特集

IT系から見た建築生産システムの現状と課題

ITが変革する、建築設計と監理―IT系から見た建築生産システムの現状と課題、設計・管理段階について―
株式会社日建設計常務執行役員設計部門副統括山梨知彦

それでは、これら五つの変化について、より詳

１ 設計監理を取り巻く状況について
産業革命以後の機械による大量生産に支えられてきたモノづくりが、ITにより大きく変わろう

しく見ていきたい。

３

設計技術自体の変化―コンピュータ・シミュレーション―としている。詳細を知らずとも、日々の生活の中ITがもたらした建築設計上の変化というと、に入り込んだITに触れるたびに直感的に感じる

CADを 思 い 浮 か べ る 方 も い る だ ろ う。 確 か にことができる。こうした状況を、工業製品の分野CADにより、設計図作成効率が上がった。しかでは、「インダストリー 4.0」として、ITによるしながらCADは、人間が鉛筆で線を描く作業を、大きなモノづくりの変革ととらえている。

コンピュータが代行しているにしか過ぎない。あ

ここでは、本号のテーマである「IT系から見くまでCADは、図面を描く道具でしかなく、設た建築生産システムの現状と課題」を、建築分野計のプロセスそのものを変革するものではない。

におけるインダストリー 4.0としてとらえ、ITが余談となるが、CADのように道具をコンピュー建築をどのように変えつつあるのか、建築設計やタ化することを「コンピュータライズ」という。

監理の視点から考えてみたい。

一方で、コンピュータならではの特性を活かし、作業プロセスや人間の役割すら変える使い方は、

２ 設計監理業務に関わるIT系の変化
少々乱暴ではあるが、現時点で設計監理業務におけるIT系に起因する変化を、五つに区分し、「コンピュテーショナル」と呼ばれ区別されている。CADは鉛筆をコンピュータライズしたものに過ぎず、大事なことは設計プロセスをコンピュテーショナルに改革するものだ。

キーワードとともに、以下のように整理してみた。

この意味で設計プロセスを改革したものは、コ

１．
「設計技術自体の変化」⇒コンピュータ・シミュレーション
２．
「形態生成技術の変化」⇒コンピュテーショナル・デザイン
３．
「建築情報統合技術の変化」⇒BIM（Building Information Model）
４．
「建築生産技術の変化」⇒デジタル・ファブリケーション
５．
「建築自体の変化」⇒建築のIoT

ンピュータ・シミュレーション（以下、シミュレーション）である。一品生産である建築物を、実際に建てる前に建設後のふるまいが確認できるシミュレーションは、設計の品質を激変させる。
最初は構造の分野で、やがて環境への関心の高まりとともに、風の流れや温熱空間の状況把握に使われ出した。最近では、人間が建築空間の中でどのような行動をとるかのシミュレーションも進

建築コスト研究

No.95

2016.1017

特集

IT系から見た建築生産システムの現状と課題

み、避難や大型建築での入退場時などの混雑を予

ま た 比 較 的 小 さ な 問 題 に な り つ つ あ り、 コ ン

測するために用いられている。

ピュータ・シミュレーションは建築設計における更には、「見える／見えない」といった、設計必須のIT系アイテムとなりつつある。の根源に関わる事項にもシミュレーションを用い今後の課題としては、BIMやコスト情報データるようになった。設計に先立ち、敷地周辺条件自ベース、そして人工知能の連動による、精度の高体を3次元モデル化したり、3次元スキャン技術いシミュレーションの実現となる。加えて、シを使って「点群」として測定したりすることで、ミュレーションで設計を行い、実現した後の、調「リビングに腰を掛けたとき、窓から山の頂が切査とシミュレーション結果のかい離の把握と蓄れずに望むことができるか」といった微細な問題

積、シミュレーションへのフィードバックループに対しても、直感ではなく、シミュレーションでの確立も、シミュレーションの精度を高めていく確認をしながら設計できる状況になっている。

ために欠くことのできない課題となっている。

４

形態生成技術の変化―コンピュテーショナル・デザイン―

多様な条件を取り込み、一つの建築物へと落とし込んでいく建築設計では、元来、建築家が直接形を決め込むのではなく、建築家は根本となる考図１

住宅でスケールでの通風・温熱シミュレーションの例（日建設計DDL）

え方（アルゴリズム）を考え、その他の条件を変数（パラメータ）として取り込み、パラメータを変えつつ試行錯誤を繰り返し、最終的な形にたどり着くケースが多い。
例えば、均質なグリッド空間を作りたいというアルゴリズムに対して、それを構成する部材の強度、それが最適となるスパンや材料の太さをパラメータとして、パラメータを少しづつ変えながら膨大な数の試行錯誤を行った末に、ある一つの、図２完成した住宅（On the water/日建設計

