バーチャルコンストラクションによる建設プロセスの改善

ダッソー・システムズのEPCコンサルタント Dong Liming によるゲストでの投稿

中国においてここ数年、ダッソー・システムズの施工のエクスペリエンスをリードするオプチマイズド・プランニングが先進的な建設会社で採用されました。デジタル技術が建設と不動産の所有双方に関してこれらの企業の成功を支えました。

我々はデジタルコンストラクションの様々な議論の前提としてダッソー・システムズの3Dエクスぺリエンス上のデルミアデジタルマニファクチャリングの技術を理解することをお勧めしましています。

3Dエクスぺリンスプラットフォームにより、製品、プロセス、リソース情報を迅速に分析、計画、再構成し、バーチャルリアリティ、ネットワークコンピューティング、ラピッドプロトタイピング、データベース、マルチメディアなどの新技術を統合することができます。 製品とプロセスのシミュレーション、プロトタイプの製造、完全な建設と製造プロセスの迅速な実行が可能になります。 そして今、私たちは長年の経験と製造業の成功を建築・建設業界にもたらしています。

建設業界では、建設プロセスに事後や現場対応による曖昧さを残していました。 ほとんどのプロジェクトは、建設活動が既に行われている間にプロセスの検証を行うため、必然的に幅広い様々な問題につながります。 小さな間違いでさえ、建設の遅れ、無駄、予算超過、または安全上の事故を引き起こす可能性があります。 ブーズ・アレン・ハミルトンの統計によると、建設プロジェクトの35％が予算と建設期限を10％超過しています。

香港の Zhuhai-Macau ブリッジのようなプロジェクトでは、建設が始まる前に、何回も様々な方法でプロセスの検証を実施しています。 Chinahighway.comによると、ブリッジプロジェクトのチーフエンジニアRuan Jiashunは次のように述べています。「3番目のタワーだけでは、10ヶ月間、8回の大規模専門委員会の評価、3回の仮想建設での検証、そして4回にわたる施工現場での検証を行いました。 最後に、今日、7時間以上の60ステップにわたる工程を完了した後、最終的なブリッジタワーの施工を完了し、歴史に残る事業を完了しました。

この方法は仮想環境で実際に作業が始まる前に建設工程の徹底的な分析を保証しますが、物理的な模型や実際のコンポーネントによる検証の場合、非常にコストと時間がかかります。誰もがミスを起こす可能性があり、複雑な建設プロジェクトではエラーはほぼ避けられません。 我々は、非現実的に完璧な建設計画とその準備を夢見ているのではなく、エラーのコストを最小限に抑えるための戦略を追求しています。

今日、エラーの修復はマウスのクリックと同じくらい簡単です。 ダッソー・システムズの3Dエクスペリエンスプラットフォーム上のオプティマイズド・プランニングは、建築生産技術者がアイデアをテストするための仮想環境を提供します。 BIMベースの仮想環境は、現実の世界と同様に人々、設備、材料を統合し、建築生産技術者が不確実性を発見し、リスクを排除し、建設工程を検証し、設備や予備施設を評価し、選択する手法が スムーズな建設工程を実現するかを見定めます。オプティマイズド・プランニング2つの重要な要素が、は計画とシミュレーションです。

デジタルコンストラクションプランニング

建設計画を立てるとき、最初のステップは各作業パッケージごとの作業負荷を測定することです。 BIM技術を使用して、エンジニアは設計者のBIMモデルに基づいて建設モデルを再構成します。次のステップでは、建設スケジュールを定義します。 建設スケジュールは建設モデルよりも詳細でなければならず、明確な手順と各作業間との関係性を含める必要があります。

次に、建設モデルを作業にリンクする必要があります。 最終的に、時間軸の要求に基づいて建設の資源を各作業に割り当て、建設モデルに基づいて資源の種類と量を割り出す必要があります。この作業は難しいと思われるかもしれませんが、オプティマイズド・プランニングは、ロジックとルールが明確に定義されてた条件を提供し、自動化プロセスを助けます。

建設モデル、スケジュール、リソース間の関係性がすべて定義されると、エンジニアはさまざまな分析を行い、主要な質問に対する回答を探ることができます。リソースのボトルネックはありますか？ リソースがオーバーブッキングされていますか？ 建設スケジュールは十分にコンパクトですか？ さらなる最適化の余地はありますか？

