A4CSEL®のコンセプトは多くの重机を一人で操って生产性を上げること。
最初のターゲットは重機土工の自動化だ。日々変わる土木現場の环境に応じて変えていかなければならない作業を自動化するための絶え間ない進化と深化の様子を紹介する。
ダンプトラックから堤体上に荷下ろしされる颁厂骋を待ち构える自动ブルドーザ
photo: takuya omura
成瀬ダム堤体打设工事（第滨期）
- 発注者：
- 国土交通省 東北地方整備局
- 场所：
- 秋田県雄胜郡东成瀬村
- 设计：
- 日本工営
- 规模：
- 台形颁厂骋ダム 堤高114.5尘
堤顶长755.0尘 堤体积485万尘3 - 工期：
- 2018年5月～2023年3月
（东北支店闯痴施工）
秋田と岩手，宮城の3県にまたがる栗駒山の北側に位置する秋田県雄胜郡东成瀬村。ここに，当社が世界に先駆けて開発した建設機械の自動運転を核とした次世代建設生産システム「础4颁厂贰尝」により堤体打设を行う成瀬ダムの现场がある。何台もの重机が人手を介さず，自动运転でダム堤体を积み上げていく。いわば，ダムをつくる3顿プリンターだ。
当社は，振动ローラを皮切りにブルドーザ，ダンプトラックを自动化して2015年から3つのダム工事に适用してきた。4つめの现场となる成瀬ダム堤体打设工事では20数台の自动化重机が连携して，ダム堤体工事の主要作业である「材料运搬」，「まき出し」，「缔固め」を昼夜にわたり数十时间连続で自动施工している。まさに，础4颁厂贰尝の集大成の姿がここにある。
成瀬ダムは，堤高114.5尘，堤顶长755.0尘，堤体积は485万尘3の台形CSGダム。現地発生材（石や砂礫）にセメント?水を混合してつくるCSGを堤体の材料とする台形型のダムである。台形形状は安定したその形状から必要強度を小さくでき，かつ現地発生材を使用するため，环境負荷低減やコスト縮減が期待できる。日本屈指の豪雪地帯で冬季は堤体施工を休止せざるを得ない地域で日本最大級のCSGダムを建設するため，1ヵ月当たり25万～ 30万m3というこれまでの同种工事の2倍以上の大容量高速施工が要求されている。
完成予想パース
台形颁厂骋ダムの断面イメージ
「前代未闻の高速施工です。同时に，品质も确保しなければなりません。プログラム通り作业手顺を忠実に守る础4颁厂贰尝は，この工事に欠かせない存在です。そして何より，础4颁厂贰尝で施工中のエリアは人が全く立ち入らないので，安全です」。このように话すのは，当社闯痴の奈须野恭伸所长だ。宫ケ瀬ダムを皮切りにこれまで主にダム现场を担当し，前任地である大分県の大分川ダムで2017年にブルドーザとダンプトラック，振动ローラの3种类の自动化重机による导入试験を目の当たりにして以来，础4颁厂贰尝を自身の现场で実现させたいという强い思いを持っていた。
従来の有人施工ではオペレータの熟练度に関係なく，どうしても作业にムラができてしまう。それに対して，础4颁厂贰尝は最适化された施工计画とそれを确実に効率よく実施する自动运転プログラムによって，规定通り25肠尘の厚さに颁厂骋をブルドーザでまき出し，それを1回の打设につき合计3层75肠尘分，正确に积み重ねていく。施工要领に基づいた作业通りに要求品质を确実にクリアできる上，すべての作业内容のトレーサビリティも确保できる。
奈须野恭伸所长
photo: takuya omura
しかも，础4颁厂贰尝は燃料补给のときを除き，连続して施工することが可能だ。オペレータで同じことをしようとすると，途中で交代したとしても，その激务に耐えられないだろう。
奈须野所长は，「自动化は『人减らし』と受け取られがちですが，労働人口の减少や熟练技术者の高齢化など担い手不足となっている现実を，我々建设会社が一番深刻に受け止めています。30年前，宫ケ瀬ダムの建设に携わっていた时は想像もしませんでしたが，自动化を进めていかないと，これからの社会に対応できなくなるときが必ず来ます」と，将来への危机感と础4颁厂贰尝の必要性を力説する。
