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i-ConsrtuctionとCIM時代の始まりにどう考えていくのか

2017年3月に国土交通省より「CIM導入ガイドライン・CIMの運用に関する基準」として「CIM導入ガイドライン」と「CIM事業における成果品作成の手引き」が発表され、本格的にCIMの取り組みが開始された。CIMはi-ConstructionにおけるICT施工のように適用箇所を指定する個別適用とは異なり、事業全体で3次元データを活用することでの生産性向上を目的としており、取り組む側が生産性と効率化の度合いや実現性を考えて進める必要がある。何をすべきかが分かりにくい点が、CIM実現の難しさを招いていると考えている。
 
そんな中、2018年度は地質・地盤モデルや3DAモデル(3Dアノテーションモデル)、積算モデルの取り組みが追加される。また、IFCの活用拡大や国際対応の本格化など、建設3次元モデルの活用は拡大していく。取り組みを開始している企業と躊躇している企業の間に、今後は知識・経験の点で大きな差が発生することが想定される。
 
今回はCIM時代に知っておくべきこととソフトウェアの活用をテーマとして、関連する企業はどのように準備していくかをソフトウェア側の視点から書いていく。
 
 
「オープンCADフォーマット評議会」と「Open CIM Forum」について
 
(社)オープンCADフォーマット評議会(以下、OCF)はCALS/EC以降のi-Construction、CIMや電子納品など、情報技術を活用した電子データの形式を標準化するための活動を行っている。
 
活動の具体的な内容は以下のとおり。
 
・「OCF検定」
会員ベンダーのソフトウェアにおけるSXFファイル(2次元図面)の互換性を認定している。
 
・「SXF技術者認定試験」
電子納品に携わる人にとって必要とされる、「1. 電子納品全般についての基礎知識」、 「2. 電子納品全般の正しい運用」、「3. 電子納品のためのCAD製図」、「4. OCF検定に関する知識」、「5. CIM・i-Constructionに関する基礎的知識」に関わる全般的な情報をまとめ(リファレンスマニュアル)、必要とされる基礎知識に対する能力を客観的に評価し検定するもので、これをもってSXF標準の普及とSXF技術者の利用能力の向上を図ることを目的としている。
 
 
「Open CIM Forum」について
 
OCFにはCIM活動を行う「Open CIM Forum 」がある。CIM・i-Construction関連動向の情報収集、3次元や属性を扱える既存データ形式の調査・検証等を継続しつつ、「CIM導入推進委員会」へも参加し、建設系ソフトウェアベンダーの立場から取り組んでいる。データ互換の取り組みとしては、国土技術政策総合研究所からのCIMにおけるLANDXML(後述)への対応と、buildingSmartJapan(後述、以下、bSJ)と協力してIFCの交換と具体的な実装活動に取り組んでいる。また、CIM 取り組み推進を目的として、毎年国内3会場にて「CIMセミナー」を開催、CIMの現状とソフトウェアの状況を参加者に説明している。
 
 

CIM時代のソフトウェア活用について

CIMにおいてはデータの3次元化が目的のような話を聞くことが多いが、国土交通省の「CIMの拡大方針」からも分かるとおり、3次元化は一つの手段であり、目的は生産性2割向上である。単なる3次元化ではなくCIMモデルを活用してこれまでの作業を効率化することが本来行うべき取り組みである。
 



 
 
これに伴いCIMへの取り組みには、生産性向上のためのツールとして活用するソフトウェアの選定が必要になる。
 
2017 年度のOpen CIM Forumの「CIMセミナー」ではCIMの各段階において生産性向上を支援するための内容とソフトウェアの紹介を行ってきた。今回はその一部をご紹介する。CIMセミナーでは「道路・河川・橋梁・トンネル」の各分野に対して説明を行ったが、ここでは道路を例として挙げている。
 
 
CIMにおいて道路モデル実現について
 
下の図を参考にしていただきたい。測量から維持管理までの流れの中で「画像・点群ソフトウェアの活用」「3D道路設計システムの活用」「出来形・LANDXML編集ソフトウェアの活用」「統合モデル」が必要になる。これらの作業を行っていくに当たって「現況地形における点群活用」や「3次元上での道路設計」、「構造物のIFC化」、「地形や基本設計データのLANDXML化」、「施工の納品成果としての出来形の面的管理」など、専用のソフトウェアの利用が必要になることは十分にご理解いただいていると考えているが、どのような取り組みを行っていくかについて迷われている方が多いのではないだろうか。自社内でどの作業を内製するのか、どの作業を外製化するのか、それぞれの作業のデータを社内においてどのようにデータ運用するか。そして、作業を実現するにはどのようなソフトウェアを購入する必要があるのかはやはり悩みどころだと考える。これらの資料はOpen CIM Forumのホームページ上でダウンロード可能なので是非ご確認いただきたい。
 