2015年）

美しくも合理的な均質グリッドを見出す通常「スタディ」と呼ばれるプロセスを想像していただけ

このように、設計品質の向上のためには、設計れば、意味するところを理解いただけるだろう。のプロセスの中でシミュレーションの頻度を上

このスタディのプロセスで、アルゴリズムをプげ、設計へとフィードバックすることが大きな力ログラム化することで、パラメータをコンピューとなる。一方でネックとなるのは、シミュレータに入れ替えさせ、膨大な検討作業を人間に代ションに要するコストと、シミュレーションに必わって行わせようという発想が生まれてきた。ア

要な3次元モデルと建築情報（部材の強度や、温ルゴリズムに着目して「アルゴリズミック・デザ

熱特性、太陽光透過率など）のデータインプットイン」と呼ばれたり、パラメータに着目して「パに要するコストということになる。現在では、主ラメトリック・デザイン」と呼ばれたり、より広要なシミュレーション・ソフトウエアがパーソナく「デジタル・デザイン」としてまとめて取り上ルコンピュータ上にて作動する状況となり、前者げられることもあるが、ここでは「コンピュータの問題は小さくなった。また後者に関しては、後ならではの特性を活かしたデザイン」という点に述するBIMが設計で用いられるようになり、これ着目して、「コンピュテーショナル・デザイン」

18

建築コスト研究

No.95

2016.10

ITが変革する、建築設計と監理という呼称を用いることにする。
コンピュテーショナル・デザインにおいては、最終的な建築の形態は建築家の手ではなく、コンピュータによって生み出されるため、このプロセスを「生成的＝ジェネラティブ」と呼んで区別している。
ジェネラティブに建築を生み出すアルゴリズム
は、それこそ建築家の数だけ存在し得るわけであるが、現時点で実務的に最も有力視されているのは、前述したコンピュータ・シミュレーションを複数連動させ、それらすべてのベストバランスを図る形態を生成することを目指す「多目的最適図４

図３のプログラムを使用して発生した外観の例（ラゾーナ川崎東芝ビル／野村不動産、日建設計、大林組）化」である。
コンピュテーショナル・デザインの実現には、アルゴリズムの記述が容易なソフトウエア環境、

５ 建築情報統合技術の変化 ―BIM―

シミュレーション・ソフトウエアの相互通信を容これまでに述べてきた、シミュレーションもコ易にするための情報公開（API）などが必要であ

ンピュテーショナル・デザインも、そしてこの後るが、Rhinoceros＋Grasshopperなどの登場によ触れていくデジタル・ファブリケーションや建築り、パーソナルコンピュータでのコンピュテーのIoTも、すべてITによってもたらされたものであ

ショナル・デザインの環境が整い、一気に世界中るため、それぞれの情報はデジタル化されている。

でブレークし始めている。

このデジタル化された情報を取り扱い、応用し現時点では、まだ建築の表層の生成に留まってていくためには、これまでの紙をベースとして描いるものがほとんどであるが、更なるソフトウエかれた2次元の図面では心もとない。デジタル時

アと、それらの相互連動の深化、そして人工知能

代の建築情報プラットフォームが必要になってくの参画による、より高度で実用的なコンピュテーる。トレーシングペーパーに代わり、その座を占ショナル・デザインの出現が期待されている。

めたのがBIMである。
BIMは、Building Information Modelの 頭 文 字をとった略語で、建築の基本となる３次元の形態情報と、それに柱や梁といった建築、コスト、温熱的特性などの情報（建築情報と呼ばれる）を関連付けて取り扱うことができるシステム（データと コ ン ピ ュ ー タ・ プ ロ グ ラ ム ） で あ る。 コ ン
ピュータ上のバーチャルな空間の中にBIMを設計してしまえば、透視図はもとより、平面図や断面図３垂直ルーバーをアルゴリズムに沿って自動的に配置するプログラムの例（日建設計DDL 2011年）

