ＢＲＩ－Ｈ２８講演会テキスト

建築ストック活用に向けた建築物の情報マネジメント
技術に関する研究と課題
建築生産研究グループ

目
Ⅰ

はじめに

Ⅱ

研究の背景

主席研究監

髙橋 暁次

１）建築生産を取り巻く社会状況
２）BIM／CIM の推進（i-Construction）
３）建築物の情報マネジメント
Ⅲ

研究の紹介
１）維持管理段階における BIM データ活用に関する研究
２）既存建築物の情報整備に関する研究Ⅳ

建築ストック活用に向けた研究の課題

Ⅴ

おわりに
参考文献等

Ⅰ はじめに従来は建設作業に従事できない層への入職可能性を広げるといっ建築物の企画、設計から施工、維持管理に至るライフサイクルにた、効果が期待されている。

おいて、BIM 活用の取組みが広がりをみせている。ここでは、無駄他方、情報技術の進歩により、3 次元モデルを用いて製品・部品、のない建築生産の実現を指向した BIM 活用の動向や BIM に適した構造物の企画、設計、生産、メンテナンスの検討を行い、技術情報制度／システム等に関する研究を紹介するとともに、特に、竣工後を可視化し生産システムを効率化する取組みが様々な産業分野での使用／維持管理における建築情報の整備、利活用の課題を概説進んでいる。建築分野でも、設計業務において BIM を用いて意匠、する。

構造、環境・設備の設計を統合、可視化する設計手法が拡大しており、建築主から求められる機能、性能を満足する設計案を効率的にⅡ 研究の背景まとめる業務が実現している。また、施工においては、施工プロセ

１）建築生産を取り巻く社会状況スの検討や作業手順を可視化して工事管理者、作業者の情報共有

建設作業者の高齢化に伴う退職者の増加に対して、若年者の入を図る等の取組みとともに、3 次元計測や画像解析等の情報技術を職率が低迷しており、建設作業者の減少と非熟練化が進行してい用いて作業状況や出来形を計測、確認、記録する工事管理の高度化る。
（図 1、図 2） 建設業における労働生産性を向上させるためにも行われている。

は、需要調整、重層構造の改革、生産の工業化といった方策がある。

２）BIM／CIM の推進（i-Construction）

このうち、需要調整、重層構造の改革は、産業構造を抜本的に見直国土交通省では、平成 28 年（2016 年）を「生産性革命元年」とす方策として有力な対策であるが、生産の工業化は、建設作業者が位置づけ、「国土交通省生産性革命本部」を設置し、総力を挙げ生減少・高齢化が進む中で、高齢熟練者が引き続き建設作業に従事で産性の向上に向け取り組んでいる。調査・測量から設計、施工、検きる環境を整える、現役作業者の生産力を向上させる、あるいは、査、維持管理・更新までのあらゆる建設生産プロセスにおいて抜本－ 21 －

的に生産性を向上させる i-Construction はその重要な施策の一つとされている。
土木分野における CIM の推進、建設現場の生産性向上をより具体的に進める i-Construction の取組みは、前述の社会情勢に迫られた動きであるが、建築分野においては、集合住宅等の量産化が求められた時代から、部材のプレファブ化、大型化と機械施工との組み合わせという単位労務量に対する生産高の増大という視点で進展し、その後、仮設部材と揚重機の組み合わせによる、現場施工環

出展：：国土交通省

図 1 建設投資額および建設業就業者の増減境の向上や、IT 技術を併用する自動化施工、作業の容易化といった、労務環境の向上による生産性向上へと変化してきた。これらはいずれも、比較的大規模な新築工事に適合しやすい技術であるが、近年は、SI 建築の生産、改修工事など小規模な工事に対応した技術が導入されつつある。
i-Construction を進めるための３つの視点として、「建設現場を最先端の工場へ」、「建設現場へ最先端のサプライチェーンマネジメントを導入」、「建設現場の２つの「キセイ」の打破と継続的な「カイゼン」」が示されている。後者２つは、公共事業の発注者と出展：通商白書 2013

しての視点から効率的な事業実施のために取りうる方策の観点と図 2 わが国の産業別の労働生産性水準（対米国比、米国＝100）いえるが、「建設現場を最先端の工場へ」という生産システムを考える中で、「調査・測量から設計、施工、検査、維持管理・更新までのあらゆる建設生産プロセスにおいて、３次元データを導入し、ICT 建機など新技術の活用が実現するとともに、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践していくことが重要である。また、インフラの設計・施工段階から、維持管理を含めた最適化が図られるよう配慮することが必要である。
」とのライフサイクルにおける情報マネジメントの重要性が認識されている。
（図 3）３）建築物の情報マネジメント
建築分野では、2000 年代に入ったころから、新築設計を中心に３次元 CAD の利用が進み、従来、複数の図面や仕様書等に分出展：：国土交通省

