BIMモデルの自動化は、設計と施工をつなぐ新たな可能性｜建設情報クリップ

 

BIMを2DCADから3D設計ツールに変えることだと思う人がまだまだ多い。ツールを置き換えるだけでは設計業務の省力化も効率化もできない。3Dが早く作れたから図面やパース作成などの作業が減るわけではなく、設計者の要望が増えてしまう。BIMソフトを使っても図面から3D化を指示するような仕事では作業が増えるだけだ。3D情報は見える情報量が違い、平面、断面、立面の情報が1度に見れているだけで、その構成や項目を管理できるのが属性情報である。図面、3D、属性情報をマネジメントしなければ後工程へと情報がつながらない。情報を活用するとコンカレント型に変わり設計では、設計検討、図面作成、パース作成などが同時並行で進めることができる。弊社では200 床の病院設計のプレゼン資料（図面、パース、ムービー）作成に、3名で10日間で対応できたのもコンカレント型のBIMであり、今までの10倍は速い。
 

 
それは、設計の判断が早くなり面積や図面、デザインを同時並行に進められるからだ。成果物としての図面レイアウト、パースアングル、ムービーパスなどもラフモデルで作成してしまう。後は担当作業を進めて精度を上げれば完成する。最後のまとめに無駄な時間がとられない。BIMの3Dを図面や属性、数量などと同じ情報の一つと考えると、BIMモデルの作り方や進め方が変わる。弊社では情報量の基準をiD(Intelligence Data)として定義している。仕事のやり方を変えようとしなければBIMをうまく活用できなかった。
 



 

実務の中でBIMを活用しようとすると、今までの進め方ではいろいろな問題に直面する。BIMソフトで平面図を作成すると、3Dモデルや立面図、断面図も同時に作成されるため判断も同時に必要となる。設計者が自分で作業していれば問題ないが、多くの場合は設計者の判断が間に合わずオペレータへの指示が追いつかない。そこで、設計者はオペレータや外注任せで作業をお願いしてしまうので、チェックバックの手戻りが増えて作業も減らない。建築知識とBIMソフトの技術も合わせ持ったオペレータや外注先は少ないだろう。
 
ルールや仕様に基づいた成果が出せる自動化は問題解決の手段になると考えて自動化の開発を始めた。BIMソフトで2D図面から3Dモデルの自動化を行うことが重要だと気付いた。2Dから自動化で作成された3Dモデルには、壁や床が二重に入っていることや指定外の壁タイプなどで作成されていることがない。
 

 
人がBIMソフトで3Dモデルを作成するとオペレータの技術レベルもあり仕様や間違いのチェック作業は必要になる。
 
このように自動化は、作業を効率化するだけでなく成果の正確性が確保され、重要な判断へのリスクを減らせる。人が不得意な大量の繰り返し作業を自動化することで、人がイレギュラーな対応に集中できれば仕事の精度も上げられる。
 
 

BIMソフトをプログラミングによるカスタムすることが一般化しつつある。DynamoやGrasshopperなどのプラグ型で簡単にプログラミングできるユーザー向けのカスタマイズや、BIMをソフトが公開しているAPIによるカスタマイズでアドインソフトを開発することもできる。
 

 
BIMソフトの標準ツールでは限界があり、プロジェクト単位でカスタマイズすることも増えている。カスタマイズは大きく3つある。標準ツールにない作業ができる便利ツールのカスタマイズ。繰り返し作業をするためのカスタマイズ。前の2つを合わせた自動処理のカスタマイズだ。カスタマイズが必要になるのは複雑な条件を判断するのに有効だ。弊社で最初に開発したのはExcelとの連携ツールだ。BIMソフトで作成したプランから各部屋の面積を集計して、専有や共用面積を分類したExcelに書き出すことができる。これがあれば日本仕様の桁処理をした面積集計を電卓を叩いてExcelに入力しなくて良いだけでなく、集計ミスがないのでコマンド一つで多くの効率化が行えた。面積集計を自動化することで、初期段階のプランニング効率が3倍になった。この小さな効率化が設計モデルの自動化へとつながって行った。
 
 

いろいろと作業を効率化するツールの開発を行ったが“キレイなBIMモデル”を作成するには人の能力とプロジェクトでの構成や作成のルールが必要になってしまう。そこで設計モデルの自動化について考えた。BIMソフトを使ってきたが、10年経ってやっと気付いたことがある。仕上表に書かれている下地や仕上げの情報は、図面や3Dモデル作成の仕様が“文字”で記載されていることだ。文字情報から3Dモデル化すれば図面にも反映され整合性を確保した”キレイなBIMモデル”が作成できる。そこで、仕上表で記載されている下地と仕上げ情報を一覧にした「スタイルリスト」を作成して、仕上表での“表記名称”とモデル化するための“マテリアル”と“厚さ”、数量を算出するための“工種”や“部位”などの情報を定義した。
 

