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導入事例

コマツ(株式会社小松製作所)

レノボのTangoタブレットで驚愕のARアプリを実現
──ICT建機が見ているデジタル空間と現実世界をリアルタイムに合成。ICT建機も人も。“現場”で3次元地形を共有する画期的なソリューション

導入について

ICTによる施工現場の変革を加速

今日、日本の建設業界は慢性的な人手不足、就業者の高齢化/技能労働者の減少という構造的な問題に直面しています。その問題を解決する一手として、国土交通省が推進しているのが「i-Construction」です。これは、他業界に比べ遅れ気味だった建設業界のICT化を一挙に推し進め、現場の大幅な生産性向上と働き方改革を加速させ、若い働き手の入職を活性化させる取り組みです。調査、測量、設計、施工、検査、維持管理・更新に至るすべての建設プロセスをICTで効率化・自動化し、現場の生産性を2025年度までに2割向上させるというのが、同省の目指すところです。

このi-Constructionに先駆的に対応し、ICT施工のソリューション「スマートコンストラクション」を展開しているのが、世界屈指の建機メーカー、コマツ(株式会社小松製作所)です。スマートコンストラクションのソリューションでは、クラウドサービス「SMARTCONSTRUCTION CLOUD」上でドローンや3Dスキャナによる施工現場の高精度測量/3Dデータ化のサービスをはじめ、「3D完成図面(完成形データ)」に基づいた建機(ICT建機)の制御も実現されています。これにより、経験の浅いオペレーターでも難度の高い作業をこなすことが可能となり、また、作業員が建機のそばに立ち作業指示を出す必要もなくなり、より安全に作業ができます。さらに、ICT建機の施工は同クラウド上に反映され、実績情報の共有が行われています。

「従来の施工は、2次元の図面を基に人が現場を歩いて現状を測量し、目印となる丁張を設置して、建機の近くに立って指示を出すといった作業の繰り返しでした。この施工スタイルは非効率で安全面でも問題があり、人手不足が深刻化している日本の土木・建設現場にとっては抜本改革が急務と言えます。また、測量やICT建機のみならず、ダンプの運行といった全体効率まで考える必要があります。その課題解決の一手が、スマートコンストラクションなのです」(コマツ スマートコンストラクション推進本部 システム開発部 大西 喜之氏)。

拡張現実(AR)でICT建機と人とのギャップを埋める

そんなスマートコンストラクションを成す新たな仕組みとして、コマツでは、Googleの拡張現実(AR)技術「Tango」を活用したアプリの開発と実証実験を進めています。開発の契機となったのは、ある顧客からの要望だったと大西氏は振り返ります。その要望は次のようなものでした。
『ICT建機は、完成形データを参照しながら、現場の目印(丁張)がなくても作業を進められるが、実は人も丁張をみて完成形を立体的にとらえていた。丁張のない現場では、それができなくなってしまった。丁張なしでできるが故の新たな悩み。クラウド上では見ることができる完成形を、現場にもって歩けませんか?』──。

「この要望をお聞きし、ICTによる施工の変革を進める中で、機械(建機)と人との間にギャップを生じさせていたことに改めて気づかされました。クラウド上でも3D完成形を確認することはできますが、“現場”で確認できることがさらに重要であると改めて認識しました。」

そのためのツールとして、コマツが着想したのがモバイルデバイス上で動作するARアプリです。
「例えば、作業員が現場を歩き回りながら、実空間と完成形データをリアルタイムに重ね合わせて見比べられるようなARアプリを作る。ただし、位置情報の精度が最大の課題であるが、何か手はないか。」(大西氏)。

