| 施工情報システム |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ Web-GISを用いた土工事の施工管理システム（統合支援システム） |
| １−２−２、２−１−２ |
| ７ |
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| 【技術内容】 |
| Web-GISを用いた土工事の施工管理システムにより土工事の統合支援システムを開発した。 |
| GISの持つ本来の特長および機能を施工管理に応用し、現場で発生する情報やデータを有効に活用する一つの試みとして、比較的広域な土工事の現場にGISをコアとした施工管理システムを構築し、現場に適用した。工事における施工管理は、図１のように工程・品質管理をはじめ、種々の管理項目があり、この管理を行うための多くの情報が施工プロジュクトの中で発生し利用されている。すなわち、施工中は構造物の要求される機能を満足させるために、報告書や管理図書を作成し監督検査を受けるのが一般的である。建設プロジェクトにおいて発生する情報量を効率的に処理するため、図２に示すような「Web-GISを用いた土工事の施工管理システム」を構築した。 |
| システム構築においては、現場施工における図面・図書等の情報管理の間題点を抽出し、以下の目標を掲げた。 |
| （１）工事情報の一元管理による効率化：迅速なデータ（図面・図書）へのアクセスと横断的な活用。 |
| （２）ユーザのアクセシビリティ向上：地図を用いた直感的な画面インターフェースと情報共有。 |
| （３）高品質な施工管理の実施：リアルタイムな情報伝達による高度な施工管理が行える環境の提供。 |
| （４）作業環境の改善：ITを駆使した先進的生産現場へのイメージ転換を図るとともに作業環境を改善。 |
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| 【図】 |
| 図１ 施工プロセスの中で発生する情報量の変化（模式図） |
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| 出典：「Web-GISを用いた土工事の施工管理システムの開発と現場適用」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 58巻」、（2003年）、古屋弘、細谷芳己（大林組）著、土木学会発行、667頁 図１ 施工プロセスの中で発生する情報量の変化（模式図） |
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| 図２ システム概要 |
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| 出典：「Web-GISを用いた土工事の施工管理システムの開発と現場適用」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 58巻」、（2003年）、古屋弘、細谷芳己（大林組）著、土木学会発行、667頁 図２ システム概要 |
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| 図３ 施工図、出来形図、写真等登録・表示機能 |
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| 出典：「Web-GISを用いた土工事の施工管理システムの開発と現場適用」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 58巻」、（2003年）、古屋弘、細谷芳己（大林組）著、土木学会発行、668頁、図４ 施工図、出来形図、写真等登録・表示機能 |
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| 図４ 施工状況モニタリング機能 |
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| 出典：「Web-GISを用いた土工事の施工管理システムの開発と現場適用」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 58巻」、（2003年）、古屋弘、細谷芳己（大林組）著、土木学会発行、668頁 図５ 施工状況モニタリング機能 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 58巻」、（2003年）、古屋弘、細谷芳己（大林組）著、土木学会発行、667頁〜668頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 土工事の無人化施工システム（統合支援システム） |
| １−２−２ |
| １−１、４−１、４−２、６−２ |
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| 【技術内容】 |
| 無人化施工システムを採用した土工事の統合支援システムの概念を示す。 |
| 自動化・ロボット化の最大の狙いは安全性の向上と作業環境の改善である。次に、省力化・省人化、施工能率の向上、工期の短縮、品質の向上、コストダウン等が挙げられる。自動化・ロボヅト化による自動化施工システムにおいて、ブルドーザやバックホーなどの無人化施工の技術は、単体としては確立されているが、複数機械の組み合わせによる施工全体をシステム化としてとらえた研究は、その緒についたばかりである。図１に土工機械の組み合わせによる無人化システムの将来像を示す。また表１にオペレーションシステム（双方向多重通信システム、遠隔操作運転システム、作業監視システム）と施工支援システム（施工支援システム、車両運行管理システム、出来形管理システム及び、出来高管理システム）に分類して、近い将来の姿をSTEP１、さらに自動化が進んだシステムをSTEP２として示した。 |
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| 【図】 |