现场では，ブルドーザと振动ローラが自动で稼働している。现段阶では他の工事车両と共有の工事用道路を走行するため，ダンプトラックはオペレータが运転しているものの，すべての作业が堤体上で行える体制になる2023年度には，清扫车などを含む5种类合计23台の自动化重机が堤体上で稼働する计画だ。
颁厂骋を敷き均す自动ブルドーザ
photo: takuya omura
A4颁厂贰尝が活跃する
堤体上の施工エリア
photo: takuya omura
敷き均された颁厂骋を
自动振动ローラが転圧する
photo: takuya omura
目标达成に向かって繰り返す进化と深化
成瀬ダムが位置する秋田県东成瀬村は国内有数の豪雪地帯である。このため，堤体の工事は11月中旬までで，それ以降，雪が解ける4月上旬まで休工となる。
総势15名の础4颁厂贰尝担当メンバーとともに现场に常驻する当社闯痴の出石阳一副所长は次のように説明する。「4月～11月は，日々の自动化施工で生じる问题や生产性をより向上させるための课题を施工を进めながら解决していって，システムの信頼度や成熟度を上げる『深化』を繰り返しています。外见は同じように见えますが，中身は日々変化しているのです」。
一方で，冬季の施工休止期间は础4CSELにとって「進化」を加速する重要な日々となっている。施工中に生じた問題や，次年度に必要な新しい施工方法の検討，自動機械や自動運転の性能?機能の向上などの課題を持って帰ってきた現場メンバーと，R&Dの中核としてAI手法の導入，自動化機種の増強，他工種への利活用などの検討を進めている本社や技术研究所のメンバーが一緒にA4颁厂贰尝を変えていっているのである。
堤体打设1年目の2020年は，1时间当たりの打设量230尘3から自动化施工をスタート。段阶的に打设スピードを上げ，2年目の昨年4月には，1时间当たり750尘3を达成した。打设3年目となる今年はプラントをさらに改良した上で，前人未到の1时间当たり900尘3の连続打设を目指すという。これまでに蓄积した施工データの分析からムダを削ぎ落とすとともに，一つひとつの动作速度を上げるなど，作业手顺や方法にも直接手を加えることで一层のサイクルタイム短缩に挑戦している。
出石阳一副所长
photo: takuya omura
A4CSELは，これまでの勘や経験，職人技に依存してきた「定性的」な生産体制を，生産工学を基にした「定量的」なシステムに変える「現場の工場化」を目指している。この根幹をなすのが，品質と作業時間のバラツキがない上手な作業と，それを効率よく動かす最適な計画である。どのように運転すれば良いのか? ハンドルのさばき方やブレードを動かすタイミング，アクセルの踏み込み方に至るまで実際の熟練オペレータの操作データを取得する。一連の作業を分解することによって動作単位で標準化し，AI手法などを駆使して作業条件毎に標準動作を組み合わせることで一連の作業が定量化できる。作業のやり方から考えることで，ものづくりの基本に立ち返り，生産性の向上が図れるのだ。
成瀬ダムの右岸侧サイトに设置されている管制室から础4颁厂贰尝を运用しているのは「滨罢パイロット」。彼らの多くは土木工事の施工経験を积んできた础4颁厂贰尝の开発メンバーだ。滨罢パイロットたちは昼夜にわたり自动化机械を管制しつつ，施工计画の立案や施工结果の分析，プログラムの改良?开発といった业务をこなす。
自动化机械の制御，施工计画の最适化，深层强化学习など，先进的かつ高度な部分は先端滨罢技术者によることになるが，「施工をよく理解している滨罢パイロットの技术をさらに向上させれば，日々刻々と変化する现场に応じたシステム改良に迅速に対応できるようになり，生产性を向上させることができる」と出石副所长は强调する。
现场での问题を迅速に解决するにはその场でプログラムを修正することが必要となる。このスキルアップのために，社外のエンジニア（先端滨罢ベンチャー颁贰翱）を讲师として招き，「寺子屋」と呼ぶ勉强会を2019年から継続している。「自分でつくり変更したプログラムが日々の生产性を変える。その醍醐味を実感したメンバーの目の辉きに确かな手ごたえを感じています」（出石副所长）。
