いまさら聞けない「CIM」入門【建設3Dモデルを活用するメリットとは？】

建設・土木業界の生産性向上に寄与するとして注目されている「CIM（シム）」。国土交通省もアイ・コンストラクションの一環として導入に力を入れている。

このCIM（Construction Information Modeling / Management、コンストラクション インフォメーション モデリング／マネージメント）とは、土木工事において3次元のデータ（3次元モデル）と各種のデータを結びつけて活用することである。

コンピューター上に作成した3次元のデジタルモデルに、コストや資材・管理情報などの属性データを追加し、調査、設計から、施工、維持管理までのあらゆる工程でこれを活用することで、建設プロセスの効率化を目指そうとしている。

自動車産業をはじめとした製造業では、3次元データを活用して生産性を向上させた実績があり、これを建設生産・管理のプロセスに応用しようとしたものがCIMである。

元々アメリカで生まれたBIM（Building Information Modeling）という建築分野で使われているモデルがあり、CIMはこれにならって国土交通省が平成24（2012）年に提唱した。

海外では建設分野で3次元データを活用することをBIMということが一般化しており、CIMもBIMの一部として認知されている。このことから、日本でもBIM/CIMという呼び方が広まってきている。

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CIMモデルとは？

建設・土木業界ではこれまで平面（2次元）の図面を利用し作業を進めていた。

2次元の図面は作成しやすいが、図面から3次元の完成形を想像するのに経験が必要なことが問題であった。

また、紙の図面で情報を共有するためには、複写や模写を行う必要がある。この2次元図面が生産性が低い要因のひとつとされている。

CIMを導入することで、3次元モデルでの情報共有が行われることになる。現場で使用する各部材（部品）の情報を結びつけることにより、3次元の完成形のイメージが共有しやすく、生産性や品質が向上する仕組みである。


CIMモデルとは、大きく分けて2つの要素を組み合わせたモデルだ。

1つ目は、3次元（3D）モデル。対象の建造物などの形状を立体的に表現した3次元情報。

2つ目は、属性情報。3次元モデルに付与される部材や部品の情報のことである。具体的には、部材（部品）の名称や形状、寸法や数量など付与できる情報のこと。

これらの情報を組み合わせたものがCIMモデルである。

CIMを導入することでどんなメリットがある？

CIMを導入すると、インフラなどの社会資本整備に対して生産性向上の効果が期待できるとされている。

各建設プロセスにおいて、活用が可能となる手法が次のようなものだ。

3次元データを活用した生産方式には、製品の設計・開発を行う際に初期段階に負荷をかけ作業を前倒しで進める「フロントローディング」や、同時に複数の業務を進行させることで、開発や納期などにかかる時間を短縮する「コンカレントエンジニアリング」というものがある。これらの手法を利用することにより、生産性を高められる。

フロントローディング

1.設計ミスの防止
フロントローディングとは、設計・開発初期段階に比重をかける手法だ。

この手法により、プロジェクトにおいて設計段階でミスや問題点が明確になり、それらを事前に防ぐことができます。

例えば、完成イメージを3次元データで視覚的に確認できるため、設計ミスを発見しやすく、ミスを最小限に抑えることができる。

2.仮設工法の選定
3次元データを活用することで、建設時の仮設工法を効果的に選定することができる。

実際の状況をシミュレーションすることで、最適な仮設工法を選ぶ際の判断材料となるからだ。

3.施工手順のチェック
3次元データは、建設現場の施工手順を細かく確認するのに役立つ。

設計段階で施工手順を検証し、問題がないかを確認することで、施工段階での手戻りを最小限に抑えることができる。

4.手戻り防止効果
フロントローディングによる3次元データ活用は、手戻りを防止するというメリットも。設計段階での詳細な検証により、施工段階での修正や変更が少なくなり、効率的な工程が確保される。

コンカレントエンジニアリング

1.施工担当者の意見取り入れ
コンカレントエンジニアリングとは、設計段階で施工担当者の意見を取り入れる手法のこと。これにより、実際の施工の視点から設計を見直して品質を確保する。

2.品質確保と快適性向上
施工担当者の意見を取り入れることで、施工段階での品質を確保。また、快適性や安全性の向上にも寄与する。

3.情報共有の迅速化
コンカレントエンジニアリングは、関係者間の情報共有を迅速化する。
施工担当者の意見が早い段階で反映されるため、効率的なコミュニケーションが可能になる。

4.意思決定のスピードアップ
迅速な情報共有と施工担当者の意見取り入れにより、意思決定がスピードアップする。問題や課題に対する対応が迅速に行われ、工期や事業全体の短縮化が実現する。

CIMをどのような場面で活用するか？

CIMは現場のさまざまな場面で活用ができる。

1．設計段階

構造物を設計の段階から3次元データ化することにより、社内だけでなく関係者との内容理解が迅速化する。結果として合意の形成スピードが上がる。

地形情報も3次元データ化することで、施工予定区域内の切土や盛土の土量を自動算出できる。また、CIMモデル化で建造物の材料や部材をあらかじめ自動算出できるので、材料費を正確に見積もることができる。

2．施工段階

設計段階で作成した3次元データを施工段階で使用することにより、施工の手順や進捗がわかりやすく可視化される。また、変更があってもすぐに共有することが可能になる。工程の変更による資材や機材の調達も早い段階で最適化。

施工手順の3次元化で、事前に危険な作業部分を予測・把握することができる。事前に確認することで対策を打ったり、施工内容の修正が可能。

ほかにも、出来形管理や鉄筋干渉チェックなどの設計照査も効率化。

3．維持管理段階

維持管理の段階では、測量などで収集した各種データを一括管理して、関係者で共有・活用できる。各構造物のCIMモデルなどの直感的な検索が行えて、必要な情報を使えるようになる。

CIMの将来

CIMを活用することで、建設・土木業界にどのような未来が待っているのか。

まず建設・土木現場の生産性の向上。具体的には現場作業の効率化による工事日数の削減。生産性の向上により働き方も改善され、全国の建設現場にて長時間労働の是正や給与の改善も見込まれる。

これまでの2次元図面を使った各工程が3次元モデルを活用することにより劇的に変化し、発注や契約、履行、検査などの各プロセスが見直される。情報がわかりやすく可視化されるため、品質や生産性が向上する。

CIMを現場に導入することで、建設物の生産管理システムを3次元データで共有する。それにより新しい技術や工法、材料を導入しやすい環境の形成を加速化。ロボットやAI技術、自動運転やバーチャル技術などの新産業の創出を行う。

 

国土交通省はCIM導入のためのガイドラインを策定しており、CIMの導入を検討する企業に対して関連情報も公開している。今後、より企業に対してのサポートが手厚くなることも期待できる。