| 図１ 土工事の無人化施工システムの概念図 |
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| 出典：「新規産業創出環境整備調査報告書 平成10年度」、「新規産業創出環境整備調査報告書 平成10年度」、（1999年）、日本ロボット工業界著、日本ロボット工業会発行、75頁 図２、２−１土工事の無人化施工システムの概念図 |
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| 図２ 土工事の無人化施工システムの将来図 |
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| 出典：「新規産業創出環境整備調査報告書 平成10年度」、「新規産業創出環境整備調査報告書 平成10年度」、（1999年）、日本ロボット工業界著、日本ロボット工業会発行、75頁 表２ ２−２土工事の無人化施工システムの将来図 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「新規産業創出環境整備調査報告書 平成10年度」、（1999年）、日本ロボット工業会著、日本ロボット工業会発行、70頁〜75頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 大規模土工におけるIT土工システム（統合支援システム） |
| １−２−２、２−１−２ |
| ７ |
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| 【技術内容】 |
| 大規模土工におけるIT土工システムを開発し統合支援システムとした。 |
| 第２東名高速道路のインターチェンジ工事において、最先端の情報技術を駆使したIT土工システムを開発し実用化した。本システムは、大規模高盛土における、土砂搬入管理、品質管理、土量管理などの一連の施工管理をIT活用により行い、個々の情報を統合的に集約できるシステムであり、図１に示すように、主に４つのサブシステムで構成されている。本システムの効果を表１に示す。 |
| （１）土砂搬入管理システム |
| 切土工名、土砂種別、車両ナンバを記録した、IDカードを、切土工区の土砂搬入車両に携帯させて、土砂搬入車両が盛土工区の入場ゲートを通過するとIDカードの情報を、非接触で読みとり、搬入土砂種別に応じて、ゾーニング設計に対応した盛土ヤードを自動的に誘導するシステムである。 |
| （２）品質管理システム |
| 300kN級振動ローラに、GPSと光ファイバ３軸ジャイロを搭載して、GPSが欠損した場合にも対応をできるようにしたものであり、あらゆる施工条件における施工規定方式の盛土品質管理を可能にしている。 |
| （３）土量管理システム |
| 現場事務所に集約された情報をもとに、三次元CADを操作して、土量管理や出来形管理を行い、品質管理帳票や、出来形図面を作成することができる。 |
| （４）統合情報化システム |
| 施工ヤードで取得した、土砂搬入情報と品質管理情報を現場内に構築された無線LANネットワークを介して、現場事務所に常時送信し、現場事務所で土砂搬入管理及びリスク管理をリアルタイムで行うものである。 |
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| 【図】 |
| 図１ DREAMシステム概念図 |
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| 出典：「第二東名における規模土工の合理化施工法の開発−IT土工システムDREAM−」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 56巻」、（2001年）、片寄学、小林隆幸、板垣光春、竹野毅、川崎廣貴（日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／清水建設）著、土木学会発行、309頁 図２ DREAMシステム概念図 |
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| 表１ システム適用による効果 |
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| 出典：「第二東名における規模土工の合理化施工法の開発−IT土工システムDREAM−」、「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 56巻」、（2001年）、片寄学、小林隆幸、板垣光春、竹野毅、川崎廣貴著（日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／清水建設）、土木学会発行、309頁 表１ システム適用による効果 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「土木学会年次学術講演会講演概要集 第６ 56巻」、（2001年）、片寄学、小林隆幸、板垣光春、竹野毅、川崎廣貴（日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／日本道路公団／清水建設）著、土木学会発行、308頁〜309頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 自動追尾型トータルステーションによる情報化施工（統合支援システム） |
| １−２−２、２−３−３ |
| ７ |
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| 【技術内容】 |
| 自動追尾型トータルステーションによる情報化施工により統合支援システムを開発した。 |
| 土工の施工は、河川土工、道路土工とも施工機械による掘削、材料運搬・まきだし、敷均し・転圧作業・法面整形作業からなる。土工における情報化施工システムの作業フローを図１に示す。また情報化施工システムの構成を図２に示す。 |
