張建平教授：デジタル化がスマート建設を駆動する

以下の文章はスマート建設探索に由来する。著者は編集委員会である。

要旨

スマート建設は、プロジェクト製品のライフサイクル全体を対象とし、新世代情報技術を深く融合させた新たな建設モードである。建設プロジェクトの企画立案、計画設計、生産施工、製品納品、運用保守サービスにわたる一体的な産業チェーンと協調的な運営体系を形成することを目的とし、建設業界の構造転換・高度化を推進する主要な道筋である。本稿は、スマート建設が突破すべき中核技術に焦点を当て、プロジェクト全プロセスのデジタル化に支えられた、スマート建設に向けたデジタル思考、デジタル化の経路、およびデータ駆動型のスマートBIMとその全プロセス応用を提起し、スマート建設の実現可能な技術経路を模索したものである。

キーワード：スマート建設  デジタル化  スマートBIM  建設プロジェクト

1.国家および業界のデジタル化発展戦略

1. 国家および業界のデジタル化発展戦略

       現在、新世代情報技術が急速に発展し、各産業のデジタル化による構造転換・高度化を大いに促進している。その中で、5G通信、モノのインターネット（IoT）、産業用インターネットなどを代表とする新世代の通信・センシング技術は、ビッグデータの効率的かつ高速な取得を可能にし、産業のデジタル化にデータ基盤（算据）を提供している。クラウドコンピューティング、ビッグデータ、ブロックチェーンなどの技術を中核とする新世代のデータ計算技術は、超大規模な分散型データ保存・処理と高効率な計算を実現し、GPU、FPGAなどのチップ技術と相まって、産業のデジタル化に計算環境（算力）を提供している。データマイニング、センシング・識別、深層学習を代表とする新世代のデータ分析技術は、ビッグデータ駆動の新世代人工知能技術の発展を促進し、産業のデジタル化にアルゴリズム面での支え（算法）を提供している。新世代情報技術は、データの取得・加工・処理・活用能力を飛躍的に高め、データの価値増大による「情報資産」化を実現し、あらゆる産業の飛躍的発展と変革を促すであろう。    

       新たな理論・新たな技術に牽引され、中国政府は時宜を見極めて「インターネット+」、ビッグデータ、人工知能など一連の重要発展戦略を打ち出した。その中には、国務院が2015年7月に発表した『インターネット+行動の積極的推進に関する指導意見』、2015年9月発表の『ビッグデータ発展促進行動綱要』、2017年7月の『新世代人工知能発展計画』などが含まれる。国の発展戦略を貫徹するため、国および建設業界の関連部門も相次いで一連の対応政策を発表してきた。代表的な政策としては、2020年3月に党中央が国家の「新インフラ」重点発展方向を打ち出し、5Gネットワーク、データセンターなどの新型インフラ建設を加速するよう求めたことが挙げられる。「新インフラ」に対応して、住宅都市農村建設部（MOHURD）は「新都市建設」発展戦略を打ち出し、都市の構造転換・高度化を牽引して都市の現代化建設を推進した。2020年7月、住宅都市農村建設部（MOHURD）は13の部・委員会と共同で『スマート建設と建築工業化の協調発展の推進に関する指導意見』を発表し、我が国建築産業の発展戦略と産業体系を定め、2035年までに我が国をスマート建設の先進国入りさせるという発展目標を提起した。

       しかしながら、我が国建設業界の従来の建設方式と管理体制は相対的に立ち遅れており、高消耗・高排出・低効率といった問題を抱えるほか、データ基盤が脆弱で、デジタル化の水準も低い。国家のデジタル化戦略を背景に、建設業界のデジタル化転換とスマート化への高度化は厳しい課題に直面しており、デジタル化とスマート化に支えられたスマート建設と建築工業化の発展は著しい制約を受けている。

2.デジタル化はスマート建設の不可避の道

2. デジタル化はスマート建設の不可避の道

2.1 スマート建設とその中核技術

       建設（プロジェクト建設）とは、建設プロジェクトの企画立案、計画設計、生産施工、運用保守サービスを含む建設の全プロセスを指す。    

       スマート建設は、プロジェクト製品のライフサイクル全体を対象とし、新世代情報技術を深く融合させた新たな建設モードである。デジタル化の駆動のもと、建設プロジェクトの企画立案、計画設計、生産施工、製品納品、運用保守サービスなどライフサイクル全体・全チェーンにわたる一体化と協調化を実現し、建設プロセスにおける設計のデジタル化、建設の工業化、管理の現代化を促すことを目指すものであり、建設業界の構造転換・高度化を加速し、生産方式の根本的変革を実現する主要な道筋である。