図といった２次元の図面、コンピュータ・シミュ
レーションに要する建築情報付きの３次元形態データ、面積表や建具表といった一覧表、そして建設コストなどの情報を、コンピュータがほぼ自動で切り出してくることができる。そればかりではなく、BIMはそこから切り出された情報とリン

建築コスト研究

No.95

2016.1019

特集

IT系から見た建築生産システムの現状と課題クされているため、図面や一覧表の方を修正しても、BIMがそれに基づき修正され、同時にBIMから切り出されている透視図や図面や一覧表やシ６

建設手法の変化―デジタル・ファブリケーション―

ミュレーションやコスト情報といったものが自動

現時点における設計と施工の区分は、20世紀的的に更新され、修正された状態になる。設計に伴なモノづくりに起因されていると思われるが、う膨大な作図や作表作業が軽減され、単一のBIMITによりモノづくりに変化が起きれば、設計ととすべての図面が連動しているため図面相互の食施工、更には専門工事業者やメーカーの関係、区い違いはなくなる。

分にも変化が生じるはずである。
現時点で最も先進的な建設手法の変化は、デジタル・ファブリケーションと呼ばれる、設計BIMや施工BIMのデジタルデータを、部材メーカーや施工者や建築家自身が所有する3Dプリンター、レーザーカッター、CNCなどのデジタル工作機、工業用ロボットなどに直結することで、複雑な形状を高品質でありながら安価に実現する手法である。

図５

BIMの例（ラゾーナ川崎東芝ビルのBIM/日建設計）

残念ながら現状のBIMは、この理想的な状態には達していないものの、少なくとも図面相互の食い違いの減少や、シミュレーションやコンピュテーショナル・デザインとの連動により、設計の品質を向上するところには至っている。
現状での課題は、設計者が作成したBIMが施工者にバトンタッチされ、施工において有効なBIMとして使われているような、デジタルであること

図６

木材加工におけるデジタル・ファブリケーションの例（コンピュータ制御の工作機で木材を加工）（木材会館／日建設計）を活かした事例がまだ極めて少ない状況にあること。更には、BIMがビル管理者に手渡されビル管理の効率化に活かされた事例となると、国内ではほとんど実例がない。現状では設計と施工とでそれぞれ別に動いているBIMの動きを統合し、更にはビル管理にまで至る、建築のライフサイクル全般に渡り有効なBIMを構築していく必要がある。
また監理段階に固有の課題としては、設計BIMと竣工物件の3次元スキャニングデータとの比較検討などといったBIMの利用や、設備設計BIMと完成建物がはき出すデジタルデータの比較によるコミッショニングの省力化、正確化、迅速化などが挙げられる。

図７

完成した外観（木材会館/日建設計

2009年）

また建築家が自らは部材の製作は行わないものの、製作図に近い検討をBIM上で行うことで、建築部材コストの最適化を図り、複雑な形状を現実

20

建築コスト研究

No.95

2016.10

ITが変革する、建築設計と監理的なコストで実現を図っている例も見え始めてきらず、建築にも直接影響を与え始めている。

た。例えば、フランク・ゲーリーやザハ・ハディ

例えば、建築内部でのエネルギー消費を抑える

ドは、複雑な曲面形状を用いるデザインで有名でため自然環境を利用しようと思えば、建築内外のあるが、建設コストを抑えるため、設計者自身が温度、風、太陽光などの状況をセンシングして、曲面のオプティマイゼーション（最適化）を入念最大の効果を得られる建築の状態をシミュレーに行っている。具体的には、複雑に見える曲面ションして、その結果をもとに窓やブラインド、を、コンピュータを使って整理して、なるべくコ

日射遮蔽ルーバー、そして空調設備などを動かストが最も安い平パネルや、一方向曲げのパネルし、制御することが必要になる。更に、単一建築で近似させ、コストがかさむ二方向曲げのパネル毎のエネルギーの偏在を制御し、街区や都市スを最小に抑えるなどの工夫をしている。

ケールでのエネルギー消費を抑えようと考えれば、各種制御情報を複数のビル間でやり取りする必要がある。そして、今日では、全体からの統一的制御のみならず、個人の要望に対応した個別制御にも対応する必要があるだろう。
このためには、設備機器系はもちろんのこと、建築各部にセンサーを仕込み、制御に必要な情報が検知できるようにしなければならないし、実際に建築各部を動かし制御するためのロボットを組み込まなければならない。またそれらをいかに制設計者による曲面のオプティマイゼーションの例（東大門デザインセンター／ザハ・ハディド 2014年）

