【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑮検証B　改修工事における設計・施工業務時間の削減（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）

第十三回：【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）

第十四回：【BIM事例‐維持管理】奥村組‐⑭検証A　維持管理BIMシステムを用いて行う維持管理業務量（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：改修工事における設計・施工業務時間の削減

ここでは、検証B「改修工事における設計・施工業務時間の削減」をご紹介していきます。

管理棟、室内環境実験棟では、実験や検証のための増改築工事が実施されています。そのための設計・施工業務について、構築されているBIMモデルを用いた生産性向上、設計・施工業務における業務時間の削減について検証をおこないます。

改修工事におけるBIM活用を考察するための業務内容

（１）改修工事の概要

①蓄電池の増設

管理棟屋上に蓄電池を増設します。太陽光発電による発電量が消費量を上回る場合に蓄電し、発電の抑制を避けるのが目的です。屋上の空きスペースへの設置にあたり、仕様・位置・形状について、BIMモデルを活用して検討を実施しました。 

②管理棟エンジンドア保全

管理棟１階エントランスのエンジンドアが故障する事象が発生しました。計画的な維持管理業務にはあたりませんが、保全業務としてBIMモデル活用が可能か検証しました。

③室内環境実験棟アルミサッシ増設（仮想）  

室内環境実験棟においては、各種環境実験のための改修工事が予定されています。たとえば外装アルミサッシについて、ダブルスキンとして内側アルミサッシを増設する計画があります。この工事における仕様・形状についての検討を、維持管理 BIMモデルを用いておこないます。

④ビオトープ施設

室内環境実験棟の外構においては、ビオトープを造成する工事が実施されました。希少植物の生態を調べるための施設として、水景システムフロー設備を備えています。ビオトープと設備機器の維持管理にBIMモデルを活用し、業務の効率向上を図ります。 

（２）従来業務と BIM 活用による業務量の比較

前項の改修工事における設計・施工の業務量について、従来の方法とBIMモデルを用いた方法を比較し、業務量の削減効果について検証します。それぞれの業務内容について上図に示します。

① 蓄電池の増設 

② 管理棟エンジンドア保全 

③ 室内環境実験棟アルミサッシ増設 

④ ビオトープ新設

（３）検証する定量的な効果目標 

改修工事における設計・施工業務量の削減

→改修工事における設計・施工業務時間を10％削減      

設計・施工業務におけるBIM活用のテーマと検証方法

（１）蓄電池の増設

①対象機器の選定

蓄電池設置にあたり、機器選定について打ち合わせをおこないました。設置場所の状況や機器の大きさ、能力、コスト等の複数の条件を比較して検討を進めます。     

②BIMモデル作製と設置位置の検討 

採用する機器を決定した後、BIM モデルを構築して設置位置の検討をおこないました。設置場所は管理棟屋上の壁面空きスペースですが、既存機器の制約を受け設置範囲が限定されます。複数の設置案のBIMモデルを作製し比較検討をおこないました。

③設置位置についての合意形成

設置位置を決定するフェーズにおいては、BIMモデルのほか、VR・AR・メタバースなど最新のデバイスも活用して実務上の使い勝手も含めて検証をおこないました。

■BIM モデル     打ち合わせ 

BIMモデルを用いた合意形成においては、クラウドのデータを閲覧するモデルビューアを用いてマークアップやコメント記入をおこないました。

■VR・AR・MR、メタバースの活用

BIMモデルによる VR・AR・MR、メタバースなどのツールを用いた合意形成における特徴や課題などをまとめました。

■合意形成

機器の選定においては、設置場所の状況や機器の大きさ、能力、コスト等の複数の条件を比較して検討しますが、機器の詳細なデータの構築や入手が困難であることから、比較検討段階では、比較表や仕様書、図面をベースとした打ち合わせが中心となります。メタバース活用についても１人称視点で観察できるなど一定の評価はありますが、リアリティの向上が望まれます。