      スマート建設の応用内容は、主として、全プロセスにおけるデータのスマートな感知・識別・収集、測位・追跡・伝送・監視・管理、デジタルモデリングおよびデータ管理プラットフォーム、デジタル協調設計、工場生産と自動化施工、データ駆動型の意思決定管理をカバーする。

       スマート建設は、建設技術とBIM、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、モノのインターネット（IoT）、人工知能などの新世代情報技術を深く融合させたものであり、具体的には以下のような中核技術が含まれる：

1

プロジェクトのデジタルモデリングとシミュレーション技術：BIMに基づいてプロジェクト製品を定義し、多次元のデータ関連関係を構築する。その空間ロジック・物理ロジック・業務ロジックをシミュレーションし、建設プロセスをリアルタイムに動的マッピングすることで、プロジェクト製品とその建設プロセスのデジタルツインを実現する。

2

スマートセンシング・識別・制御技術：各種センサーを通じて建設プロセスと現場の状態情報をリアルタイムに把握し、BIM、モノのインターネット（IoT）、モバイルインターネット、クラウドコンピューティング、スマート識別、リアルタイム測位、デジタルモニタリングなどの技術を融合させて、プロジェクト建設の全プロセスにおけるデータのスマートな感知・識別・収集、測位・追跡・伝送・監視・管理を実現し、スマート工事現場とスマート物流を支援する。    

3

プロジェクトビッグデータ駆動のスマート意思決定技術：ビッグデータに基づく知識モデルと新たなデータマイニングの枠組みを構築し、データマイニング・データ分析・データインサイトを通じて、プロジェクト建設の進捗・コスト・品質・安全などの多方面における限度超過の傾向警告、乖離原因の抽出、予測分析などを実現し、「データ+アルゴリズム」によるスマートな意思決定管理を支援する。

4

自動化・スマート化された建設機械：従来の建設機械を基盤に、センシング・識別、測位・ナビゲーション、自動制御などの技術を融合させ、BIMとデータ駆動によるデジタル加工・生産とロボット施工を実現し、人間に代わって過酷な環境での作業を行い、作業効率を高めて労働力を削減する。

2.2 スマート建設のデジタル思考

       以上をまとめると、スマート建設は新世代情報技術を基盤とし、デジタル化・ネットワーク化・スマート化によって支えられており、その中でもデジタル化がスマート建設を実現する上で最も重要な核心である。

       現在、建設業界の発展目標は、業界と企業のデジタル化による構造転換・高度化を推進することであり、デジタル技術を活用して企業と業界の組織関係、ビジネスモデル、生産方式を再構築し、データ駆動型管理を実現することを目指している。その全体戦略は、プロジェクト全プロセスのデジタル化を基礎とし、スマート建設を突破口として、BIMのデジタルモデリングとその全プロセス応用を通じて、データ基盤・計算能力・アルゴリズムという三つの面での総合的な向上を実現し、業界と企業のデジタル化による構造転換・高度化にデータ基盤と支援を提供することである。    

       デジタル化とは、情報媒体をデジタル符号化の形で保存・伝送・加工・処理・応用する技術的な道筋であり、物理的な対象・プロセスをデジタルモデリングすることによって、コンピュータ内にデジタルツインを形成するものである。一方、情報化とは、情報技術産業の発展を基盤に、情報技術を運用して伝統的な経済・社会構造を変革していくプロセスである。デジタル化は情報応用のコンピュータ化と自動化を強調し、物理世界をデジタル世界の中に再構築する。情報化は情報技術の応用、情報資源の共有、情報産業の発展を強調し、情報と情報技術を活用して物理世界を変革し、情報生産力を形成する。デジタル化は情報化の基礎であり方法である。そして情報化こそデジタル化の価値の所在であり、データの物理世界における応用なのである。

