建設業の課題を解決し、「現場の工場化」を実現する

建設業界は、熟練技能者の大量退職、若手入職者の減少など、人手不足が喫緊の課題となっています。一方で、造る構造物は現場ごとに仕様が異なる一点ものであることや、野外での作業であることなどを理由に作業者の技能に依存した旧来の労働集約型のやり方を変えられず、製造業などに比べて生産性が低いことが指摘されてきました。さらに、建設業の死亡災害割合は全産業の中で32%^※を占めており、建設産業はいまだ「危険を伴う業種」となっています。

建設業界がいま、直面する喫緊の課題である「人手不足」、「低い労働生産性」、「高い労働災害割合」を抜本的に解決するため、鹿島は、「個別の作業のICT化」でなく、「生産プロセスの劇的な変革」に取り組んできました。目指したのは製造業のような「建設現場の工場化」です。

※厚生労働省「労働災害統計（令和2年）」より

複数の自動化建設機械が連携して作業を行う成瀬ダム堤体打設工事

現場の工場化の鍵は、「上手な作業」と「最適な計画」

工場のように計画通りに生産を行うための第一歩は、これまで作業者の経験や勘といった、数値で測れない定性的な作業のやり方を分析して、定型的な作業に再構築し、個人差を減らすことです。すなわち、作業者の技能に委ねられていた一つひとつの作業をマニュアル化し、定型化された手順と方法で機械に実施させることが必要です。これを実現する鍵となる熟練者に匹敵する自動運転技術と、優れた生産計画技術を獲得するため、熟練オペレータの操作データを基にAI手法と作業シミュレータによって個々の作業に最も適した運転能力を持つ自動建設機械と、複数機械を最も効率的に稼働させる組合せ、配置、手順の計画手法の検討を進めています。

A⁴CSELは
① 汎用の建設機械を自動化改造する技術
② 熟練技能者の操作データを基にAI手法をとり入れ、作業条件、状況に応じた自動運転技術
③ 多数の機械を連携させ最も生産性の高い施工計画で稼働させる施工マネジメント技術
で構成されています。
これにより機械の配置や作業順序などが最適化された計画を自動で作成し、まるで工場のように全ての機械が連携しながら自律・自動運転で工事を行うことができます。

③ 多数の機械を連携させ最も生産性の高い施工計画で稼働させる施工マネジメント技術

AI手法による最適化計画のイメージ

日々変化する現場に対応しながら、進化するA⁴CSEL

自動化された建設機械が、定型化された作業を確実に連続的に行うことで、計画された期間で安定した品質の生産が行うことが可能となります。その上で、現場に配置されている多くの自動化建設機械を少ない人数で管制することにより、生産性が飛躍的に高くなります。また、人と機械が接触するリスクが大きく減らせるため安全性も向上します。そして、現場環境や条件に応じて最適な計画を創り出す技術を連携させることによって、日々変化する工事現場に対応できる工場化が実現するのです。

鹿島では、いわゆる重機土工と呼ばれる建設機械での作業量が多いダム現場に適用し実績を重ねてきました。これに続いて、山岳トンネルでの自動化を進めています。また、人が立ち入ることができない災害復旧工事にも適用し、その有効性を確認しています。

A⁴CSELにより現場の工場化を実現するダム現場のイメージ