シールド工事を丸ごと自動化へ。大林組、「OGENTS」6つの構成技術の実証を完了、省人化40〜50%の見込み

大林組は、シールド工事全体の自動化を目指して開発を進めるシールド自動化システム「OGENTS（Obayashi Intelligent Shield）」について、同システムを構成する6つの技術の現場での個別実証を完了したと発表した。

先行して開発した坑内自動測量システム「OGENTS/SURVEY」とシールド自動運転システム「OGENTS/DRIVE」に続き、「掘削土砂搬出」「裏込め注入」「シールド設備」「セグメント組立」の自動化技術の開発を進め、6技術すべての実証を終えた。

熟練判断に頼るシールド工事。個別自動化では省人効果に限界

シールド工事では、シールド運転やセグメント組立などの各作業で、経験や技術に基づく判断が求められる。

一方で、建設業では技能労働者の不足や熟練技術の継承が課題となっており、従来と同等の施工品質を安定的に維持するには、省力化・省人化を図る自動化技術が必要とされている。

大林組はこれまで、工事を構成する各作業の自動化技術を開発してきた。

もっとも、個々の作業を自動化するだけでは十分な省人効果が得られないことから、各作業の自動化技術を連携・統合して機能させることで工事全体の省力化・省人化を図る「OGENTS」を構築し、実証を進めてきた。

AI・センサーで判断を自動化。6つの構成技術でばらつきを抑制

「OGENTS」は、「シールド自動測量」「シールド自動運転」「掘削土砂自動搬出」「裏込め自動注入」「シールド設備自動化」「セグメント自動組立」の6つの構成技術から成るシステムだ。


各構成技術から得られる施工データや設備の稼働情報を活用し、掘進管理や施工管理に必要な確認・判断を支援することで、作業の省力化と施工管理の精度向上を図る。

各技術には、AIや機械学習、先進的なセンサー技術などを用いている。

従来はオペレーターや作業員がデータを確認し、経験に基づいて判断していた作業について、自動で一定の技術的判断を行えるようにすることで、判断基準のばらつきを抑え、安定した掘進を実現する。

10現場で実証、省人化40〜50%の試算。2027年末に統合実証へ

実証は、2021年3月から国内10カ所のシールド工事現場で、工事条件などに応じて6つの技術について進められてきた。

その結果、シールド自動測量では測量精度を確保しながら従来2人で行っていた測量作業を1人で実施できること、シールド自動運転ではトンネル線形精度を確保しながらオペレーターの作業負担を軽減できること、セグメント自動組立では危険な切羽での作業を回避し、オペレーター1人で高精度な組み立てが可能になることを確認した。


さらに、各実証の結果をもとに試算したところ、6つの構成技術をシールド工事全体に適用した場合、従来の施工体制と比べて40〜50%程度の省人化が見込まれることが分かった。

あわせて、切羽の安定による地盤変状の抑制やトンネル線形の保持、セグメントの損傷リスク低減など、施工品質の安定化と施工管理の高度化への有効性も確認している。

大林組は2027年12月までに、OGENTSを構成するすべての技術を一つの現場に実装し、シールド工事全体の自動化に向けた統合実証を行う予定だ。