 
まずは仕上表、建具表、展開図という3大手戻り図面を自動化した。部屋情報には仕上表の情報を属性情報として入力しているので、仕上表作成コマンドでは部屋名称を並べるだけで、仕上表を自動で作成する。仕上表を属性情報を追加修正するときは「スタイルリスト」から選ぶだけでよいので建築知識がなくても表記名称を間違えることがない。
 
建具表も同様に建具名称を並べるだけで建具表を作成できる。
 

 
展開図は部屋を選択して実行するだけ自動的に各面のビューを作成し、仕上げタグを配置し必要範囲にトリミングする。それをシートに並べるコマンドも作成している。
 
この手戻りの多い図面だけに従来は後回しにしていたものを簡単に作成できるので、初期段階で作成できるため手戻りを大幅に削減できる。
 
次に詳細図を自動化した。実際には詳細3Dモデルの自動化である。それを2D表現で見ることで詳細図の自動化を実現する。壁は部屋と部屋の間にあるため接する部屋情報から下地と仕上げ情報を取得してモデル化を行う。部屋情報で「LGS＋PB12.5＋ビニルクロス」となっていれば「スタイルリスト」を見ることでマテリアルや厚みの情報が分かるので、自動で3Dモデルを変更し壁のタイプも自動で作成する。壁スタイルコマンドで、部屋情報を取り込むだけで詳細化した壁を作成できる。
 

 
床と天井、巾木、廻り縁は、部屋情報から取得できるので、自動で3Dモデル化できる。手作業では巾木や廻り縁をモデル化することなど考えられない手間のかかる作業だが、手動で床を1枚作成するよりも早く床、天井、巾木、廻り縁を作成できる。BIMソフトなので展開図にも反映される。「スタイルリスト」は設計情報の材料の仕様定義だけでなく、材料名など文字や言葉の定義になるため社内仕様を自動的にBIMモデルに反映し図面化している。設計仕様を情報化したリストともいえる。
 
部屋の属性情報である仕上、下地、構造、天井高さなどから自動でモデル化することはBIMソフトだから発想できたことだ。
 
正しくきれいなモデルからは、簡単に数量を拾うこともできる。「スタイルリスト」から作成しているので、逆に「スタイルリスト」で使っているマテリアルを検索して集計すれば簡単に数量を確認できる。
 

 
手動で作成するとマテリアルが分かれていなかったり、同じ名称でも半角か全角が違うだけでも異なるマテリアルとなり正しい数量を集計することができない。
 
自動化は、作業性の効率化だけでなく情報精度の確度が上がることのメリットは大きい。精度が高いからこそ設計の判断も早くなる。特に数量を把握してコストを予測できることは、設計業務にとって未来を予測することになる。それが基本設計段階で、実施設計レベルの詳細度で数量を把握することの意味は大きい。自社開発したAReXというツールで同じRevitによる実施設計モデルを検証してみると、従来2カ月かかった作業が2週間で同じレベルまで作成できた。それもRevitも建築知識レベルも高くないまだ3カ月程度のオペレーターで対応できた。自動化によるBIMオペレーションにも新たな可能性が見えてきた。
 
 

構造モデルは、通り芯とレベル情報から柱、梁、床を自動作成する機能と、Excelから3Dモデル化と断面リストを自動作成する機能がある。構造の簡易モデルは意匠設計者が初期段階で構造モデルを意識して設計するためのものだ。共有しているモデルに構造フレームが入っていれば自然と意識して設計も進められる。Excelからの自動モデル化は、構造計算ソフトから書出された情報をExcelに変換し、構造計算ソフトでは入力されていない基礎や杭の情報を追加して自動モデル化する。断面リストも同様に構造計算ソフトで入力されていないフープや巾止筋などの情報をExcelに追加して自動作成する。自動で作成された3Dモデルから伏図、軸図も自動で作成する。指定したレベルの伏図には部材のタグ情報などを自動配置される。軸図も指定した通り芯に軸図作成する。日本の図面仕様になるように直行部材のみ非表示する自動処理を行い図面が正確に作成される。構造は、詳細度としても簡易的なモデルと詳細モデルの2つのフェーズを管理すればよく、意匠モデルよりシンプルだ。正確な構造モデルは、躯体数量の算出や設備モデルとの干渉調整が早期に対応できる。今後は、ST-Bridgeにも対応する予定で2次部材にも対応していく。意匠と構造の設計者が連携できるようにしたい。
 

 