シミュレーション

シミュレーションはいくつかの目標を達成します。まず、エンジニアは施工方法の実現可能性を確認することができます。「プロジェクトに認識可能なリスクや疑問が残っているか？」「施工が始まる前に不確実性を解決できない場合があるのか？」などの疑問をチェックできます。第2に、シミュレーションにより、エンジニアはより良いソリューションを探索できます。いずれの建設プロジェクトにおいても、可能なアプローチがいくつかあり、「どのように我々はそれぞれの賛否両論を比較したらいいのか？」「いくつかのアプローチは大胆かつ革新的であるかもしれないが、あまりにもリスクが高くに見える。」「別の案の場合、アプローチは効率的に見えるが、その利点は実際には定量化することが不可能かもしれない。」などの疑問を検証できます。　最後に、シミュレーションにより労働者の作業や設備の有効性の調査が可能になります。「作業員は時間内に割り当てられた作業を完了することができまるのか？」「過度の作業負荷が原因で効率が低下したり、労働者の負傷につながることがあるのか？」「機器とツールは作業に合致しているのか？」これらの要素はすべて、プロジェクトの円滑な実施に影響します。オプティマイズド・コンストラクションがこれらの3つの目標を達成する方法を詳しく見てみましょう。

実効性の検証

実行可能性分析では、主に仮想施工技術を使用します。 まず、施工方法に応じて、ユーザは、各種部材の動作軌跡や建設機械の位置などの情報を入力します。 ソフトウェアは、施工方法の実行可能性を検証し、建設機械の各操作が作業に合致しているかを確認します。 設置の際に建材間で衝突があるかどうかを調べます。 このソフトウェアは、リアルタイムで重要な建材間の隔たりをリアルにモニターすることもできます。

違うアプローチとの比較

建設プロジェクトでさまざまなアプローチを比較する場合、重要な要素はコストと時間です。 オプティマイズド・コンストラクションでは、各アプローチを分析して実現可能性を確認し、タイムラインを決定し、施工に必要な機器の評価をします。 このソフトウェアはこれらの情報から相乗効果があり、コストと時間のバランスがとれる最も適切なアプローチを見つけます。

人間工学解析

作業者は、担当する建設作業を完了するために機械を必要とすることがありますが、作業者の人間工学的なニーズによっては快適性、効率性、安全性の面でより適した機械があるかもしれません。設計の際に、エンジニアは人間の限界を考慮し、人間の操作可能な範囲を考慮した設計に努めなければなりません。 また、設計者は、機械を操作する作業者の安全を保証する必要があります。 オプティマイズド・プランニングでは、作業者、それらが対話する対象物、および環境全体をとらえたアプローチのための迅速かつ正確なシミュレーションが実行できます。 これにより、労働者の作業の実行可能性の検証、リスクの低減、そして作業効率を向上することが可能です。

デジタルコンストラクションについて学ぶとき、人々はしばしば「建設シミュレーションをアニメーションと同じではないのか？ なぜレンダリングがアニメーションほど良く見えないのであれば、そこに多額の投資をするべきなのか？」と質問します。オプティマイズド・コンストラクションはマーケティングやアニメーションのためにソフトウェアではありません。 むしろ、エンジニリングのための解析およびシミュレーションツールです。 これは、建設条件、建設機械や機材の動き、および潜在的な干渉を分析および評価するためのさまざまなパラメータを考慮するように設計されています。 アニメーションソフトウェアはそれを行うことはできません。

バーチャルコンストラクションシミュレーションは、建設現場のエラーを避けることによって建設企業が真の価値を生み出すのに役立ちます。 ソフトウェアが生成するプロセスアニメーションは、主要な目的ではなく、副産物です。 製造業におけるPLM技術の発展を見てみると、3D CADソフトウェアの開発から20年後から30年後には、デジタルマニファクチャリングの普及が大きく進んでいることがわかります。 ソフトウェアはそれがより深く使用された後に、ユーザーはその価値を体感し、そしてさらなる普及へと進んでいきます。

BIMソフトウェアの使用が深まるにつれて、デジタルコンストラクションのソフトウェアの採用が拡大します。 既に、先駆的な企業グループは、競合他社に勝る優位性を得るためにデジタルコンストラクションのソフトウェアを使用しています。 近い将来、デジタルコンストラクションソリューションは、価値を高め、優れた仕事を保証するために、これまで以上に多くの建設プロジェクトに使用されていくことでしょう。

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