CPD講座

Continuing Professional Development Lecture

日本の高層建築における施工技術の変遷
第4回

機械化・自動化
権藤智之 ｜ 東京大学工学部建築学科 特任准教授

1977 年には日本産業用ロボット工業会が建設ロボット開発を開始している。また、1979 年は個人向けのコンピュータが販売された年

人間を機械 に置き換えるであり、コンピュータの計算能力を建設現場に用いる発想が勢いを持つ。同時に 1970 年代後半から 1980 年代前半にかけては、円高（中岡
機械化が労働に何をもたらすかを論じた『人間と労働の未来』

不況を受けた建設投資の低迷によりコストカットの要請が高まった

哲郎、1970 年、中公新書）に饅頭の話が登場する。たとえば、従来時期でもある。

人間が行ってきた饅頭づくりを機械に置き換えたら何が起こるか。

単一作業を繰り返し行う機械に対して、ロボットはプログラミングあんを包む「包餡機」ができると、全体性を持った「職人」の仕事はによってさまざまな作業を行える点に特徴がある。初期の代表的なロ細分化され、機械の前後工程にはひたすら饅頭の皮をつくるだけ、ボットとして、清 水 建 設 が 開 発した 鉄 骨 耐 火 被 覆 吹 付 ロボット

できあがった饅頭をひたすら箱につめるだけの「労働者」が生まれる。

SSR-1（Shimizu Site Robot-1、1982 年 10 月開発）があり、三田43 森

このように機械化は、たとえ一部分であっても、全体としての労働のビル（1983 年）に適用された。耐火被覆がロボット開発の対象になっあり様を変えうる。

た第一の理由は、ロックウール粉塵が喉や肌を痛めるため真夏でも建築における機械化の始まりを特定するのは難しいが、好況時や完全防備が必要になるといった吹き付けの作業環境の悪さである。

巨大建築建設時など、工期短縮が求められる繁忙期や人手不足のSSR-1 のユニークな点は、耐火被覆を行う梁の形式を数パター時期に機械化の取り組みは繰り返されてきた。この連載でも取り上ンに分け、パターンごとに熟練の職人がロボットのアームを持って作げた丸の内ビルヂングではガイデリックやスチームハンマーなど多く業を記憶させるダイレクトティーチング方式を採用している点である。の建設機械がアメリカから導入され、日本の建築業界の蒙を啓いた。

ティーチングさえうまく行えばさまざまな作業を行えるロボットらしい

戦後の沖縄での米軍工事でも「多くの建設機械に衝撃を受けた」等ロボットと言えるかもしれない。の記述が建設会社社史等に見られる。高層建築の施工でも、タワー一方で、なぜ三田43 森ビルがロボット導入の対象になったかとクレーンなどの揚重機械、コンクリート工事のポンプ圧送など、機械言えば、センターコアの基準階平面を持ち、梁成やスリーブ 位置が化の果たした役割は大きい。ただし、これらはどちらかと言えば「建同じ梁が並ぶからである。ロボットはさまざまな作業に対応可能とい設機械」であり、人では運べない重量物を運ぶといったところに主眼う一方で、やはり開発にはまとまった数量の繰り返し作業が必要であがある。今回は冒頭の問題意識にならって、材料を加工したり、部るし、ティーチングの手間も節約したい。これは建築の一品生産特品を取り付けるといった人間スケールの作業を施工現場で行う機械有の課題とも言えるが、こうした比較的繰り返しの多い作業として耐やロボットについて見てみたい。

火被覆以外にも床コンクリートの自動均しや、ボードの保持・貼り付けなど、複数のロボットが開発された。
こうした建築施工ロボット開発において、日本は世界のトップを施工ロボット走っていた。1998 年に Warszawskiらが行った調査によると、英語の文献・雑誌等から抽出した建築施工ロボット86 事例のうち 76 事

日本の建築施工において、人間の作業の機械化やロボット化が始例は日本のものだった。新井らによれば、1996 年 9 月時点で、150まった時期を文献に探すと1970 年代後半からとするものが多い。