| シミュレーションに使用する情報化システムは、施工機械に施工計画データ（位置情報：X、Y、Z）を指示でき、また、施工機械の軌跡（施工データ）を確認できるシステムを施工機械に搭載する。したがって、施工中は丁張り目安の施工ではなく、オペレータ１人がモニタを確認しながらの作業が可能となる。施工機械の位置管理のシステムとして、自動追尾型トータルステーションを利用した3次元制御システム（3D-MC）を下記の理由から採用する。 |
| （１）GPSを利用したシステムよりトータルステーションが、Z方向の精度が高い。 |
| （２）トータルステーションを利用したシステムの価格のほうが安い。 |
| （３）GPSを利用したシステムは、制約条件（周辺地形、衛星の数、上方に遮蔽物がないこと等）が多い。 |
| 情報化施工システムを取り入れることにより、（１）品質の向上、コストの縮減、省力化・省人化、（２）現場管理費の縮減ができる。直接工事費についてはシミュレーションでは、盛土工・道路舗装工の材料費の割合が80％以上と高いため、情報化施工と現状施工とで直接工事費の差はあまり見られなかった。 |
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| 【図】 |
| 図１ 情報化施工の工事工程および作業フロー |
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| 出典：「情報化施工による施工の合理化に関する研究」、「建設省技術研究会報告 53巻」、（2000年３月）、建設省建設経済局、土木研著、建設省発行、17.12頁 図4.4.1 情報化施工の工事工程および作業フロー |
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| 図２ 情報化施工システムの構成（土工） |
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| 出典：「情報化施工による施工の合理化に関する研究」、「建設省技術研究会報告 53巻」、（2000年３月）、建設省建設経済局、土木研著、建設省発行、17.13頁 図4.4.2情報化施工システムの構成（土工） |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「建設省技術研究会報告 53巻」、（2000年３月）、建設省建設経済局、土木研著、建設省発行、17.1頁〜17.22頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 大規模土工の土工総合管理（統合支援システム） |
| １−２−３、２−３−１、２−３−２ |
| ５−３ |
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| 【技術内容】 |
| 大規模土工事を対象とした土工総合管理システムによる統合支援システムを開発した。 |
| 本システムは、以下の５つの機能で構成される。 |
| （１）出来形計測システムとのオンライン機能 |
| （ａ）GPS計測装置：GPS受信機、GPSアンテナ、無線機および信号解析・位置表示装置より構成され、衛星電波を受信した後、３次元位置情報の算出などができる。 |
| （ｂ）レーザ自動計測システム：地形計測を行うため、ノンプリズム・レーザによる目標点への旋回や計測を、コンピュータ制御で行うシステムである。 |
| （ｃ）GPS締固め自動管理システム：締固め機械にGPSを搭載し、転圧範囲を一定メッシュ幅で区分して、転圧走行軌跡を自動追尾して、転圧回数や層厚などの施工情報を管理するシステムである。 |
| （２）製図CAD編集機能 |
| 複数の並行処理が可能なCAD製図機能をべースとし、土工管理に特化させた計測から管理までの一連処理機能を有している。また、地山ライン、出来形ラインなどからなる縦・横断管理図を成果図に仕上げることができる。 |
| （３）掘削・盛立シミュレーション機能 |
| 実測データを用いて現況地形コンター図を作成し、計画道路線形の重合せ処理を行って、道路横断図を自動作成が可能である。また全横断面の切・盛土量が自動算出できる。 |
| （４）土質別・ゾーン別土量計算機能 |
| 横断図の中で多数に区分された各土質・ゾーンに対し、断面ごとに同一箇所を認識しながら、全断面の土質別ゾーン別の数量を、自動で算出ができる。 |
| （５）運土計画(土量配分計画)機能 |
| 仕事量を最小とする運土量を求め、土量配分を決定する最適化手法などの解析を自動で行うことができる。またCADの横断面データに登録してある計画・現地盤高データから、メッシュの格子点データを自動的に作成する。 |
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| 【図】 |
| 図１ 出来形情報の自動化管理 |
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| 出典：「土工総合管理システム 大規模土工の新しい情報化をめざして」「大成建設技術研究所報 32号」、（1999年12月）、西沢修一、柏瀬聡美（大成建設）著、大成建設発行、61頁図１ 出来形情報の自動化管理 |
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| 図２ レーザ自動計測と締固め自動管理 |
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| 出典：「土工総合管理システム 大規模土工の新しい情報化をめざして」「大成建設技術研究所報 32号」、（1999年12月）、西沢修一、柏瀬聡美（大成建設）著、大成建設発行、62頁 図２ レーザ自動計測と締固め自動管理 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「大成建設技術研究所報 32号」、（1999年12月）、西沢修一、柏瀬聡美（大成建設）著、大成建設発行、61頁〜64頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 無人化施工における土工管理システム（施工情報授受） |