       第10次五カ年計画（「十五」）から現在の第14次五カ年計画（「十四五」）に至るまで、我が国では建設業界の情報化が盛んに展開され、情報技術を活用して建設企業と建設プロジェクトの生産・経営・管理・意思決定を行い、業界情報化の大きな発展を推進してきた。しかし、デジタル化が長らく低位のままで推移し、データ処理技術も相対的に立ち遅れていたため、情報化の実施は難航し、その効果は期待どおりではなかった。従来の情報化プロセスは、企業やプロジェクトの業務とその運営フローを中心とするもので、業務駆動型の考え方を反映しており、情報手段によってごく一部の行為を改善・変革するにとどまっていた。業務駆動型ITの情報化モデルでは、業務プロセスのデータをシステムに入力し、業務運営の結果と履歴記録を形成する。データの役割も、その後の履歴データの検索・集計・分析だけにとどまっていた。

       デジタル思考は、デジタル化の運用水準を高め、データ駆動型ITによって新たな業務形態や製品モデルを生み出そうとするものである。このようなデジタルツイン体は、対象のリアルな動的マッピングであるだけでなく、多次元のデータ関連関係の構築を通じて統合的な一体計算を実現し、現実を反映し、問題を診断・解決し、将来を事前にシミュレーションすることができる。

2.3 スマート建設のデジタル経路    

      スマート建設は、プロジェクト全プロセスのデジタル化を基盤的な支えとし、建設プロセス全体のデータ管理を実現するものであり、その技術経路には以下のような側面が含まれるべきである。

（1）デジタルモデリングとシミュレーション

       BIMは、建設分野におけるデジタルモデリング、すなわちデータのデジタルツイン化を実現するための重要な基盤であり、プロジェクトビッグデータの主要な源泉でもある。プロジェクト全プロセスにおけるBIMモデリングとその統合応用を深く推進し、建設プロセス全体のデータのデジタルツイン化を実現して、その空間ロジック・物理ロジック・業務ロジックをシミュレーションする。モノのインターネット（IoT）によるスマートセンシングと動的なオンラインデータを融合させ、多次元のデジタル接点を構築し、様々な方式でデータを収集して「データビュー」をオンラインに保つことで、プロジェクトビッグデータの多態的な高成長を実現し、業界のビッグデータ蓄積にデータ基盤を提供する。

（2）デジタル管理プラットフォーム

       エッジコンピューティングを基盤とする分散ネットワークアーキテクチャ体系に基づき、自主的に制御可能なプロジェクトBIMクラウドプラットフォームを構築し、さらには企業・業界レベルのビッグデータセンターを整備して、BIMおよびプロジェクトビッグデータの分散型クラウド保存、高効率な処理・計算、ならびにホログラフィックなデジタルモデルの作成・管理・応用の仕組み、協同作業と業務ロジック制御の仕組みを提供し、プロジェクト建設の全プロセスにおけるデータフローとワークフローを管理・制御するとともに、業界のビッグデータ管理・マイニング・分析に計算能力面での支援を強化する。

（3）デジタル製品・サービス

       デジタルによる設計・生産・運営の製品・サービス総合体系を構築し、プロジェクト向けソフトウェアの研究開発と製品化を通じて、自主的に制御可能なBIMソフトウェアを中核とする全産業チェーン型のソフトウェアエコシステムを形成するとともに、自主開発のCIMプラットフォームのエコシステムと連携させる。これにより、データ駆動型のプロジェクト企画立案、計画設計、生産施工、運用保守管理を支援し、一体的な産業チェーンを形成して、グリーンで持続可能なプロジェクト製品の納品と運用保守サービスを実現する。    

（4）データ駆動型の業務運営と意思決定

       BIMに基づくデータのデジタルツインにより、プロジェクト建設の全プロセスを動的にマッピングし、複雑な空間ロジック・物理ロジック・業務ロジックとその多次元のデータ関連関係を自動的に構築することができる。より科学的で高効率なアルゴリズムとデータ分析ツールを活用・発展させ、異なる次元でのデータの切り分けと分析を強化し、データ分析によって業務のきめ細かな運営と管理を推進する。企業自身のデータと業界のビッグデータに基づく支援によって、立体的・階層的な分析とトレンド判断を形成し、産業・業界・製品・顧客群に対するインサイトと理解を生み出し、データインサイトでビジネスの成長を牽引する。従来のプロセス・経験駆動の意思決定から、データ駆動の意思決定へと昇華させる。

