困難なことが判明した（図― 1 ）。

明らかになった。そして，発注者との打合せにタ

既設仮橋と新設躯体の干渉対策の検討にあたっ

ブレット端末を持ち込み， 3 Dモデルを双方で確ては，両者の正確な位置関係を把握する必要があ

認しながら部材 1 本 1 本について盛替え・補強のる。しかし，既設仮橋の情報は不足しており，既方法を検討した。

設仮橋の部材の正確な位置が把握できない状況に複雑な構造であったが， 3 Dモデルを活用するあった。

ことで，関係者の理解度が向上し，効率的な対策③立案が可能となった。当現場においては， 3 Dモ

3 Dモデルを活用した既設仮橋の盛替え計画

図― 13 Dモデルを活用した既設仮橋の干渉対策の立案

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特集 CIM〜産学官の取り組み〜

デルの活用により，施工開始前に問題点を解決するフロントローディングが可能となり，手戻りの②4 Dモデルの構築
本設躯体と河川を含めた周辺地形，施工ヤーない施工を実施することができた。

ド，現場上空を通る特別高圧線などの 3 Dモデル④を作成した。そして本設躯体には鉄筋組立〜コン

3 Dプリンタを活用した可視化
作成した 3 Dデータを使用して， 3 Dプリンタ

クリート打設〜ケーソン沈設の工程を，周辺地形で1/150の模型を作成した。 2 Dのディスプレイには施工ヤードの整備工程を付与し，現場全体のを介して確認するパソコンやタブレット端末での4 Dモデルを作成した。 4 Dモデルは着工から竣

3 Dモデルの可視化と比較して， 3 Dプリンタで工までのアニメーションを閲覧できるほか，指定作成した模型は，より直感的であり，既設仮橋のした日付の現場状況を確認することもできる（図盛替え・補強の計画において有効であった（写真― 2 ）。

― 2 ）。

写真― 23 Dプリンタで作成した模型
図― 2⑵

揖斐川右岸下部工事（国土交通省

中部地方
③整備局）
①

4 Dモデル

4 Dモデルを活用した施工シミュレーション
4 Dモデルによる施工シミュレーションを月間

工事概要
一級河川揖斐川を跨ぐ高架橋のうち，右岸側の及び週間工程会議等で実施した。その結果，関係下部工（堤外地に 5 基，堤内地に 2 基のRC橋脚）者同士が施工イメージを正しく共有することがでを施工する工事であり，国土交通省よりCIM試行

き，手戻りのない施工と確実な工程管理を実現で工事（希望型）に指定されている。当工事は河川きた。

内の工事であるため工程に厳しい制約があるだけ

ま た，P 2 橋 脚 及 び P 3 橋 脚 の 施 工 に お い てでなく，河川内の限定されたヤードの現場上空には，平面図，断面図のみでは特別高圧線と本設躯特別高圧線が存在するなど，施工エリアに制約が体の位置関係を把握するのが困難であった。そこあることが課題となっていた（写真― 3 ）。

で，クレーンと特別高圧警戒範囲を再現した 3 Dモデルを活用し，元請け職員と協力会社の職長でクレーンの作業計画を立案した（図― 3 ）。
その結果，クレーンのブーム長の変更やマテリアルロックとマンロックの入替え等の対策を事前に実施することで，施工時の手戻り防止を図ることができた。また， 3 Dモデルは新規入場者教育にも使用でき，現場で安全に施工を進めるための写真― 334

揖斐川右岸下部工事施工状況

建設マネジメント技術

2015 年 6 月号

ツールとして活用されている。

CIM〜産学官の取り組み〜 特集

図― 3

特別高圧線に対する安全対策

当工事の竣工に際し，市販のソフトウェアを活4.

