東京電力福島第一原子力発電所の解体工事のがれき撤去・解体工事は、放射線環境下の作業となるため、監視カメラや無線システムを利用した遠隔操作による無人化システムが適用されてきました。

鹿島では、放射線環境下における作業員の被ばく量の抑制と、遠隔操作で問題となる作業効率の向上を目指して、高線量がれきの搬送作業を、従来の遠隔操作ではなく、人手を介さず自動で行う自律搬送システムを開発、実用化しました。汎用重機を改造して自動化し、厳しい環境下の施工現場での実稼働は日本初です。

特許出願中
平成24年度土木学会　技術開発賞
2014年日本ロボット学会　実用化技術賞
平成26年度建設施工と建設機械シンポジウム　優秀論文賞

クローラダンプ自律走行システム

汎用のクローラダンプに様々な計測機器とコンピュータを搭載し、事前に設定した走行路上の前方障害物の有無などをリアルタイムで計測、認識、判断、制御することによって目的地まで無人かつ全自動で走行させます。クローラダンプへの自動運転指示や、自動運転中の状況監視は前方を走行する先導車から行っています。

従来の搬送作業では、先導車からクローラダンプを直接見ながら遠隔操作によって運転するため、クローラダンプに10～30mの距離まで近づく必要がありましたが、本システムでは100m程度の距離から指示、監視するだけで良いので、被ばく量が1/10以下に低減できました。

フォークリフト自動走行システム

構内保管施設内では、地上の入口から保管場所まで傾斜7%のスロープや切り返し部を含む最少幅5mの走路を約800m走行します。屋内ではGPSによる位置計測ができないため、フォークリフトの前後左右に設置した４台のレーザスキャナによって車体周囲の空間形状を計測し、その形状を保管庫図面データと照合して機体の相対位置姿勢をコンピュータで推定します。この他、走行路状況を計測・認識して、障害物検知や保管施設との衝突回避を行いながら自動で走行します。

施工中のダム現場で環境モニタリングに適用、有用性を確認

本システムを適用したダム現場では、現場周辺の9か所のビオトープを整備し、工事中の動植物の回復に必要な基盤を再構築するため、現況把握と対策が適切に機能しているかを本システムで確認、有効性を確認しました。

将来はCIMとの連携や災害時対応なども視野に

写真データを簡単に地図にマッピングできることから、環境モニタリングだけでなく、例えば災害時の被災調査などにも威力を発揮します。また、今後はCIMとの連携を進めることで情報の蓄積や共有をさらに高度化・合理化していくことにしています。

システム動作フローと構成主要機器

①ICタグを身に着けた作業員が、重機に搭載した磁界発生装置から発せられる磁界内に侵入すると、ICタグから氏名、所属、IDナンバーなどの「タグ情報」と侵入した磁界に割り振られた「磁界番号」を発信します。

②タグ情報と磁界番号を、重機に搭載した受信アンテナが受けると警報を発します。

③警報表示は、重機に搭載したパトライトが回転し、オペレータ席モニターに誰が検知されたかを表示します。更にモニターには重機周囲全体の魚眼カメラにより重機周りの映像を表示します。

山岳トンネル工事では、作業員が切羽に近い位置で作業にあたるため、安全管理上、常に切羽の状況をモニタリングし、地山の目に見えない微妙な変位を監視することが非常に重要です。

高精度レーザ変位計を利用したリアルタイム切羽監視システムは、あらゆる地山に対して、安全かつ高精度に切羽の状況をモニタリングできるシステムです。崩落前の計測結果から切羽崩落の可能性や崩落時刻を予測できるソフトも入れており、事務所でのモニタリング、坑内の避難警告システムを組み合わせることにより、24時間リアルタイムで切羽の安全性を監視することができます。

