BIMの全ライフサイクルに関する認識と研究

要旨

はじめに

1970年代、カーネギーメロン大学のチャールズ・イーストマン（Charles M. Eastman）教授は、BIMの概念原型 ——建築描写システム、すなわちコンピュータに基づく建築物の記述——を提唱し、建築プロジェクトの可視化と定量分析を実現して、建設工事の効率向上を図った。

コンピュータのハードウェアとソフトウェアの発展に伴い、2002年に米国のAutodesk社がRevitソフトウェア会社を買収した後、市場プロモーション戦略に基づき、ビルディング・インフォメーション・モデリング（Building Information Modeling, BIM）という用語が正式に登場した。二十数年にわたる発展を経て、国内外の多くのソフトウェアベンダーが相次いで自社のBIMソフトウェアを発表し、競争の中でより多くの市場シェアを獲得しようと、ソフトウェアの機能を誇張しすぎている。

Autodesk社が提唱した「ビルディング・インフォメーション・モデリング」（Building Information Modeling）から、現在プロジェクトマネジメント分野で比較的認められている「ビルディング・インフォメーション・マネジメント」（Building Information Management）へと発展するにつれ、BIMの定義はますます広がり、付与される機能や要求もますます多くなっている。

フィニス・E・ジャーニガンは『大BIM・小bim』という書物の中で、BIM概念の発展過程を明快に描いている。小さなbimは、インターネットが出現する前のコンピュータ技術のようなものであり、およそ1996年頃になると、ローカルネットワークに接続できるコンピュータ技術のようなものへと変わり、全面インターネット接続への移行を始めた。大きなBIMは、インターネットに完全に溶け込んだパソコンのようなものであり、インターネットと十分に統合されている。

チャールズ・イーストマンのBIM概念原型から、プロジェクトマネジメント分野における「建築情報マネジメント」へ、さらにはインターネットとの十分な統合に至るまで、 BIM概念の内包と外延はともに拡大し続け、絶えず発展している。BIMは技術的な問題であるだけでなく、社会的な問題でもある。

2 建築ライフサイクルの認識

2.2 新たな建築ライフサイクル

図2 新たな建築ライフサイクル 

2.2.1 コンサルティング・設計向けのBIM

以上の認識に基づけば、BIMを順調に発展させるには、三次元仮想モデルの納品に適合する制度と、モデル品質の評価基準・評価体系を策定しなければならない。二次元図面による納品方式は最善ではないが、相対的には悪くない。三次元モデルによる納品は品質が最も良いが、周辺環境の整備が不足している （ここでいう周辺整備とは、経済学上の経路依存性（パス・ディペンデンス）のことである）。BIMモデルの見たまま（WYSIWYG）の特性を生かせば、プロジェクトの関係者全員が十分に理解した上で、建築モデルの実物量（セメント、砂、鉄筋）をリアルタイムに集計できる。そして、実物量の正確さをBIMモデル品質の良否を評価する客観的基準とする仕組みを、現行の二次元図面納品制度を補完する並行制度として確立し、現在流行している、何の役にも立たず 人手と費用を浪費するだけのBIM審査制度を廃棄すべきである。BIMモデルの実物量（セメント、砂、鉄筋）の最大の利点は、施工過程で検証できることにある。発注者や政府の関連部門は、BIMモデルの実物量と、竣工時に実際に使用された実物量（セメント、砂、鉄筋）との 正負の偏差値を、コンサルティング・設計BIMの三次元モデルの品質評価基準として用い、比較的客観的な賞罰の仕組みを実施することで、コンサルティング・設計BIM の質の高い発展を推進することができる。

避けては通れない事実として、施工企業はBIMを導入する動機が最も強く、成果も最も多い。その根本的な原因は、BIM仮想建築モデルの先天的な強みを存分に生かし、仮想建築モデルを二次元図面へ変換するという弱点を回避したことにある。施工企業は、制度上の制約と人材の不足から、 その多くが設備（MEP）系の専門背景を持つ人員であり、二次元図面からモデル化（翻模）してBIMモデルを得ている。専門知識の先天的な不足により、往々にして配管・設備の干渉といった顕在的な問題しか発見できず、二次元図面の品質是正に没頭するあまり、施工BIMの正しい発展方向から逸れてしまっている。

竣工し供用されている物理建築は、ある意味では、BIM仮想建築モデルが現実世界に生み出した双子の物理建築（デジタルツイン）である。BIM 仮想建築は、物理建築が生成・収集するさまざまなデータと情報を担うものであり、デジタル建築と呼ぶことができる。デジタル建築は建設業から生まれたものではあるが、建設業を超越している。デジタル建築は、建設業の枠を脱し、ビッグデータ、クラウドコンピューティング、IoTなどの新興技術を積極的に受け入れ、新たな複合領域へと入って初めて、真のデジタル・スマート建築へと成長できるのである。

杭州市は数年前から、アリババのクラウドサービスを活用し、「城市大脳（City Brain）」の最先端応用を模索し続けてきた。筆者が関連資料を多少調べた限りでは、現状は地下共同溝や公共の水道・電力の部分でのデジタル化が実現されているにすぎず、その他の方面では大まかな骨組みが組まれた段階で、一般市民の生活に深く入り込むという現実的なニーズにはほど遠い。

