AIが支援する建設工程の最適化!技術者必見の事例集
建設業界は、長年にわたり効率化と安全性の向上を求められてきました。近年、AI技術の進化により、これらの課題に対する新たな解決策が提供されています。AIは、建設工程の最適化を通じて、プロジェクトの時間とコストの削減、安全事故の減少、品質の一貫性向上を実現する可能性を秘めています。特に、施工管理を担当する技術者にとって、AI技術は日々の業務を大幅に改善するツールとなり得ます。本記事では、AIを活用した建設工程の最適化に関する国内企業の事例を紹介し、AI技術がどのように建設業界の未来を変革しているのかを探ります。
建設業界が直面する課題とAIの可能性
工程遅延と安全管理の課題
建設業界では、工程の遅延や安全管理の問題が常に課題となっています。これらの問題は、プロジェクトの進行を妨げ、コストの増加や納期の遅れを引き起こします。AI技術は、これらの課題を解決するための強力なツールです。AIを活用することで、リアルタイムのデータ分析が可能となり、工程の進捗を正確に把握し、遅延を未然に防ぐことができます。また、安全管理においても、AIは危険箇所の予測や事故の未然防止に役立ちます。例えば、AIを用いた画像解析技術により、現場の安全性を高めることが可能です。
作業効率と品質管理の向上への期待
作業効率の向上と品質管理の精度向上は、建設業界における重要な課題です。AI技術は、これらの課題に対しても有効な解決策を提供します。AIを活用することで、作業の自動化や効率化が進み、現場の生産性が向上します。さらに、AIによる品質管理技術は、コンクリートのひび割れ検出など、従来の手法では難しかった精度の高い検査を可能にします。これにより、品質の一貫性が保たれ、顧客やステークホルダーからの信頼性が向上します。
AI技術による競争力とリスク管理の最適化
AI技術の導入は、建設業界における競争力の強化とリスク管理の最適化にも寄与します。AIを活用することで、他社との差別化を図り、競争優位性を確立することが可能です。また、AIによるリスク管理の最適化は、工程遅延や安全問題によるリスクを最小限に抑え、プロジェクトの成功確率を高めます。これにより、建設業界における技術革新の先駆者となることができ、長期的な成長を実現します。
国内企業によるAI活用事例の紹介
清水建設:山岳トンネル工事の施工管理業務の効率化
清水建設は、山岳トンネル工事の施工管理業務を効率化するために、AIを活用した「AIサイクル自動判定システム」を開発しました。このシステムは、トンネル内に設置されたウェブカメラのライブ映像を画像解析AIが自動で解析し、トンネル坑内の作業状況を判定してリアルタイムで関係者に通知します。これにより、現場職員が状況を効率的に把握し、管理業務を進めることができるようになり、特に現場での待機時間が約40%削減されました。
このシステムは「中央自動車道新小仏トンネル工事」や「利賀トンネル工事」で試験導入され、さらに、施工データを集約・管理する「山岳トンネル施工データプラットフォーム」も併用されています。このプラットフォームにより、施工データの整理や図表化が自動化され、職員の業務時間が約80%削減される効果が確認されています。今後は、このシステムを使ってリアルタイムのデータを活用し、現場の安全性向上を目指す取り組みを進めていく予定です。※1
清水建設:鉄骨造の構造検討業務を支援するAIシステム「SYMPREST」
清水建設は、設計初期段階における鉄骨造の構造検討業務を支援するAIシステム「SYMPREST」を開発し、クラウド上でWEBアプリケーションとして社内運用を開始しました。このAIシステムは、オフィスビルの形状や寸法を入力することで、瞬時に最適な構造架構を提案し、部材の仮定断面を反映した3Dモデルを生成します。
これにより、設計者が迅速かつ効率的にプランを検討でき、構造解析準備の時間も大幅に削減されます。SYMPRESTは、高さ60m以下のオフィスビルに適用でき、構造検討業務を効率化しながら、複数の設計案を迅速に提案することで、構造設計者の負担軽減と業務効率化を実現します。また、今後は超高層オフィスビルや他の用途への適用範囲の拡大を予定しています。※2
大林組:AI配筋自動検査システムの開発
大林組は、鉄筋コンクリート工事における配筋検査の省力化を目的に、AIを活用した「配筋自動検査システム」を開発しました。このシステムは、ステレオカメラで撮影した画像データと生成された点群データをもとに、AI技術を駆使して鉄筋の本数、径、ピッチを自動で計測し、検査の効率化と精度向上を実現します。システムはタブレットやBIMデータと連携し、検査前の準備や報告書作成も自動化され、作業時間が約36%短縮されます。
AIは鉄筋径を推定し、その推定結果の確度を色分けで可視化する機能も搭載。実証試験では、AIの正答率は94%に達し、特に推定確度が高い結果の正答率は98.6%でした。また、動画撮影によって複雑な多段配筋の検査も1回で可能となり、従来の静止画検査の限界を克服しました。さらに、鉄筋のかぶり厚さの自動計測機能も追加され、構造的に重要な検査項目に対応しています。今後はさらなる高精度化や機器の小型化を進め、自社利用だけでなく、他社への外販も視野に入れ、建設業全体のDX推進と働き方改革に貢献していく予定です。※3
大林組:AIを活用したコンクリートのひび割れ検出
大林組は、AIを活用してインフラ点検を効率化するため、画像解析によるひび割れ自動検出技術を開発しました。この技術では、特殊な高性能カメラでコンクリート構造物の表面を撮影し、AIによる画像解析を行うことで、ひび割れの位置、幅、長さを正確かつ短時間で検出します。