（２）管理棟エンジンドア保全 

管理棟エントランスのエンジンドアは、竣工時から更新されていません。今回のプロジェクト実施中に故障が発生したため、保全・修理作業をおこないました。FM-Integrationと連携し、次回点検等の保守業務に活用する準備をおこないます。 

（３）室内環境実験棟アルミサッシ増設（仮想）  

①関係者     打ち合わせ

室内環境実験室では、外皮の条件を変更して室内環境実験を実施できます。外装にアルミサッシやアルミルーバーを追加する改修工事を計画しています。ダブルスキンの仕様やディテール決定のため、BIMモデルを作製して打ち合わせをおこないます。

②BIMモデル作製と納まりの検討 

基本的な実験計画に基づいてBIMモデルを構築し、改修工事についての合意形成を図ります。

③アルミサッシ・ルーバー追加工事についての合意形成

アルミサッシやアルミルーバーの形状・仕様を決定するフェーズにおいては、BIMモデル     のほかVR・AR・MR、メタバースなど最新のデバイスも活用し実務上の使い勝手も含めて 検証をおこないました。

■BIMモデル

BIMモデルを用いた合意形成においては、クラウドのデータを閲覧するモデルビューアを用いてマークアップやコメント記入をおこないました。

■合意形成

BIMモデルを用いた合意形成においては、関係者間で打ち合わせ内容を共有・連携できることが利点となります。モデルビューアを用いたマークアップはワークフローを活用することで業務内容をさらに広く展開でき、関係者が多い時にはメリットが感じられます。実験内容を検証する段階においては利用しやすい環境と言えます。

（４）ビオトープ施設  

植物多様性に配慮した緑地整備の需要に対応するため、維持管理を含めたノウハウや技術蓄積の実践の場として整備計画がおこなわれました。 

設計・施工時の業務量は比較検証していませんが、今後の研究開発における管理や設備機器の修繕などは BIMモデルを用いて実施するため、施工図・機器完成図をもとにモデリングをおこないました。また、代償ミティゲーション※に関する実績や確実性の高い根拠が必要となることから、BIMオブジェクトと採取場所など遺伝情報を含む希少植物の調査結果を関連付け、時系列で管理し保全につなげることも考慮しています。

※代償ミティゲーション：建設工事等により自然環境が失われることの対応のひとつとして、建設予定地に生息する在来種や動植物をビオトープなどの代替地に移すことで生物多様性の保全を図ること。 

検証結果

BIMモデルを用いた合意形成においては、関係者の意見集約がしやすいなど一定の効果が見られました。それぞれのテーマにおける業務量について定量的に比較検証をおこない、改修工事の設計・施工業務削減量として総合的に13％の削減効果が見られたので項目別に示します。 

（１）蓄電池の増設の業務量比較結果

蓄電池増設についての業務量を、従来方法とBIMモデル活用で比較すると仕様決定において約 1 日分（8%）の業務量削減効果が見られました。各業務フェーズにおける考察を次に示します。

①関係者ヒアリング・     打ち合わせ

技術研究所職員がおこなう維持管理業務について、ヒアリング調査、文献調査を実施しました。ビルメンテナンス会社を使わずにおこなっているため、現業業務と並行して相当量の対応業務が存在していることがわかります。 

従来のような2D図面による方法とBIMモデルによる打ち合わせの両方をおこない作業の違いを検証した結果、発注者の要望確認や要求承認などBIM モデル作成以前の確認作業が多く含まれ、両者の作業量の違いは見出せませんでした。

②既存資料収集・現地確認

従来は2Dの竣工図をもとに打ち合わせを進めていましたが、BIMを用いた作業ではレーザースキャナで現況を測定し、BIM モデルと重ね合わせ、現状との整合性を確認しました。また、MRデバイスを用いて施工箇所にモデルを投影し、原寸の納まりや使い勝手も検証しました。 VR（メタバース）による合意形成を試みましたが、現時点でアップロードできるBIM モデルの容量に制約があるため、リアリティを高くできない点が課題となりました。