（5）人機融合のスマート建設装備

       センシング・識別、測位・ナビゲーション、自動制御などの技術を融合させることで、スマート建設装備は自己感知、自己適応、自己制御の特性を持つ。人・機械・環境が相互に作用する新たな人機融合モデルを採用し、機械-機械、人-機械などの多様な協調パラダイムを形成して、稼働プロセスにおいて自律的な操作、スマートな監視、故障診断を実現できる。

3.スマート建設に向けたBIM技術の発展

3. スマート建設に向けたBIM技術の発展

       国家および業界の発展戦略に直面し、BIM技術をさらに突破しBIM応用を深化させて、業界のデジタル化とスマート建設にデジタル基盤と支援を提供するにはどうすればよいかが、現在、緊急に解決すべきボトルネックとなっている。20年以上にわたる体系的な研究と実践を基に、清華大学のBIM研究チームは、データ駆動型のスマートBIMとその全プロセス応用を革新的に提起し、プロジェクト全プロセスのデジタル化とスマート建設の実現可能な技術経路を模索してきた。    

       スマートBIMは、BIMの自律インテリジェンス特性、ビッグデータ駆動、スマート環境による支援といった典型的な特徴を持つ。そのBIM自律インテリジェンス特性は、完全なBIMモデル構造に由来し、製品モデル、プロセスモデル、意思決定モデルを含み、データの完備性・関連性・動態性という特徴を備えることで、モデルのスマートな関連付け、自動進化、自律更新、データ駆動型の意思決定を支援する。

3.1 スマートBIMの環境支援

       新世代情報技術の急速な発展に伴い、BIM技術はモノのインターネット（IoT）、人工知能、クラウドコンピューティング、ビッグデータなどの技術と深く融合し、徐々にスマートBIM技術へと発展・進化している。スマートBIMにはまずハードウェアとソフトウェアの環境支援が必要である。スマートハードウェア環境は、「新インフラ」における情報インフラを基盤とし、様々なスマートデバイスをインターネットで接続して、各デバイスが情報を自動交換し、動作をトリガーし、制御を実施できるようにすることで、プロジェクトのライフサイクル全体にわたるデータのスマートな感知・識別・収集、測位・追跡・伝送・監視・管理を実現する。

       スマートソフトウェア環境は、「新インフラ」における融合インフラを基盤とし、BIMとクラウドコンピューティング、ビッグデータ、モノのインターネット（IoT）、人工知能を融合させて、プロジェクトのライフサイクル全体にわたる大量の異種データの統合・保存・マイニング・分析を実現し、データから情報、知識、さらには知恵へと昇華させ、スマート建設と管理を支援する。

3.2 スマートBIMの応用支援

       プロジェクト全プロセスにおけるBIMモデリングと統合応用は、スマートBIMの応用支援であり、業界のデジタルモデリングとビッグデータ蓄積の唯一の道筋でもある。プロジェクト全プロセスに向けたBIM統合応用には三つのレベルがある：土木建築、設備、カーテンウォールなど複数専門分野の統合応用、発注者・設計者・施工者・運用保守担当者といった複数参画主体による協調応用、計画・設計・施工・運用保守にわたる段階横断的な応用である。    

       この三つのレベルの統合応用を実現するには、ライフサイクル全体にわたるBIM作成技術の支援が必要である。具体的には、ライフサイクル全体のBIM体系アーキテクチャと情報共有環境、ライフサイクル全体のBIMモデリング技術、ライフサイクル全体のBIMデータ保存・管理技術、BIMサブモデルの抽出・統合技術などである。さらに、BIM統合応用の管理面の支援、すなわちBIM応用標準ガイドライン、BIMに基づく管理モデルと手法、BIMに基づく業務プロセスの組織化と制御などの一連の支援も欠かせない。これらの技術的・管理的支援はすべて統一されたBIMプラットフォームに融合され、プロジェクト全プロセスにおける三つのレベルのBIM統合応用を支え、完全なBIMデジタルモデリングを形成して、プロジェクト全プロセスのデジタル化とプロジェクトビッグデータの蓄積にデータ基盤を提供する。