この技術のメリットとして、ひび割れの自動検出とデータ化が可能で、従来の目視によるスケッチ作成と比較して正確な記録を残すことができます。また、CAD図やCSV形式での出力ができ、現場での作業効率が大幅に向上し、作業時間やコストも縮減されます。さらに、遠距離からでも高精度なひび割れ検出が可能で、仮設物が不要となり安全性が向上します。この技術は、暗い現場やトンネルの曲面でも適用可能で、照明の影響を受けにくいため、従来の点検手法に比べて安定した検査が実施できます。※4
配筋検査システム協議会:AI画像解析を応用した配筋検査システムの開発研究
ゼネコン21社によって構成される配筋検査システム協議会は、配筋検査業務の効率化と品質向上を目的にAI技術を活用した「AI配筋検査システム」を共同開発し、2024年4月から導入を開始しました。本システムは、AIカメラ「CONSAIT Eye」と専用アプリ「CONSAIT Pro配筋検査」を活用し、配筋の鉄筋径、本数、ピッチ、配置を自動計測し、設計データと照合することで、検査精度を向上させます。
また、このシステムは検査前の準備や帳票作成を効率化し、従来の作業時間を約半分に短縮します。遠隔操作やオフライン環境でも対応可能で、建設現場におけるDX推進と働き方改革を支援します。※5
株式会社EARTHBRAIN:デジタルツインとAIによる施工計画の最適化
株式会社EARTHBRAINは、デジタルツインとAIを活用した「Smart Construction Simulation」を2022年9月1日より提供開始しました。このサービスは、建設現場の3次元データを基に、土量の計算や施工手順、機械の稼働率を最適化し、安全性と生産性を高めることができます。AI技術により、土の運搬ルートや作業手順のシミュレーションが可能となり、施工計画を短時間で立案できることが特長です。
さらに、施工中の進捗管理や計画の見直しをリアルタイムで行い、PDCAサイクルを効率化することができます。また、「Smart Construction Fleet」と連携することで、施工実績の自動取得や差異の分析が可能となり、現場作業の最適化を支援します。サービスの導入により、経験の浅い技術者でも高精度な施工計画が立案でき、熟練者の負担軽減にも寄与します。※6
AI技術の導入がもたらす効果
プロジェクトの時間とコストの削減
AI技術の導入により、建設プロジェクトの時間とコストが大幅に削減されます。AIを活用した施工管理や配筋検査の自動化により、作業効率が向上し、無駄な時間やコストを削減することが可能です。例えば、AIによるリアルタイムのデータ分析を通じて、工程の進捗を正確に把握し、遅延を未然に防ぐことができます。これにより、プロジェクトのスケジュールが守られ、コストの増加を抑えることができます。
安全事故の減少と品質の一貫性の向上
AI技術は、安全事故の減少と品質の一貫性向上にも寄与します。AIを活用した安全管理システムにより、危険箇所の予測や事故の未然防止が可能となり、現場の安全性が向上します。また、AIによる品質管理技術は、コンクリートのひび割れ検出など、従来の手法では難しかった精度の高い検査を可能にします。これにより、品質の一貫性が保たれ、顧客やステークホルダーからの信頼性が向上します。
意思決定の迅速化とステークホルダーへの信頼性向上
AI技術の導入は、意思決定の迅速化とステークホルダーへの信頼性向上にもつながります。AIを活用することで、データに基づく迅速かつ正確な意思決定が可能となり、プロジェクト管理の効率化が実現します。これにより、顧客やステークホルダーからの信頼性が向上し、長期的な関係構築が可能となります。
まとめ
AI技術は、建設業界における技術革新をリードする力を持っています。AIを活用した建設工程の最適化により、プロジェクトの時間とコストの削減、安全事故の減少、品質の一貫性向上が実現します。さらに、AI技術は、競争力の強化やリスク管理の最適化にも寄与し、建設業界における技術革新の先駆者となることができます。施工管理を担当する技術者にとって、AI技術は日々の業務を大幅に改善するツールとなり得ます。今後もAI技術の進化に注目し、建設業界の未来を切り拓くための取り組みを進めていくことが重要です。
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参考情報:
※1 清水建設 「画像解析AIでトンネル坑内の作業状況を自動判定、関係者にリアルタイム通知」
https://www.shimz.co.jp/company/about/news-release/2024/2024009.html
※2 清水建設 「設計初期段階における構造検討業務をAIで支援」
https://www.shimz.co.jp/company/about/news-release/2023/2023035.html
※3 大林組 「正答率約94%、高精度な計測が可能なAI配筋自動検査システムを開発」
https://www.obayashi.co.jp/news/detail/news20240521_1.html
※4 大林組 「画像解析によるひび割れ自動検出技術」
https://www.obayashi.co.jp/solution_technology/detail/tech_d213.html
※5 淺沼組 「AI による配筋検査サービス(AI カメラと専用アプリ)を 2024 年 4 月から導入開始」
https://www.asanuma.co.jp/news/index_news_pdf/20240408.pdf
※6 株式会社EARTHBRAIN 「施工計画のシミュレーションにより現場の作業を最適化する「Smart Construction Simulation」の提供を開始 ~デジタルツインとAIにより、3次元データで最適な施工計画の策定や施工管理が可能に~」
https://www.earthbrain.com/news/20220901-762/