建設業におけるデジタルツインの課題とは。現状から未来の可能性まで解説
建設業では、デジタル技術の活用が進んでおり、AIの活用やデータ分析に取り組んでいる企業も増加しています。デジタルツインも技術の1つとして注目を集めている状況です。
デジタルツインは、リアルタイムデータを活用し、物理空間をデジタル上で精密に再現します。そのため、工事の効率化やリスク管理の向上を可能にし、将来的には建設現場全体の最適化を実現することが期待されています。
しかし、デジタルツイン技術の導入には、コストやデータ管理、技術者の育成といった課題があります。
本記事では、建設業におけるデジタルツイン技術の現状と課題を整理し、未来の可能性についてみていきましょう。
目次
「トレンドワード:デジタルツイン 課題」
デジタルツインは、IoTやAIを駆使して、現実空間と同様の状況をデジタル上で再現する技術を意味します。大手ゼネコンでは、既に活用されているものの、中小企業では浸透しきっておらず、活用を検討することさえ難しい状況にあります。
たとえば、以下のような課題は人材だけでなく、環境から整備しなければなりません。
- デジタルツインを実現するためのリソースの確保-ノウハウの収集、人材の確保など
- 情報の更新の仕組み作り-誰がどのように更新するのかといった仕組みとルール作りなど。
- あらゆる場所から更新可能とするネットワーク-工事現場で使用する場合、その場所全体で使用できる環境整備が必須。場合によっては、5Gの基地局などの使用も検討する
とくに、環境・人材・コストが問題となるケースが多く、人材を確保できても企業体制として整備環境の構築や支援ができなければ、デジタルツインの活用は難しいといえます。
デジタルツインを導入する場合の3つの課題
ここでは、デジタルツインを実行する場合の3つの課題についてみていきましょう。
シミュレーション精度を上げるのが難しい
デジタルツインを実現するためには、膨大な量のデータ収集と解析が必要です。これまでの施行データを保有していた場合であっても、活用できるデータでなければ、再度収集しなければなりません。
そのうえで、シミュレーションの精度を上げることも難しいといえるでしょう。たとえば、病院や化学工場の建設プロジェクトで使用されるデジタルツインでは、温度や圧力、といった細かな環境要因を反映させる必要があります。
対策としては、次のような項目が考えられます。
- 精度向上のためにデータ収集体制の強化する
- 段階的な精度向上を図っていく
精度を上げるためには、センサーの設置数を増加させ、データの欠損を防ぐことも大切です。とくに、リアルタイムデータを収集することで、シミュレーションの精度を高められる可能性があります。IoTデバイスの導入も効果的です。
また、段階的に精度を上げていく計画を策定しましょう。たとえば、初期段階では、主要なポイントを中心にモデル化し、その後に詳細化していくといった流れであれば、精度を上げていきやすくなります。
レガシーシステムとの連携が難しい
多くの企業では、レガシーシステムから脱却できておらず、デジタルツインとの連携が難しいケースが発生しています。仮に、無理やり連携させようとした場合には、コストや技術的な負担が高くなるといえるでしょう。
また、異なるデータ形式や通信プロトコルを採用している場合には、データの互換性が失われるため、デジタルツインのメリットが失われてしまいます。
対策としては、次のような項目が考えられます。
- ミドルウェアの活用を実施する
- 段階的なシステム移行を検討する
レガシーシステムとデジタルツイン間のデータ連携を円滑に行うため、データ形式の変換が可能なミドルウェアの導入が効果的です。また、全てのレガシーシステムをデジタルツインに対応させるのではなく、一部のシステムや機能から段階的に移行させれば負担を軽減できます
また、現場に任せきるのではなく、経営陣も参画したうえで移行計画を明確に策定し、移行期間中の業務に影響がないような調整を行いましょう。
デジタル人材の確保・育成・研修が必要となる
デジタルツインの導入には、シミュレーションやデータサイエンス、システムエンジニアリングに精通した人材が必要です。しかし、大手ゼネコン以外では、スキルを持つ人材が不足しているため、技術の導入や運用がスムーズに進まない状況となっています。
加えて、既存の社員に対しても新しい技術やツールに関する研修を行う必要があります。自社内で完結できないため、人材育成の計画策定を外部に委託する方法も検討できるでしょう。
対策としては、次のような項目が考えられます。
- 社内研修を見直す
- 人材確保のための採用戦略の見直し
デジタルツインの研修を実習する場合、基礎から応用までを学べる研修プログラムを策定しましょう。たとえば、シミュレーションの方法やAIの活用方法・仕組みの把握、データ解析手法などについて学習できる機会を提供することが大切です。
また、社内のリテラシーを底上げしたうえで必要なスキルを明確化し、採用戦略を新しく策定する必要があります。デジタルツインを活用する場合、建設業でもデータサイエンティストやソフトウェアエンジニアが必須です。そのため、専門性を持つ人材をどのように集めるかという視点から検討することがポイントとなります。
デジタルツインの現状と未来予想
デジタルツインの現状と未来予想について解説します。
デジタルツインの現状
「国土技術研究センター」が中小企業60社を対象として、行ったアンケートでは、デジタル技術に対して「導入済み」と答えた企業は53.5％でした。i-Constructionを意識した取り組みを実施している企業が多い中でも、約5割の企業はデジタル化にすら取り組めていないといえます。
株式会社スタイルポートが発表している【デベロッパー社員のデジタルツインに関する意識調査】においても、デジタルツインをよく理解しているのは約14％に留まっています。
政府資料ではまとまったものはないものの、建設業におけるデジタルツインの活用は「普及しつつあるものの、導入課題をクリアできない企業が多い」という状態になっていると予想されます。
デジタルツインの未来予想
一部では既にデジタルツインの活用が始まっている点もふまえて、建設業では次第に対応しなければ工事の実施が難しい状況になっていくと予想されます。これは、人口が減少していくため、採用を強化したとしても、次第に生産性が低下していくためです。
しかし、BIMとデジタルツインの連携、IoTやAR・VRとの組み合わせ(スマートコンストラクション)を実施すれば、建設業における生産性の低さや人口の減少といった課題に対応しやすくなります。また、作業の自動化や発注の最適化なども進むため、デジタルツインは今後も建設業に必要となるといえるでしょう。
まとめ
デジタルツインは、建設業における生産性向上や効率化の手段になります。しかし、導入には、シミュレーション精度の向上やレガシーシステムとの調整、人材育成が課題となります。
将来的には、BIMやIoT、AIとの連携によってデジタルツインの普及が進むため、スマートコンストラクションの実現が期待されています。今後もデジタルツインが建設業でどのように普及していくのかについて注目しておきましょう。