機種の建築用ロボットが日本で開発されている。一方、こうして開発

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写真1 ABCS（写真提供…大林組）

されたロボットのうち商品化した台数は推計 534 台とされている。

を下げる必要があり、こうした交渉の困難さも予想ができる。いずれ

150 機種のうち商品化されたのは 21 機種であり、20 台以上売れにせよ何を機械に置き換えるかと同時に人間に何を残し、どのようたのは、マイティーシャックルエース（自動玉掛け外し）、マイティーハに働かせるかが課題として残る。

ンド、バランスハンド（以上、建材ハンドリング）、ジャピタス（吊り荷旋回制御装置）、コテキング、サーフロボ、フラットくん（以上、コンクリー
ト床仕上げ ）の 7 機種であった。これらはどちらかと言えば 人間の作自動化施工業を補助するようなロボットである。耐火被覆で見たように建築が持つ一品生産という特徴はロボット開発の障害になりやすい。ロ1980 年頃の不況期に始まった機械化の取り組みは 1980 年代後

ボットは職人の補助を行い、仕上げや取付け自体といった多様性を半からの好況と人手不足によって、自動化施工と呼ばれる日本独自産み出す作業は人間が担うという役割分担が現実的だったとも考えの方向に向かう。代表例として、ABCS（大林組、Automated Buildingられる。

Construction System）を見てみよう［写真 1］。施工階全体に覆いがか

また、当時の記事を読むと、SSR-1 の開発にあたって配慮されたけられており、現場 は SCF（Super Construction Factory）と呼 ばれ、事項として「①ロボットシステムの重量を、床の積載荷重（300kg/㎡）工場に見立てられる。その覆いの下面（天井）には、SCF クレーンが以下にすること、②吹付材料が舞うような環境の中でも、確実にロ取り付き、鉄骨の柱、梁、床や壁のパネルを水平搬送する。また、ボットが走行し、吹き付けの位置決めができること」の 2 点があげら

それらの部材は地上からリフトで垂直搬送され、クレーンに受け渡されている。一品生産という特徴に加えて、建築の現場生産では、ロれる。設置された柱、梁は柱用溶接ロボット、梁用溶接ロボットがボットは軽量でなければならない。そうしないと施工時に補強が必溶接する。この覆い（SCF）はクライミング装置を備えており、1 階ず要になるし、次の課題としてあげられた移動がより困難になる。そしつ上昇する。そのため、柱は 2 層 1 節の柱で構成されており、写真て、2 点目として、ロボットのところに加工・取付が必要なものが運をよく見ると長短の柱が千鳥に配置され、長い柱が SCF を支持し、ばれてくるのではなく、ロボット自ら加工・取付の場所まで移動しなクライミングごとに支える柱が入れ替わる。なお、SCF は本設の構造ければならない。鉄骨の柱をロボットで溶接するためには、そこまで体で構成されており、最終的には最上部に固定された。

ロボットを運んで取り付けなければならないし、移動時も溶接時も基本的に横で人が見ていることになる。

清水建設の SMART［註 1］は ABCS と違い、4 本の仮設マストに支えられる大屋根が施工とともに上昇する。SMART の特徴はプレハ

また、人間の作業のどこを機械と置き換えるかも問題である。たとブ化の徹底、ガイド機構を備えた鉄骨継ぎ手などさまざまであるが、えば、機械化がしやすく、量がまとまる簡単な部分（床中央部の均し中でも面白いのは水平搬送経路の自動生成である。リフトで揚重さ等）のみを機械化する方向と、逆に機械は細かな作業が得意だかられた部材は、水平方向の 9 本のレールがスライドしてホイストクレーという理由で作業の難しい部分（入隅・出隅等）を機械に置き換えるンを受け渡す。その際、移動時間やレールの連絡時間、ホイスト同といった逆方向の機械化が考えられる。そして、前者であれば「難し士がレールの取り合いにならないかを計算し経路を決定する。どうしいところばかりやらされた」、後者であれば「つまらないところばかりてこのような複雑なことになっているかと言えば、柱を避けて部材をやらされた」という職人からの反論が思い浮かぶ。また、簡単な作運ぶためである。なお、ABCS はじめ多くの自動化施工の実施例は業をなくせば職人の単価を上げる必要があるし、後者であれば単価