③2D 図面と BIM モデルによる作図業務の比較

・従来業務（2D図面）

・BIM モデル

BIMモデル部品を使用することにより図面作図を減らすことはできますが、新規にモデリングする場合は2D 図面と比べて作業時間は変わりません。但し変更が生じた際は、2D図面のように複数の図面を変更する必要が無いため、作業時間を短縮できます。 

④仕様決定、もの決め

機器選定についてBIMモデルを用いて打ち合わせをおこないました。設置場所の状況や機器の大きさ・ 能力・コスト等の複数の条件を比較しての検討となりますが、機器のデータの構築、入手が困難であり比較検討段階では3Dの必要性が低いため、比較表や仕様書、図面をベースとした打ち合わせが中心となりました。

（２）管理棟エンジンドア保全

エンジンドアの保全スケジュールをわかりやすくするため、FM-Integration の対象オブジェクトに保全に関する情報を付加し、管理台帳として情報を保存するなど、関係者が活用できるよう整備をおこないました。

（３）室内環境実験棟アルミサッシ増設（仮想）  

室内環境実験棟アルミサッシ・アルミルーバー増設についての業務量を、従来方法とBIMモデル活用で比較すると、作図や仕様決定において約3日分（18％）の業務量削減効果が見られます。各業務における考察を次に示します。

①関係者ヒアリング・     打ち合わせ

対象オブジェクトが部分改修であるため、事前打ち合わせやヒアリングにおいては、従来方法と BIMモデル活用で大きな差は感じられません。

②既存資料収集・現地確認

従来方法では 2Dの竣工図をもとに打ち合わせを進め、BIM 活用では既存BIMモデルに改修内容 のモデルを付加して打ち合わせをおこないました。VR（メタバース）を用いて内部サッシと外部アルミルーバーを表示・非表示する機能を追加し、関係者間で施工前・施工後の納まりやディテールを体験しますが、業務量削減には至っていません。 

③従来の 2D 図面と BIM モデルによる作成作業時間を比較

概算見積もりができる程度の図面作成について比較検討します。既存建物に後付けサッシやルーバーを取り付けするため、2Dでは納まり検討の場面で時間を要します。 BIMモデル活用においては、3Dで関係者の意見を聞くことができること、モデルから図面を作図できるため     作業時間は短縮できます。

④仕様決定、もの決め

サッシ仕様の決定にあたっては、BIMモデルを活用することでリモートでも意思疎通を図ることができるため、作業時間短縮が可能となりました。

（４）ビオトープ新設

今回、整備されたビオトープには対象となる水生植物や湿生植物の育成に適した条件を調べるための育成実験地と、対象となる水生植物を生息地に近い条件で生育させる保全地の2 つの施設が配置されており、それぞれに植物が移植され観察がおこなわれています。 

植生の調査結果の保存については検証中であり、調査方法や条件に則したモデル入力、FM-Integrationとの連携方法などが検討されています。上図はGLOOBEのユーザープロパティを追加したオブジェクトを5 ㎡ごとに区分けしたスペースに配置して検証をおこなっています。

別の方法としては FM-Integrationの台帳機能を使用する方法が検証として考えられています（上図）。 また、データの追加・編集を担当者が容易におこなえるシステム構築も考慮する必要があります。

まとめ

改修工事における機器選定においては、BIMの属性をもつ部材データの入手が困難な場合があり、新規に部品を作成するには時間がかかりました。また、初期の検討段階では3D化する必要性が低かったため、機器比較表や仕様書、図面をベースとした打ち合わせとなりました。 BIMソフトを使用することにより図面作成を減らすことはできますが、新規にモデリングする際の作業時間は2D図面使用時と大きな差はないという結果になりました。

しかし、変更が生じた際は2D図面のように複数の図面変更の必要が無いため、作業時間の短縮を図ることができます。また、メタバースによる合意形成については一定の評価はありますが、アップロードできるBIMモデルの容量に制約があるため、今後はリアリティの向上が望まれます。