鹿島建設の生産性向上施策｜BIMを使ったロボットの遠隔管理を解説
ロボットの活用や遠隔管理、BIMデータは建設現場における生産性向上や働き方改革に不可欠な要素になってきました。鹿島建設でもさまざまな生産性向上のための技術の開発・研究が行われています。
この記事では鹿島建設の生産性向上施策の概要と、ロボットを遠隔管理に関する技術の動向、BIMの活用事例などについてご紹介します。
鹿島スマート生産ビジョンとは
鹿島建設は2018年に「鹿島スマート生産ビジョン」を策定しました。ICTを活かしてロボット技術を開発したり、現場管理手法を革新させたりすることが主な狙いです。
目標実現のターゲット時期は2025年で、より魅力的な生産プロセスを実現するためさまざまな取り組みが実証されています。（*1）
鹿島スマート生産ビジョンのコアコンセプト
「鹿島スマート生産ビジョン」には3つのコアコンセプトがあります。
・WORK：作業の半分はロボットと
・MANAGEMENT：管理の半分は遠隔で
・ENGINEERING：全てのプロセスをデジタルに
このなかで人間が担当するのは、高度な判断が求められる場合や複雑な作業が必要な場合、調整が必要な場合を基本としています。
一方、単純な連続作業や危険や苦労を伴う作業はロボットが受け持ちます。これにより少ない人員でも生産性向上が図れるのです。
パイロット運用の内容
パイロット現場には名古屋市の「（仮称）鹿島伏見ビル」竣工後の正式名称「名古屋伏見Kスクエア」が選ばれ、集中的に18種の技術・システムなどが適用・実証されました。（*2）
スマート工事事務所では工事現場を遠隔監視
パイロット現場の「（仮称）鹿島伏見ビル」は、13階建ての建物のさまざまな場所にモニタリングカメラや発信機（ビーコン）などを設置しました。また、工事現場を遠隔監視するために、工事現場から離れた場所に「スマート工事事務所」を設けました。
事務所内には46インチのモニタを6台設置し、設備や施工にかかわるBIMデータや定点・ドローンのカメラ映像、顔認証入退場情報、資機材位置情報など、必要なデータなどをいつでも参照して工事現場が監視できます。
また、朝礼や昼礼、会議など、いままで工事現場で行っていたことや立入り禁止場所や施工状況の監視なども事務所から行えます。この事務所環境は、通信環境があればどれだけ離れていても実現可能です。
「（仮称）鹿島伏見ビル」でロボットを活用した事例
各ロボットが自動で作業する場合は、BIMデータなどの情報やカメラ、センサーなどから得た情報の組み合わせで判断を行います。
どのような作業工程でロボットが使われるのか、一部をピックアップしてご紹介します。
溶接
鉄骨を溶接する場合には火花が散るため、横や上からの作業が基本です。そのため天井部分へ溶接する場合は、上の階から加工するなど工程の工夫や、作業順の調整が必要でした。
溶接ロボットによる作業であれば、直接下から上向きに溶接を行っても安全です。さらに亀裂に強く安定した構造にする余地もあります。「（仮称）鹿島伏見ビル」では自動で位置を確認し、電流を調節して溶接作業を行いました。
吹き付け作業
吹付作業は作業者の安全のため防じんマスクや保護衣を着用します。しかし、全身に熱がこもるため、気温が高い日には熱中症のリスクが高くなります。また高所作業の場合、安全帯を適切に着用していても絶対に安全だとは言いきれません。
この場合、吹き付け作業をする多関節型アームに、建物の形状データを事前にインプットすることで、自動吹き付けを行いました。なお、吹き付けのほか巻付け工法にも対応可能です。
重量物の移動
建物の外装材は1枚が約200kgあり、従来取り付けは4人一組で行っていました。外装材をアームで持ち上げてコントローラーで操る方法に切り替えたことで、作業者の人数を2人一組に半減できるようになりました。
点検にはドローンとカメラが活躍
パイロット現場では、ドローンの自動巡回の実証も行われました。簡単に目視できない外観からの確認や夜間の巡回は人間では対応しきれない部分です。また、一見するとわかりにくい場合もある進捗確認は、BIMのデータなどと連携してより高い精度で管理することが期待されています。
ロボットを遠隔管理に関する技術の動向
ここまでご紹介したように、ロボットの遠隔管理にはさまざまなテクノロジーが組み合わされています。
BIMは生産性向上に必須のシステム
BIMはコンピューターのなかで詳細に建築物をモデル化できるほか、建物の面積や部材に関する仕様や性能などが属性情報として保持できます。