御するかを考える知能を持ったコンピュータを組とはいえ、ここで行われている合理化は、デザ交換できるようにネットワーク化されなければな

図８

イナーが求める曲面に対して、20世紀的大量生産み込まなければならないし、それら相互が情報をらない。の技術を応用して、近似した曲面を作る作業である。今後、このデジタル・ファブリケーションで求められるものは、金型などによらず、デザイナーやカスタマーが求める形状を、大量生産に負けないコストや品質で、必要な時に必要なだけ一品生産ができる環境にやさしい生産システムの発明（現時点では3Dプリンターが最もその位置に近づいている）と、シミュレーション、コンピュ
テーショナル・デザイン、BIMといったIT時代の設計技術の連動による、新しい設計－生産体系、マスプロダクションに対して「マスカスタマイゼーション」と呼ばれる生産体系の確立であろう。

７ 建築自体の変化 ―建築のIoT―
当然のことながら、ITの影響は設計技術や生産技術といった建築に間接的に関わる分野のみな

図９

各種センサーを組み込み、雨水を用いてファサードを冷やし、ヒートアイランドを抑制する、最初期のIoTファサー
ド「 バ イ オ ス キ ン 」 の 例（NBF大 崎 ビ ル ／ 日 建 設 計
2011年）

現時点で最も有力であるのが、インターネット

建築コスト研究

No.95

2016.1021

特集

IT系から見た建築生産システムの現状と課題を介したセンシングディバイス、ロボット制御、こうした状況の中で、世界中の設計事務所が、建築相互、個人のモバイルディバイスのネットIT時代に対応した新しい設計体制を構築し始めワーク化であり、これは建築自体のインターネッている。著名なところでは、フランク・ゲーリー

ト化＝IoTと言えるのではなかろうか。

が彼の個性的かつ芸術的なデザインを実現可能なIoTとは、インターネット・オブ・シングズの設計図書としてまとめるため、BIMを用いた設計略で、個別のものがインターネットで繋がれ、人サポート組織、「ゲーリーテクノロジー」（2002間の介在なしに制御される状態で、インダスト年、以下GT）を立ち上げたことが挙げられる。

リー 4.0を実現する基礎的な技術でもある。実際、興味深いのは、GTは今ではゲーリー自身のデザ設備機器に加えて、建築に数多く設置されているイン以外に対しても、施工可能とするオプティマ

防災用・防犯用ディバイスは既に、建築の中のエイゼーションやBIM作成のサービスを提供するよ

ネルギー情報、防災情報、人間の入退室などを検うになり、建築家と施工者の間に介在する新しい知して、デジタル情報化して発信している状況で職能を形成するに至ったことだ。

あり、その情報交換ネットワークインフラはインターネットに移行しつつあり、建築のIoT化は進行中である。

図10

バイオスキンの詳細BIM（日建設計）

今後の課題の一つは、ディバイスが発する情報

図11

ビルバオ・グッゲンハイム（フランク・ゲーリー 1997年）の公開、相互情報交換における情報管理の方法やコンピュテーショナル・デザインで知られるアルールとなるが、これは建築分野単独の議論ではメリカの設計事務所、SHoPは、コンピュテーショなく、モノづくり全般に広がるIoTの動きの中でナル・デザインをスムーズに施工へと繋げるため議論され、モノから建築や都市そして個人のモバに、SHoPコンストラクションという施工会社を立イルディバイスまでがインターネットでシームレち上げたが、GT同様に、SHoP以外の建築家に対しスに、便利かつ安全に接続された状態を目指す必ても、BIMの作成サービスや施工を提供している。

要がある。

日本でも、設計者と施工者の間に立ち、複雑な一方、建築の設計・監理に特有の課題としては、ジオメトリをコンピュテーショナルなノウハウをこれまで電気設備系の技術者を更に強化、分化し使 っ て 製 作 や 製 作 支 援 を 行 う、AnSス タ ジ オて、建築のIoT化の時代に即した新しい職能を（2009年）などが既に登場している。