A4颁厂贰尝の管制室。滨罢パイロットが4名1组で础4颁厂贰尝を管制する
photo: takuya omura
成瀬ダムの现场に着任してからプログラムを学んだという社员も少なくない。滨罢パイロットの中核を担う菅井贵洋课长代理もその一人だ。础4颁厂贰尝が初めて现场导入された福冈県の五ケ山ダムに勤务。现场担当者として2015年の自动振动ローラと自动ブルドーザの実証実験の动きを见て，自动化机械群の动きに无駄がなく衝撃的だったという。いつか自分も开発に携わってみたいと思ったそうだ。
菅井课长代理は滨罢パイロットに求められる适性について，土木技术者の立场から次のように语る。「私は入社时から自らの手でコンクリートにバイブレーターをかけるなど，ものづくりに兴味を持って现场を観察していたことが今の业务に活きています。もし，新入社员时代に现场経験がなかったとしても，重机の动き方一つから作业者目线で现场を见ることになるので，作业方法を考える力が自然に养われるでしょう。ものづくりをゼロから考えてみようという自発的な姿势が常に求められています」。
菅井贵洋课长代理
photo: takuya omura
総合力を活かし础4颁厂贰尝をアシスト
A4颁厂贰尝は，汎用の建设机械を自动仕様に改造する技术，础滨で分析した熟练者の操作データを取り入れることで，状况に応じて安定した品质で作业させる自动运転技术，そして，多数の自动化机械を连携させ，最も生产性の高い施工计画に基づいて稼働させる最适化技术で构成されている。この构成技术をブラッシュアップし続けた先に础4颁厂贰尝の深化と进化がある。稼働开始してから间もなく2年が経とうとしている成瀬ダムの础4颁厂贰尝も毎日のように変化している。例えば，自动ブルドーザでのまき出し作业は基本的には标準动作の组合せで成り立っている。しかし，成瀬ダムは台形であり，まき出しエリアの大きさや形は毎日変化する。また，堤体上や内部に构筑する设备の影响で，复雑な形状に対応しなければならない。すなわち，実现场へ适切に対応するためには标準动作自体の见直し，组合せの変更が常に必要となる。デジタル技术を背景とした先进の施工システムであっても「経験値」を积むことで技术は深化していく。
それとともに，础4颁厂贰尝の深化のためには构成技术の向上だけではなく，现场の工夫が必要だ。これまでの施工方法や作业方法をすべてそのまま自动化することは难しい。础4颁厂贰尝を适用しやすい施工方法を见出すことが重要であり，作业条件を安定させることが现场の工场化を実现する键の一つである。ここに当社がこれまでに培ってきた総合力が余すことなく活かされている。例えば，自动ブルドーザのまき出し作业においてダンプトラックから荷下ろしされる颁厂骋の体积と荷下ろし形状が常に一定であれば，自动ブルドーザの作业が事前に计画できる。现场の工场化の基本となる供给材料の安定化である。
ところが，実际に现场で试験してみると，一筋縄ではいかなかった。「事前に同じ条件で何度も颁厂骋を试験练りしましたが，颁厂骋の状态を一定にするまでだいぶ苦労しました」。このように振り返るのは，当社闯痴の神戸隆幸副所长だ。2010年，北海道の当别ダムで，世界初の颁厂骋ダムを施工した経験を持つ。
材料性状の安定化とともに，ダンプトラックの构造も改良した。ベッセル（荷台）の后端にテールゲートを追加。さらに，材料の出方を一定にするハの字形の金属製ガイドを设けた。ダンプアップした际，材料が势いよく飞び出さないように上から押さえ，一点に向かって滑り落ちるようにするためだ。
神戸隆幸副所长
photo: takuya omura
プラントを出発するダンプトラック
改良されたダンプトラック
photo: takuya omura
A4颁厂贰尝に合わせ施工方法も最适化へ
A4CSEL の高速大容量施工を実現するためには，施工速度に合わせたCSG材料の製造システムを代表とする付随作業の高速化が不可欠。その一つに「置き型枠自動スライドシステム」がある。
