建設業界の課題に対して，当社土木部門が出した解決策。
これまでも本誌で紹介してきた自動化技術の，現在の動きを追う。

建設業は，近年急速に機械化が進んでいるものの，作業員個人の技量や経験などに頼らざるを得ない部分が多い労働集約型の業界といえる。若い世代の入職者が減少し，今後，現場を支えてきた熟練技能労働者が高齢化のため大量に離職していくなど，現在の生産性が維持できなくなることが危惧される。

そこで当社土木部門は，新しい建設生産システムが必要と考え，これまでの土木技術とは異なる領域に活路を見出した。AIやICTをはじめとした先端テクノロジーの活用だ。当社は，省人化および生産性と安全性の向上を目的に，建設機械の自動化技術を核とした次世代建設生産システムの研究開発を始めた。まずはダム現場をフィールドとして導入を進め，そしてトンネル，宇宙へと挑戦していく。

建設機械の自動化による次世代の建設生産システム「A⁴CSEL^®（クワッドアクセル）」は，汎用の建設機械に計測装置や制御用PCを搭載して，自律型自動建設機械に改造していること，熟練者の実操作データをベースに，AI手法などで強化した最適制御を行い，自動運転を実現していることが大きな特長。従来のリモコンなどによる建設機械の遠隔操作とは異なり，管制室から作業指示を送信するだけで，複数の建設機械が自律的に判断し自動化施工を行う世界初の技術だ。

自動化機械を「どのように動かせば最も生産性が上がるか」という命題に対し，操作データを分析し，定量化しつつ，作業手順，機械の組合せを最適化して，合理的，生産工学的に施工していく。それがA⁴CSELの目指す「現場の工場化」だ。

優れた自動化機械とともに，自動運転に適した施工計画，管制方法など効率的，効果的に運用するための施工マネジメント技術も非常に重要である。すべてを最適化することでA⁴CSELは最高のパフォーマンスを発揮する。そして，現場の安全性と生産性を飛躍的に向上させ，高品質なインフラを安定的に提供することができる。

労働集約型である建設現場は，知識集約・情報集約型の工場へと進化していく。 今後は，様々な工種で自動化を順次導入していく方針だ。

西湘実験フィールド。A⁴CSELなどの開発技術を検証する実規模の実験フィールドを業界で初めて開設（神奈川県小田原市）

A⁴CSELの集大成となるダム工事

秋田県雄勝郡東成瀬村にて建設が進む「成瀬ダム堤体打設工事」。成瀬ダムの規模は堤高114.5m，堤頂長755.０mで，完成すると台形CSGダム^※として日本最大となる。この成瀬ダムで当社は，A⁴CSELを全面的に導入し，23台の自動化重機による本格的な堤体打設に挑戦する。

※台形CSGダム：現地発生材（石や砂れき）とセメント，水を混合した材料であるCSG（Cemented Sand and Gravel）を用いてつくる台形形状のダムのこと

下流からのダムサイト全景（2020年6月10日撮影）

A⁴CSELの実工事への適用は，2015年の五ケ山ダムから始まり，2016年大分川ダム，2018年小石原川ダムと重機の台数，機種，稼働時間を徐々に拡大してきた。直近の小石原川ダムの堤体盛立作業では，3機種7台の自動化重機が，5時間にわたり連続作業を行い，コア材一層分（約1,300m³）の盛立を成功させた。そして，いよいよ成瀬ダムでは，A⁴CSELによるダム工事の集大成として，過去最大の5機種23台（ダンプトラック7台，ブルドーザ4台，振動ローラ 7台，章動ローラ3台，清掃車2台）の自動化重機が昼夜を問わず最大72時間稼働する予定だ。

かつてない規模での自動化重機によるCSG打設工事に向けて，昨秋から各重機の連携試験，フォーメーション試験，現地で製造したCSG材を用いたA⁴CSELでの打設試験など様々な準備を行ってきた。