持ったエンジニアを育てることにありそうだ。

設計事務所内部でも、同様に、新しい職能が生まれ始めている。私が所属する日建設計において８ 建築設計・生産における分業の在り方の変化

も、2011年にコンピュテーショナル・デザインやここで見てきたように、ITは、設計技術、形ルデザインラボ（DDL）」と、BIMの作成や社内態生成技術、設計情報統合技術（BIM）、建築生コンサルを担う「デジタル・デザイン・ディベロッ

産技術、そして建築自体を変革させつつある。

プメント・センター（3DC）」を新設したのだが、

22

建築コスト研究

No.95

2016.10コンピュータ・シミュレーションを担う「デジタITが変革する、建築設計と監理

この5年間で増え続ける需要に応えるために人数使ってビルの最適な運用が設計者からビル管理者が増大し、今では意匠設計者の1割を超える約80に提示できれば、ランニングコストを大幅に削減人の組織へと急成長を遂げている。

できる可能性がある。またビル管理上の問題点

同じく、日本のゼネコン各社も、設計施工一貫や、センシングディバイスからの情報を、IT技の強みを活かすIT利用を多々試みている状況で、術を使って設計者に随時フィードバックできれ日本発のガラパゴス的な設計施工一貫のビジネス

ば、設計品質は著しく向上するはずである。管理

モデルが、明日のグローバル・スタンダードとな段階のIT化は急務かつ本命と言えるだろう。

る可能性もある。
ITは今、建築設計・生産における分業の在り

このようにITは、現状でも建築設計や監理に大きな変化をもたらしつつあるが、本格的な変動が方に、大きな変革をもたらしつつある。

始まるのはこれからの業界の努力にかかっている。

９ 次への課題

10 建築におけるマスカスタマイゼーション

本論で示した、ITがもたらしつつある五つのルネサンス期においては、建築は総合芸術とモ変化自体が、未だ現在進行形であり、それぞれがノづくりの頂点として位置づけられていた。しかより完成度を高めることが、最初の課題として挙し20世紀以来、建築は自動車に代表される大量生げられる。

産された精密機械の品質、生産速度、価格などを次に、五つの変化のどれもが、未だ人工知能の範として、つまりマスプロダクションを手本に技術が活かされていない状況にあることを指摘し種々の改善を図る、やや遅れたビジネスの位置にておきたい。建築の設計監理は、膨大な建築情報甘んじていた。初期のITの取り込みもそうしたの処理を、コンピュータの助けは得ているもの状況の改善を目指して、他産業から移植されたもの、未だ人力に頼って処理をしている段階に留のだった（BIMも元々は、自動車産業の3次元まっている。五つの変化自体の完成度を上げるとCAD化によるモデルチェンジの省力化を範にし同時に、人工知能化を図り膨大な省力化を図るこたものと言われている）。と。これが二つ目の課題として挙げられると思う。

ところが21世紀に至り、手本であった精密機械

三つ目の課題は、監理分野におけるITの活用の方が、ITをより積極的に取り込みインダストに な る だ ろ う。BIMに 関 連 し て 若 干 触 れ た が、リー 4.0を標榜し、大量生産のメリットは活かしBIMやレーザースキャン技術など、監理業務をよつつ、カスタマーが個別に求める条件に合致したり高度化する技術は揃い始めた。施工者側の品質個別のモノづくり、「マスカスタマイゼーション」管理と歩調を揃えつつ、監理業務やコミッショニを目指すに至った。そして、そのための具体的戦ングをIT化し、高度化していく必要がある。

略の一つがIoTということになろうか。

四つ目の課題は、現在は竣工で完結してしまっ

一方で建築は元来が、クライアントの求めに応ている設計監理業務を、竣工後の施設管理へとじて設計・生産される一品生産品である。そこにシームレスに繋げていくことにある。一般に、竣ITを適切に投入すれば、大量生産のメリットを工後のビル管理に要するランニングコストの合計超えた「マスカスタマイゼーション」を、他産業は、ビル建設までのイニシャルコストに比べるとのモノづくりに先駆け実現できそうな気もする。

3倍から5倍になると言われている。例えば設計

ITは、これまで他産業の影を追いかけてきた建BIMを、 施 工BIMへ、 更 に は 竣 工 図BIMへ と 繋築関連ビジネスを、マスカスタマイゼーションをげ、竣工後の施設管理に応用し、シミュレーショ実現したビジネスとして、モノづくりの最先端へン技術やコンピュテーショナル・デザイン技術をと押し戻す可能性があるかもしれない。

建築コスト研究

No.95

2016.1023