通过DX培育建筑业的“新现场力”(后篇)

一直以来,施工现场的DX(数字化转型)都被认为具有相当难度。为了解决这一难题,特别成立了日本建设信息综合中心(JACIC),以管理土木工程及建筑业的各种信息。该中心正通过云技术,搭建可以集中使用各种信息的平台。施工现场与制造业的工厂不同,现场条件复杂,是推进数字化的难点领域。在这种背景下,DX应该如何展开?就此问题,继续采访JACIC的尾泽卓思。

DX要求进行“数字孪生”。什么是现实与数字的交互

――由于新冠疫情的影响,各个行业都在加紧实施DX。土木工程及建筑业的DX难度大于其他行业,目前的情况如何?

建筑行业正在推进i-Construction,逐步实施DX。目前,疫情影响较大,且呈现长期化趋势,因此需要尽快实施DX。除了用DX代替以往的应对方式以外,还应彻底改变工作方式,引入符合DX的应对措施。

从疫情中获得的重要启示是,DX包含BCP(Business Continuity Plan、业务连续性计划)措施。提高生产率和BCP通常会分开考虑,但DX可以兼顾。可以利用云的即时性和同时性,在低风险环境中完成工作。另外,借助ICT的虚拟空间开展工作,在疫情期间也是一种有效的方式。ICT不仅可以提高生产率,还可增强BCP的效果。正是由于认识到了这一点,才可以说DX是可以从根本上变革工作方式的良好机会。

――正如上篇所述,建筑业以真实空间作为主要的工作环境。因此,容易受到天气的影响或现场条件的制约,在该领域引入ICT和数字技术,有哪些重点考虑因素?

重点是采取“Digital Twin(数字孪生)”的思维方式。即,将物理空间的“实物”与赛博空间的BIM/CIM(见上篇)3D模型等“虚拟实体”视为“孪生子”,通过利用两者进行操作和管理的方式。

“虚拟实体”可以看见“实物”中难以看到的部分,进行“实物”无法完成的试验,因此具有一定优势。例如,可以通过模拟,了解在某一位置发生故障后所产生的效果、或略微改变结构后所引起的变化等。

在“虚拟实体”上进行细致的模拟后,将其结果反映到“实物”,或在“实物”上验证其有效性。但“实物”与“虚拟实体”是“孪生子”,在对两者进行相同操作时,需要考虑工艺的一致性。具体而言,分别制作“实物”与“虚拟实体”的工序表和流程手册,并同时进行管理。另外,利用“虚拟实体”解决“实物”的建设和管理问题,或实施最佳管理。它是利用模型和数据、适合于DX时代的工作方式。

将物理空间的实物与赛博空间的3D模型虚拟实体视为孪生子,实现交互利用

――利用“虚拟实体”,具体是指什么?

有一种系统名为赛博物理系统,它首先利用传感器等IoT技术,在物理空间“收集”各种数据或数值。这些数据将导入赛博空间,并“存储”在云端或数据库中。使用这些数据进行AI分析或通过3D模型进行模拟,从而实现“分析和可视化”。将其结果再次“应用”到物理空间,进行“实物”的管理或操作。

然后“收集”“应用”的结果数据。重复此循环,在物理和赛博空间之间穿梭,执行“收集”→“存储”→“分析和可视化”→“应用”→“收集”的工作循环,从而达到改善的目的。

但在灾害应对等紧急情况下,需要将“收集”的数据与已“存储”的数据进行合并“分析和可视化”,并立即“应用”到设施处置或灾害对策中。与制造业不同,对应对措施的要求比较严格,而具有即时性的云技术使这一切成为可能。

引入ICT,可以对技术人员进行合理“再分配”

――现实与数字的关系已经了解了,能否再介绍一下人与机器的平衡问题。通过利用ICT可以实现“省人化”,这是不是表明不需要技术人员了?人(技术人员)与ICT的关系如何处理?

即使引入ICT,也不代表不需要技术人员。相反,可以对技术人员和技术人员的时间进行“再分配”。人手不足或需要进一步提升技术的领域还很多。如果ICT可以达到省人化的效果,就可以将人力或时间分配到真正需要技术的地方。可以创造适合的环境,使技术人员发挥应有的作用。

例如,现场存在地质条件或天气等诸多不确定因素,需要具备一定的现场力。因此,需要培养新现场力,在现场积累新的经验,增加提升技术水平的机会。即便AI再强大,最后还是需要人综合考虑各种因素后作出决定。

我们这个行业在施工流程的各个阶段,都需要与相关方进行协调,向居民作出说明,即,与各方保持沟通是一项重要工作。这一点机器是做不到的。希望在发生人际交流的地方,安排更多的人力和时间,提高沟通能力。

――的确如此。在现场作业的各个方面,是否也在推进ICT?以上所谈的DX涉及设计和整体工程管理,能否再谈一谈现场作业人员?

现场作业也在引入ICT。近年来,公司要求采取酷热天气下的工人防暑措施。作为防暑措施,有时会为工人分发可穿戴终端,以数据形式记录体温和心率等指标。同时,可以分析外界气温和湿度,如果达到阈值,会向工人和管理者发出警报。

另外,可以引入配有GPS和加速度传感器的可穿戴终端。为工人配备终端,可以及时察觉坠落等事故。加速度传感器可以检测到异常动作,同时发出警报提示操作人员注意。

以上是预防危险的相关案例,今后在提高生产率方面也将开展可穿戴终端和IoT的应用。

 

――引入可穿戴终端和IoT后,可以实现哪些功能?

如果可以根据GPS数据分析工人的动作,将提高所有工程的效率。通过时间轴交叉分析,可以发现某个时间段的工人停留区域或人员不足的区域。通过这种方法可以改进作业流程。

重要的是,通过ICT实施的改善将起到一举两得甚至一举多得的效果。如果通过GPS分析工人动作,从而缩短作业时间,则可能降低作业成本。缩短作业时间,留出余地,将减少失误或事故的发生。作业质量和安全性必将提高,从而使品质得到提升。

今后,图像技术和视频技术将值得期待。在建筑领域,通常将图像数据用于记录或查看。今后,希望将图像和视频数据转变为有助于研判和诊断的“智能”信息。例如,将无人机航拍的图像数据转换为3D模型,并应用到地形变化量的计算或危险程度的判断。目前,这项技术正处于研发阶段。

——最后请就施工现场的DX,谈一下您对未来的展望。

在现场,正在引入IoT和AI等各种技术。因此,最重要的是搭建作为基础的平台,应用通过ICT获取的各种数据。只有各种数据、模型及其他系统的信息能够关联或交互,才能实现真正意义的DX。

我们希望在施工现场搭建并普及这一平台。可以无缝查看从发包、签约到成果应用、从测量、调查到完工后的维护管理等各种信息。另外,将对各种工程和业务信息进行整合后集中管理。只有这种环境,才能真正实现“数据应用”。这应该就是DX最重要的工作了。

 

尾泽卓思

日本建设信息综合中心理事。1984年,毕业于京都大学研究生院工程研究专业,同年进入建设省。2002年担任九州地方整备局武雄河川事务所所长。2011年担任东日本大地震重建对策本部事务局参事、2013年担任内阁府冲绳综合事务局次长、2015年担任内阁府大臣官房审议官。2019年担任日本建设信息综合中心副主任。2020年起担任现职。为现场的DX化、现场力的提升,提出各种方案并付诸实施。

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