BIM技術の普及・応用なしに建築物のデジタルツイン化を実現するのは、建物に頭脳がないようなものである。それではどうして城市大脳（City Brain）を支え、スマートシティを実現できるだろうか。BIMモデルに基づいて建築物のデジタルツインを実現し、ビッグデータなどの最先端技術と組み合わせ、建築物が生み出すさまざまなデータを深く分析し、データの非中央集権化と分散コンピューティングを実現すれば、中央コンピューティングの演算負荷を軽減できる。技術ルートの観点から見ても、これは易しいところから難しいところへ、点から面へと進む発展過程であり、成果を上げやすい。

デジタルツイン建築のより緊急性の高い応用としては、ドローンが現場でデータを収集し、現実世界の建築物とデジタル建築を照合することで、都市建築物の即時的な状態をより効果的に監視でき、違法建築の発生を効果的に抑止できる。設計・施工の段階で体系的にBIM技術を応用し、かつ検収を経たデジタルツイン建築については、公文書館が合理的な基準に基づいて買い取り、都市のデジタル資産として形成することを提案する。その後の運営は公文書館が一元的に管理し、デジタル資産を外部に貸与・販売することで安定的な収益を生み出す。こうして政府が初期に事業を立ち上げ、後期は持続的に運営することで、財政負担を軽減できるだけでなく、企業化運営による無秩序な競争や事実上の独占を回避できる。これは同時に、 都市のデジタル化建設における初期投資を解決するためのもう一つの考え方でもある。

次に、BIMを発注者・設計コンサルティング企業・施工企業の常設の技術・プロセスとして正しく指導・普及させれば、建築業界全体の高度化が大きな流れとなる。十分に多くのBIMデータが蓄積されれば、BIM別枠費用の計上を廃止することもできるだろう。

設計向けBIMでは、ソフトウェアの機能が設計者の要求を満たす必要がある。施工向けBIMでは、ソフトウェアの機能が施工管理者の要求を満たす必要がある。維持管理向けBIMでは、ソフトウェアの機能はまさに千差万別である。一つのソフトウェア（一種類のソフトウェア）で各方面の要求を満たすことは、ほぼ不可能である。そこで国際組織buildingSMARTはopenBIMの理念を提唱した。すなわち、業界内の各分野の専門家が、それぞれの専門分野に適したソフトウェアを使用して業務を行い、IFC（図3）、BCF、DWG、PDFなどの共通の標準・ソフトウェア形式を用いてデータをやり取りする、というものである。IFC標準は公開・開放されており、ソフトウェアベンダーによる独占もなく、いわゆる「首を絞められる」ような技術封鎖の問題も存在しない。比較的良好な選択肢であるが、政府が公益的な機関を設立してIFC標準の継続的な開発に関与することも必要である。

二次元の時代には、業界全体が二次元図面によって成果物を納品していた。特に署名捺印のある青写真は法律文書としての地位を持ち、同時にデータが改ざんされないという生来的な性質も備えていた。BIMの時代に入り、インターネットとの十分な統合により、データの伝送はすべてネットワークを介して行われる。伝送過程においてデータが意図せず失われることなく、悪意ある改ざんを防ぐことを確認する仕組みを開発して初めて、法的意義のある三次元納品を実現でき、 署名捺印のある青写真と同等の法的地位を備えることができる。特に、現在流行している「図とモデルの一致（図模一致）」「BIM審査」といった誤った考え方や仕組みを根本から是正する必要がある。それらは技術的な問題も法的な問題も解決せず、業界全体と社会の資源を浪費するだけだからである。

4.3 工事費体系

二次元の時代には、技術手段の制約から、工事数量の計算は非常に大まかであり、人手による計算が必要で、労力がかかるうえ正確ではなかった。BIMソフトウェアによって工事数量の集計の精細さと正確さは大幅に向上したが、工事費体系は追いついておらず、従来の歩掛・数量表による積算方式を踏襲したままであり、BIMの応用と発展を制約している。BIMによる数量計算に適合した工事費体系を新たに策定する必要がある。

統一大市場を推進し、建築製品を一般商品としての属性に立ち返らせるべきである。建築製品は取引の観点から見れば商品でもある。しかし、建築が土地と深く結びついていることや技術上の制約により、深くカスタマイズされた商品となり、製品は唯一性・地域性という特徴を備え、 一般商品としての属性が制約されている。BIM技術とプロセスの発展により、三次元仮想建築モデルのデータシミュレーションにかかるコストは大幅に低下した。 建築製品が依然として唯一性と地域性を持つとしても、その中の大部分の建築部材や施工プロセスは、普遍的な標準部品・標準工法に分解でき、データシミュレーションによる模擬と反復を通じて、実施過程における無駄を発生源で削減できる。現在流行しているプレハブ建築は、 データシミュレーションの能力を持たないため、実施過程では限られた部材メーカーを選ばざるを得ず、依然としてカスタム商品であり、コストを下げることができない。多くのプレハブ建築は原理上は工事費と工期を節約できるはずだが、実施面では従来の現場打ちコンクリート構造に比べて優れているわけでも速いわけでもない。BIMの情報フローを正しく活用すれば、部材メーカーは建築物のBIM情報を自由に取得し、シミュレーションによって自社の強みに応じ、建築物の要求を満たすプレハブ部材を生産し、施工企業に部材の生産と価格を提示できる。施工企業はBIMモデルを通じて、部材メーカーの部材が要求を満たすかを仮想シミュレーションで適合確認し、購入するかどうかを自由に決定できる。建築物全体は深くカスタマイズされた商品ではあるが、その中の部材は一般商品としての属性を備えている。統一大市場での競争を通じて資源が十分に活用され、品質と効率は大幅に向上し、建築業の質の高い発展という目標を実現できる。