 
 

LANDXMLとIFCについて

2017年3月に公開されたCIMの運用に関する基準において、CIMの納品フォーマットは以下の通り規定されている。
 
線形モデル(LAMDXML)
土工モデル(LAMDXML)
地形モデル(LAMDXML)
構造物モデル(IFCとオリジナル)
地質モデル(オリジナル)
 
大文字で書かれているこのLANDXMLとIFCはどのようなものなのか。
 
 
LANDXMLについて
 
線形・土工・地形については大文字のLANDXMLとなっている。このLANDXMLは国土技術政策総合研究所にて規定されている「LandXML1.2に準じた三次元設計データ交換標準Ver1.1」を指している。CIMに取り組む際には必ず確認が必要である。LandXMLという一般的な記述方式と「LANDXML」は異なるものであるため、十分な理解と周知が必要になる。先述した通り、このLANDXMLに沿ったモデル作成には専用のソフトウェアが必要になる。対応ソフトウェアについてはOpen CIM Forumホームページ内の対応ソフトウェア一覧をご参照いただきたい。
 
 
「LandXML1.2 に準じた三次元設計データ交換標準」
 
国土交通省の道路事業、河川事業の設計および工事において、i-ConstructionやCIMで必要となる
交換すべき3次元設計データの形式を定めた仕様書
http://www.nilim.go.jp/lab/qbg/bunya/cals/des.html(国土技術政策総合研究所ホームページ)
 
「Open CIM Forum 国土交通省 国土技術政策総合研究所『LandXML1.2に準じた3 次元設計データ交換標準(案)』対応ソフトウェア一覧」
http://www.ocf.or.jp/cim/LandList.shtml
(Open CIM Forumホームページ)
 
 
IFCについて
 
構造物モデルについてはIFCの活用が明記されている。現在は構造物にのみ適用されているが、CIMと国際化の取り組みの中でIFCの活用範囲が広がっていくと思われるため、IFCとは何なのかについて十分に理解する必要がある。IFCについて書いてしまうとそれだけで今回の執筆が終わってしまうくら
い大きな話であるので、詳細はbSJのホームページ(http://www.building-smart.jp/wp/)を参照してほしい。
 
IFCは以下のように説明されている。
 
I(Industry):建設業界
F(Foundation):共有のプロジェクト・モデルの基礎
C(Classes):合意のもとに構築するための共通な言語としてのクラス
 
つまり、建設業界で活用されるデータを規定するための記載方法ということになる。CIMではこの記載方法を生産性向上のツールとすることが国土交通省の方針として進められている。
 
このIFCの策定や標準化活動を国際的に行う団体が「buildingSMART(以下、bSI)」であり、その日本支部が「一般社団法人buildingSMARTJapan」である。
 
CIMにおいては、モデルデータの記載方法をbSJが規定し、Open CIM Forumがソフトウェアにおいて実現していくという協力関係で進めている。
 
 
IFCの取り組みはダブルスタンダード
 
「IFCの取り組みはダブルスタンダード」という表現を読むと疑問を感じる方が多いと思われる。先ほどご紹介した通り、bSJのホームページの内容を学習していくと、IFCは国際標準であること、IFC内のモデルの規定には時間がかかることなどから、IFCの普及には時間がかかると捉える方が多いと思われる。この点はIFCを理解する上で少し注意が必要である。私としては、データの標準化という観点や最終的な到達点に違いはないが、今後の取り組みの順序や時間軸という点では「国際標準のIFC」と、「CIMのためのIFC」は分けた方が分かりやすいと考えている。
 
 

国際標準化のためのIFCの取り組み

国際的なモデルの標準化を視野に入れた取り組みであり、bSJとJACICが「国際土木委員会」を共同で設置し、国際対応を開始していく(2017 年12月時点)。
 
国際標準化については、トンネルや橋梁、鉄道、道路など他国を中心にすでにモデルの構築が進められている。学術的な取り組みだけでなく国家施策としての取り組みもあるため、bSIの動向を常に意識している必要がある。
 
 

CIMのためのIFCの取り組み

CIMにおける各工程間のモデル交換の定義として2017年3月に「土木モデルビュー定義」を作成した。IFCの形状の交換のための決め事を記載したもので、bSJとOpen CIM Forumが共同で取り組んでいる。
 