設計BIMデータは、施工BIMデータとしてはそのまま使うことができない。設計では確認申請に必要なレベルで開口位置の寸法を決めているが、施工では法的条件を満たした上でタイルや目地の割付に合わせて開口位置や躯体フカシなどを調整する必要があるからだ。そのため一般的には設計BIMデータを参照するが、施工BIMデータは新たに作成する必要がある。他にも設計BIMデータの信頼度が低いことや、設計データを使って施工図を描いた場合の責任区分などの問題もある。
 
これが自動化による設計BIMデータでは、信頼度が高いだけでなく人ではできない詳細レベルまで3Dモデル化することができる。設計BIMデータから施工データに更新するイメージに変わる。
 
実際に施工ツールとして開発したのは、LGSの自動配置、下地パネルの自動配置、タイルの割付と目地モデル自動作成機能だ。これも設計段階で利用した「スタイルリスト」を活用して作成する。施工情報の属性を更に付加することで設計データと連携して施工モデルを作成できる。
 

 
設計時の「スタイルリスト」では、LGSはマテリアルと厚みの情報だけでよかった。施工時ではLGSの部材情報と配置ルールを属性情報を追加する。スタッドやランナーのオブジェクトや配置寸法などを定義しておく。その情報から3Dモデルを自動作成する。設計情報をどのように利用するかが明確になり責任区分も明確になる。数量も設計では壁の面積として集計したものが、部材の本数や長さを集計できる。施工レベルの詳細度にすることで数量やコストを確認できるだけでなく、材料の発注数量や配置、搬入などの現場レベルの計画を検討できる。
 
今後、設備BIMデータの自動作成も可能になれば意匠、構造、設備、施工での統合モデルの検討が早期に対応できる。建築の透明性を確保することで日本でもIPDを実現できると期待している。
 
 

BIMソフトの進化は続いている。BIMだけでなくアプリケーションがパッケージ販売からサブスクリプション型のサービス販売へと変わり始めている。BIMデータもメールでやりとりできる容量ではないので、クラウドサーバーの利用が必須になりつつある。そのためデータのアクセス権限さえあれば、いつでもどこでもつながり仕事ができる。自社の物理サーバーに保存しておくよりもクラウドサーバーに保存をしておく方が災害時のリスクも低い。「海外にあるデータサーバーに設計や施工情報を保存するなどありえない」と言われていた大手企業も最近では使えるようになってきた。海外案件では必須となっていることや、最近では管理レベルでも自社サーバーよりもクラウドサーバーの信頼度が高くなり、コストメリットも大きいからだ。BIMソフトがWEBブラウザで使えるようになるのも遠い話ではない。
 

 
AutodeskのFORGEでは、WEBベースのアプリケーションの開発ができる。WEBベースのアプリケーションになると実はいろいろな課題を解決できる。1つは高額のBIMソフトとハイスペックなパソコンがなくともBIM業務ができる。WEBベースでの作業処理はクラウド上のCPUを使うためスペックの高い環境が必要ない。企画から基本設計用や実施設計用、施工用と専門性のあるアプリケーションにすることで作業を限定し機能も限定することができるため利用コストを抑えられる。FORGEでは、処理の種類と使用時間によって課金されるので、機能を限定することでRevitよりも安いソフト（サービス）として提供できる。自動処理やオペレータ用のアプリケーションには最適だ。
 
また、BIMデータは共通化してWEBアプリケーションの違いでアクセス権を変えられれば、設計、施工、運用で同じBIMデータを管理できる可能性もあると考えている。BIMデータを共通化できるとデータ連携のメリットだけでなく、建物の資産価値がBIMデータによって生まれる可能性もある。BIMデータがあることで建物の環境情報を評価やエネルギー管理など、運用時のビジネスにも展開できる。この分野での発展に期待し、展開を楽しみにしている。
 
 

BIMの“I”は「Information」であるが、情報という意味が「Intelligence」に変わる。
 
“Information”はデータそのものの“情報”に対し、“Intelligence”は客観的な評価や解析、知識から導きだされた“情報”を意味する。
 
情報の価値がただの情報から何か知性的な情報へと変化していくだろう。BIMでもジェネレーティブデザインが人の創造を超える答えを導き出す可能性は高い。AI、BIGデータの活用も同様であり、人の作業の置き換えと考える意味はなくなる。人の価値は、判断にあると考えれば、人の創造を超えても判断はできる。BIMモデルの自動化で、自動設計を目指している訳ではなく、より高いレベルの設計判断を行うためのプロセスになればよいと思っている。
 
society5.0の超スマート社会を目指すなら建築も進化しなければならない。BIMの次の言葉が生まれるかもしれないが、今は実務でのBIM活用を自動化によって変えて新しい建築プロセスを考えてみたい。
 
 
 

 
 
【出典】

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建設ITガイド 2020
特集2「建築BIMの”今”と”将来像”」



 
 
 

最終更新日：2020-08-17

 

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