属性付与によるデータ 一元化

用して，施工時の情報を格納した「維持管理初期モデル」としてのCIMモデルを構築した（図―4）。CIMモデルに付与する属性はコンクリートインフラのライフサイクル全般にわたる多くのに関する情報の中から，維持管理業務において有情報を一元化したCIMモデルを構築し，それをど効と考えられる情報に限定し，CSVファイルをのように施工や維持管理の効率化に繋げるかが，介して 3 Dモデルとの紐付けを実施した。また，建設生産性の革新を実現するための大きな課題と付与した情報を指定したレンジに応じて色分けしなっている。ここではCIMモデルによるデータ一て可視化することも可能である。

元化に関する試行事例を紹介する。

②

維持管理効率化に向けたCIMモデルの活用
維持管理業務においては，点検時に発見された⑴

矢切函渠その 9 工事における維持管理初期モ
デルの構築

①

様々な事象に対して，施工時の情報を収集して原因を明確にし，適切に対処することが求められ維持管理初期モデルの概要

る。作成したCIMモデルは設計・施工時の情報が図― 4

維持管理におけるCIMモデルの活用

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特集 CIM〜産学官の取り組み〜

一元化されており，ビジュアルに可視化すること報，地質情報等の様々な情報を基に，技術者が経も可能であるため，必要な情報を迅速に確認する

験により逐次適切な施工方法を選定して進められことが可能である。

る。そのため，様々なデータを一元化し，可視化する「トンネルCIM」は技術者の判断を支援する

例えば，打設時の気温をCIMモデルで色分けすツールとして有効であると思われる。

ることで，気温が低い寒中コンクリートとして施工した打設リフトが明確になり，その打設リフト

当工事では，工事開始前に地形・地質情報のほを選択することで，打設時のコンクリート温度がか，既設トンネルの施工時の情報や新設トンネル規定値を下回っていないことなどを確認できる。の設計情報などを付与したCIMモデルを構築した

さらにリンクされた写真を閲覧することで保温養（図― 5 ）。既設トンネルの施工時の情報を，施工生が確実に行われたこと，クラック調査結果を閲担当者が 3 Dモデルを介して事前に確認すること

覧することで完成後の躯体に問題がないことなで，実施工での注意すべきポイントの整理が可能

ど，施工プロセスを通した確認を容易とした（図となった。

― 4 ）。

施工時には切羽観察写真，支保パターン，切羽評価値や計測結果（A計測）などの情報，さらに⑵

筑豊烏尾トンネル（糸田工区）工事における水平ボーリングから得られた切羽前方の地質や風「トンネルCIM」化度合などのデータをCIMモデルに統合した。こ①

れらの様々な施工情報をCIMモデルで視覚的に俯

工事概要
4 車線化を進めている国道201号飯塚庄内田川

瞰して確認することが可能となり，施工時の判断

バイパス筑豊烏尾トンネルは，供用中の既設トンの効率化に有効であった。

ネル（上り線）に併行して新設トンネル（下り線）を施工する工事である。CIM試行業務として詳細設計が実施された案件であり，CIM試行工事（指5.

最先端ICT技術とのデータ連携定型）に指定されている。
②

トンネル施工情報をCIMモデルに一元化

インフラの管理業務をより高度化させるためにトンネル工事は設計・施工時に得られる計測情は，CIMモデルに様々な最先端ICT技術を連携さ

CIMモデル全景

A計測結果の表示

地質情報の表示

支保パターンの表示

図― 536

建設マネジメント技術トンネル工事でのCIMモデルの活用例

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切羽観察写真の表示

切羽評価値の表示

CIM〜産学官の取り組み〜 特集

せることが不可欠である。最先端ICT技術を導入

値としては代表的な位置における検測データしかした事例を紹介する。

残されていない場合がほとんどである。このような現状を改善するため，施工段階において簡便にICタグを活用したCIMデータの現場閲覧

鉄筋実測位置を把握する方法として写真計測に着構造物のライフサイクルの中で最も多くの情報目し，鉄筋の 3 Dモデルの作成に取り組んだ。

⑴

を扱う維持管理段階においては，CIMを活用する構造物の建設現場では，写真計測にとって支障ことにより，情報を短時間で効率的に収集するこ物となる足場，ネットや資材等が多く存在する。とが可能となる。そこで，CIMモデルから情報をさらに，作業中に写真計測を実施するのは困難で取得する 1 つの方法として，供用後の構造物に設あるため，作業の合間を見計らって撮影する必要置したICタグやQRコードをリーダで読み取るこがあった。このように写真計測の障害となる事項とにより，構造物の情報を参照できるシステムをの調整は必要であるが，比較的短時間で精度のあ開発した（図― 6 ）。本技術の導入により，現場る鉄筋の 3 Dモデルの作成が可能であることを検にタブレット端末等を持ち込むことで，実際に構証した（図― 7 ）。