リアルタイム切羽監視システムの概要

計測装置は「高精度レーザ距離計」と、それを水平方向に高精度で回転可能な「回転制御装置」からなります。そのため、レーザ距離計1台で任意の複数点における切羽押出し変位を高精度に計測することができます。さらに、東京大学大学院福井勝則准教授の提唱する「岩盤崩落予測時刻」を基に設定された管理基準値を用いることにより、切羽の崩壊の可能性や崩落予測時間をリアルタイムに予測することができます。この管理基準値は実際に鹿島の山岳トンネル現場における切羽押出し変位データを基に、その有効性を検証しています。これらの開発により、従来手法では予測が難しかった突発的な崩壊の可能性がある中硬岩地山や土砂地山も含め、あらゆる地山に対して、切羽の安全性をリアルタイムで評価することが可能となりました。また、レーザ距離計のターゲットの代わりに特殊スプレーを用いることで、計測作業の安全性・効率性を向上させることが可能となりました。

建設現場では、作業開始前にこれから行う作業に対して、起こり得る災害を予測し対策を立案する「危険予知活動」を必ず行います。この活動は通常、作業担当者の経験・感覚・知識を基に実施されますが、災害の知識が少ない場合などは的確な安全指示が出来ずに危険予知活動が形骸化し、労働災害のリスク低減が不十分になることも起こり得ます。

また、過去の膨大な災害事例の中から類似した事例を探し出すには多くの手間と時間がかかります。さらに、災害事例に記載された内容は「自然言語（自由に記述された文章）」であるため、その作業においてどのような原因で災害が起こったのかという「災害傾向」を精度よく把握するには、人が読み解く必要があり、膨大な災害事例データを効率的に活用することは永年の課題でした。

そこで、鹿島では膨大な災害事例をデータベース化し、AIにより解析し、類似作業の災害事例を見える化することで災害傾向を提示し、危険予知の精度向上に貢献するシステム「鹿島セーフナビ^®（K-SAFE^®）」を開発しました。

特許出願中

「鹿島セーフナビ」のイメージ

本システムの概要

鹿島セーフナビ（K-SAFE）は、鹿島が保有する災害事例、厚生労働省の「職場のあんぜんサイト」で公開されている災害事例、日建連が会員に提供している災害事例（合計約70,000件）^※をAI（自然言語処理技術）により解析し、類似作業の災害事例を多面的に見える化するシステムです。

※災害事例は随時追加されています。

記入欄に作業内容（キーワードや文章）を記入し、解析実行ボタンをクリックすると、「入力した作業内容」と「AIがクラスタリングやラベリングをした過去の災害事例」とを照合し、解析結果を災害原因別や災害状況別にグラフ表示します。表示されたグラフは重篤度により色別で表示します。ラベルやグラフに含まれる災害事例の詳細は一覧で表示します。

グラフ表示を切り替えることで、該当作業に関連する過去の災害発生状況を年度別に確認することもできます。

鹿島保有の災害事例の詳細は「絵入りの事例シート」で確認できます。

特長・メリットココがポイント

膨大な災害事例の中から必要な災害事例について素早く解析

約70,000件に及ぶ膨大な災害事例（鹿島が保有する災害事例、厚生労働省の公開している災害事例、日建連が会員会社に提供している災害事例）からAIが瞬時に解析を行います。社内だけでなく、社外のデータからも災害傾向を客観的に分析することができます。

災害事例を客観的に把握

様々なシーンで危険予知精度の向上を支援

社員は、施工前の事前検討会、朝礼後の危険予知活動、会社の安全管理者による安全パトロール、毎月行われる災害防止協議会や安全教育などでK-SAFEを利用することで「こんな危険もあるんだ」という気づきを得るなど、様々なシーンで危険予知精度の向上を支援します。

様々な活用シーン

本システムの概要

本システムはデバイスを選ばないWebアプリケーション形式となっており、「建設作業員が教育を受講する環境」と「安全管理者が進捗状況等を管理する環境」の2つで構成されています。

建設作業員はQRコードを読み込んで教育環境にログインし、アプリ上で設問に解答すると、即座に正誤判定・解説の表示が行われ、自身の解答へのフィードバックを受けられます。クラウド上ではユーザごとの進捗状況・正答率がリアルタイムで表示されるため、安全管理者は建設作業員が持つ安全知識の水準を把握することができ、日々の安全な現場運営活動に役立てることが可能になります。

アプリのUI（ユーザーインターフェース）はスマートフォンに不慣れな建設作業員でもシンプルで使いやすいものとなるよう、ボタンの大きさ・デザインを工夫しており、建設作業員自身がスマートフォンで楽しみながら、確実に安全教育を実施する事ができます。

システム全体図