3.3 スマートBIMの管理支援

       BIMプラットフォームとデータセンターは、スマートBIMの管理支援であり、プロジェクトビッグデータの管理とマイニングの重要な基盤でもある。

（1）BIMプラットフォームの基本機能と技術的特徴

      ユーザー向けの応用プラットフォームとして、BIMプラットフォームには次の三つの基本機能がある：

01

プロジェクトのライフサイクル全体にわたるBIMの作成・管理・応用の仕組みを提供し、プロジェクトのライフサイクル全体の各段階、複数参画主体、各専門分野間での情報共有とロスのない伝達を実現する。

02

協同作業と業務ロジック制御の仕組みを提供し、複数参画主体による協同作業およびその業務プロセスの組織化と調整を実現する。

03    

BIM応用ソフトウェアおよび関連業務ソフトウェアの実行環境と、共通の基本業務機能を提供し、BIMに基づく各種業務機能を実現する。

     通常、典型的なBIMプラットフォームには次の四つの重要な技術的特徴がある：

01

オープン標準に基づくBIM構造体系により、プロジェクト施設の実体とその空間ロジック・物理ロジック・工学的ロジックおよび関連特性を完全にデジタル表現することができる。

02

BIMモデリング技術は、モデルの空間トポロジー関係、物理的・工学的ロジック関係を構築でき、モデルのスマートな関連付け、自動進化、自律更新、データ駆動を支援する。

03

BIM保存技術は、オブジェクトレベルのデータの分散型クラウド保存を支援し、構造化データ・非構造化データ・ストリーミングデータの保存・管理能力を備えている。

04

BIM統合技術は、BIMデータの抽出・統合、ならびにモノのインターネット（IoT）、GIS、外部システムなどの異種データとの融合を支援する。

（2）スマートBIM向けクラウドプラットフォーム

       BIMプラットフォームは、BIM技術とその応用の中核的な支えとして、プロジェクトの全プロセス応用を支援し、プロジェクトのホログラフィックなデータを担うものであり、プラットフォームの応用はデータの安全保障、データ資産の流失といった重大な問題に密接にかかわっている。しかしながら、現在のところ我が国の建設プロジェクトのかなりの部分が依然として海外のプラットフォームやソフトウェアを使用しており、大きなリスクを内包している。BIM応用の普及・推進に伴い、我が国が自主的に制御可能なBIMプラットフォームと応用ソフトウェアを研究開発することは国家と業界から高度に重視され、緊急に突破すべきボトルネック技術・製品に位置づけられている。例えば、清華大学のBIM研究チームは長年にわたりBIMの理論・方法・技術とその応用の体系的な研究に取り組み、完全な自主知的財産権を有するBIMプラットフォームと一連の応用ソフトウェアを開発し、科学技術成果の事業化も達成して、すでに数百の建設プロジェクトに成功裏に適用され、国内外をリードする水準にある。    

       スマートBIMの理念と技術に基づいて研究開発されたBIMクラウドプラットフォームのアーキテクチャを図1に示す。BIMクラウドプラットフォームは、基盤となるビッグデータ・クラウドコンピューティングの一連の支援技術（拡張可能なサーバー、クラウドデータベース、ビッグデータ、分散ストレージなどを含む）を基礎とし、安全で弾力性が高く低コストなクラウドサービスを提供して、クラウドアーキテクチャに基づく分散型BIMデータ保存を実現する。この上に、データエンジン、グラフィックスエンジン、IoT統合エンジンなどのデータ基盤（データミドルプラットフォーム）を開発し、データサービス、グラフィックスサービス、インターフェースサービス、設定サービスの形で、設計・施工・運用保守の各応用に向けたモジュール型サービス体系を形成している。プラットフォームは、大規模データの処理に向けて、複雑メッシュの分割、重複メッシュの統合、メッシュ簡略化、LOD計算、ジオメトリ圧縮、タイルロードなど、BIMモデルの軽量化と高効率処理のためのアルゴリズムを提供し、大規模モデルデータの高効率・低負荷・スムーズなロードを支援する。同時に、プラットフォームは高速キャッシュ、CDN高速化、非同期データロード、ビッグデータ分析、スマート検索エンジンなどの技術を応用し、迅速なレスポンス、利便性の高い操作、スマート化の能力を備えている。