造物の点検をしながら属性情報を容易に確認することが可能になる。

また，作成した 3 DモデルをPC上で確認するだけでなく，現場で直接確認可能な技術としてAR技術の応用が考えられる。AR技術は 3 Dモデ⑵

構造物の出来形計測と可視化への取り組み

ルのデータをタブレット端末等を介して，現実のRC構造物の補強において躯体の削孔を伴う場映像に合せて可視化する技術である。データ容量

合は，内部鉄筋の位置情報が必要となるが，実測などの問題も残されるが，今後のICT技術の進歩に伴い，いずれは構造物全体の鉄筋をAR技術で可視化することも期待できる。

⑶

Webベースの 4 Dモデルビ
ューワの活用施工段階における 4 Dモデル

図― 6ICタグを活用した実構造物とCIMモデルの連携イメージによる可視化は，特に構造物の形状や施工手順が複雑な工事で大きな効果を生むと思われる。
一方，CIM試行が進められる中で，CIM専用ソフトウェアを購入できない，もしくは無償のビ矢切函渠 鉄筋組立状況

AR技術による可視化

ューワでさえもインストールが許可されない発注者や企業が多数存在することが報告されている。 こ れ ら の 理 由 か ら，Web
ブラウザのみで 4 Dモデルを閲

Matabee-3D（写真測量，3Dモデル作成）

図― 7

写真計測による鉄筋のモデル化とARによる可視化の試行

覧できるビューワを開発し，水力発電所新設工事にて試行を実施した（図― 8 ）。
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図― 8

Virtual Constructionによるクレーン施工計画

このビューワを活用することにより，全ての工⑵CIMを活用した建設生産性の革新に向けて事関係者が 4 Dモデルを閲覧できるようになり，

現状では，CIMの導入は，メリットよりもコス

構造，工程への理解度が向上するため，施工計画トや手間といったデメリットが大きく，建設業全や日々の作業調整が効率化された。また， 4 Dモ体へ普及するまでには至っていない。しかし，こデル上にクレーンを配置して作業計画を実施するのような新技術を導入するときに，このような障機能もあるため，職員及び協力会社からは，図面

壁 に ぶ つ か る こ と は 特 別 な こ と で は な い。 2やクレーンカタログを使用せずに直感的にクレー

D‑CADの導入初期においても，操作リテラシーンの作業計画が実施できると非常に好評であった。の不足等の理由から，建設業での普及は比較的ゆっくりとしたものであったが，実務に携わる人が6.

建設生産性の革新に向けて図面作成，施工計画での効率化を実感し始めると， 2 D‑CADは急速に普及し，今ではあらゆる業務に不可欠なツールとなっている。

⑴

CIM活用による効果と課題

現在はCIM導入の黎明期であり，CIM活用の効現状でのCIM活用の最も大きな効果は 3 D・ 4

果をすぐに実感するのは困難であろう。このようDモデルによる可視化である。目的物の構造的なな中，操作性が容易で安価なソフトウェアの開理解度が飛躍的に向上するだけでなく，任意の日発，操作リテラシーの向上といった手間の削減と付の施工状況を瞬時に表示できるなど，試行した合せて，各種業務ツールとの連携の強化，CIMを現場からは，特に施工面で大きなメリットがある有効に活用させるための業務体系の変革等によるとの意見を聞くことができた。また，計画・設メリットの増加を一歩一歩積み重ねていくこと

計・施工から維持管理までのインフラのライフサが，CIM普及の伴になると思われる。

イクル全般のデータをCIMモデルに一元化するこ

今後，わが国において建設業従事者が減少するとで，維持管理時の情報収集は容易になり，さら中，インフラの本格的な維持更新時代を迎えるこに，付与されたデータを 3 Dモデル上で可視化すとが予想され，建設生産システムの大幅な効率化る技術は，維持管理時の計画策定の高度化・効率が求められている。そのためにも，全ての関係者化をもたらすものと期待される。

がCIMを通して連携することでインフラに関わるその一方，CIM専用のソフトウェアが高価かつ業務全体を高度化し，建設生産性の革新に向けて操作が難しいことや操作リテラシーの不足は，工チャレンジしていくことが重要と考えられる。

事関係者全員のCIM活用を妨げる大きな課題となっている。

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