図 3 i-Construction を進めるための視点散していた設計情報を一元的に扱い、より川上段階で視覚的にも分かりやすく諸事項を確認し、設計業務等の効率化、高度化を図る“BIM”の取組みが普及してきている。また、建材・機器等のライブラリ（CAD 等に引用できるテンプレートや部品データ等）が提供され、設計を支援する動きも見られる。
（図 4）
BIM は、「施設（建物）のライフサイクルにわたる関係者が追加、変更、更新、参照を行って生成・維持する施設の表現で、オブジェクトと呼ばれる属性を備えた 3 次元幾何形状を持つ構成要素の集合」と概念定義されていた。その後、3D オブジェクト
CAD の進化、PC の性能向上により、建築実務において具体的－ 22 －

図 4 BIM の概念と実務利用での展開に利用するための技術として、ソフトウェアで使用する各種BIM の特徴を踏まえ、耐久性・維持管理に関する建築生産情報

CAD 群、解析ソフト群、シミュレータなどの連携が図られ、設の維持保全計画への活用手法に BIM を応用する検討を行った。

計・生産プロセスの変革が垣間見える状況になってきている。

Ⅲ 研究の紹介
１）維持管理段階における BIM データ活用に関する研究①BIM 利用に関する取組み等の現状調査
建築物の企画、計画、設計、施工、維持管理を通じた情報の利活用における建物情報モデルの利用に関して、設計者、施工者、建物管理者、建築主、システムベンダー等の各主体や大学、学会、業界団体等の最近の取組み状況を把握するため、既往の文献

図 5 BIM 関連文献の発表年別資料数やウェブサイトから関連する情報を調査取得した。具体的には、CiNii に収録されている学術論文や図書、雑誌などについて、タイトルとキーワードに『BIM（Building InformationModeling）』の語句が含まれている文献を検索し、464 件が抽出された。調査時点は、2014 年 10 月 27 日である。
（図 5）
文献検索において BIM というキーワードが登場するのは 2007
年頃で設計、生産・施工、積算等のキーワードと共に出現してい図 6 発表年ごとの BIM 関連語句出現数る。FM というキーワードと共に出現するのは 2011 年、維持管理というキーワードでは 2009 年である。他の分野が 2011 年頃に至ると出現頻度が平衡状態に達するのに対して、FM・維持管理というキーワードに関しては上昇傾向にある事がわかり、維持管理段階での適用に関心が移っている状況が確認された。
（図 6）
さらに、実施プロジェクトにおける建物情報モデルの利用に関する取組みについて検索し、具体的な記述がみられた約 100 事例に対してアンケート調査を実施した。アンケートの回答のうち、建物の使用段階における何らかの取組みを含む事例についてはヒアリングにより詳細を聞いている。実施プロジェクトでの BIMに関する取組みは、最初に設計業務において始まり、施工業務で図 7 部位と維持管理情報の連携イメージの取組みが増え、2012 年前後から維持管理・FM・ファシリティに関係する業務における取組みに展開している傾向がみられた。
②建物管理に適した建物情報モデルの作成に関する検討
建築設計側での BIM の利用が進む一方で、BIM で作られる仮想的な建物のデータ(BIM データ)を竣工後の建物の維持管理に活用する取組みは、これからの発展が期待される分野である。BIM
データは、単に建物を 3 次元的に表現できるような図形としてのデータを持つのではなく、表現する柱、床、壁、屋根、建具などの部位・部材・部品の他、これらが構成する空間も含めて、その諸元などの属性の情報を一元的にまとめるデータの構造をもった一種のデータベースとして機能するものである。このような

図 8 BIM のビジュアライズ効果による見える化－ 23 －

BIM の効用のひとつである「ビジュアライズ」を維持保全段階での効用として捉えると、設計時と異なりすでに実建物が存在さでオブジェクトを定めるのかが課題になる。マンション管理を対象とすると次のような点を考慮する必要がある。