クラウドでBIMのデータを共有すると、工事現場や設計拠点が海外でも、タイムラグなく進められます。生産性向上に大きく貢献できるといえるでしょう。BIMデータはロボットを操作するための情報としても活用範囲が増えていて、施工や維持管理時にも必須の情報となりつつあります。
ロボットの自律稼働には座標位置と姿勢管理が重要
人の手で作業されていた工程を機械に置き換えるためには、ち密な位置情報管理が欠かせません。そこで、ロボットの位置情報を管理する技術が開発されています。
たとえば工事現場内にカメラで確認すると必要な情報が取得できるARマーカーを設置しておく方法があります。ロボットは、ARマーカーから読み取った情報をもとに自分の座標位置や姿勢がコントールできるようになるでしょう。
ただし、BIMで基準線を定義した場合と、工事現場で基準線を墨出しした場合とではわずかに誤差が生じます。この不一致を解消する技術開発も平行して行われています。（*3）
遠隔管理の通信技術に5Gが期待されている
遠隔操作でより正確な操作をする場合、実際の工事現場と工事現場のカメラ画像を受信しているモニタ画像とでタイムラグがある場合、不測の事故が起きる可能性があります。たとえば、ドローンに4Kカメラを搭載すれば、非常に高画質な情報がほぼリアルタイムにやりとりできるようになるでしょう。
鹿島建設はNTTドコモと5G通信環境の要素開発を行っています。また、ゼネコン各社とも遠隔操作の実証実験を行っています。ロボットの遠隔管理は、とくに注目すべき技術といえるでしょう。（4）（5）（6）（7）
鹿島建設と竹中工務店でロボット技術の協業を実施
鹿島建設はロボット普及の加速させるため竹中工務店と技術提携を行っています。資材運搬や鉄骨溶接、清掃、クレーンの遠隔操作などの作業はどの工事現場でも必ず発生しています。
両社のロボットのよい部分をもとに改良を加えると、より効率的にロボットが開発できるでしょう。同じロボットを使えば販売台数が増え、より低価格に販売することを目論んでいます。（*8）
遠隔管理は多用途で開発が行われている
現場の確認は建設現場に限らず土木工事でも重要です。鹿島建設では、遠隔操作できる四足歩行ロボットを導入しています。悪路にも対応するなどさらに改良を加え、トンネル工事など土木分野などで巡回や進捗管理、安全管理といった活用が期待されています。（*9）
また、遠隔操作するロボットを使い店舗にいる顧客と会話しながら実演販売をするという試みも行われています。それぞれの技術が成熟し建築現場に応用されることで、さらなる生産性向上に役立つでしょう。（*10）
まとめ
施工現場の生産性向上や働き方改革として、BIMデータやロボットの活用が欠かせないものになりつつあります。「鹿島スマート生産ビジョン」の実現目標である2025年を目指し、5G通信技術を使った遠隔管理など、さらに高度な技術が開発されていくでしょう。
参考URL
*1 https://www.kajima.co.jp/news/press/201811/12a1-j.htm
*2 https://www.kajima.co.jp/news/digest/may_2019/feature/02/index.html
*3 https://www.kajima.co.jp/news/digest/apr_2019/feature/02/index.html
*4 https://www.nttdocomo.co.jp/info/news_release/2018/01/09_00.html
*5 https://www.nttdocomo.co.jp/info/news_release/2017/05/23_00.html
*6 https://news.kddi.com/kddi/corporate/newsrelease/2020/02/14/4284.html
*7 https://www.softbank.jp/corp/news/press/sbkk/2020/20200128_03/
*8 https://www.takenaka.co.jp/news/2020/01/03/index.html
*9 https://www.kajima.co.jp/news/press/202002/20c1-j.htm
*10 https://www.kajima.co.jp/news/press/202002/19a1-j.htm
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