【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑬課題D NearlyZEB のセンサー情報BIM連携（連載）

国土交通省では、令和元年より官民一体でBIMを推進する取り組みをスタートさせており、「建築BIM推進会議」を開催し、議論を進めています。「建築BIM推進会議」について詳しくまとめた記事は、こちらをご覧ください。

ここでは、注目の「令和3年度 BIMモデル事業」の具体事例を連載にて紹介していきます。株式会社奥村組の事例を基に、BIMのメリットや課題分析データなどをまとめていきますのでBIM事例の内容についてぜひ参考にしてみてください。

他の連載記事はこちら

第一回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐①改修工事用のEIRとBEP策定（連載）

第二回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐②課題A　改修工事用EIR（連載）

第三回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐③課題A 改修工事用BEP（連載）

第四回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐④課題A　設備専門工事会社用の維持管理BIM仕様書（連載）

第五回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑤課題A　EIR・BEP今後の課題（連載）

第六回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑥課題B 維持管理BIMシステムによる長期修繕計画について（連載）

第七回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑦課題B モデル活用・連携方法についての分析結果（連載）

第八回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑧課題B 長期修繕計画立案とモデル連携についての考察（連載）

第九回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑨課題C 分類定義カスタマイズと自動分類の結果（連載）

第十回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑩課題C モデル入力の検証結果と課題（連載）

第十一回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑪課題C 保全項目のデータマイニングと単価比較（連載）

第十二回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑫課題C FM連携テンプレートの活用と課題、未反映オブジェクトについて（連載）

概要

ここでは、プロジェクト全体の概要や対象となる建築物、事業の目的等についてご紹介します。

プロジェクト概要

奥村組技術研究所内の管理棟、室内環境実験棟における維持管理業務プロセスを検証します。これらの施設は改修工事・新築工事が完了しているため、それぞれ維持管理 BIM モデルを構築します。その上でこのモデルを用いて実際の施設運営の情報を蓄積し、検証をおこなうこととします。

2 棟の施設については、BIM モデルと連携する⾧期修繕計画システム、施設台帳管理システムを構築しました。技術研究所は、これらのシステムを用いて自ら施設管理者として運用し、「専門職ではない担当者」がおこなう維持管理業務における課題の検証を通して発注者メリットを抽出します。

検証をおこなうプロセスは、国土交通省『建築分野における BIM の標準ワークフローとその活用方策に関するガイドライン』の標準ワークフローのパターン②を参考にし、改修工事に特化したワークフローとして新たなパターン⑥（案）を作成しました。

検証は、維持管理 BIM フェーズにおいて実際の増改築工事や設備機器の増設等をおこないながら進めます。技術研究所が発注者として、建築設計部門・施工部門に関わり EIR・BEP の整備を通じてBIM ワークフローを検証していきます。

建築物の用途・規模・構造種別、所在地、新築／増改築／維持管理等の区分等

奥村組技術研究所

●所在地　　：茨城県つくば市
●敷地面積　：23,580.25 ㎡
●開設　　　：1985 年
●特徴　　　：耐震実験棟、材料実験棟、音響実験棟,管理棟、室内環境実験棟、
　　　　　　　倉庫棟、多目的実験棟、陸上養殖実験棟の実験施設を備える

茨城県つくば市にある技術研究所は、日本初の実用免震ビル「管理棟」や各種実験をおこなう施設として新築した「室内環境実験棟」、その他複数の実験施設から構成される研究所です。

主な研究開発テーマとして、「免震のパイオニア」としてあり続けるための技術の研鑽や応用技術の開発、ICT やロボット、CIM、BIM の活用による工事の急速化・省力化や管理業務の効率化など生産性を向上させる技術の開発、およびバリアフリー化や省エネルギー化・低炭素化などの環境負荷低減を実現する技術の開発が挙げられます。令和 2 年春には技術研究所内の大規模リニューアル工事が完了しました。

調査対象（１）管理棟

• 竣工　　　：1986 年
• 改修竣工　：2020 年 1 月
• 用途　　　：事務所
• 階数　　　：地上 4 階 PH1 階
• 延床面積　：1,330.10 ㎡
• 構造種別　：RC 造（日本初の実用免震ビル）

「管理棟」はオフィスビルであるとともに、免震機能を⾧期観察する実証施設としての役割もあります。たとえば「建物そのものを人工的に揺らす」自由振動実験をおこなうための設備を備えており、免震技術の実証施設として35年以上にわたり様々なデータを蓄積しています。

また、日本初の実用免震ビルである管理棟は内装を全て撤去するスケルトンインフィル化を実施した後、NearlyZEB化を含めた改修工事を実施し、NearlyZEB の認証を取得し一般社団法人環境共創イニシアチブが公募する ZEBリーディング・オーナーに認定登録されています。