このアイデアをかたちにすべく、大西氏はカヤック社にアプリ開発を委託、カヤック社はTangoを土台に、2カ月弱というきわめて短期間のうちにアプリのプロトタイプを完成させました。また併せて、アプリの稼働環境としてレノボのTango対応タブレット「Lenovo Phab 2 Pro」を選び、コマツに採用を勧めました。
「Tango対応タブレットの選択肢は、Phab 2 Proを含めて世の中に2つだけという状況で、レノボへの信頼感もあり、カヤックの勧めに応じることを即断しました。ヘッドマウント型ARグラスの採用も考えましたが、『現場の中でAR空間しか見えなくなるのは安全面で不安』といったご意見をお客様からいただき、アプリの稼働環境はPhab 2 Proに絞ることにしたのです」(大西氏)。

Phab 2 Proがリアルとバーチャルの複合空間を高性能に再現

開発されたARアプリは、大西氏の構想どおり、完成形データと現場の実空間とをリアルタイムに合成して可視化します。これにより、現場の現状と完成形を見比べながら、設計・作業進捗を確認していくことが可能です。

施工の完成形を実空間にリアルタイムに合成

また、地形を高速に3Dスキャンし、掘削・盛土部分を確認する機能も備えています。さらに、施工の段取りや安全性の確認・調整の効率化に向けて、3Dの仮想建機・ダンプカーなどを実寸大で表示・動作させたり、AR空間での距離計測を行ったりする機能も実装されています。このうち、距離計測の機能を用いれば、「例えば、今立っている場所から、仮想で走行させたトラックまでの距離を測り、安全面で問題があるかどうかを確認したり、仮想で配置した建機同士の干渉の可能性を数値的に可視化したりが可能になります」(大西氏)。

もう一つ、このアプリは、現場の「基準点」をアプリの基準点にすることで、GNSS(衛星測位システム)によらない移動推定を可能にしています。
「ですから、衛星の電波が届かない屋内や架橋の下などでもARが実現でき、適用の幅はかなり広いと考えています。また、AR画面は非常に理解がしやすいので、施工主や地域住民に対する工事の説明にも便利に使えるはずです」(大西氏)。

  • コマツのARアプリは、地形の形状を高速に3Dスキャンし、掘削・盛土部分を確認できる機能を備え、衛星電波の届かない室内でも利用できる

  • 現場の基準点を、ARアプリの基準点として活用。GNSS(衛星測位システム)によらない移動推定を可能にしている

アプリの革新性が大きな反響を呼ぶ

コマツでは、Phab 2 Proを活用したARアプリの実証実験を重ね、顧客に対するデモンストレーションも展開しています。
「その中で改めて実感したのが、我々のARアプリとPhab 2 Proとの相性の良さです。Phab 2 Pro上ではアプリが快適に動作しますし、ディスプレイも複数人でのぞき込むのに程よい大きさかつ、重すぎない。絶妙なバランスでした。現場で持ち運べるツールとして。ICT建機が働く3次元完成形の世界を共有できる覗き窓として。このために設計された思えるほどフィットしています」(大西)。

そんなPhab 2 Proを活用したコマツのARアプリは、その革新性から早くも顧客の間で大きな反響を呼び、実活用に向けた機能追加の要望も多数寄せられているようです。
「あらゆる要望をいただいており、要望の優先度付けがうれしくも悩ましいです。お客様からは、『完成形という未来を現状に重ねてとらえるだけで、次工程を考えた作業上の工夫がさまざまに生まれそうだ』といった期待の声を数多くいただいています。これからも、現場の変革に取り組んでいく考えです」

Phab 2 Proは、あらゆる面で我々のAR構想にピタリと合致するタブレットです。このタブレットのおかげで、施工の当事者たちが、画面を覗き込みながら、施工の完成形という未来と、現場の実空間をリアルタイムに重ね合わせ、設計・作業進捗の確認や段取りの検討・最適化が行える世界が実現されました。コンパクトで軽量のPhab 2 Proが、TangoベースのARアプリをこれほど快適に動作させられるとは考えていなかったので、本当に驚いています。

コマツ(株式会社小松製作所)スマートコンストラクション推進本部 システム開発部
大西 喜之 氏

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