CIMの取り組み事例やユーザー事例について解説!


CIMは土木分野で使われるシステムのひとつ。CADのように3次元で形状を作るだけでなく、土木にかかわるさまざまなシミュレーションを得意としています。

CIMデータがあればこれから建設しようとしているものをソフトウェア内で再現できるため、施工前であっても設計者と発注者とで構造物のイメージが共有しやすいです。

また、あらかじめ何度も設計検証ができるため、制限の多い難しい設計にも対応可能。工事の現場における設計手戻り防止や生産性の向上、安全対策にも役立ちます。

国土交通省では建設業界におけるさらなるCIMの活用を期待してガイドラインを作成、共通の基準で事業が進められるよう検討をすすめています。

この記事ではCIMの取り組み事例やCIMを使っているユーザーの事例について詳しくご紹介します。CIMの具体的な取り組み事例を知ることで、さらなる設計効率の改善に役立つ要素が見つかるかもしれません。ぜひ参考にしてください。

国土交通省のCIMガイドラインとは

土木工事ではトンネルや橋梁など大規模な構造物を取り扱います。ある構造物を設置するためには、測量会社や設計コンサルタントをはじめ施工会社、維持管理会社など多くの企業が携わります。

また、大規模な事故や災害につながる恐れがあるため、設計上の不具合は必ず対策しておく必要があります。

そこで国土交通省ではICT(Information and Communication Technology:情報通信技術)を活用して、建設生産システムの生産性向上を図る取り組みとして、平成28年から「i-Construction」事業を展開。建築業界で使用するBIM、土木業界で使用するCIMについて基準を設けています。(*1)

CIM導入ガイドラインの概要
CIMガイドラインは適宜更新される(案)の状態で公開されています。(*2)

共通編では、作成する構造物や工事のプロセスを問わずに共通で知っておくべき内容として、CIM導入の目的やCIMモデルデータのとらえ方などをまとめています。

そのほか土工、河川、ダム、橋梁、トンネル、機械設備、下水道、地すべりなど分野別のガイドラインも規程されています。

CIMデータを作成する際の基準や測量、設計、施工、維持管理という場面ごとに必要となる発注者、受注者の基準や役割などが確認可能です。

CIMの取り組み事例

CIMが活用される場面はトンネルやシールド、地下構造物、大規模土木工事、道路、橋梁、河川、解体修復、維持管理など多岐にわたります。

国土交通省や日本建設業連合会などで事例集が紹介されているので参考にすることも可能です。ここではCIMの導入事例についてピックアップしてご紹介します。(1)(3)

周辺へ配慮したシミュレーション

土木工事では施工中における周囲に対する安全配慮が欠かせません。もし道路脇でクレーンを使用する場合、アームが車道に出る可能性がある場合には、その工事を行う際に交通規制が必要になるなど実施に対する制約が発生します。

たとえば橋脚などを設置する場合、俯角は道路から75°というガイドラインがありこれを越える場合は安全対策としてフェンスなどの設置などが必要です。CIMでは構造物のほか、クレーンのアームの動きなどをあらかじめシミュレーションできます。

また、空港周辺などで、上空への高さ制限が発生する場合があります。短時間で施工しようとする場合、部品を何度も移動させるのが難しく、大型のクレーンが必要となることもあります。

このとき飛行機の航路を妨害する恐れがあるなど一定の制約がある場合には、飛行機の離着陸に対応するため夜間工事を企画する必要があります。

CIMでは単に形状をどう作るのかだけではなく、周辺に対する問題が起きていないか、それを解決するにはどんな条件で工事を進めればよいかという企画検討に活かせます。(*4)

環境、安全に配慮した設計

車を運転して朝や夕方に、太陽が眩しくて信号の色がよくわからないという経験することがあるでしょう。CIMではドライバーからみた運転しやすい街づくりや、時間、季節による視認性の確認にも役立ちます。

たとえば、ある歩道橋周辺の街並みを3Dスキャナや写真などで撮影し、必要なデータの加工や補正を行うと、CIM上に道路と歩道橋のモデルを作成することができます。

この歩道橋のモデルに光源として太陽の光をあてることで、車の運転者からみてその歩道橋に設置した信号が見やすいのかどうかについてシミュレーションできます。

太陽の位置は季節や時間に応じて刻々と変わります。最適な配置や角度などを検討することでより視認性が高く安全な街づくりに貢献できます。(*5)