当施設は供用していて、維持管理段階にあり、ZEBの運用段階における省エネルギー効果や、快適性やウェルネスなどに寄与する技術の検証をおこなっています。     

調査対象（２）室内環境実験棟

• 竣工　　　：2020 年 5 月
• 用途　　　：実験施設
• 階数　　　：地上 2 階
• 延床面積　：978.86 ㎡
• 構造種別　：RC・S 造

室内環境実験棟は、温熱・気流・音環境に関する実験をおこなうことを目的としているため、断続的に施設の改修・更新を続けながら室内環境実験をおこなっています。

快適な空間づくりには、人の感覚に影響を与える、温度、湿度、気流、光、音などを適切に制御する必要があります。当施設は３つの実験室を備え、建物の省エネルギー性や室内の快適性、ウェルネスに関わる様々な要素や、近年ニーズが高まっている室内環境関連の技術を総合的に検証することができます。

プロジェクトで目指すもの

目的

（１）竣工 BIM モデル構築に必要な EIR・BEP の整備とマイニングルール制定
（２）リバースエンジニアリングによる維持管理 BIM モデル構築手法の確立
（３）技術実験と実行を同時におこなう維持管理 BIM モデル構築とシミュレーション
（４）ライフサイクルコンサルティング業務の確立と資産価値の向上
（５）維持管理 BIM システムと NearlyZEB 環境センサーの連携とトータル LCC 算出

解決する課題

（１）EIR・BEP の仕様とコストイメージ
（２）維持管理業務を維持管理BIMシステムでおこなう場合の労務量
（３）実際の維持管理業務における問題点や日常業務での運用課題
（４）ライフサイクルコンサルティング業務における維持管理BIMシステム構築支援方法
（５）維持管理 BIM システムにおけるランニングコスト情報の不足

得られる成果

（１）発注者としての EIR、施工者としての BEP の試案
（２）維持管理業務を維持管理 BIM でおこなう場合の労務削減量
（３）技術実験と連動した維持管理 BIM モデルと維持管理業務の実行結果
（４）ライフサイクルコンサルティング業務結果報告と建物資産価値の評価
（５）点検業務・ランニングコストを含めた維持管理 BIM によるトータル LCC 算出

分析する課題：NearlyZEB のセンサー情報BIM連携

ここでは、課題 D「NearlyZEBにおけるセンサー情報を維持管理BIMへ取り込み連携するための課題分析」をご紹介していきます。

奥村組技術研究所の管理棟では、NearlyZEB認証を取得しています。装備している環境センサーを活用し、BEMSや中央制御装置との連携に加え、維持管理 BIMシステムとの連携を図ります。電力量等のランニングコストを算出することにより、エネルギー消費量を含めたトータルLCCを算出し、発注者のメリットを検証します。 

NearlyZEB センサー連携のフローや LCC データ算出までの課題を検証  

（１）既存システムの概要

環境センサー連携図

FM-IntegrationにおけるBEMS連携フロー

BEMSセンサーから維持管理BIMシステムへのデータ取り込み 

NearlyZEBにおけるセンサー情報を維持管理BIMへ取り込み連携するための課題を分析します。データの連携方法、データ形式、更新のタイミング等を検証し、維持管理BIMシステムをカスタマイズします。また、電力量、水道使用量の算出によって、ランニングコストを含めた長期修繕計画を立案します。モデル事業の提案時には維持管理BIMシステムによる建物価値評価を掲げていましたが、採択時に助言を拝受し今回の検証においては見送っています。 

（２）環境センサーから取得する情報

環境センサーから取得できる情報としては、外気温度、外気湿度、風向、風速、降雨量、受電電力量、太陽光発電量があり、電力量については、主幹、空調、照明等に細分化されています。この情報を維持管理BIMシステムへ入力できるデータに加工して送信します。今回のテーマであるBIMモデルオブジェクトと結び付けた考察をおこなうためには、空調機の稼働時間が必要と考え、待機中の微小な消費時間を除いた稼働時間データを生成し、これも維持管理BIMシステムへ送信することとしました。これは、建物の保全業務において将来的に発生しうる空調機の故障・修繕について、稼働時間がどのように起因するかを検証する元データとなります。 

連携フロー構築とライフサイクルコスト算出方法  

（１）関係者の連携フロー

ランニングコスト算出のためには、技術研究所全体におけるエネルギー消費量を把握する必要があることから、本事業の関係者から情報を収集し、データベースを構築しました。 

（２）環境センサー情報の取得

センサー連携のためには、維持管理BIMを構築するクラウドAZURE上へ定期的にデータをプッシュする必要があります。中央監視設備から抽出した日報・月報データを適正なデータ形式に処理し、AZUREへ取り込みます。維持管理BIMシステムは、毎日深夜の一定時刻にタスクスケジューラによってその情報を取り込むこととしました。