| ２−１−１、１−２−２ |
| １−１、３−１、２−１ |
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| 【技術内容】 |
| 無人化施工の土工管理システムにおける施工情報授受技術を示す。 |
| 本技術は、無人化施工において、作業箇所と操作室との間に多重伝送装置を使用した中継設備を設けて、作業箇所から約1,000m程度離れた場所でモニタ画面だけを見ながらラジコン建設機械を遠隔操縦し、掘削・積込、運搬、整地及び転石破砕作業が継続的に実施できる無人化機械土工システムである。本システムは、図１に示すように以下のもので構成される。 |
| （１）ラジコン建設機械 |
| （２）映像装置 |
| （３）土工管理システム（GPS・傾斜計・パソコン） |
| （４）データ伝送装置（無線・有線・多重伝送装置） |
| ラジコン建設機械の遠隔操縦に必要な映像情報を得るため、必要に応じてラジコン建設機械に車載カメラを取り付け、更に作業箇所の全景或いは局所を監視できる固定カメラを設置し、その映像を操作室まで有線或いは無線で伝送するシステムを有する。 |
| 土工管理システムは、RTK-GPS測量を適用して、GPS基準局を中継設備付近に設置し、ラジコン建設機械ブルドーザにGPS移動局２台と傾斜計を搭載する。また、操作室に土工管理システム用パソコンを設置する。ブルドーザによる土砂撤き出し整地作業中のGPS測量データ及び頭斜計データを、操作室に伝送しパソコン処理することにより、車載カメラや固定カメラで得られない重機位置・姿勢情報と施工地盤情報をパソコン画面に表示することが出来る。オペレータは、このパソコン画面とモニタ画面の情報から、予め設定した計画整地高さに近づけるように整地作業を行い、出来形（整地高さ）・出来高（整地土量）をリアルタイムに管理することが出来る |
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| 【図】 |
| 図１ システム概要図 |
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| 出典：「無人化施工における超遠隔操縦化とリアルタイム施工管理」、「建設ロボットシンポジウム論文集 ９巻」、（2002年７月）、神山勝、石田信秀、川本伸司、樋口賢祐（前田建設工業）著、日本ロボット工業会発行、144頁 図１ システム概要図 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「建設ロボットシンポジウム論文集 ９巻」、（2002年７月）、神山勝、石田信秀、川本伸司、樋口賢祐（前田建設工業）著、日本ロボット工業会発行、143頁〜150頁 |
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| 【技術分類】 |
| １−２ 施工支援 |
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| 【技術の名称】 |
| １−２−１ 無線LAN等による大規模土工の高度情報化施工（施工情報授受） |
| ２−１−２ |
| １−１、４−１ |
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| 【技術内容】 |
| 無線LAN等を活用した施工情報授受による大規模土工の高度情報化施工の構想を示す。 |
| 近未来には図１のような無線LANによる施工管理システムが一般化するであろう。工事現場の管制室では、プロッティングボードの地形図上に重機群の動態（マヌーバ）が点滅表示し、各土工機械は自律機能をもった無人機械で、無線LANによるデータリンクで情報を共有し、管制コンピュータとマルチエージェントシステムを構成している。また情報化技士の資格持つ群管理者が、意志決定支援システムの分析を参考に全体最適化を監視し指令を出している。 |
| 土工機械の自動化を大きく２つに分類すると走行系と作業装置系に分けられる。作業装置系のブレード操作は熟練を要するため、早くから自動化の研究が進められていた。回転レーザを利用した整地作業のインジケータは、1970年代に米国で実用化し、圃場の拡大に威力を発揮した。日本でも今日、圃場整備では一般的な装備となっている。 |
| そして、最近は自動追尾TS（トータルステーション）や図２のようなGPSを利用したブレードコントローラが多い。これらのブレード自動制御も古くから研究されているが、軽負荷の仕上げ制御用で、掘削作業（バカ押し）には向かない。負荷制御の研究も古くから行われているが、非線形制御要素が多く実用化には至っていない。このような中、1994年に姿勢制御を重視したブレード制御を発表され、マルチオペレーションの提案と共に注目された。 |
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| 【図】 |
| 図１ 無線LAN Master Link |
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| 出典：「建設のフロンティア 大規模土工の近未来風景」、「建設の機械化 635号」、（2003年１月）、岡本直樹（山崎建設）、日本建設機械化協会発行、22頁 写真１ 無線LAN Master Link |
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| 図２ GPSとMaster Link |
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| 出典：「建設のフロンティア 大規模土工の近未来風景」、「建設の機械化 635号」、（2003年１月）、岡本直樹（山崎建設）著、日本建設機械化協会発行、25頁 写真５ GPSとMaster Link |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「建設の機械化 635号」、（2003年１月）、岡本直樹（山崎建設）著、日本建設機械化協会発行、21頁〜26頁 |