土木モデルビュー定義は、国際的な記述方法を定義していくものではなく、現行のIFCの記載方法を利用して、CIM構造物の形状モデルなどを複数のソフトウェアで交換するための、IFCの記載方法を記述している。CIMでは、土木モデルビュー定義から進めていくことが必要である。
 
下の図は土木モデルビュー定義を活用したデータ交換の例である。土木モデルビュー定義において座標系の取り扱いが定義されているため、橋梁上部工・下部工のモデル、国土地理院の地形データを取り込むだけで、重ね合わせを意識することなくデータの整合が保たれる。
 



 
CIM導入ガイドライン・CIM 事業における成果品作成の手引き対応ソフトウェア一覧
http://www.ocf.or.jp/cim/CimSoftList.shtml
 



 
 

2018年度に向けたOpen CIM Forumの取り組み

2017年3月に国土交通省より発表された「CIM導入ガイドライン」では、IFCのモデル交換において属性情報は外部参照ということになっている。オリジナルにおいては属性を直接付与してもよいことになっているが、IFCの納品が必要になることを考えた場合、現実的には属性情報は外部参照を利用した関連付けということになると考える。
 



 
Open CIM Forumとしては迅速にこの課題を解決するため、bSJと協力しソフトウェアの改良を行い、2017年12月時点で、属性情報の直接付与のために、外部参照と併せて、「文字列による各項目」・「フォルダ」・「URL」の交換を実現した。
 



 
 

土木モデルビュー定義の属性情報の直接付与が実現すること

2018 年度は地質・地盤モデルや3DAモデル(3Dアノテーションモデル)、積算モデルの取り組みが行われることは先述したとおりであるが、このような情報を各工程間で交換していくには、ソフトウェア側では3D形状と属性情報がひも付いた情報をして、エクスポート・インポートできる必要があるが、上記の対応により基礎部分の対応は準備できたと考えている。また、CIMにおいて各段階で追加された情報も次の工程に引き継がれることになる。
 



 
また、モデルと属性情報が一つのパッケージとして作成できることにより、建設分野において必要な重機や二次製品などの部品化が進み、部品データを配置するだけでモデルの形状が3次元空間に配置されるだけでなく、現場のデータに各部品の属性情報が配置されるため、拾いや積算、解析に活用できる。製品提供者による部品の提供による差別化などもビジネスモデルとして検討可能と思われる。
 
 

3次元モデルの活用




 
これまでCIMモデルについて話を進めてきたが、CIMの取り組みと3次元活用という話は分けて考えた方が良い。建設現場の本来の目的は生産性を上げることである。間違いによる手戻りをなくすこと、安全に作業を進めることなど3次元の活用により効果を発揮できる作業がある。ドローンによる写真点群、3次元レーザースキャナーと3次元モデルの活用により作業を進めている事例をご紹介したい。
 
既設の構造物については図面がない、もしくは図面が正しくない場合が少なくない。計画図面を基に作業を進めるわけであるが、想定した現況と実際の状況が異なっている場合、想定した作業を進められないことが考えられる。手戻りなく作業を進めるに当たり、関係者間での打合せを行うが、その際に点群と計画の3次元モデルを重ね合わせることで、事前に課題がないか確認して作業を進めている。
 
また、関係者間のデータ確認では、3次元モデルデータを2次元図面に変換するだけでなく、点群データもそのまま2次元図面として活用することで、データ活用のハードルを下げるだけでなく、関係会社のソフトウェア購入の負担も下げている。
 



 

画像提供:清水建設株式会社




 
3次元モデルと新技術の活用では、構造物(側溝)の3次元設計を行い、AR対応ヘッドマウントディスプレイ(HoloLens)用のデータとして活用。丁張レスで側溝の据付を行うなども進んでいる。
 



 

画像提供:株式会社 大林組




 
このように3次元の取り組みはCIMと分けて柔軟に取り組む必要がある。
 
今回はCIM時代のソフトウェアの活用をテーマとして、関連する企業はどのように準備していくかをソフトウェア側の視点から書いた。Open CIM Forumとしては2018年もCIMにおけるソフトウェアを利用した支援の取り組みを中心に活動していく。ホームページやCIMセミナーという場を通じて、皆さまに情報を薦めていくので是非ご参考にしていただければと考えている。
 
 

一般社団法人オープンCADフォーマット評議会 浅田 一央

 
 
 
【出典】


建設ITガイド 2018
特集1「i-Construction×CIM」



 

 

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