       BIMクラウドプラットフォームは柔軟なシステム統合・デバイス接続能力を備え、スマート環境支援を形成する。その中には、各種データ収集デバイス、スマートセンシングデバイス、マルチエンド操作端末、外部システムおよびその監視デバイス、可視化表示端末などが含まれる。施工、スマート運用保守、スマート梁ヤード、道路工事の動的数量・価格管理などの応用システムを支援・統合でき、異なるプロジェクトのデータも統合して、各種応用の利点を発揮できる。    

図1  清華大学の開発成果を例とするBIMクラウドプラットフォームのアーキテクチャ図

3.4 スマートBIMの技術支援

         BIMプラットフォームとデータセンターの形成と応用は、スマート技術をさらに融合し、ビッグデータを活用してスマートな管理と意思決定を推進するための技術支援を提供する。BIMとスマート技術の融合応用には、データ駆動型管理、動的デジタルモニタリング、スマートセンシング測位、「データ+アルゴリズム」によるスマート意思決定などが含まれる。

（1）データ駆動型管理    

        BIMクラウドプラットフォームを通じて、ユーザーに時空間データの検索エンジンと集計分析、モデルの自動測位と業務データのスマート関連付け、業務連携と関連分析、多段階モデル抽出などのデータ駆動型管理機能を提供できる。

1）時空間特性に基づく情報検索と集計分析：あらゆるモデルオブジェクトや部材の空間特性を対象に、任意の特定時点におけるプロジェクト業務データと人材機（人員・材料・機械）資源データの検索と集計分析を実現し、専門的な機能別管理と意思決定分析を提供する。例えば、任意の部位の任意の期間における工事数量の達成状況、コスト、人材機の投入状況などを算出できる。

2）モデルの自動測位と業務データのスマート関連付け：モデル部材と業務データの間のマッピング規則を確立することで、モデルと業務のスマートな動的関連付けを実現し、モデルの変更や業務データの変化があれば、関連付けが自動的に調整される。

3）業務連携と関連分析：関連業務システム間のスマートな連携と関連分析を実現する。例えば、動的積算システムを人材機管理システムと連携させれば、積算システムが算出した指定部位・指定期間の工事数量と人材機の必要量を人材機管理システムに自動的に関連付け、作業員の配員・発注に先立つ人材機資源の配置が需要を満たすかどうかを判定し、それに応じた資源の調整と処理を行うことができる。

4）多段階モデル抽出：応用ニーズに応じて異なる詳細度のモデルを抽出し、マクロから詳細にわたる多段階管理を支援し、大規模、広域的、長距離線状のプロジェクトのBIM管理と表示に効果的に対応できる。

（2）動的デジタルモニタリング

       BIMとデジタルモニタリングを融合してデータの多態的な成長を実現する。BIMをデジタルモニタリング、現代測量、3次元レーザースキャニングなどの技術と融合させることで、施工現場の品質・安全の動的モニタリングと分析、複雑な構造物の施工における自動測位と精度分析といった課題を効果的に解決する。同時に、施工現場を中心に、粉塵濃度、粒子状物質濃度、騒音指数、ビデオ監視などを含む現場のリアルタイム環境モニタリングと管理を実現する。    

（3）スマートセンシングと測位

       BIMとモノのインターネット（IoT）技術の融合により、QRコード、RFID、赤外線センシング、レーザースキャニングなどのセンシング情報をBIMに関連付け、BIM応用におけるスマートな識別・測位・追跡・監視・管理の課題を解決する。IOTデバイスをモデル上に配置してその稼働状態を動的に表示し、IOTデバイス状態のリアルタイム監視、リアルタイムデータの追跡、警報サービスの提供を実現できる。スマートセンシング測位技術は、施工プロセスおよび現場の安全・環境モニタリング、施工資材の配置と物流追跡、プロジェクトのスマート運用保守における施設・設備の稼働監視、故障のセンシング・識別、エネルギー消費量と炭素排出量のモニタリングなどにすでに応用されている。

（4）「データ+アルゴリズム」によるスマート意思決定

       クラウドアーキテクチャに基づくプロジェクト全プロセスのデータ保存、ビッグデータ検索エンジン、データ融合・マイニングの仕組みは、深層学習、自然言語処理、センシング・識別などの分析アルゴリズムを支援し、「データ+アルゴリズム」によるスマート意思決定体系を構築した。時空間検索の集計分析、トレンド予測分析、頻出パターンマイニング、異常監視、自動分類・クラスタリングなどの一連の分析ツールを通じて、プロジェクトの設計・施工・運用保守段階における実際のニーズに応じた分析と意思決定を提供でき、企業経営層の意思決定や各種業務管理に対しても、データの深層分析に基づく支援を提供できる。