細かな干渉チェックが必要な場所の設計検討

何もないところであれば自由に機器を配置できますが、すでに周辺に構造物がある場合、それらを考慮して新しい構造物を構築しなければなりません。

そこでCIMではあらかじめ構造物が成り立っているかどうかはもちろん、問題なく組み立てられるかの検討も行えます。

たとえば、老朽化した歩道橋を新設したい場合などにこういった問題が起きる場合があります。建設時にはすでにある高架橋や歩道橋が干渉しないかどうかを確かめながら工事をすすめる必要があります。

同時に、橋脚として組み入れる部品を運搬する多軸台車(ドーリー)をどの場所に停車させるか、その向きからクレーンで既存の構造物にぶつけることなく部品を移動して正しく組み入れできるか、といった設計検討を行う必要があります。

このような状況を組み合わせることで、ジャンクションのように複雑な設計も可能です。(*5)

モデルデータに関連づけた資料を維持管理に活用

CIMモデルの3Dデータ上には、関連資料を紐づけて管理できます。クリックすればその場所に関する情報がすぐに取り出せます。

たとえばトンネル工事の場合、周囲が崩れやすい地質の場合、掘削では単に掘り進めるだけでなく鋼管で支えたり薬剤を使ったりする補助工事をしなければなりません。水が湧きやすい場所であれば水抜き対応も必要です。

CIMでは崩落や湧水、補助工法など工事にかかわる関連情報をモデルデータの該当部分に直接添付できます。(*6)

関連情報は工事にかかわるメンバーで共有されます。添付された情報が多い場所については、そこが特に気をつけるべき箇所であることがわかります。また、工事を終えたあとの適切な保守にも活用可能です。

CIMを使っているユーザー事例

CIMは、土木にかかわる測量会社やゼネコンなどには欠かせないツールになってきました。CIMのユーザーとして第一には前述のような用途で現場の工事や維持管理にかかわる企業が挙げられます。

一方、CIMユーザーには発注側である地方公共団体などのように、直接設計や施工を行わないメンバーも含まれます。

大規模な土木工事は、周辺の住民などからすると「ずっと工事をしているが何をやっているのかわからない」ということにもなりがちです。

CSRの観点からしても工事の情報公開は欠かせません。だからといって工事現場で直接住民に進捗を見学してもらうのは難しいことです。このような場合にCIMを活用すれば、工事の予定として完成後の状況や現在の進捗をモデルデータからわかりやすく示すことができます。

このように、CIMのユーザーは実際にデータを作成する人たちに限らず、データを活用する人を含むととらえることができます。特別な関係者だけが利用できるツールではなく、関連部門や地域住民など誰でも利用可能なツールだといえます。(*6)

まとめ

CIMは土木工事の測量から維持管理までのさまざまな工程で利用可能です。各工事が日程短縮でき生産性向上できる部分がわかりやすい例ではありますが、そのほか安全や生活のしやすさ、維持管理の簡便化など応用できる分野は多岐にわたります。

CIMの良さは3Dでいつでもモデルが参照できることです。誰でも直観的に理解できるCIMの活用が進むことでより魅力的かつ生産性の高い構造物が作れるようになるでしょう。

参考URL
*1 http://www.mlit.go.jp/tec/i-construction/index.html

*2 http://www.mlit.go.jp/tec/tec_tk_000064.html

*3 https://www.nikkenren.com/publication/detail.html?ci=306

*4 https://www.youtube.com/watch?v=pGDUmYI0SkA&loop=0

*5 https://www.youtube.com/watch?v=mWT5oC_wP6I&loop=0

*6 https://www.cgr.mlit.go.jp/icon/pdf/kenkyuukai_170217/2-3cimjireisyuu.pdf

▽CIMについてもっと知りたい方はこちらをチェック

CIMとは?建築業界の市場規模と3Dモデリングについて

Forge CIM、最新の活用事例でその機能を確認

1級建築士が語るBIM とCIMの違い

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