していることから、設計時に作成された BIM データと実建物をマンションの特性として、区分所有法上また管理上、専有部分整合させることにより、実建物では見えづらいもの、見えないものを見える化する効果が期待される。
（図 7、図 8）
集合住宅（一般的な RC 造マンションを想定）の管理における建物情報モデルの利用を想定すると、部位に対して行われた診断・点検・修繕の記録を文言で示されても建築の専門家ではない住民には判りにくい。モデルを使って、モデルの一部分にピン留めされた画像を見ることが出来れば一般にも分かりやすい表示が可能となる。そのためには、モデルに診断・点検・修繕等の部位
図 9 図面に修繕マーカーを配置した例を示す機能とその部位に関連付けて診断・点検・修繕等の記録をデータベースに収納する機能が必要となる。これが実現すれば、BIM が住宅履歴情報に関わる他のドキュメントより優れた機能として、部位や位置が可視化され、点検周期や長期修繕計画を直接 BIM と関連付けて記録することや、点検箇所や長期修繕計画で対象とされる部位を示すことが可能になる。
（図 9、図 10）
近年、現実環境に情報を付加提示する技術として、拡張現実（AR: Augmented Reality)技術がある。位置情報を鍵として、GPS やコンパス情報などを利用してリアルタイムに現実空間に、テキスト、写真（エアタグ）などを合成表示する技術が実現化している。建築屋内では GPS 情報の取得が困難であるため、位置、方位の同定に AR マーカーを用いる方法がある。所定の位置に、マーカーに記録される情報参照先から情報を取得することによりカメラ画像に合成表示させることが出来る。
（図 11）BIM による「見える化」の効用を加味した維持保全情報活用
では、データ入力や閲覧に関して、AR 技術や Web ベースのビューワ等の既存の技術を応用・活用することにより、一般ユーザにも分かりやすい仕組みを構築できると考えられる。他方、情報活用の核となる BIM データの作成、維持について、例えば外部仕図 10 パースによる修繕マーカーの表示状況

上げの目地など、維持管理で管理対象となる部位・部材の情報が設計情報としては必ずしも入力なされないといった課題がある。
また、BIM ソフトウェアの機能、特性を有効に活用するには、専門的な知識と技能も必要であり、「BIM マネージャー」と呼ばれるような BIM データ管理の新たな職能の確立も望まれる。
BIM で建物をモデル化する際の対象として個々に構築されるデータをオブジェクトという。建物を構成する壁、柱、梁、床、窓、扉などの対象物を、その幾何学形状と属性（材質、色、性格など）を一緒に扱ってオブジェクトとするのが一般的である。建築実務において建物の BIM データを扱うには、どの程度の細か－ 24 －図 11

AR マーカーを使った竣工イメージの表示事例

と共用部分の区分がある。専有部分は基本的に区分所有者の意思■ログイン画面
ログインIDの種類によって、アクセスできる情報を制御。
・建物管理会社（現場管理人）→管理下にある複数の建物情報の閲覧・管理組合／住民・建物所有者→初秋する建物の情報閲覧でリフォーム等が行われるため、共用の設備配管の接続部分や躯体・開口部などと接する部分を除き、間仕切りや造作等を細かくモデリングする必要がないと考えられる。他方、長期耐用のスケ■竣工図の閲覧■メニュー

ルトン（躯体や共用設備など）は、大規模な増改築等が行われない限り初期の構造が維持されることから、対応するモデルも長期にわたって管理、活用する対象となる。
（図 12）
これらの運用上の課題等を考慮し、建物の企画・計画から設計、施工を経て維持管理にわたり、関係主体の関わりと情報の流れを踏まえ、情報化技術を利用した維持管理の将来像について検■点検・周期の確認■定期検査結果の確認■長期修繕計画の策定■劣化見本

討し、基本的な枠組みを提示した。
（図 13、図 14）

図 12 マンション管理に適したモデルの詳細度（案）

図 13 維持保全情報活用の流れのイメージ

図 14 維持管理段階における建物情報モデル活用の概念図－ 25 －

２）既存建築物の情報整備に関する研究

一方、直接計測が可能な出来型に対して、壁体内部等の各部構①既存住宅における住宅履歴情報の整備

造に関しては、既存住宅が建築された当時に用いられていた材

住宅履歴情報の整備・蓄積が進めば、長期優良住宅や性能評価料・構法等の知識が必要となる。そうした知識を有した上で、対住宅等のように仕様及び性能の把握が容易になる。しかし、既存象住宅の仕上げ材料や納まり等の特徴から部位・部分の仕様を推住宅の多くで新築時の設計図面等の資料が散逸し、現況検査やリ定し、性能評価やリフォームの設計において現況を表現する情報