細長い平面形状をしている。こうした形状ではクレーンは奥から手前

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ABCS の構想発表が 1989 年、SMART の元となった清水建設の自動化施工プロジェクトの誕生が 1988 年である。これらバブル期の自動化施工の第一の特徴は全天候施工である。高所でも雨風の影響を受けず、作業環境の改善、工程通りの施工や工期短縮を実現することができる。もう1 つの特徴は、さまざまな機械、ロボットを組み合わせて用いる点である。バブル期の労働者不足によって、機械化の必要性は高まっていた。一方で、自動化施工と言っても何が「自動化」されたのかは見えにくい。自動ドアは人が前に立つと手で押したりしなくてもドアが開き、人がいなくなればドアが自動で閉まる。
「自動化施工」も搬送や取り付けにおいて自動化をめざしたが、建築生産における一品生産や扱う部材が重量物であるという特徴もあり、なかなか実用化に至るのは難しかったようである。
そしていずれの自動化施工にしても、生産性向上が実現したと報告されている。しかし、自動化施工では、職人の作業環境は確実に改善するが、全体としてみるとロボット開発や全天候化にかかった工期・費用を埋め合わせるだけの工期短縮、費用削減を実現でき
写真 2 ルーフプッシュアップ工法（竹中工務店、同和火災名古屋ビル、1995 年）（出典…『建築技術』1996 年 3 月号）

るのかが問題になる。さらに、多くの自動化施工では、設計段階からの検討が必要と言った建築生産フローの修正も必要となる。結果的にバブル崩壊によって労務単価が下がるとほとんどが使われなくなった。2000 年頃の記録を読むと「当社では、急速な経済変動をに部材を運んでいけばよい。

ABCS、SMART の他にも竹中工務店のルーフプッシュアップ工法

背景として1980 年頃から建築生産の自動化・ロボット化開発がトッ［写真 2］、大成建設の T-UP 工法、前田建設工業の MCCS、フジタのプダウンで進められ、1990 年代後半に張り詰めた糸が切れたかの

あかつき 21、五洋建設の FACES など多くの自動化工法が 1990 年（建設会社担当者）と書かれている。
ような開発の中止時期を迎えた」

代に開発され、実物件に投入された。なお、ABCS を開発した大林

現在、五輪を控えた好況や職人不足によって、1980、90 年代の組には高層鉄筋コンクリート造建築用の BIG CANOPY もあり、海外ロボット化や自動化施工と類似の取り組みが見られる。各社、溶接工事（シンガポール、DBS China Square、1999 年）でも使われた。多や運搬、ボード貼り付けなど、ロボット開発に取り組んでいる。たとくが大屋根や覆いをかけたのに対して独自の路線を進んだのが鹿島

えば、大成建設が近年開発したコンクリート床仕上げロボットは、建設の AMURAD 工法で、最上階から建物を建設して順次プッシュ軽量化するとともに自動運転等の機能も備えている［写真 3］。現在のアップをすることにより、大きな揚重機器がほとんど不要になる［図 1］。

労働者不足の傾向は今後長期間にわたって継続すると考えられ、さ図 1 AMU RAD 工法（鹿島建設）。最上階をつくり徐々にプッシュアップする（出典 …『建 築 の 技 術 施 工』1996年 11 月号、彰国社）

最上階を造る・ブッシュアップ架構工事
・建設工場の構築

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2019.3サイクル工程・躯体の完成した階を次々とブッシュアップ