4.課題と対策

4. 課題と対策    

       国のデジタル化発展戦略および建設業界の政策の方向性に従い、スマート建設を突破口として建設業界の構造転換・高度化を推進することは、もはや時代の大勢となっている。しかしながら、建設業界は依然としてデータインフラの脆弱さ、ビッグデータ蓄積の不足といった問題に直面しており、デジタル化の水準は顕著には向上していない。新世代人工知能技術の応用は依然として初期段階にあり、体系的な解決策を欠いている。また、デジタル化の基盤となるBIM技術の普及・応用は、標準体系の未整備、政策・法規の不備、中核技術の未突破、応用ソフトウェアの未整備など多くの問題に直面しており、とりわけデジタルツインモデルエンジン、中核的なモデリングソフトウェアといったボトルネック技術が不足しているため、BIMの設計応用は阻まれ、BIMの統合応用も困難で、完全なBIMデジタルモデリングを実現できず、プロジェクト全プロセスのデジタル化とスマート建設を支えるには不十分なのである。

       業界のデジタル化転換とスマート建設は複数の建設主体にかかわり、政策の方向性、市場環境、研究開発の展開、普及の仕組みなどの影響を深く受けており、その発展には長い道のりが待ち受けている。本稿は、プロジェクト全プロセスのデジタル化を通じて、プロジェクト建設のデータチェーンと業務チェーンを貫通させる技術経路を模索したものである。しかし、プロジェクトの産業チェーンとサプライチェーンを貫通させるには、技術面の支援だけでなく、異なる段階、生産体系、組織方式、経営モデル、企業間連携などに対する全方位的な変革とデジタル化による能力向上（エンパワーメント）が不可欠である。現在の最優先課題は、第一に、スマート建設を推進する組織体制と協調運営の仕組みを構築してデータインフラを整備すること、第二に、科学技術の重点課題への挑戦とプラットフォーム・ソフトウェアの研究開発への投資を拡大してボトルネック技術を突破し、自主的に制御可能な、BIMソフトウェアを中核とする全産業チェーン型ソフトウェアエコシステムを形成すること、第三に、完全なトップダウン設計により、BIM応用、デジタル化発展、スマート建設実施のロードマップを策定し、段階的・計画的にBIMの深層応用とプロジェクト全プロセスのデジタル化を着実に推進して、デジタル化によってスマート建設の急速な発展を牽引することである。

参考文献：    

[1] SACKS R, EASTMAN C, LEE G, ほか. BIM handbook: A guide to building information modeling for owners, designers, engineers, contractors, and facility managers[M]. John Wiley & Sons, 2018.

[2] 林佳瑞. 産業化に向けたグリーン住宅の全ライフサイクル管理技術とプラットフォーム[D].清華大学,2016.

[3] 林佳瑞,張建平. 我が国におけるBIM政策の発展現状のレビューとそのテキスト分析[J].施工技術,2018,47(06):73-78.

[4] 張建平,李丁,林佳瑞,顔鋼文. BIMの工事施工における応用[J].施工技術,2012,41(16):10-17.

[5] 林佳瑞,張建平. BIMに基づく施工資源配置シミュレーションモデルの自動生成とその応用[J].施工技術,2016,45(18):1-6.

[6] 胡振中,彭陽,田佩龍. BIMに基づく運用保守管理の研究と応用に関するレビュー[J].図学学報,2015,36(05):802-810.

[7] ZHANG J, LIU Q, HU Z. A Multi-Server Information-Sharing Environment for Cross-Party Collaboration on a Private Cloud[J]. Automation in Construction, 2017, 81: 180–195. DOI:10.1016/j.autcon.2017.06.021.    

[8] ZHANG J, HU Z. BIM-and 4D-based integrated solution of analysis and management for conflicts and structural safety problems during construction: 1. Principles and methodologies[J]. Automation in construction, 2011, 20(2): 155–166.