フォーム計画の事前調査に際して設計仕様（使用材料や構法等）として扱い、部分解体等の機会を通じて内部を確認し、情報を確の把握が困難であるとの認識にたてば、既存住宅の性能等を評価定・管理する、住宅履歴情報整備の流れが形成される。
（図 15）

するのに必要となる情報、及びリフォーム時の設計・施工条件の②既存住宅を表す建物情報モデル明示のための情報の復元・整備が課題である。

建築設計、生産を合理化する情報技術として、建物情報モデル

設計図面等が散逸した既存構造物の復元設計では、先ず出来型の取組みが設計者、施工者、さらには建物所有者に広がってきてを計測し、形状・寸法を図面化する作業が行われる。近年、コン

おり、建物の様々な情報を 3 次元 CAD で作成するモデルを中心

ピュータビジョンやセンサを用いた３次元計測技術が進歩し、文に統合してデータ利用の高度化を図る環境が進みつつある。こう化財や土木構造物等の調査・診断に技術が活用されている。住宅した技術の特性に着目し、「建物の部位や位置に関係付けて情報においてもこうした技術の適用による形状等の把握とモデル化がを統合管理し、高度利用する」住宅履歴情報のより効果的な利活可能と考えられる。こうした技術の利用にあたっては、何を目的用を図る段階の想定をおき、現場調査による間取りや形状のスケとして、どこまで３次元モデル化するのかについて、計測・モデッチや材料や仕様等の記述メモ、写真等を基に CAD を用いた簡ル化に係る作業の手間・コストと効果を見定めた上で、目的に沿便な入力により既存住宅の設計情報等を復元し住宅履歴情報を整った計測手法の選択や計測とモデル化の目標を設定する必要があ

備する、建物情報モデルを用いた情報整備、管理手法の検討を行る。

った。
（図 16、図 17）

図 15 既存住宅の長期優良住宅化リフォームの流れと既存住宅の履歴情報整備の技術的課題－ 26 －

この研究では、建物各部位の３次元形状オブジェクトに材料・構法データベースによる部材構成や使用材料等の属性情報を関係付けた 3Dモデルを建物情報モデルと呼んでいる。
既存構造物のモデル作成においては、出来型としての実体が存在するため、文化財等の解体・修理等を想定すれば、部材の一つひとつに至までのモデル化は不可能ではない。しかし、中古住宅流通における現況検査等での情報活用を想定した場合、実務適用が可能な現実的な
図 16 戸建て住宅における建物情報モデルの概念図モデル化の方法を設定する必要がある。
建物各部位の形状オブジェクトの入力にあたっては、部位をどのレベルまで分割し表現するかについて、情報整備の目的と適度な作業量のバランスを考慮する必要がある。新築の設計では、建築の計画から基本設計、実施設計、部材の生産設計に至る段階ごとの設計の詳細度が検討され、５段階の「レベル規定（LOD：Level of Detail）」が提案されている。戸建て住宅に当てはめると、“間取り図”や“立面図”で表される空間構成が基本設計のLevel 2、“詳細図”に書かれるドア・窓の規格や壁・屋根の層構成が実施設計の Level 3、に概ね該当する。
「材料・構法データベース」は、Level 3 相当の区分で属性情報を整理しており、形状オブジェクトを Level 3 で入力すれば、実施設計相当の建物情報モデルの作成が可能である。最低限 Level 2 の入力を行えば、不動産流通で必須とされる “間取り図”を作成する程度の手間で図 17 モデルを用いた調査記録（写真）等の記録法のイメージ建物全体を表す情報整備が可能である。
（図 18）③効率的な設計仕様の把握手法の開発
図面等設計図書が散逸する等して、目視による確認が通常不可・困難な部位・部分の仕様や性能等の現状把握が難しい既存住宅の安全・安心な売買や改修を促すためには、不動産仲介業者や住宅建築事業者が事前に住宅の基本的な材料・構法について類推、または確定できる情報を一定程度以上の確度で簡便に把握でき、それを用いて技術的な助言及び改修計画の立案を可能にする仕組みが必要である。
こうした工務店や設計事務所等の技術者が担う現場調査等の実務を支援するため、現況検査等の業務フローに即して、調査対象基本的には、Level2 を層による分類、Level3 は、Level2 の各層を分解した構成と規定

住宅の基本情報、仕様データを仮定し、現場調査を通じて情報を図 18 Level 2（層）による分割の例

確定するための支援システム「材料・構法データベースシステ

現場調査に携行するタブレット端末での利用を考慮し、ASPム」を開発した。主な機能は、調査対象建物に関する建物仕様情方式での運用を想定している。複数名で分担して調査にあたる業報の入力、変状項目の入力および、調査結果を帳票として出力す務実態を考慮し、建物データの分割編集を可能とした。立地による機能である。