・一番下は躯体工事
上階では設備・仕上工事完成へ
・最後に 1 階の躯体・設備・仕上工事を行い工場を解体

らに ICT 技術の進展を考えれば、センシングや自動搬送等の技術は自動化が進んだ時に、施工者や職人あるいは設計者にどのような定着の可能性もあると考えられる。その中でも、かつての自動化施工仕事が残されているのかも考えておく必要があるのではないか。と近い取り組みが見られるのが清水建設のシミズ・スマート・サイト
である。シミズ・スマート・サイトでは全天候型の覆いの中で、水平註 1 Shimizu Manufacturing system by Advanced Robotics Technology とする場合とShimizu Manufacture & Automation Robots System とする場合がある

方向に伸び縮みするクレーンや自動搬送や溶接、ボード貼り付けなどの機械やロボットが稼働する。ロボットの多くは自動で施工対象

参考文献（清水建設株式会社、2003 年）
1.『清水建設二百年』
2.「三田43 森ビル鉄骨耐火被覆工事 労働環境改善、省力化めざし建築（『日経アーキテクチュア』1982 年 12 月20日号）
現場へ初のロボット導入」
3. A.Warszawski 他、Implementation of Robotics in Building: Current
Status and Future Prospects、Journal of Construction Engineering andManagement, 1998, 124（1）, 31-41（『建築の技術 施工』1997 年 4月号、4. 新井一彦他「建築施工ロボットの現在」

物を認識し、取付けなどの作業を行う。また、統合管理システムがロボットの作業内容や稼働状況を把握し、現場管理にフィードバックする。この管理システムが実現すれば施工管理の仕事内容も変わることになるし、ロボットの施工が前提となれば、ロボットが施工しやすい設計を求められるようになるかもしれない。

冒頭で紹介した「人類と労働の未来」では、饅頭に続いてバウム5月号）（『新建5.「建築業協会賞 50 年 受賞作品を通して見る建築 1960 2009」

クーヘンが登場する。曰く、バウムクーヘンはローラーで回転しなが築』2009 年 12 月臨時増刊、2009 年）

ら下部で生地を付けて上部で焼くことを繰り返す「機械化のために（『清水建設6. 前田純一郎「全天候型ビル自動施工システムの開発と適用」

つくられたような菓子」である。機械化ありきなので基本的に丸い形

7. 日本建築学会建築生産自動化小委員会、ワークショップ「建築生産自動（2006 年）
化・ロボット化 20 年の歩みと今後の展望」
8.「ロボット施工完成度 4 割 シミズ・スマート・サイト本番へ、現場作業で（『日経アーキテクチュア』2018 年 12月27日号）
課題も」研究報告 第 61 号』1995 年 4 月）

しかつくれないが、それでも駅や空港ではいろいろな種類のバウムクーヘンがそれなりの値段で売れ続けている。機械化やロボット化、

写真 3 コンクリート床仕上げロボット（大成建設）。
コンクリート床仕上げロボットも 1980 年代に建設会社各社が 開発した。
写 真 は 近 年 のもので、軽量化するとともに自動運転等 の 機能も備える（写真提供…大成建設）

ごんどう・ともゆき
1983 年香川県生まれ。2006 年東京大学工学部建築学科卒業。2011 年同大学院工学系研究科建築学専攻博士課程修了。日本学術振興会特別研究員、首都大学東京准教授を経て、2017 年 4月より現職。専門は建築構法、建築生産、超高層プレハブ 住宅などの技術史。共著に『箱の産業』（彰国社、2013 年）

自習型認定研修 の 設問
設問 1

設問 2

1990 年代半ばの調査によると、日本では何種類程度の建築施工ロボットの開発が公表されていたか。

1990 年代に日本の大手建設会社が取り組んだ全天候型で多くのロボットを活用する高層建築施工法を何と呼ぶか。

a. 15 種類b. 150 種類
c. 1,500 種類

a. 自動化工法
b. 複合化工法

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※自習型教材の選択欄における会誌『建築士』
選択項目は、平成 28 年 1 月より建築士会会員のみの表示項目になります。

c. 合理化工法

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