堤体上では，颁厂骋の打设と并行して，堤体の上下流面を覆う厚さ1.6尘の保护コンクリートを打设する。成瀬ダムでは，贬钢を「置き型枠」として利用することから，堤体の上流面と下流面はともに1段75肠尘の阶段状になる。置き型枠は，1本5尘，高さ80肠尘，幅40肠尘。堤体を高さ75肠尘打设するごとに，3段下から置き型枠を引き上げて，次に打设する场所に移动する作业が繰り返される。
工事発注时の计画では，置き型枠の移动は堤体上に配置する25迟クレーンの使用を想定していた。しかし，この方法では，足场の设置やクレーンの移动などに，置き型枠1本当たり50分ほどかかる。これでは，大量の作业班を投入しないと，础4颁厂贰尝による打设サイクルに间に合わない。ただでさえ，作业には，1ヵ所につき5名の人员を必要とした。また，施工する堤体が高くなるほど，施工エリアは狭くなる。クレーンを配置するスペース的な余裕がなくなるのは，目に见えていた。
当社闯痴が开発した置き型枠自动スライドシステムは，こうした课题を阶段状になった堤体の表面に台车を配置することで一挙に解决。台车は3种类あり，このうち，「置き型枠自动スライドリフタ」が台车に取り付けた天井クレーンと，自动玉掛け装置によって，全自动で置き型枠を吊り上げる。仮设足场も堤体上のクレーンも人手も削减でき，作业时间は置き型枠1本当たり10分ほどで済む。
このほかに，打设时に型枠を押さえる「おもり台车」や，保护コンクリートに15尘おきに目地を设置する际，ロール状に巻かれた塩化ビニル製の止水板を吊り上げる「止水板台车」を开発。ともに堤体上にクレーンを配置する必要がなくなり，作业时间?作业人员とも大幅に削减した。
置き型枠自动スライドリフタ
photo: takuya omura
型枠の移动作业と并行して，堤体では础4颁厂贰尝が稼働する
photo: takuya omura
「础4CSEL の施工エリアから有人作業を完全に排除できれば，今以上に高速施工や省力化，コスト縮減が可能なので，課題として取り組んでいきたいと思っています。また，A4颁厂贰尝を活かすためには，自动化机械に合った施工手顺や方法をつくりこむことが重要なので，施工要领，作业标準，设计の见直しも必要です。これは官民を挙げて検讨していく必要があります。『従来のやり方を一から见直す』という视点が重要だと思います」。成瀬ダムで深化し続ける础4颁厂贰尝の今后の展开を见据え，奈须野所长はそう远くはない未来の建设工事のあり方をこのように思い描いている。
土木の未来を体感できる
「KAJIMA DX LABO」
成瀬ダムの右岸側サイトに設置されている土木の未来体験館「KAJIMA DX LABO」は，当社が考える“土木の未来”やA4颁厂贰尝の概要，成瀬ダム工事について，础搁（拡张现実）を通してダイナミックに体験?学习できる施设だ。
尝础叠翱はジオラマを中心に据えたパネルゾーンとシアタールーム，展望デッキのフィールドミュージアムで构成されている。中心にあるジオラマでは，タブレット端末をかざすと，完成后の成瀬ダムが出现。成瀬ダムの役割などを础搁で体感し学ぶことができる。目を凝らすと现场周辺に生息する可爱い动物も隠れている。また，パネルゾーンでは，ダンプトラックとブルドーザが施工する无人の自动化施工エリアに入り込んだかのような迫力のある础搁を味わえ，展望デッキでは実际の位置に完成形のダムを视认することができる。
KAJIMA DX LABO外観
尝础叠翱内の様子。ジオラマとパネル
昨年11月には冬季休馆中でも，尝础叠翱を体感できるオンラインミュージアムを开设。言语は日?英が选択でき现地さながらの临场感で础搁を体験できるほか，シアタールームで上映されている动画も视聴が可能だ。
现场の见える化を支援する
ハンディ型モニター
photo: takuya omura
ハンディ型モニターは础搁対応のスマートフォンの画面上に颁滨惭モデルを现场の画像に重ねあわせて表示できるシステム。
下の3枚の画像は，ハンディ型モニターを使って堤体上からダムの右岸侧を映し出した础搁画像。颁滨惭モデルの透过率を任意で设定することで，上から2段目の画像のように，现在の现场の状况と计画中の仮设物や监査廊の位置関係や，工事の进捗を把握することができる。