り通信環境が悪い場合もあるため、スタンドアローン方式で利用－ 27 －する機能も用意した。また、調査記録としてニーズが高い、現場で撮影した写真を部位毎に登録する記録整理の機能も備えた。さ
らに、「住宅履歴情報」の管理システムとの連携を考慮し、共通ID を利用する拡張性も考慮している。
④既存住宅の現況を表す建物情報モデル作成手法
住宅の長寿命化には、適切な維持管理やリフォームが継続的に実施されることが必要であり、様々な図書、文書、データに分散している住宅履歴情報を合理的に蓄積・管理し活用する手法の確立が望まれている。既存住宅では、その多くで新築時の資料が散逸し、図面の復元から情報整備をやり直さなくてはならない現状

図 19 レベル規定に基づく建物情報モデルの作成例がある。そのため、新築プロジェクトの設計段階を中心として普力かつ精度・確度の高い施工管理を実現するための調査研究を行及が進みつつある BIM の取組みに着目し、３次元 CAD 等を用う予定である。情報技術の適用により得られる施工記録（例えば、いて部位（壁や床、屋根など）の形状モデルを作成し、部位を情3 次元計測や各種センサによるデジタルデータ等）を用いることに報管理の見出しとして、使われている材料や構法、施工方法等のより各種の検査・確認を効率化するとともに、出来形に関する確実情報や、点検・補修等の記録を整理・蓄積する手法を検討した。

な情報整備の方法等を提示することを目指している。

具体的な方法として、既存住宅における情報整備の業務フロ
ー、情報を統合する建物情報モデル建物各部位の形状モデルを入参考文献等

力する際の詳細度の基準、属性情報に関する外部データの参照方

1) 国土交通省住宅局：住宅履歴情報 関連情報、法等が整理された。また、一般的な CAD ソフトウェアで共通的

2) 国土交通省住宅局：長期優良住宅の普及の促進に関する法律に利用可能なテンプレートやライブラリ等の情報ひな形を作成（長期優良住宅法）関連情報

し、建物事例に関する情報整備を試行した。
（図 19）

http://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/house/index.html
3) 国土交通省 総合技術開発プロジェクト

Ⅳ 建築ストック活用に向けた研究の課題「中古住宅流通促進・ストック再生に向けた既存住宅等の性能評

膨大な既存の建築・住宅ストックの活用を図るには、現況把握に価技術の開発（H23-26）」,

基づいて適切な利用計画等が作成され、建物の所有者や利用者等

http://www.mlit.go.jp/tec/gijutu/kaihatu/pdf/soupro011.pdfのニーズに即した改修・リフォームの実施が望まれる。既存建物の4) 角倉英明他, 在来木造住宅の材料・構法の把握手法に関する研設計仕様（使用材料や構法等）を把握・確認するには、新築時の設究(その１), (その２), 日本建築学会 2013 年度大会(北海道)学術講

計図や仕様書等の資料が必要であるが、こうした資料が整備され

演梗概集, 5488-5489, 2013.8ていない現状がある。そのためには新築時の設計情報を維持管理

5) 高橋 暁 他, 在来木造住宅の材料・構法の把握手法に関する段階で利活用するための情報整備と管理・活用に関して、職能や業研究 (その３), 日本建築学会 2014 年度大会(近畿)学術講演梗概

務を具体化し、共通ルールを整備する必要がある。一方、既存建物

集, 5410, 2014.9

について、保存されている図面や文書等を、改修やリフォームで活6) 高橋 暁 他「既存住宅の材料・構法等に係る情報管理・活用しやすいように統合・管理する、情報技術を活用した効率的な手用に関する研究（その 1）（その２）」, 日本建築学会大会学術講法の開発・普及が必要である。

演梗概集, 8001-8002, 20127) 既存戸建て木造住宅の設計仕様に関する材料・構法知識ベースの開発, 国土技術政策総合研究所, 国総研レポート 2014, April

Ⅴ おわりに建築研究所では、技術者の不足、技術力の低下による熟練マンパ

2014

ワーによる品質確保が難しくなることに対して、情報技術（BIM、8) 新築時の設計図面等が散逸した既存戸建て木造住宅の設計仕

3 次元計測、画像解析、検索技術など）を活用することにより、技様の把握手法の開発, 国土技術政策総合研究所, 国総研レポート

術者の知覚、知識、記憶や移動等を補完、代替して、より省人・省

2015, April 2015

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