（３）その他の情報  

その他のランニングコスト情報として、井水の使用水量があります。検針により取得している情報を維持管理BIMシステムへ蓄積します。また、管理棟は日本初の実用免震ビルであり     、地震計を常設し地震波を記録しています。この情報を維持管理BIMシステムへ連携することにより、建物や設備への影響があった場合の分析や、修繕時にも活用できるよう検討しています。

課題分析の結果  

課題分析の結果は、構築する維持管理BIMシステムに反映させています。従来のシステムを拡充し、施設台帳管理、長期修繕計画作成をWeb上で簡単に扱えるシステム構築に移行しました。BIMモデルと連携して点検・ランニングコストを含めたLCCを算出し、発注者である技術研究所のメリットを検証しました。 

各種点検保守業務、清掃業務、機器故障時の対応など、建物維持管理業務における情報を維持管理BIMシステムへ集約しています。Web上で扱える親しみやすいシステムの構築により維持管理者の業務を支援し発注者メリットにつなげます。保守・点検業務のすべてが維持管理 BIM システムに集約できているものではないため、台帳や表計算を用いた従来の方法と本システムを併用する必要があり、管理者の負担を軽減することが課題です。

（１）発注者としてのメリット  

技術研究所が発注者として感じられたメリットは、管理棟単体のエネルギー消費量を把握し、維持管理BIMシステム上で可視化できたことにあります。当研究所の上水は井水を使用しています。管理棟での使用量は全体の一部であり個別に計量していないため、想定按分で維持管理BIMシステムに入力しています。電力消費量と併せて正確に消費量を把握するため、新たに管理棟に量水器を設置して使用量を計測することにしています。 

（２）ランニングコストの算出

2021年の管理用LCC金額を算出すると、1,575万円になりました。内訳は、増改築費用が960万円、保全業務が280万、光熱費が330万です。技術研究所内でこの情報を分析・フィードバックし、施設維持管理に役立てる予定となっています。 

（３）保全費用のデータマイニング  

FM-Integrationの保全台帳では、保全センターの国土交通省基準単価を基にした保全費用が計上されます。点検、警備、清掃、運転監視の各項目がデータマイニングされたうえで表示されています。2021年の保全費用として 1,414 万円の費用が算出されていることがわかりますが、これは実際とは隔たりがあります。BIMオブジェクトを対象にした保全費用の自動マイニングでは、運転監視への自動割り当てが大きいですが、実際の管理棟保全業務においては実施されていません。このように、保全センター基準について、実際の保全内容に照らして見直しをおこなうことで現実的な保全計画を立てられます。 

（４）保全費用マスターのカスタマイズ

上図は保全センターによる保全費用単価・係数と実際の保全業務費用を比較したものです。運転監視費用と清掃費用について、実際の業務と大きな隔たりがあるため、単価、周期、回数を見直し、保全マスターをカスタマイズしていきます。この作業を繰り返すことで、同種の建物の保全マスターとして適用できるようになりますが、維持管理BIMシステムへの再登録など煩雑な作業も多いので今後の課題としています。 

（５）FM-Integration への入力

前述のように、空調機の稼働時間を算出して維持管理BIMシステムへ表示させました。

FM-Integrationでは計測値の反映はできますが、電気料金、水道料金を含めた計上ができません。外部にエクスポートすることで可能になりますが、維持管理BIMシステム内でトータルLCCを構築できるようカスタマイズしていくことを検討しています。またBIMオブジェクトとの連携も部分的であり、計測した機器の電力量のオブジェクトリンクなども今後の課題として残っています。  

まとめ

予定していたランニングコストの算出と維持管理BIMシステムへの取り込みは実現できていますが、量水器の設置、電力量とオブジェクトのリンク、金額を含めた FM-Integration上での表示、地震計との連携などが次の課題です。 

実際に技術研究所の職員と建物保全業務について掘り下げた議論ができたこと、専門の建物メンテナンス会社が参入しない職員がおこなう保全業務は、想定以上に煩雑であることが明白になりました。 

発注者である技術研究所としては、保全業務にかかるマンパワーの把握や維持管理BIMシステムを通して得られる情報にメリットを見出しています。 

一方、受注者である設計者、施工者、ライフサイクルコンサルタントとしては、BIMモデルからマイニングをおこなって提供する維持管理BIMシステムの構築フローを発注者に対して示すことができたと言えます。