自動ダンプトラック・ブルドーザの連携試験

昼夜を通して試験が行われた

そして，今夏からいよいよA⁴CSELの自動化重機によるCSG打設が開始される。この地は豪雪地帯で冬季は工事ができず，2023年7月の打設完了を達成するためには，1日あたり1万6,500m³の大量高速施工が求められる。今後，複数の重機を効率的に配置・稼働させるための生産最適化技術や，リアルタイムの運転データから施工進捗を視覚化する技術など，様々な先端ICT技術の有機的な連携が重要だ。

ここ成瀬ダムでは，A⁴CSEL以外にも自動スライド型枠やハンディ型モニターなど，多様な最先端ICTを用いた技術を採用。鹿島のフラッグシップ現場として注目を集める。

重機のフォーメーション試験時の管制室の様子

A⁴CSELによる堤体打設作業イメージ

自動化重機のフォーメーション試験の様子

切羽作業のワンオペ化へ向けて

現場の工場化の推進はもちろんダムだけではない。山岳トンネルの現場では，大きく6つのサイクルの繰り返しという施工的特徴から自動化による高い生産性向上が見込めるとし，硬質地山をターゲットとして，施工サイクルの各ステップ（下図）を自動化する技術開発を進めている。将来的には，施工の主作業は一人のオペレータまたは中央制御による遠隔・自動操作による施工を目指す。

当社が目指すトンネル現場の自動化・ワンマンオペレーション化のイメージ

実トンネルを模擬して実験を行うために構築した「模擬トンネル」（静岡県富士市）において，第一弾として，コンクリートの吹付け作業の自動化に着手。吹付け作業は，吹付け面の形に合わせた複雑なノズル操作が必要で，作業員の技量に頼る部分が多いことから，自動化が難しい作業とされている。開発した自動吹付け機は，吹付け位置や範囲，厚さ，対象面の形状などに応じたノズルの位置や姿勢，吹付け経路などを設定することで，アームやブームが自動的に動き，一定の厚さで吹き付けることが可能となった。現在は，吹付け厚の計測管理技術を付加し，実作業に則した手順や方法を確立させている段階だ。

今後，自動吹付けだけでなく施工の各ステップにおける自動化を順次進めていき，「ワンマンオペレーション化」の実現を目指す。

模擬トンネル内でのコンクリート吹付け作業の
自動化検証実験

シールド工事の全自動施工へ向けて

シールドトンネルの現場では，早くからセグメントの自動搬送やマシンの自動掘進制御など機械化・自動化が進んでいる。近年はICTの活用などにより，全自動無人施工の実現に向けて開発が進む。

KaCIM’S（カシムズ）^※1は，掘進管理に必要な掘進組立指示書の作成時に，蛇行量やシールドマシンのクリアランス，曲線施工の余掘り量を可視化することで定量的に把握し，掘進軌跡を予測・図化するもの。掘進方位など必要な情報を入力するだけで瞬時にシミュレーションを行い，指示値の妥当性を視覚的に示す。

※1 Kajima Construction Information Modeling / Management Shield System

本システムの適用により，シールド掘進・セグメント組立計画における出来形予測やシールドトンネルの出来形管理が瞬時かつ高精度に3次元で可視化できるため，確実な掘進管理が可能となり，施工管理者とオペレータの合意形成の迅速化や業務の効率化が図れるとともに，品質および生産性が格段に向上する。

KaCIM’Sの3Dモデル

KSJS^®※2は，過去の施工実績を踏まえた熟練オペレータの経験や操作記録に基づき，シールド掘進中に得られる膨大なデータを統計処理し，これらのデータ変動傾向を自動的に分析するもの。トラブルにつながるリスクを評価・判断の上，予兆をアラートにより知らせるとともに，確認すべきデータ変動や対応策などを表示する｡

※2 Kajima Shield Judge announce System

本システムの適用により，シールド掘進時のトラブルを未然に防ぎ，経験の浅い社員や作業員の迅速な判断・対応をサポートする。

これらのシステムはいずれも実工事に適用され，今後，AIを導入するなど，全自動施工へのチャレンジが続く。

KSJSシステム画面