[9] LIN J-R, ZHANG J-P, ZHANG X-Y. Automating Closed-Loop Structural Safety Management for Bridge Construction through Multisource Data Integration[J]. Advances in Engineering Software, 2019, 128: 152–168. DOI:10.1016/j.advengsoft.2018.11.013.

[10] ZHANG Y-Y, KANG K, LIN J-R. Building Information Modeling–Based Cyber-Physical Platform for Building Performance Monitoring:[J/OL]. International Journal of Distributed Sensor Networks, 2020[2020–05–18]. https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1550147720908170. DOI:10.1177/1550147720908170.

[11] ZHOU Y-W, HU Z-Z, LIN J-R. A review on 3D spatial data analytics for building information models[J]. Archives of Computational Methods in Engineering, 2020, 27(5): 1449–1463.

[12] WEN Q, ZHANG J-P, HU Z-Z. A data-driven approach to improve the operation and maintenance management of large public buildings[J]. IEEE Access, 2019, 7: 176127–176140.    

          

著者紹介

     張建平。博士。清華大学土木工学科教授、博士課程指導教員。

      長年にわたり土木工学情報技術分野の教育と研究に従事し、我が国におけるBIM技術とIFC標準の最も初期の研究者・推進者の一人である。国家の第10次・第11次・第13次五カ年計画、863計画、国家自然科学基金など数十件の科学研究プロジェクトを主宰・完遂した。土木工学CAD/CAE、4D-CAD、BIM、建築物ライフサイクル管理、建設分野の情報化、デジタル防災、スマート意思決定技術などの分野で顕著な研究成果を挙げ、深い学術的造詣を有し、その研究成果は国内外をリードする水準にある。著書・論文集6冊を出版し、学術論文200余編を発表した。華夏建設科学技術賞一等賞を3回、同二等賞を1回、北京市科学技術賞二・三等賞、北京市高等教育教育成果賞二等賞などを受賞し、全国先進科学技術工作者、北京市高等学校教学名師、北京市「教育パイオニア」先進個人、国家精品課程責任者などの称号を得ている。

       現在、住宅都市農村建設部（MOHURD）グリーン建設専門委員会委員、住宅都市農村建設部（MOHURD）情報技術標準化技術委員会顧問委員、中国図学学会副監事長、中国建築学会BIM技術学術委員会専門顧問、中国工学建設標準化協会BIM/CIM専門委員会常務理事、中国BIM発展連盟常務理事、北京市BIM技術応用連盟専門顧問、国際土木・建築工学コンピューター学会BIM専門委員会委員などを兼任している。

          

          

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      Zhuwei建築テクノロジーは、総合設計最適化・BIMコンサルティング・プレハブ建築設計コンサルティングを専門とする新しいタイプの技術サービス企業です。大手設計院の技術中核、不動産企業の元上級管理職、BIMエンジニア、プレハブ建築エンジニアが集結し、建築工程の総合設計最適化と精密図面審査、BIMコンサルティングおよびMEP詳細設計、プレハブ設計コンサルティング・詳細化サービスを提供しています。

      設計最適化コンサルティング：不動産開発企業の設計管理の延長・補完として、民用建築の総合設計コンサルティングと最適化に注力しています。「専門性が価値を創造し、サービスが品質を築く」の理念のもと、全プロセスまたはお客様指定の重要段階で設計の経済性・合理性・安全性を管理し、無駄なコストを削減しながら図面品質を大幅に向上させ、「コスト削減・効率向上」を実現します。

      BIMコンサルティング：デジタル建設技術により、設計段階では設計者のミス削減と品質向上を支援し、施工段階では施工者のコスト削減と高品質なMEP設備施工計画を支援します。また、BIMモデルを運用段階の施設管理に活用し、主要ソフトウェアベンダーと協業して建築の運用管理を支援します。

      プレキャスト設計コンサルティング：BIMプラットフォームによる全プロセス設計を採用し、RevitとTeklaでPC詳細設計を実施します。部材の空間パラメータと配筋はBIMモデル内で連動して修正・調整でき、見たままの成果が得られます。インダストリー4.0水準の出図、全鉄筋の切断寸法データの提供、IoT技術によるPC部材の生産・保管・輸送・設置支援サービスを提供します。

      当社の専門家チームは大手設計院出身で、確かな技術力と二系統設計・最適化の豊富な経験を持ち、技術能力と管理能力は業界トップレベルです。

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